兼具高电流增益和高击穿性能的电荷等离子体双极晶体管

为了兼顾高电流增益β和发射极开路集电结的高击穿电压V_(CBO)与基极开路集电极-发射极间的高击穿电压V_(CEO),有效提升电荷等离子体双极晶体管(bipolar charge plasma transistor,BCPT)的高压大电流处理能力,利用SILVACO TCAD建立了npn型BCPT的器件模型。考虑到双极晶体管的击穿电压主要取决于集电区掺杂浓度,首先研究了集电极金属对BCPT性能的影响。分析表明,BCPT集电区的电子浓度强烈依赖于电极金属的功函数,当采用功函数较大的铝(Al)作为集电极金属时,由于减小了金属-半导体接触的功函数差,降低了集电区中诱导产生的电子等离子体浓度,从而有效降低了集电结空间电荷区峰值电场强度,减小了峰值电子温度以及峰值电子碰撞电离率,因此,达到改善击穿电压V_(CBO)和V_(CEO)的目的。然而,集电区电子浓度的减小会引起基区Kirk效应,增大基区复合,降低β。为此,进一步提出了一种采用衬底偏压结构的BCPT,通过在发射区和基区下方引入正衬底偏压,调制发射区和基区有效载流子浓度,达到提高发射结注入效率、增大β的目的。结果表明:与仅采用锆(Zr)作为集电极金属的BCPT相比,该器件的峰值电流增益改善了21.69%,击穿电压V_(CBO)和V_(CEO)分别改善了12.78%和56.41%,从而有效扩展了BCPT的高功率应用范围。

SOI-LIGBT寄生晶体管电流增益的研究

采用二维器件模拟仿真软件Tsuprem4和Medici模拟了SOI-LIGBT的n型缓冲层掺杂剂量、阳极p+阱区长度、漂移区长度以及阳极所加电压对SOI-LIGBT寄生晶体管电流增益β的影响,通过理论分析定性的解释了产生上述现象的原因和机理,并且通过实验测试结果进一步验证了分析结论的正确性。其中,n型缓冲层掺杂剂量对电流增益β的影响最为明显,漂移区长度的影响最弱。基本完成了对SOI-LIGBT寄生晶体管电流增益β主要工艺影响因素的定性分析,对于SOI-LIGBT的设计有一定的借鉴意义。

考虑线路参数非线性特征的零序电流增益分析

单相接地是电网的常见故障,线路发生单相接地故障时,保护动作三相跳闸后,后跳开侧零序电流有时出现突变的现象。故障波形分析表明,这种零序电流增益在一定程度上受线路参数非线性特征的影响。为此,在考虑线路参数非线性特征基础上,分析线路非线性参数和故障点位置参数与零序电流的定量关系,为更好地解释故障过程及理解故障后的保护行为提供依据,仿真结果表明了该理论分析的准确性。

扩口微通道板对电流增益和噪声因子关系的影响

介绍了MCP产生光子散射和电子散射的机理.提出对微通道板输入表面采用扩口技术提高微通道板的开口面积比,从而降低微通道板噪声的方法。建立了漏斗型MCP的数学模型,给出了降低MCP的噪声因子及提高电流增益的理论依据,为低噪声MCP进一步的工艺研究打下了基础。

具有高电流增益-击穿电压优值的新型应变Si/SiGeHBT

为了改善器件的高压大电流处理能力,利用SILVACOTCAD建立了应变Si/SiGe HBT模型,分析了虚拟衬底设计对电流增益的影响.虚拟衬底可在保持基区-集电区界面应力不变的情况下实现基区Ge组分的高掺杂,进而增大电流增益.但器件的击穿电压仍然较低,不利于输出功率的提高和系统信噪比的改善.考虑到集电区设计对电流增益影响不大但与器件击穿电压密切相关,在采用虚拟衬底结构的同时,对器件的集电区进行选择性注入设计.该设计可在集电区引入横向电场,进而提高击穿电压.结果表明:与传统的SiGe HBT相比,新器件的电流增益和击穿电压均得到显著改善,其优值β·V_(CEO)。改善高达14.2倍,有效拓展了微波功率SiGe HBT的高压大电流工作范围.

PNP型SiGe HBT的电流增益与Ge组分研究

在进行PNP型SiGe HBT的设计时,通过改变Ge组分而改变能带结构,而获得较高的电流增益。文章对基区中的Ge组分分布三种形式:三角形、梯形、矩形进行计算机模拟并进行结果分析,认为其它条件相同时,梯形分布的PNP SiGe HBT的放大系数最大,而且梯形和三角形随Ge的增大而增大,但是矩形分布在Ge组分增大到一定数值后开始减小,本文从能带结构和势垒角度对此进行讨论。

GAT实现高电流增益与高雪崩击穿电压兼容特性分析

通过作者最近建立的关于电力半导体器件 GAT的集电结耗尽层电位分析和电场分布的二维解析模型定量研究了 GAT的雪崩击穿特性 ,并且定量解释了该器件实现高击穿电压与高电流增益兼容的实验结果。

达林顿晶体管中稳定电阻对电流增益及电流分配的影响行为

在达林顿晶体管中,由于稳定电阻的引入,使电流增益和各级管间集电极电流分配关系发生了变化.当稳定电阻很小时会造成电流增益的严重下降。本文对稳定电阻的影响行为进行了定量分析,并提出了电流增益和电流分配不受稳定电阻影响时稳定电阻间比值P、稳定电阻基本值R、基极电流I_B 之间应满足的公式。文中图示的曲线族可供达林顿晶体管设计参考.

镀锌钢板电阻点焊电流增益补偿曲线优化

采用电流增益补偿的控制方法,以解决汽车用镀锌钢板电阻点焊的质量问题。通过一系列试验并结合电极帽的失效情况,绘制出优化的电流增益曲线。该曲线可保证获得合格的焊点熔核尺寸,且焊点强度高、质量稳定可靠,优于原有的电流台阶曲线,为实际生产提供了可靠的试验数据。

低温下双极型晶体管电流增益和基区杂质浓度的新关系

近年来,低温(77K)微电子器件和电路的研究得到了国际上广泛重视,已成为半导体学科十分重要和活跃的领域之一.本文建立了低温下双极型晶体管电流增益和基区杂质浓度的新关系,这将成为低温双极型晶体管设计的重要理论依据.以n^+pn型晶体管为例进行分析,当基区杂质浓度N_B小于N_0=1×10^(17)cm^(-3)时,基区中无禁带变窄效应的存在,此时电流增益H_(FE)将随基区杂质浓度N_B上升而下降.

低温多晶硅发射极晶体管电流增益模型和模拟

本文考虑禁带变窄效应、载流子冻析效应和多晶硅/单晶硅界面复合与氧化层隧穿效应,采用有效复合速度方法,建立了多晶硅发射极晶体管电流增益的温度关系模型。模拟计算结果与实验符合较好。

具有高增益、低输入电流纹波的Boost变换器研究

针对光伏、燃料电池等低压可再生能源发电系统,在传统Boost变换器基础上,利用耦合电感的原边替代基本Boost变换器中的独立电感,同时引入一个较小的辅助电感,提出一种单开关高增益、低输入电流纹波Boost变换器。耦合电感的使用,既增加了变换器的控制维度,又能在合适占空比条件下实现较高的电压增益;较小的输入电流纹波可以改善变换器对前端低压输入电源的电磁干扰;另外,该变换器中开关管的电压应力可以得到有效降低,有利于选取低电压等级、低导通电阻的高性能开关器件,以提高变换器的性能;详细分析了该变换器的工作原理及其稳态工作特性,并通过实验验证了理论分析的正确性与有效性。结果表明,所提变换器可以实现较高的电压增益和较小的输入电流纹波,具有实用价值。

高电流增益截止频率的AlGaN/GaN HEMT器件研制

基于金属有机化学气相沉积(MOCVD)再生长Si重掺杂的n+GaN工艺,在AlGaN/GaN高电子迁移率场效应晶体管(HEMT)中实现非合金的欧姆接触,该工艺将器件有效源漏间距缩小至1μm。结合60nm直栅工艺,制备了高电流增益截止频率(fT)的AlGaN/GaNHEMT器件。器件尺寸的缩小大幅提升了器件的直流和射频特性。漏偏压为5V下,器件的最大直流峰值跨导达到440mS/mm;栅偏压为1V时,最大漏源饱和电流密度达到1.68A/mm。根据射频小信号测试结果得到器件的fT达到175GHz,最大振荡频率(fmax)达到76GHz,研究了干法刻蚀对再生长n+GaN欧姆接触电阻的影响,同时对比分析了60nm直栅和T型栅对器件频率特性的影响。

用GAT器件实现高电压与高频率、高电流增益兼容的定量分析

通过作者最近建立的关于GAT器件集电结耗尽层电位分布和电场分布的二维解析模型。

基区复合对nSi/pSi_(1-x)Ge_x/nSi晶体管共射极电流增益的影响

采用二维数值模拟方法详细分析了基区复合电流对 n Si/p Si1- x Gex/n Si应变基区异质结双极晶体管 ( HBT)共射极电流放大系数 β的影响 ,给出了 Si1- x Gex HBT的 Gummel图、平衡能带图 .得出在靠近发射结附近基区的复合电流是引起 β下降的主要因素 ,并给出了减小基区复合电流的 Ge分布形式 .

77K下电流增益为2.6万的SiGe/Si HBT

通过优化设计ＳｉＧｅ／Ｓｉ ＨＢＴ的纵向参数，找到一种低温工艺方法，研制出了在液氮温度下电流增益达到２６０００的高增益异质结晶体管。

低温多晶硅发射极晶体管电流增益和截止频率的解析模型

本文综合考虑了多晶硅发射极的载流子输运障碍，界面氧化物遂穿、晶粒间界杂质分凝和界面能带弯曲等因素，以及禁带变窄效应、低温下的载流子冻析效应和浅能级补偿杂质陷阱效应，建立了低温多晶硅发射极晶体管电流增益和截止频率的解析模型，对电流增益和截止频率的温度关系进行了理论分析并与３００Ｋ和７７Ｋ下的实测结果进行了比较。

电流增益截止频率为236 GHz的InAlN/GaN高频HEMT

研制了高电流增益截止频率(f_T)的In Al N/Ga N高电子迁移率晶体管(HEMT)。采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)再生长n^+GaN非合金欧姆接触工艺将器件源漏间距缩小至600 nm,降低了源、漏寄生电阻,有利于改善器件的寄生效应;使用低压化学气相沉积(LPCVD)生长SiN作为栅下介质,降低了InAlN/GaN HEMT栅漏电;利用电子束光刻实现了栅长为50 nm的T型栅。此外,还讨论了寄生效应对器件f_T的影响。测试结果表明,器件的栅漏电为3.8μA/mm,饱和电流密度为2.5 A/mm,f_T达到236 GHz。延时分析表明,器件的寄生延时为0.13 ps,在总延时中所占的比例为19%,优于合金欧姆接触工艺的结果。

达林顿功率晶体管电流增益的计算机模拟

本文介绍了用数值分析法对GTR单管结构和达林顿结构的电流增益进行计算机模拟,得到几个影响电流增益的主要因素;提出一种适合工作在大电流段的GTR电路模型参数的提取方法,为GTR达林顿结构及应用电路的网络分析提供了有效的途径。

低温高注入硅双极晶体管电流增益的定量模拟

本文考虑了基区复合电流，发射结空间电荷区复合电流，基区高注入引起的禁带变窄效应，Ｅａｒｌｙ效应，基区和发射区电导调制效应，有效基区展宽效应以及发射区电流集边效应，定量地模拟了硅双极晶体管电流增益在７７Ｋ和３００Ｋ时与集电极电流的关系，并且与实验结果相吻合，计算还表明在低温７７Ｋ时，电流增益的大注入效应由基区电导调制效应和发射区电流集边效应决定，而在３００Ｋ时则由有效基区展宽效应决定。