BCD工艺中大电流下纵向双极晶体管的电流集边效应研究

在大电流条件下,随着电流密度的增加,发射区结电流集边效应、基区电导调制效应、基区展宽效应会随之出现。基于研究单位的BCD工艺,在集成CMOS和DMOS的基础上集成功率纵向NPN双极晶体管用于输出。设计了75μm×4μm、50μm×6μm、30μm×10μm三种不同尺寸的发射极并进行TCAD仿真研究。在发射极面积相同的情况下,发射极长宽比越小,TCAD可观察到的电流集边效应越严重,最终流片并进行测试验证,得出75μm×4μm的细长结构尺寸能够提升晶体管在大电流下的放大能力,较30μm×10μm的结构提升约11.4%。

基于锗硅异质结双极晶体管的低噪声放大器及其反模结构的单粒子瞬态数值仿真研究

针对锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)进行TCAD仿真建模,基于SiGe HBT器件模型搭建低噪放大器(LNA)电路,开展单粒子瞬态(SET)的混合仿真,研究SET脉冲随离子不同LET值、入射角度的变化规律.结果表明:随着入射离子LET值的增大,LNA端口的SET脉冲的幅值增大,振荡时间延长;随着离子入射角的增大,LNA端口的SET脉冲的幅值先增大后减小,振荡时间减小.使用反模(IM)共射共基结构(Cascode)降低LNA对单粒子效应的敏感度,验证了采用IM结构的LNA电路的相关射频性能.针对离子于共基极(CB)晶体管、共发射极(CE)晶体管两种位置入射进行SET实验.实验结果与本实验中的正向模式相比,IM Cascode结构的LNA电路的瞬态电流持续时间明显减少,并且峰值减小了66%及以上.

双极晶体管空间辐射效应的研究进展

双极晶体管具有电流驱动能力强、噪声低、线性度高等优点,已成为航天飞行器中常用的电子元器件。然而,在空间辐射环境下服役时,双极晶体管容易发生性能退化,进而危及航天设备的运行。因此,本文综述了双极晶体管在空间辐射环境中产生的损伤效应,主要包含电离损伤效应、位移损伤效应以及电离/位移损伤协同效应,并分析了双极晶体管的性能退化规律以及损伤机理,从而为双极晶体管的抗辐射研究提供一定的参考。

InP/GaAsSb/InP双异质结双极晶体管技术发展现状(Ⅰ)

InP/GaAsSb/InP双异质结双极晶体管(DHBT)以其独特的交错Ⅱ型能带结构,在频率特性、击穿特性和热特性等方面较传统的InP/InGaAsSHBT与InP/InGaAs/InPDHBT等显示出极大的优越性。对InP/GaAsSb/InPⅡ型DHBT技术的提出、外延层结构设计与生长、器件结构设计、器件制造工艺与优化以及国内外发展情况研究水平、发展趋势和商业化情况进行了系统的回顾和展望。指出结合垂直方向材料结构优化缩小器件尺寸和采用微空气桥隔离基极电极结构是InP/GaAsSb/InPDHBT向THz截止频率发展的最重要的技术路线。

双极晶体管不同剂量率的辐射效应和退火特性

对不同类型和型号的国产及进口双极晶体管的不同剂量率的辐照效应及退火特性进行了研究。结果表明:在辐照的剂量率范围内,无论是国产还是进口的双极晶体管,都有明显的低剂量率辐照损伤增强现象,且NPN管比PNP管的明显。文中对引起双极器件辐照损伤差异的机理进行了探讨。

双极晶体管的低剂量率电离辐射效应

通过对 npn管和 pnp管进行不同剂量率的电离辐射实验 ,研究了双极晶体管的低剂量率辐射效应 .结果表明 ,双极晶体管在低剂量率辐照下电流增益下降更为显著 ,这是由于低剂量率辐照在氧化层中感生了更多的净氧化物正电荷浓度 ,致使低剂量率下过量基极电流明显增大 .而辐照后 npn管比 pnp管具有更大的有效表面复合面积 ,致使前者比后者有更大的表面复合电流 ,从而导致了在各种剂量率辐照下 ,npn管比 pnp管对电离辐射都更为敏感 .

工艺条件对双极晶体管低剂量率辐射损伤增强效应的影响

对具有相同制作工艺但NPN管的发射极面积不同以及LPNP管发射极掺杂浓度相异的两种不同类型的国产双极晶体管,在不同剂量率下进行辐射效应和退火特性研究。结果表明:晶体管类型不同,对高低剂量率的辐照响应也相异;不同发射极面积的NPN管的结果显示,发射极面积越小,损伤越大;不同掺杂浓度的LPNP管的结果则表明,轻掺杂的发射极比重掺杂的具有更高的辐射敏感性。对各种实验现象的损伤机理进行了较详细的分析。

双极晶体管不同脉宽γ剂量率效应研究

介绍了晶体管在脉冲γ辐射源辐照下光电流的产生机理、测量方法，以及二次光电流与晶体管结构、γ剂量率和γ波形宽度的关系。在现有的实验条件下（四种γ脉冲辐射源，宽度分别为：～２ｎｓ，～２０ｎｓ，～６０ｎｓ，～１００ｎｓ，剂量率为１０５～１０６Ｇｙ／ｓ），对三种晶体管进行了辐照，对其等效关系进行了分析，得到了二次光电流与总剂量基本成线性关系的结论。

双极晶体管发射结电流趋热效应及其对结温测量的影响

研究了当双极晶体管芯片有源区出现热斑时流经其发射结的电流的趋热行为及其对用ΔＶＢＥ法测量结温的影响，提出了一种快速判定器件有源区温度分布均匀性的办法。

不同剂量率下偏置对双极晶体管电离辐照效应的影响

对双极晶体管进行了不同剂量率、不同偏置的电离辐照实验。结果表明,对于不同偏置条件,晶体管在低剂量率辐照下,电流增益都有更为明显的衰降;各种剂量率辐照下,电流增益在发射结反向偏置时比浮空偏置时有更为显著的下降。文章对相关机理进行了探讨。

微波功率双极晶体管热分布的二维数值模拟及功率密度非均匀设计

利用双极晶体管的热电耦合模型对微波功率双极晶体管进行了二维直流稳态模拟 ,并且提出了功率密度非均匀的设计方法 .模拟和实验的结果说明 ,采用微波功率晶体管功率密度非均匀设计可有效提高器件电流密度的均匀性和结温的均匀性 ,从而整体提高器件的可靠性 .

用ΔV_(be)法对双极晶体管结温不均匀性的测量

考虑到结温分布不均匀的情况 ,对用 ΔVbe法测量双极型晶体管的结温进行了研究 .当结温分布均匀时 ,测得的结温与测试电流无关 ;当结温分布不均匀时 ,小测试电流测得的结温高 ,大测试电流测得的结温低 ,测得结温随测试电流的变化范围随结温分布不均匀度的增加而增大 .这一现象可用来判别双极晶体管结温分布的不均匀性 .

用气态源分子束外延生长法制备Si/SiGe/Sinpn异质结双极晶体管

用气态源分子束外延法制备了Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｉｎｐｎ 异质结双极晶体管．晶体管基区Ｇｅ 组分为０．１２，Ｂ掺杂浓度为１．５×１０１９ｃｍ － ３，ＳｉＧｅ合金厚度约４５ｎｍ ．直流特性测试表明，共发射极直流放大倍数约５０，击穿电压ＶＣＥ约９Ｖ；射频特性测试结果表明，晶体管的截止频率为７ＧＨｚ，最高振荡频率为２．５ＧＨｚ．

双极晶体管高温辐照的剂量率效应研究

文章对一种具有低剂量率辐射损伤增强效应的国产双极晶体管进行了不同剂量率、不同温度下的电离辐照试验。结果表明,室温辐照条件下,该双极器件在较高剂量率下的辐射损伤没有显著区别,但在低剂量率辐照下,辐射损伤明显增加;而在高温辐照条件下,即使辐照剂量率较高,其辐射损伤也有显著的差异。最后,讨论了这种效应可能的内在机制。

绝缘栅型双极晶体管串联匀压并联匀流模拟分析

绝缘栅型双极晶体管(IGBT)采用串联和并联方法构成大功率开关组件能够有效提高工作电压和电流,是实现开关重频高功率应用的主要技术途径,同时也存在着动、静态的匀压、匀流问题。从电路层面详细分析了IGBT串并联运行时导致电压、电流不均衡的主要原因及其表现,研究了动静态不均衡的发展过程及其影响因素,针对性地提出了电阻/电容/二极管(RCD)缓冲网络及电流平衡变压器等匀压、匀流措施,解析推导出了IGBT串、并联模块的设计判据,建立了相应的等效电路模型,对所提出的解决方案进行了仿真验证。仿真模拟结果表明,所提出的方法是可行可靠的。

双极晶体管结温分布不均匀性的电学测量方法

用Δ VBE法测得的结温是器件有源区某一点的温度 ,流经该点的测试电流密度等于流经整个芯片的平均测试电流密度。测量结温随测试电流变化而变化 ,小测试电流测得的结温高 ,大测试电流测得的结温低 ,测得的结温的变化范围小于芯片上实际的最低结温和最高结温之差。根据晶体管测量结温的这一性质可以半定量地判断晶体管结温分布的均匀性。

高频小功率硅双极晶体管不同管脚端对静电放电失效的机理

在人体模型静电放电(electrostatic discharge,ESD)的注入作用下,部分高频小功率硅双极晶体管对人体模型静电放电最敏感的管脚端对不再是普遍认为的发射极E-基极B间的EB反偏结,而是集电极C与基极B间的CB反偏结。为此,采用微观失效分析与计算机模拟仿真分析相结合的方法,详细讨论了不同管脚对引发典型高频小功率硅双极晶体管ESD失效的效应机理,并针对典型器件内部不同位置的损伤点逐个进行分析。最终得出:高频小功率硅双极晶体管的明显失效往往是由于热二次击穿造成的基极有源区与发射极之间的熔融穿通引起的,而ESD潜在性失效发生的主要原因则是其基极或发射极金属电极附近绝缘介质的场致击穿,从而影响高频小功率硅双极晶体管使用的可靠性。

电阻栅结构负阻异质结双极晶体管

设计并研制成功了具有电阻栅结构的n-InGaP/p-GaAs/n-GaAs负阻异质结双极晶体管.研制出的器件IV特性优于相关文献的报导;得到了恒定电压和恒定电流两种模式的负阻特性曲线;对两种模式负阻特性产生的物理机制进行了解释;最后对此器件的应用前景进行了预测.

双极晶体管h_（FE）低温失效分析及使用可靠性

论述了影响双极晶体管电流增益ｈ_（ＦＥ）低温下降的重掺杂效应，结合具体器件测试并计算出了ｈ_（ＦＥ）的低温下降值，对实测值与计算值的差异进行了分析。最后指出了改进ｈ_ＦＥ温度特性的具体途径。

双极晶体管负载瞬态辐照毁伤效应

利用有源传输线模型与漂移-扩散模型的耦合计算模型,对在瞬态X射线辐照下电缆末端典型N+-p-n-N+结构的双极晶体管负载的毁伤效应与规律进行研究,通过分析双极晶体管内部晶格温度分布,判定是否处于毁伤状态,总结双极晶体管烧毁时间和烧毁所需能量与脉冲X射线脉冲宽度和注量之间的关系。结果表明:随着脉冲X射线脉宽增加,双极晶体管烧毁能量变化较小,烧毁时间逐渐增加;随着注量增加,烧毁时间逐渐降低,在5.86J/cm2以下时,烧毁所需能量基本相同,之后呈指数逐渐增加,并通过曲线拟合得到损伤规律的经验公式。