Microwave noise sources contributions to SiGe:C/Si and InP/InGaAs HBT's performances

A. Pacheco-Sánchez^a, E. Ramírez-García^a, L. Rodríguez-Méndez^a, M.Galaz-Larios^a, C. Márquez-Beltrán^b, and M. Enciso-Aguilar^a

^a Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidad Profesional "Adolfo López Mateo". Edif. Z-4 3er. Piso 07738, D.F México, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Maestría en Ciencias en Ingeniería de Telecomunicaciones, e-mail: mencisoa@ipn.mx; anibalverbeno@gmail.com

^b Instituto de Física, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Apartado Postal J-48, Puebla 72570, México.

Abstract

The present work describes the quantification of the noise sources contributions to the microwave transistor noise performance, particularly focusing on the minimum noise factor (F_min) and on the equivalent noise resistance (R_n). For this analysis microwave noise small-signal modeling is used. This study is performed for one SiGe:C/Si and one InP/InGaAs heterojunction bipolar transistor (HBT) at several bias points and at two operation frequencies. It is shown that some parameters usually neglected to develop simplified formulas for noise analysis have a non-negligible contribution to F_min and R_n. This demonstrates that for other HBT technologies it is necessary to carry out a similar study in order to determine whether noise sources can be neglected or not. This procedure may be useful when deriving simplified and accurate models of microwave noise analysis. The development of accurate and simplified analytical models for noise analysis for many other HBT (III-V and IV-IV) technologies may benefit from this procedure.

Keywords: Emitter resistance; heterojunction bipolar transistor; microwave noise; small-signal noise modeling.

Resumen

En este trabajo se describe la cuantificación de las diferentes fuentes de ruido que contribuyen al funcionamiento en ruido del transistor, orientándose particularmente sobre el factor de ruido mínimo (F_min) y la resistencia de ruido equivalente (R_n), para ello nos basamos en el modelado en pequeña señal de altas frecuencias con ayuda del circuito eléctrico equivalente. El análisis es llevado a cabo para dos transistores bipolares de heterounión (TBH), uno SiGe:C y otro InP/InGaAs. Este estudio es realizado bajo diferentes niveles de polarización y para dos frecuencias de operación. Los resultados muestran que algunos parámetros usualmente despreciados para el análisis de ruido de microondas tienen una contribución no despreciable sobre F_min y R_n. Esto es un indicador de que es necesario realizar un estudio similar al descrito en este artículo para determinar si una fuente de ruido puede ser despreciada o no. Este procedimiento puede ser aplicado para el desarrollo de modelos de análisis de ruido microondas simplificados y precisos que podrían ser útiles para una gran gama de TBH (III-V and IV-IV).

Descriptores: Modelado eléctrico de ruido; resistencia de emisor; ruido de microondas; transistor bipolar de heterounión.

PACS: 07.50.Hp; 85.30.De; 85.30.Pq; 85.40.Qx

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Acknowledgements

We thank the Mexican National Council of Science and Technology (CONACyT-México) for the financial support under the contract no. 106698 and COFAA-IPN.

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