新型集电区场板结构SiGe HBT器件特性与机理研究

发布时间：2020-11-10 18:34

　　 SiGe HBT具备高增益,高频,低噪声的优势,且成本低,与硅工艺兼容,近年来得到广泛应用。论文提出了一种新型集电区场板结构SiGe HBT器件。新结构SiGe HBT工作时,基于场板电位连接方式,有三种工作模式:集电极工作模式、基极工作模式和发射极工作模式。多种工作模式为器件的灵活应用提供了多样性。首先,对新型集电区场板结构SiGe HBT器件的电流输运机制进行研究。新结构中集电区场板结构的引入,改善了集电区电场的分布,基区的复合电子电流减小,从发射区经基区注入到集电区的电子电流增加,集电极电流增大,器件的增益提高。集电极电流增加时,发射极延迟时间减小。集电区电场分布发生改变,载流子渡越时间减小,器件的频率特性得到改善。其次,对新型集电区场板结构SiGe HBT器件特性进行研究。对比分析了不同工作模式下,新结构SiGe HBT器件的直流特性和频率特性。结果表明,集电极工作模式下,器件的电流增益达到193,相对于常规SiGe HBT器件提升了 22%。基极工作模式下,器件的特征频率和最高振荡频率分别为72GHz和81GHz,分别提升了 24%和4%。发射极工作模式下,器件的电流增益以及频率特性改善不明显。再次,对新型集电区场板结构SiGe HBT器件进行优化设计,考虑不同工作模式下,场板尺寸变化对器件电学特性的影响。集电极工作模式下,电流增益和特征频率都会随着场板宽度、长度的增加而增大,但是器件的最高振荡频率由于寄生电容的存在会有一定幅度的下降。基极工作模式下,电流增益、特征频率和最高振荡频率都会随着场板宽度和长度的增加而增大,因此在基极工作模式下,场板尺寸在工艺允许的条件下,应设计得尽可能大。最后,对多指发射极SiGe HBT结构的电学特性进行分析。多指发射极SiGe HBT有利于抑制发射极电流集边效应,器件的电流增益得到改善。发射极指数为四指时,器件的增益为252,相较于常规SiGe HBT结构,电流增益提升了大约19%。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN322.8
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外发展现状
    1.3 论文研究内容
2 SiGeHBT的基本工作原理
    2.1 SiGe材料的基本性质
        2.1.1 晶体结构
        2.1.2 临界厚度
        2.1.3 能带结构
    2.2 SiGe异质结的性质
    2.3 SiGeHBT的电学特性
        2.3.1 直流特性
        2.3.2 交流特性
    2.4 本章小结
3 新型集电区场板结构SiGeHBT
    3.1 器件结构与机理分析
    3.2 直流特性
        3.2.1 Gummel特性
        3.2.2 输出特性
    3.3 频率特性
    3.4 本章小结
4 新型集电区场板结构SiGeHBT器件优化设计
    4.1 场板尺寸变化对电流增益的影响
    4.2 场板尺寸变化对频率特性的影响
        4.2.1 场板宽度的优化
        4.2.2 场板长度的优化
    4.3 本章小结
5 多指发射极SiGeHBT器件特性分析
    5.1 多指发射极SiGeHBT器件结构
    5.2 多指结构电学特性
        5.2.1 直流特性
        5.2.2 频率特性
        5.2.3 指间距对器件电学特性的影响
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 展望
致谢
参考文献

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本文编号：2878225