SiGe HBT基区渡越时间模型

建立了SiGeHBT基区渡越时间模型 .该模型考虑了电流密度及基区掺杂和Ge组分所引起的各种物理效应 ,适用于基区掺杂和Ge组分为均匀和非均匀分布 ,以及器件在小电流到大电流密度下的应用 .模拟结果表明 ,基区集电结边界处载流子浓度引起的基区附加延时对基区渡越时间有较大的影响 .

SiGe HBT基区渡越时间与基区Ge组分剖面优化

建立了SiGeHBT基区渡越时间与基区Ge组分任意剖面分布的分析模型 ,模拟分析了它们之间的关系 ,得到了获得最小基区渡越时间的基区Ge组分剖面函数 .结果表明 ,优化的Ge组分剖面在基区从发射结处正比于 xα 增加 ,到x0 点时 ,Ge组分达峰值 ,并保持到收集结处 .α是大于 1的数 ,随基区中收集结侧相对发射结侧禁带变化量的增加而减小 ,x0

SiGe HBT大电流密度下的基区渡越时间模型

在考虑基区扩展效应及载流子浓度分布的基础上,建立了SiGeHBT的基区渡越时间模型。该模型既适合产生基区扩展的大电流密度,又适合未产生基区扩展的小电流密度。模拟分析结果表明,与SiBJT相比,SiGeHBT基区渡越时间显著减小,同时表明,载流子浓度分布对基区渡越时间有较大影响。

电子辐照SiGe HBT和SiBJT的直流特性分析

研究了 1 MeV 不同剂量电子辐照前后 SiGe 异质结晶体管(HBT)的直流特性,并与 Si 双极晶体管(BJT)进行了比较。结果表明辐照后 SiGe HBT 的 IB基本不变,IC和β 都下降;随电子辐照剂量的增加,Ic和β 都减小。对 Si BJT 而言,IB和 IC与在相同辐照剂量辐照后的 SiGe HBT 相比都增大很多,β 下降幅度也很大。这说明 SiGe HBT 具有比 Si BJT 更好的抗辐照性能。对电子辐照后器件电学性能的变化机制进行了初步分析。

SiGe HBT^(60)Coγ射线辐照效应及退火特性

研究了国产SiGe异质结双极晶体管(HBT)60Coγ射线100Gy(Si)~10kGy(Si)总剂量辐照后的辐照效应及辐照后的退火特性.测试了辐照及退火后的直流电参数.实验结果显示,辐照后基极电流(Ib)明显增大,而集电极电流(Ic)基本不变,表明Ib的增加是电流增益退化的主要原因.退火结果表现为电流增益(β=Ic/Ib)继续衰降,表明SiGeHBT具有“后损伤”效应.对其机理进行了探讨,结果表明其主要原因是室温退火中界面态继续增长引起的.

SiGe HBT的脉冲中子及γ辐射效应

测量了反应堆脉冲中子及γ辐照SiGeHBT典型电参数变化.在反应堆1×1013cm-2的脉冲中子注量和256·85Gy(Si)γ总剂量辐照后,SiGeHBT静态共射极直流增益减小了20%.辐照后基极电流、结漏电流增大,集电极电流、击穿电压减小.特征截止频率fT基本不变,fmax略有减小.初步分析了SiGeHBT反应堆脉冲中子及γ辐射的损伤机理.

SiGe HBT及高速电路的发展

详细讨论了SiGeHBT的直流交流特性、噪声特性,SiGeHBT的结构、制作工艺、与工艺相关的寄生效应、SOI衬底上的SiGeHBT等,以及它在高速电路中的应用,包括低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA),电压控制振荡器(VCO)以及涉及到的无源器件等。

SiGe HBT的发展及其在微波/射频通讯中的应用

经过二十年的发展,SiGe HBT技术已经广泛应用于微波/射频通讯领域。它的快速发展首先得益于外延技术的提高,其次是它与硅工艺完全兼容,特别是与CMOS工艺兼容的特性,以及微波/射频通讯市场的巨大需求。文章简要回顾了SiGe HBT的发展过程,认为SiGe技术今后将成为混合信号通讯系统SOC集成的技术平台。

SiGe HBT器件特征参数的数值模拟与分析

分别在不同基极掺杂浓度、集电极掺杂浓度、发射极掺杂浓度和不同Ge组分含量的情况下,运用半导体器件模拟软件—MEDICI,对SiGe HBT器件的直流特性和频率特性进行了数值模拟,得出了SiGe HBT器件的集电极电流IC、基极电流IB、电流增益β和截止频率fT变化的初步规律。

应用于射频前端的高Q值SiGe HBT有源电感

针对传统的共基-共射(CB-CE)回转器有源电感的品质因子Q值低等缺点,应用Cascode结构把CB-CE有源电感改进为共基-共射-共基(CB-CE-CB)有源电感,推导出等效电路及等效阻抗表达式。最后基于Jazz 0.35μm SiGe BiCMOS工艺,利用ADS软件完成电路设计与仿真,应用Cadence Virtuoso平台完成版图设计。改进之后的有源电感,通过改变外加偏置条件,实现了电感值和品质因子Q值的可调,电感值可调范围为0.35～2.72 nH,Q值最大值可达1 172,版图面积仅为51μm×35μm。该有源电感应用于射频电路中,可取代无源电感。与无源电感相比,品质因子Q值明显提高,版图面积大大减小,更利于集成。

基于SiGe HBT的超宽带低噪声放大器的设计

结合超宽带（UWB）无线通信标准，给出了超宽带低噪声放大器（LNA）的设计思路。依据这个思想，并以高性能硅锗异质结双极型晶体管为核心，设计了一款超宽带低噪声放大器。采用安捷伦的ADS，对设计的放大器进行了仿真验证。结果表明，该放大器在3．1～6GHz带宽内，S21高于11dB，且变化不超过3dB；S11和S22都在-15dB以下；S12低于-20dB；放大器的噪声系数在1．3-1．7dB之间，群延时在整个频带内变化在15ps左右，且在整个频带内无条件稳定。放大器良好的性能证明了提出的设计思想的正确性。

多发射极指分段结构功率SiGe HBT的热分析

提出了一种有效的方法—采用多发射极指分段结构来增强功率SiGe HBT的热稳定性。为了对分段结构进行精确的热分析,针对器件多层结构的特点,建立起适当的热模型,模型中充分考虑了各个部分的热阻。根据此热模型,使用有限元方法,对一个十指的分段结构功率SiGe HBT进行了热模拟。考虑到模拟的精确性及软件的功能限制,采用两步模拟法:衬底模拟和有源区模拟。通过模拟,得到了发射极指的三维温度分布。结果表明,分段结构功率HBT的最高结温和热阻都明显低于完整发射极指结构,新结构有效地提高了器件的热稳定性。

3～10GHz SiGe HBTs超宽带低噪声放大器的设计

根据UWB（Ultra-wideband）无线通信标准,提出了一款超宽带低噪声放大器并进行了设计。该放大器选用高性能的SiGe HBTs,同时采用并联和串联多重反馈的两级结构,以达到超宽频带、高增益、低噪声系数以及良好的输入输出匹配的目的。仿真结果表明,放大器在3-10 GHz带宽内,增益S21高达21 dB,增益平坦度小于1.5 dB,噪声系数在2.4~3.3 dB之间,输入输出反射系数（S11和S22）均小于-9 dB,并且在整个频带内无条件稳定。所有结果表明该LNA性能良好。

超宽带SiGe HBT低噪声放大器的设计和分析

设计了一款具有电阻反馈的新型超宽带（UWB）SiGe HBT低噪声放大器（LNA）。因为摒弃了使用占片面积大的电感，所以极大节省了放大器的芯片面积和制作成本。在新型放大器的反馈支路中，使用了复合分布式电阻和隔直流电容，代替了传统的单一电阻。用这种方式设计的LNA，仅通过调整与电容串联的电阻就可以极大地改善放大器的端口匹配，同时不牺牲偏置。最终设计出的LNA版图面积仅为0．144mm^2。仿真实验显示，在3．1—10GHz超宽频带内，新型UWB LNA实现了低于4．5dB的噪声系数、高达20dB的增益（增益平坦度仅为1．032dB），小于1．637的输出端驻波比，大于2．3的稳定因子。此研究成果对设计开发低成本、高性能的单片UWB LNA具有重要指导意义。

TiSi_2在微波低噪声SiGe HBT中的应用

通过在SiGe HBT外基区和多晶发射极上制作TiSi2,从而使器件的高频噪声系数得到进一步降低。以PD=200mW的SiGe HBT为例,采用TiSi2工艺的噪声系数典型值为F=1.6dB@1.1GHz,明显低于无TiSi2工艺SiGe HBT的2.0dB@1.1GHz,且频率越高,二者差别越大。

SiGe HBT双频段可变增益放大器设计

提出了一款新型的双频段可变增益放大器(DBVGA),分别工作在3G-WCDMA的2.2GHz和WLAN的5.2GHz两个频段。放大器分为增益控制级、输入输出级和放大级。其中,增益控制级采用电流驱动技术和发射极串联电感来减小噪声和输入阻抗的影响,进而实现大动态的增益变化。输入级通过电容电感串并联方法实现双频段的输入匹配。放大级使用Cascode结构和电流复用技术来提高增益和减小功耗。采用Jazz 0.35μm SiGe BiCMOS工艺设计芯片版图,版图面积为0.5mm2。仿真结果表明,当控制电压从0V到1.4V变化时,DBVGA在2.2GHz和5.2GHz下的增益可变范围分别达到30dB和16dB,最大增益处的噪声分别为2.3dB和3.2dB,输入和输出驻波比约1.5。

按比例缩小SiGe HBT能量传输模型

针对用传统的漂移扩散模型分析小尺寸SiGe HBT的局限性,采用新的能量传输模型.通过分析建立了小尺寸SiGe HBT(考虑Ge含量)的玻尔兹曼方程,得到不同区域电子温度的分布;并比较了不同基区宽度、不同Ge梯度下的电子温度曲线.结果发现在基区很薄的情况下,电子从基区向集电区渡越时,其温度逐渐升高,且大大高于晶格温度,且不同基区宽度基区电子温度变化率不同.

SiGe HBT异质结势垒高度物理模型研究

基于SiGe HBT异质结势垒效应(HBE)产生的物理机制,综合考虑Ge引入集电区和大电流下电流感应基区中少子浓度对空穴浓度的影响,建立了异质结势垒高度解析模型。结果表明,将Ge引入集电区可有效地推迟HBE发生;同时,考虑少子浓度的影响,势垒高度具有明显的饱和趋势,峰值约为0.07 eV。

SiGe HBT噪声的研究进展

噪声对RF电路设计非常关键,故需要对SiGe HBT噪声特性进行深入研究。根据器件的高频噪声模型,指出了影响SiGe HBT高频噪声参数的主要因素,论述了优化设计的具体方法;举例说明尺寸缩小使得高频噪声性能已经达到了GaAs pHEMT的水平,fT达到了375 GHz。分析了SiGe HBT低频噪声的机理和模型及其与几何尺寸的关系,指出用fC/fT表达低频噪声性能更合适;举例说明小尺寸效应使得SiGe HBT的低频噪声偏离了1/f噪声形式。

微波低噪声SiGe HBT的研制

利用 3μm工艺条件制得 Si Ge HBT( Heterojunction Bipolar Transistor) ,器件的特征频率达到 8GHz.60 0 MHz工作频率下的最小噪声系数为 1 .0 4 d B,相关功率增益为 1 2 .6d B,1 GHz工作频率下的最小噪声系数为 1 .9d B,相关功率增益为 9d B。