HBT Modellierung und Schaltungsentwurf für Low-Power Anwendungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Michael Schröter
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 285829242

Der steigende Bedarf an Bandbreite (und höheren Trägerfrequenzen) sowohl für mobile Geräte als auch für dicht gepackte Prozessorfelder in Datenservern erfordert einen leistungseffizienten Betrieb der entsprechenden Hochfrequenz (HF) Blöcke. Fortschrittliche HBT Technologien haben mittlerweile Grezfrequenzen (fmax) von 500 GHz (SiGe) bzw. über ein THz (InP) bei gleichzeitig akzeptablen Transitfrequenzen von 300 bzw. 560 GHz erreicht. Solche Technologien ermöglichen aufkommende kommerzielle Anwendungen im Bereich der Kommunikation und (HF) Sensorik. In diesem Projekt soll die hohe Geschwindigkeit der o.g. HBTs genutzt werden, um die Leistungsaufnahme von mm-Wellen Schaltungen deutlich zu senken, indem die Transistoren zum Teil in starker Sättigung betrieben werden. Diese Arbeiten umfassen den Entwurf, die Fabrikation und Messung von Low-Power mm-Wellen Schaltungen. Für eine gegebene Frequenz (94 GHz) liegt hierbei der Schwerpunkt auf der Optimierung hinsichtlich minimaler Versorgungsspannung bei gleichzeitiger Einhaltung weiterer wichtiger Spezifikationen für andere wichtige Kenngrössen (wie z.B. Linearität, Rauschen, Verstärkung etc.). Da der Betriebsbereich (harter) Sättigung in Kompaktmodellen für fortschrittliche Prototyp-HBT-Technologien bisher nicht berücksichtigt und untersucht wurde, wird der Schaltungsentwurf durch eine physikalisch basierte geometrie-skalierbare Modellierung für SiGe and InP HBTs unterstützt. Erst das entwickelte Modell ermöglicht die o.g. Optimierung und die Untersuchung des Einflusses (und möglichen Nutzens) spezieller physikalischer Effekte in mm-Wellen Schaltungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen