随着制造工艺的不断演进、电路规模的不断增大, 集成电路逐渐进入后摩尔时代。如何准确快速地进行寄生电容参数提取, 对于保证设计质量、减少成本和缩短设计周期变得越来越重要。文章提出了一种基于分段预留法的二维电容提取技术, 该技术基于改进的有限差分法, 采用非均匀网格划分和求解不对称系数矩阵方程, 模拟互连结构横截面, 可以高效计算出主导体的单位长度总电容以及主导体和相邻导体之间的单位长度耦和电容。为了验证提出方法的准确性和有效性, 进行了一系列验证实验。实验结果表明, 提出的互连线二维电容提取技术在寄生电容计算精度上平均提高了140倍, 运行时间平均缩了10%。

宽带光电探测器广泛应用于量子光学和快速量子信息处理实验系统中。本文介绍了一种基于跨阻放大电路的宽带光电探测器, 详细分析了光电探测器的等效噪声模型, 理论上给出了光电探测器的电子学噪声和信号噪声输出特性; 作为比对分析, 同步建立了探测器的PSpice软件仿真模型, 分析了运算放大器的电压噪声、电流噪声以及寄生电容等参数对光电探测器性能的影响。在理论和仿真分析的基础上, 利用增益带宽积为3.9 GHz的低噪声运算放大器OPA847研制了宽带光电探测器, 光电探测器在分析频率100 MHz内的噪声功率谱线比较平坦, -3dB带宽约为110 MHz。

转换增益是微光CMOS图像传感器的重要参数，转换增益的提高有助于提升图像传感器的信噪比，进而提升灵敏度和成像质量。由于转换增益与像素的寄生电容成反比关系，为有效提升转换增益，提出了一种基于自对准技术的4管有源像素寄生电容的二维物理模型。该模型建立了像素寄生电容与注入条件之间的关系，其中包括注入剂量、注入能量和复位电压，该模型的计算结果与TCAD仿真结果具有较高的一致性，二者之间的方差小于0.0028 fF²，验证了该模型的准确性。该模型能应用于高性能图像传感器尤其是高灵敏度微光图像传感器的设计和优化中。

针对优化提取参数的复杂度问题，提出了一种新的GaAs HEMT器件寄生电容的优化提取方法。提取寄生电容时，设置合适的优化范围，进行优化提参。采用三次参数优化，确保优化精度和模型准确性，避免了循环优化，提高了参数提取效率和参数优化效率。该方法不依赖器件的具体结构，减少了对器件结构假设所带来的误差。对17元件小信号等效电路模型参数进行提取，验证了该方法的可靠性。结果表明，S参数与实测S参数的拟合度较好，拟合的最高频率可达30 GHz。

设计了一种基于电容反馈跨阻放大器(CTIA)的长线列CMOS图像传感器。为减小器件功耗和面积, 采用基于单端四管共源共栅运算放大器。为提高信号读出速率, 采用没有体效应的PMOS源跟随器, 同时减小PMOS管的宽长比, 有效减小了输出总线寄生电容的影响。在版图设计上, 采用顶层金属走线, 降低寄生电阻和电容, 提高了长线列CMOS图像传感器的读出速率和输出线性范围。采用0.35μm 3.3V标准CMOS工艺对传感器进行流片, 得到器件像元阵列为5×1030, 像元尺寸为20μm×20μm。测试结果表明: 该传感器在积分时间为1ms、读出速率为4MHz的情况下工作稳定, 其线性度达到98%, 线性动态范围为76dB。

基于JAS膜技术的像素结构, 通过分析实验, 研究对比了JAS和non-JAS两个机种下, 不同的面板反转方式分别对这两个机种像素电压的串扰影响。结果发现, non-JAS机种的像素电压在不同反转方式下受到串扰的影响最小, JAS机种由于数据线与TFT漏极之间的寄生电容(Csd)的影响而产生颜色串扰的问题, 并提出了问题的解决方法。本文的研究结果对大尺寸、高分辨率TFT-LCD产品的像素电压串扰问题及像素结构设计上有一定的指导作用和参考意义。

分时驱动式LED显示技术已经很成熟, 但是由于高频硬件电路运行时会在电路板级产生寄生元件, 导致显示图像发生串扰。文章分析了实际电路中产生寄生电容的原因, 采用稳压电路消除行间寄生电容, 并基于FPGA设计了输出两态的列驱动电路。实验结果表明, 相比于传统的分时驱动式LED能够彻底消除图像串扰现象。

为了提高中子产额, 法兰克福强中子源采用Mobley型束团压缩器来增强打靶时质子流的密度, 其入口处由射频踢波器实现微脉冲的偏转,踢波器由一对电偏转板和串联电感线圈组成谐振腔体。考虑到高频下寄生电容效应、导体腔壁对线圈电感的影响以及涡流效应对线圈交流电阻的影响, 对一台模型腔的射频特性进行了理论预测。对腔体内电磁场分布进行了数值模拟, 并利用电容微扰法进行了冷模测量。针对谐振频率、品质因数和并联分路阻抗等参数, 分析比较了理论计算、数值模拟及冷模测量的结果, 总结得出射频踢波器的有效设计方法。

高速调制半导体激光器光源是光纤通信系统、相控阵雷达等的关键器件。高速激光器的寄生电容是影响其调制带宽的因素之一。为了减小寄生电容，针对脊波导结构激光器的电容，采用计算机模拟与实际测试相结合的方法，进行了理论分析和实验验证。结果表明，其寄生电容大小不仅与电极金属化面积有关，还与隔离沟的腐蚀深度有关。当腐蚀至波导层时，寄生电容减小到10pF以下。这一结论对实现激光器的高速调制是非常有意义的。