基于Si/Si_(1-x)Ge_x/Si异质结双极性晶体管的微波功率器件电流密度的数值拟合计算

采用异质结双台面双极型结构设计微波功率器件,选择Si作发射区和集电区,Si1-xGex合金作基区的n p n型异质结双极性晶体管,利用数学方法,通过实验数据,采用MATLAB得到了一个比线性化更精确的禁带宽度Eg在300K时关于Ge组分变化的方程。并用数值方法计算出集电区电流密度Jc随VBE变化的直流方程,与实验结果相符,并得到一个最佳的Ge组分值。

SiN钝化对InGaAs/InP双异质结双极性晶体管直流性能的影响

研究了SiN钝化对InGaAs/InP双异质结双极性晶体管(DHBT)直流性能的影响。在不同温度和不同气体组分条件下淀积了SiN薄膜,并对钝化器件的性能进行了测量和比较。结果表明,低的淀积温度有利于减小淀积过程对器件的损伤;采用氮气(N_2)和硅烷(SiH_4)取代常用的氨气(NH_3)和硅烷(SiH_4)作为淀积SiN薄膜的反应气体,显著地减少了器件发射结(B-E)和集电结(B-C)泄漏电流。另外,与未钝化器件的直流性能相比,钝化后器件的电流增益增加,基区表面复合电流大幅减小,这对提高器件的可靠性至关重要。

SiN钝化对InGaAs/InP双异质结双极性晶体管热稳定性的影响

报道了热应力下InGaAs/InP双异质结双极性晶体管(DHBT)的可靠性。对钝化与未钝化器件进行了应力温度为250℃、应力时间达到1 000h的存储加速寿命试验。从Gummel曲线可以发现,未钝化器件的电流增益在48h应力时间时降低了18.3%,而钝化器件在1 000h应力时间时仅下降了1.6%,说明基于SiN介质薄膜的表面钝化工艺有效提高了InP HBT的可靠性,这对于InP基器件和电路的实际应用具有重要意义。

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。

基于IGBT米勒平台的阈值电压结温估计法

在绝缘栅型双极性晶体管(IGBT)的结温监测方法中,温敏参数法因具有响应速度快、成本低、易于在线检测的特点而受到广泛关注。已有研究表明,温敏参数中的阈值电压(VTH)具有良好的温度性质,但对其采用直接测量的方法易受电流振荡影响。为此,提出了一种在阻感负载下基于米勒平台的阈值电压间接计算法。首先描述阻感负载下IGBT的开关瞬态过程,论述VTH间接计算法的理论基础。然后通过开关过程中的米勒平台电压值间接计算VTH。最后通过实验证明了所提方法的有效性。

基于实时结温估计的动态IGBT热管理策略

绝缘栅双极性晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)是电动汽车重要的能源传输和转换元件.但IGBT长期在变化工况下工作,导致热负荷较高,严重影响其使用寿命.通过建立IGBT结温估计模型进行实时结温观测,定性分析IGBT结温与开关频率、母线电压之间的关系.为降低IGBT在循环工况下的热负荷,提出一种IGBT结温区域控制策略,以控制最高结温和结温波动为目标,将控制区域进行划分,分别采用模糊控制和PI控制对开关频率和母线电压进行控制.结果表明,在NEDC工况下最高结温平均降低5.1℃,IGBT结温波动平均降低2.6℃,验证了该控制策略的有效性,提高了IGBT的可靠性和运行寿命.

基于InGaAs/InP SHBT技术的10Gb/s单片跨阻放大器研究

介绍了采用传统的三台面工艺,利用湿法选择腐蚀形成发射极-基极自对准的InGaAs/InP单异质结双极性晶体管(SHBT)技术实现传输速率为10Gb/s跨阻放大器。其中SHBT获得了在Ic=10mA,Vce=2V时,fT和fmax分别为60、75GHz,电流密度为100kA/cm2,击穿电压大于3V;跨阻放大器的跨阻增益为58dBΩ,灵敏度为-23dBm,3dB带宽为8.2GHz。该单片跨阻放大器可广泛应用于光纤通信。

一款低附加相位噪声X波段四倍频MMIC的设计

基于GaAs异质结双极性晶体管（HBT）工艺设计了一款输出频率为8~10 GHz的X波段四倍频器单片微波集成电路（MMIC）。采用两级对管平衡倍频器级联结构,并在输出端设计了驱动放大器,实现了高变频增益和良好谐波抑制。基于GaAs HBT工艺优良的闪烁噪声（1/f）特性,优化了对管平衡电路拓扑和工作点的选取,达到低附加相位噪声的设计目标。对MMIC进行了在片微波探针测试,测试结果表明,当输入功率为-10 dBm时,在8~10 GHz输出频率内变频增益大于13 dB,二次谐波抑制大于18 dBc,其余各次抑制优于27 dBc。电路采用单电源5 V供电,工作电流为55 mA,芯片面积仅为1.3 mm×1.1 mm。介绍了附加相位噪声及其对频率源系统的影响,并分析了正交鉴相法测量相位噪声的原理,所设计的MMIC在输出频率为9 GHz、频偏100 kHz时附加相位噪声达到-143 dBc/Hz。

GaInP/GaAs HBT高频噪声特性分析

通过器件Z参数分析噪声等效电路及计算最小噪声系数 ,利用HPADS软件仿真了等效电路元件对最小噪声系数的影响 ,从而得出了根据器件几何、物理参数来改进器件高频噪声性能的有效途径。

钝化边沿的制作及其对GaInP/GaAs SHBT性能的影响

利用光刻胶形成保护侧墙,用湿法腐蚀来形成发射极钝化边沿。这种方法工艺简单,不需要额外的绝缘介质作为掩膜,也不需要双层腐蚀终止层。研发出了带发射极钝化边沿的GaInP/GaAs单异质结双极型晶体管(SHBT),并对不同尺寸有无钝化边沿的器件特性进行对比,结果表明钝化边沿能有效改善小尺寸器件的直流特性,对器件的高频特性无明显影响。

基于IBM SiGe BiCMOS工艺5PAe的中功率放大器

采用IBM公司刚刚推出试用的0.35μm SiGe BiCMOS开发性工艺5PAe设计并实现了一个C波段功率放大器。该放大器采用两级单端结构,除集电极扼流电感外,其余元件全部片上实现,具有集成度高、结构简单的特点。通过在管子基极和匹配电感中串联电阻实现了全频段稳定。键合测试表明,在所有电源电压下电路均能稳定工作。在VC=3.5V,VB=7V,f=4.1GHz时,小信号增益为17.7dB,输入输出反射系数分别为-16.9dB和-13.9dB,而在输出功率为22.8dBm时,二次和三次谐波分别小于-36dBc和-45dBc。

一种新颖的HBT小信号模型参数直接提取方法

提出了一种改进了的HBT小信号参数直接提取的方法。该方法中在提取极间寄生参数的基础上采用fly-back技术提取发射极和集电极电阻,降低了传统的采用集电极开路的方法提取全部电阻参数的复杂度,并且建立了一套完整的直接提取HBT小信号模型的新方法。与文献报道的小信号模型参数提取的方法相比,该方法的优点是,提取过程具有简明清晰的物理意义,提取速度快,并且具有较好的精度和较宽频带范围的可实用性。

模拟HBT电流增益截止频率新方法

从半导体器件的基本方程出发，采用数值模拟方法，按照电流增益截止频率（ｆＴ）的定义，模拟计算了ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＨＢＴ的ｆＴ，以及偏置电压和输入信号幅值对ｆＴ的影响，给出了电流放大系数随频变化的复平面图。

功率AlGaAs/GaAs HBT自加热频率特性

提出了一种功率AlGaAs/GaAsHBT的自加热温度模型,讨论了在大电流条件下,器件晶格温度升高和基区扩展效应对HBT器件频率特性的影响,并对器件的晶格温度、截止频率和最高振荡频率在自加热条件下的变化分别进行了计算和模拟.

半导体开关单次超限工作研究

对半导体开关在这种超限条件下的单次使用情况进行了研究,尤其对级联状态多次试验。试验结果显示,额定电流为30mA的半导体开关可以实现单次放电电流达到10kA的稳定放电。通过对放电过程进行分析发现,开关从导通至最终损坏经过了一个比较复杂的物理过程,电路拓扑结构及其开关安装位置都将会对输出性能产生影响。

GaAs MMIC的热生成机制的建模与仿真方法

以GaAs基异质结双极性晶体管(HBT)单片微波集成电路(MMIC)为例,研究了器件内部的热生成机制,包括:确定器件内部的热生成机制及热生成区的位置,讨论器件内部热传导和热耗散的形式,建立器件的详细3 D实体模型。利用有限元软件ANSYS WorkBench,对已确定的热生成区进行热功耗加载,以便更加精确地模拟器件的峰值结温。

GaAs HBT低噪声放大器的Pspice模型预测与分析

针对传统模型因芯片封装无法利用矢量网络分析仪提取散射参数进行建模仿真的问题,对传统模型预测方法进行了改进。对一款GaAs异质结双极型晶体管(heterojunction bipolar transistor,HBT)低噪声放大器(low noise amplifier,LNA)进行建模,利用低噪声放大器测量出不同外加电压条件下的I-V曲线,分析了放大器内部器件的通路情况,推算出本征参数与寄生参数,然后利用Pspice仿真软件确定参数对增益的影响,通过调整增益曲线并根据仿真结果选择最佳取值,得到了和实际测试值相吻合的曲线。对比结果表明,仿真结果与实测结果符合较好。

用于光电集成的InP基HBT新结构

对用于光电集成(OEIC)的InP基异质结双极性晶体管(HBT)进行了分析,提出了一种新的集电区外延结构,该结构是在单HBT(SHBT)的集电区与次集电区间加入特定厚度与掺杂浓度的p-InGaAs层和n-InP层,既适用于集成光探测器,又较好地解决了SHBT反向击穿电压低、传统双HBT(DHBT)电子堆积效应等问题,并具有外延层生长简单、集电区电子漂移速率高等优点。

磁控溅射制备Co/Cu/FeNi三端结器件

用磁控溅射及光刻工艺制成了5μm×5μm的Co/Cu/FeNi三端结器件,测量了不同注入电流下样品的输出电压与外磁场的关系,发现其输出电压与外磁场的关系曲线表明样品具有自旋相关的双极输出信号,双极输出信号可达17μV。测量了输出电压与注入电流的关系,发现二者在电流比较小时呈线性变化,当电流比较大时偏离线性。

稳压式变极性焊接电源中的IGBT功率损耗和温升模型

在稳压式变极性焊接电源的输出电流极性变换过程中,加载在绝缘栅双极型晶体管(IGBT)上的瞬间脉冲功率损耗可能会使IGBT结温发生突变,可能超过最高结温允许值,进而影响其安全工作。该文利用热-电等效的局部网络模型,导出了在电源给定输出电流和再燃弧电压等参数条件下的IGBT最高结温计算公式,并将计算结果与仿真结果进行对比,证明了导出公式的正确性。分析了主要运行参数对IGBT最高结温的影响,获得了在选定IGBT型号时将其结温控制在安全范围的约束条件,为变极性焊接电源二次逆变电路设计时合理选择IGBT器件和优化运行参数提供了参考。