SiGe teknolojisinde pin diyot tasarımı ve analizi
Pin diode design and analysis in SiGe technology
Yazar: AHMET KARTAL
Danışman: PROF. DR. ALİ TANGEL
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Anten = Antenna ; PIN diyot = PIN diode ; Silisyum = Silicon

Özet:
İleri teknolojinin gelişmesi yarı iletken devre elemanlarının kullanımını popüler hale getirmiştir. Bu alanda önemli bir yere sahip olan yarı iletken malzemelerin kullanımları da doğru orantılı olarak artmıştır. Transistör, PİN diyot gibi yarı iletken elemanların kullanımında radyo frekansı (RF) uygulamaları özellikle anahtarlama alanında çok önem kazanmıştır. SPST, SPDT, sınırlayıcı (limiter) ve faz dizinli radarlarda pin diyotun mikrodalga frekanslarında anahtarlama yapması özellikle askeri ihtiyaç açısından önemli bir nitelik haline gelmektedir. Silisyum-germanyum teknolojisi, yarı iletken devre elemanlarının çalışma performansını daha üst seviyeye çıkararak özellikle "Hetero Junction Bipolar Transistor" gibi aygıtlarda kullanılmaktadır. Devrede anahtarlama yapan üretim maliyeti daha uygun ve üretim süreci HBT'ye paralel olarak tasarlanabilen bir diğer elektronik devre elemanı ise SiGe PİN diyotlardır. SiGe pin diyotu düşük araya girme kaybı ve yüksek izolasyon sağlamasıyla, yüksek frekanslarda anahtarlama yapabilme avantajına sahiptir. Bu avantaj SiGe teknolojisi ile üretilen PİN diyotu oldukça popüler hale getirmiştir. Bu tez çalışmasında, SiGe PİN diyotun tasarımının fabrikasyon adımları ile birlikte, analizi ve sonuçları anlatılmaktadır. Literatürde SiGe teknolojisi ile tasarlanan PİN diyotun üretim süreçleri ve çalışma analizlerini içeren çalışmalar oldukça nadir bulunmaktadır. Bu tezde, bahsedilen tasarımın, fabrikasyon adımları ve analiz aşamalarının olduğu bir çalışma yapılarak, Ku bant aralığında çalışan bir SiGe PİN diyot gerçeklenmesi hedeflenmiştir. Çalışmada, tasarımın ideal parametrelerinin kullanımının yanı sıra parametre değişikliği yapılarak farklı geometrideki PİN diyotların farklı elektriksel analizi de gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
The development of advanced technology has popularized the use of semiconductor circuit elements. The use of semiconductor materials, which have an important role in this field, has increased proportionally. Radio frequency (RF) applications in the use of semiconductor elements such as transistors and PIN diodes have gained importance especially in the field of switching. In SPST, SPDT, limiter and phase array radars, the switching of the PIN diode at microwave frequencies becomes an important feature, especially in terms of military needs. Silicon-germanium technology is used in devices such as "Hetero Junction Bipolar Transistor" by increasing the working performance of semiconductor circuit elements to a higher level. SiGe PIN diodes are another electronic switches in the circuit and  the production cost is more convenient and process can be designed in parallel with the HBT. SiGe PIN diode has the advantage of being able to switch at high frequencies by providing low insertion loss and high isolation. This advantage has made the PIN diode produced with SiGe technology very popular. The fabrication steps of the design of the SiGe PIN diode, as well as its analysis and results are described. In the literature, studies involving the production processes and operational analyzes of the PIN diode designed with SiGe technology are very rare. In this thesis, it is aimed to study a SiGe PIN diode operating in the Ku band range, including fabrication steps and analysis steps. In the study, besides the use of the ideal parameters of the design, the electrical analysis of the different pin diodes formed by parameter changes were also carried out.