第五章HBT异质结双极型晶体管-PPT精选文档
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⑨第一章异质结般极晶体管(HBT)焊点的间距为i00uIll或150um.左右两个探针分别有三个接触点。
图卜13可以看出双端口网络测试时的接法。
图卜13双端口网络测试连接示意图1.3结构设计HBT的材料结构基础是异质结,也就是说,它是利用不同禁带宽度的材料组合成发射结和集电结。
为减少在界面处产生的位错、缺陷而导致载流子复合,不同材料的晶格常数应尽量接近。
此外,材料生长过程是一个高温过程,必须考虑异质结材料的热膨胀系数的一致性。
图1.14给出了大部分III—V半导体材料的禁带宽度与晶格常数的关系。
图1.14常见的III—v族半导体材料的能隙和晶格常数HBT发射结和集电结(重要的是发射结)材料的组合原则,还必须考虑不同材料的禁带宽度之差△&,导带和价带的带偏移他.和AEv,材料迁移率的大小,2.2.4器件的直流特性测试与分析采用常规的台西工艺,传统的湿法刻蚀(版图见附录一),制作了大面积的HBT(因为大面积管芯的基区复合效应不明显)。
用光刻胶作为抗蚀剂,制作的发射极台面面积为75×75p.m2,采用腐蚀液为n2s04:H202;n20(1:1:80)。
电极欧姆接触采用金属热蒸发,基区为Zn/Au,发射极和集电极使用Au/Ge/Ni/Au。
主要工艺步骤如下:I)常规清洗;2)第一次光刻;(用1#版,发射极光刻)3)蒸发射极电极;4)第一次金属剥离;5)以E极AuGeNi保护腐蚀到基区;6)第二次光刻(用2#版,基极光刻);7)蒸基极电极;8)第二次金属剥离;9)第三次光刻(用3#版,小台光刻);10)光刻胶保护腐蚀小台面;11)第四次光刻(用4#版,集电极光刻);12)蒸集电极电极;13)第三次金属剥离。
器件的直流特性为:13。
40—50,Voffset<0.3V,EB、BC结的反向击穿电压分别为8V和15V;器件的输出特性见图2—3。
可以看出制作的HBT具有较好的线性度、饱和压降较小,但漏电流较大。
异质结双极晶体管引言异质结双极晶体管(Heterojunction Bipolar Transistor,简称HBT)是一种基于两种或多种不同半导体材料的双极晶体管。
它相比于传统的同质结双极晶体管,在性能上有明显的优势,广泛应用于微波、光电子、通信等领域。
本文将对异质结双极晶体管的原理、结构、特性和应用进行详细的探讨。
I. 异质结双极晶体管的原理异质结双极晶体管的基本原理是基于不同半导体材料之间形成的异质结。
通过巧妙的结构设计,可以实现载流子在不同材料之间的高效传输和控制。
异质结双极晶体管的工作原理可分为以下几个方面:1. 异质结的能带差异异质结由两种或多种不同的半导体材料构成,具有不同的禁带宽度。
当两种材料接触时,由于能带差异的存在,会在界面形成电子能级弯曲。
这种电子能级弯曲导致在异质结界面形成空间电荷区,这种电荷区域将影响载流子的传输和控制。
2. 异质结的电荷分布由于异质结的带边弯曲,会形成空间电荷区,其中包含正负电荷。
这种电荷区域的存在改变了材料内部的电子和空穴浓度分布,从而影响异质结附近的电子和空穴输运过程。
3. 异质结的能带弯曲控制异质结双极晶体管通过精确定义异质结的结构和厚度,可以有效地控制能带弯曲和空间电荷区的形成。
通过这种控制,可以实现载流子的选择性注入和传输,从而实现晶体管的放大作用。
II. 异质结双极晶体管的结构异质结双极晶体管的结构与传统的同质结双极晶体管有所区别。
它包括以下几个主要部分:1. 基区异质结双极晶体管的基区是由两种不同材料的异质结构成的,其中一种材料具有较宽的禁带,称为宽禁带材料;另一种材料具有较窄的禁带,称为窄禁带材料。
宽禁带材料的电子亲和能小于窄禁带材料,因此宽禁带材料中的电子会通过异质结注入到窄禁带材料中。
2. 发射区异质结双极晶体管的发射区是负责注入电子到基区的部分。
通常在发射区引入P型材料,通过预制N型材料的P-N结,形成发射结。
3. 收集区异质结双极晶体管的收集区是负责收集注入到基区的载流子的部分。
异质结双极晶体管HBT异质结双极晶体管(Heterojunction bipolar transistor,HBT)是在双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor,BJT)的基础上,只是把发射区改用宽带隙的半导体材料,即同质的发射结采用了异质结来代替。
W.B.肖克莱于1951年提出这种晶体管的概念。
它是由发射区、基区和收集区由禁带宽度不同的材料制成的晶体管。
它最初称为“宽发射区”晶体管,直到70年代中期,这种晶体管才得到较快的发展。
异质结双极晶体管的特点1、基区可以高掺杂 (可高达1020/cm3),则基区不易穿通,从而基区厚度可以很小 (则不限制器件尺寸的缩小);2、因为基区高掺杂,则基区电阻很小,最高振荡频率fmax得以提高;3、基区电导调制不明显,则大电流密度时的增益下降不大;4、基区电荷对C结电压不敏感,则Early电压得以提高;5、发射区可以低掺杂 ( 如1017/cm3),则发射结势垒电容降低,晶体管的特征频率fT提高;6、可以做成基区组分缓变的器件,则基区中有内建电场,从而载流子渡越基区的时间τB得以减短。
异质结双极晶体管的结构分析异质结双极晶体管的主要特点是发射区材料的禁带宽度EgB大于基区材料的禁带宽度EgE。
从发射区向基区注入的电子流Ip和反向注入的空穴流Ip所克服的位垒高度是不同的,二者之差为墹Eg=EgE-EgB,因而空穴的注入受到极大抑制。
发射极效率主要由禁带宽度差墹Eg决定,几乎不受掺杂比的限制。
这就大大地增加了晶体管设计的灵活性。
典型的NPN台面型GaAlAs/GaAs异质结晶体管的结构和杂质剖面能大幅度地减小发射结电容(低发射区浓度)和基区电阻(高基区浓度)。
最上方的N+-GaAs顶层用来减小接触电阻。
这种晶体管的主要电参数水平已达到:电流增益hfe1000,击穿电压BV120伏,特征频率fT15吉赫。
它的另一些优点是开关速度快、工作温度范围宽(-269~+350)。
sige异质结双极晶体管(hbt)的优势、典型器件结构; 1. 引言1.1 概述SiGe异质结双极晶体管(HBT)是一种重要的半导体器件,在现代电子技术领域中广泛应用。
它利用硅基材料和锗基材料之间的异质结构,以实现高性能、低功耗和低噪声操作。
SiGe HBT具有多种优势,使其成为射频放大器、通信系统和无线传感器等领域中首选的器件。
1.2 文章结构本文将围绕SiGe异质结双极晶体管的优势及其典型器件结构展开详细的讨论。
首先,我们将介绍SiGe HBT在高频性能、低噪声性能和功耗方面所具备的优势。
然后,我们将探讨SiGe HBT的典型器件结构,包括基本结构、发射极电阻调制技术以及直接注入发射器结构设计。
进一步,本文将通过分析通信领域中的应用案例来展示SiGe HBT在小信号放大器设计、高速数字通信系统和无线通信系统等方面带来的重要价值。
最后,我们将总结SiGe HBT的优势和典型器件结构特点,并展望未来SiGe HBT技术的发展方向和应用前景。
1.3 目的本文的目的在于全面介绍SiGe异质结双极晶体管的优势及其典型器件结构,以帮助读者更好地了解并应用这一重要的半导体器件。
通过深入研究SiGe HBT所具备的高频性能、低噪声性能和功耗优势,读者将对其在通信领域中的广泛应用有更清晰的认识。
同时,通过对典型SiGe HBT器件结构和案例分析的介绍,读者将学习到如何设计和优化SiGe HBT在不同通信系统中的应用。
最终,本文旨在为SiGe HBT技术的未来发展提供有益的见解,并展示其潜在的应用前景。
2. SiGe异质结双极晶体管(HBT)的优势:SiGe异质结双极晶体管(HBT)是一种高性能的半导体器件,具有多项优势,使其成为许多领域的重要选择。
以下是SiGe HBT的主要优势:2.1 高频性能优势:SiGe HBT具有卓越的高频性能,特别适用于射频和微波电路设计。
相比于传统的硅晶体管,SiGe HBT具有更高的截止频率(fT)和最大振荡频率(fmax),这使得它可以在更高的频段范围内工作。