采用0.13 μm CMOS工艺,设计了一种用于模数转换器时钟电路的电荷泵。在共源共栅充/放电流源与其偏置电路之间增加传输门,有效地抑制了电荷泵关闭时产生的漏电流。同时,采用电流源提升技术,有效地提高了电荷泵充/放电电流支路的阻抗,抑制了沟道长度调制效应的影响,提高了电荷泵的电流匹配性。仿真结果表明,在1.2 V电源电压、20 μA输出电流的条件下,输出电压的变化范围为0.13~0.93 V时,该电荷泵的充/放电电流失配低于1%。

提出了一种3D垂直结构光电探测器及制作方法。将光电探测器芯片的下电极焊接在基板上，上电极通过金丝连接到放大电路，使得光通过侧面进入本征工层，有效解决了重掺杂死区和金属电极的阻光问题，降低了光损失，减少了复合率，提高了响应度。结在半导体体内，减小了暗电流(表面漏电流)，提高了反向击穿电压。结面积的主要部分为平行平面结，有效减小了总的结电容，减小了寄生时间常数，提高了响应速度。

基于标准0.18μm CMOS工艺设计了一种新型单光子雪崩二极管(SPAD)器件。该SPAD以pwell/nwell轻掺杂雪崩结作为器件的核心工作区域, 同时利用三个相邻n阱间的横向扩散在pn结边缘形成n-虚拟保护环以提高器件的性能。采用Silvaco软件对该器件的电场分布、响应度、击穿电压、光子探测效率和暗计数率等性能参数进行了仿真分析。仿真结果表明: 当SPAD器件的光窗口直径为20μm且n阱间隙宽度为1.4μm时, 其雪崩击穿电压为13V; 在过偏压为1V时, 其探测效率峰值和暗计数率分别为37%和0.82kHz; 在450~700nm波长范围器件的响应度较好, 且在500nm处达到峰值0.33A/W。

基于0.18 μm CMOS工艺技术，制作了单光子雪崩二极管，可对650~950 nm波段的微弱光进行有效探测.该器件采用P+/N阱结构，P+层深度较深，以提高对长光波的光子探测效率与响应度；采用低掺杂深N阱增大耗尽层厚度，可以提高探测灵敏度；深N阱与衬底形成的PN结可有效隔离衬底，降低衬底噪声；采用P阱保护环结构以预防过早边缘击穿现象.通过理论分析确定器件的基本结构参数及工艺参数，并对器件性能进行优化设计.实验结果表明，单光子雪崩二极管的窗口直径为10 μm，器件的反向击穿电压为18.4 V左右.用光强为0.001 W/cm2的光照射，650 nm处达到0.495 A/W的响应度峰值；在2V的过偏压下，650~950 nm波段范围内光子探测效率均高于30%，随着反向偏压的适当增大，探测效率有所提升.

提出了一种基于TSMC0.18μm CMOS工艺的低噪声、低功耗的10Gb/s光通信接收机跨阻前置放大器（TIA）的设计。该TIA电路采用具有低输入阻抗的RGC(regulated cascode)结构作为输入级。同时，采用电感并联峰化和容性退化技术扩展TIA电路的带宽。当光电二极管电容为250fF时，该电路的-3dB带宽为9.2GHz,跨阻增益为57.6dBΩ，平均等效输入噪声电流谱密度约为16.5pA/Hz(0~10GHz)，电路的群时延为±20ps。在1.8V单电源供电时，功耗为26mV。