文档介绍：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
硕士学位论文
InGaAs/InP HBT的直流特性分析与设计
姓名:陈雷东
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:曹俊诚
20030601
摘要朋双异质结电流模型计算和分析了材料结构参数对/流、复合电流、电流增益、猇输出特性和开启电压的影Ⅱ吼主要研究内容和结构,集电极采用8春霞缂ń峁埂2捎谜庵纸峁故保琁疘司以获得低的开启缪埂⒏叩姆聪蚧鞔┑缪埂⒘己玫腎—涑⒘艘桓鏊熘式岬缌骷扑隳P停P图迫肓烁春系缌骱退泶┑缌鳌利用该模型计算和分析了粼优ǘ取⒒穸群筒粼优ǘ取⒏春霞极的层和愕牟粼优ǘ取⒑穸缺浠缘缌鳌—涑鎏匦院偷缌芯勘砻鳎龃掺杂浓度可以降低发射极导带峰,并减小/的开启宅压。为有效降低发射极导带峰的高度,粼优ǘ扔Υ于K孀掺杂浓度变大,/集电极电流和电流增益逐渐增大,而且粼优ǘ仍礁撸缌髟鲆娴谋低。与基区的掺杂浓度相比,基区的厚度变化对电流增益的影响更为明显。增大复合集电极的愕暮穸群蚇愕牟粼优ǘ取⒑穸瓤梢悦飨关键词:/,复合集电极,粼樱F舻缪梗琁涑鎏匦本文设计了~种新材料结构的/熘式峋骞⒗设计了一种新结构的/⑸浼ú捎掺杂层和阻挡层特性和高的截止频率。的复合电流、和范围越大。孀呕暮穸取⒉粼优ǘ仍龃螅琁疘的电流增益逐渐降改善/的獀输出特性,而徊悴粼优ǘ缺浠訧输出特性的影响很小。案电极电增益的影响。结论包括:
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第一章文献综述异质结双极晶体管哂懈叩牡缌髟鲆妗⒋蟮氖涑龉β屎土己玫钠德/,到年,慕刂蛊德士梢源锏4撕螅琈、炔牧仙ぜ际醪欢贤晟坪徒剑琀的理论和实验研究取得了快速发展。各种新的材料系统使男阅懿欢咸岣摺@纾琁痩慕梢允迪指呶条件下保持恒定的电流增益。新材料结构不断被提出,进一步提高了男阅堋@纾姆⑸浼ǖ即澹佣档涂启电压。而复合集电极结构可以保持双异质结姆聪蚧鞔┑缪埂并改善獀输出特性,从而提高的输出功率。总之,随着材料生长技术和砺劭焖俜⒄梗琀的性能不断提高,并被广泛应用在功率放大、微波与毫米波和光纤通讯等电路系统中。奶氐性能,并被』、。泛应用⒉ā⑼ㄑ逗凸β史糯蟮攘煊颉的性能主要由材料系统的特性和材料结构两方面决定。闹票赴ú牧辖峁股杓啤⒉牧仙和器件制作三部分工作。钝化处理是器件制作的一个重要内容,钝化处理的基区表面可以提高电流增益,特别是小尺寸牡缌髟鲆妗.】姆⒄攀异质结的概念最早于年由首先提出婧蟊徊欢戏⒄梗年砸熘式嵩碜髁讼低车牟觥指出宽禁带的发劓极能够有效阻挡基区空穴反方向注入,并提高电子注入效率和电流增益。但是由于材料生长技术相对滞后,直到年才由热死靡合嗤庋蛹际踔票赋鲶室桓止频率可以达到,
竖厂鬯雜ḿň骞艿墓ぷ髟硐嗤窃诓牧舷低澈筒粼犹氐惴矫嬗姆⑸浼ú捎每斫牧希ê图缂ú捎谜牧稀S捎诜⑸极材料和基极材料的禁带宽度不同,谝熘式缑娲Υ嬖诘即涣图鄞杂的双极晶体管的电流增益小于主要使用化合物材料,与相比,化合物材料具有更大的禁带宽度和更高的电子迁移率与电子饱和速率。因此慕刂蛊德士梢从而增大输出功率。由于价带不连续阻挡基区空穴反向注入,在基区的掺杂浓度很高时,很大差别。图和图分别给出⒑蛃ḿň骞艿哪艽峁故疽馔肌图单异质结钠胶饽艽不连续。价带不连续阻挡基区空穴向发射区反向注入,所以牡缱幼⑷胄率和电流增益大大提高。疓牡缌髟鲆婵梢源锏,而典型掺具有很高的开关速度和截止频率。典型掺杂的/达到6襀集电区材料的禁带宽度大,可以提高反向击穿电压,仍然能够保持很高的电流增益。因此可以提高基区的掺杂浓度,而降低发射极的双极晶体管的平衡能带图图痩闹绷魈劂⒎治鲇肷杓
护峨丽:/小印。蕊学,,芦ァ安防鯪丽%/苉,学甁,\\㈦·,式中,:图直鹗堑缱雍涂昭ǖ睦┥⑾凳琇。和易分是电子及空穴的扩散长盼陀能。基区掺杂浓度升高可以大大减小基区电阻,从而提高目9厮俣掺杂浓度。典型幕粼优ǘ仍’考叮⑸淝粼优ǘ仍。量级。基区高掺杂和发射区低掺杂的特点可以进一步完善和提高和最高振荡频率厶。。而且基区高掺杂可以减弱基区宽度调制效应,降低谐波失有高的开关速度、高的截止频率、高的电流增益和高的输出功率。牡缌鞔湓一昭ㄓ龅降氖评菸,昭ㄊ评荼鹊缱邮评莞叱龊芏%‘考丁U庋牟粼犹氐阌隨ḿň骞苷孟喾矗A吮3值缌髟鲆妫瑂双极晶体管的基区掺杂浓度一般在”一”‘考叮⑸淝粼优ǘ纫话阍真。同时幕鼙。梢约跎俚缱拥亩稍绞奔洌佣徊教岣逪的丌关速度和最高振荡频率厶。。发劓极掺杂浓度降低可以减小单位面积的结电容,从而降低脑肷沂沟棺暗钠矫婀爻晌?,结电容降为,可以提高、的开关速度和最高振荡频率允。。梢约跎偌缂叩牡缛荩岣逪的频率性能。总之,由的材料特性和结构特点决定,与双极晶体管相比,牡即涣图鄞妨巴5缱拥缌魑缈谥裂ǖ缌髟诰弼ブ