HBT器件优点补充.pptx

HBT器件的优点 赵天宇2014 12 30 异质结双极晶体管 HBT 与同质结双极晶体管 BJT 相比具有以下优点 1 化合物半导体的HBT具有更高的开关速度和截止频率 这是因为GaAs的电子迁移率高 是相同条件下的Si的6倍 饱和电子漂移速率是Si的2倍 2 HBT的输出功率大 HBT的集电极可以用宽禁带的半导体材料 反向击穿电压大 器件的输出功率大 3 电流增益系数大 HBT的发射结是异质结 发射极是宽禁带的半导体 由于价带的不连续性 在基区高掺杂的情况下 也能保持较高的电流增益 Si的BJT中 基极掺杂浓度NA为1018cm 3 发射极的掺杂浓度ND为1020cm 3 同质结 E 0 HBT中 基极掺杂浓度NA为1019cm 3 发射极的掺杂浓度ND为1017cm 3 异质结 E 0 正是 E的存在 室温下 GaInP GaAs的HBT的电流增益为320 而Si的BJT电流增益不到100 4 HBT具有较高的开关速度和最高振荡频率 能实现高线性和低的谐波 这是因为HBT中基极掺杂浓度比BJT高 可以减弱基极宽度的调制效应 同时减小基极的宽度 可以减短电子在基极的度越时间 5 HBT的噪声小 高频性能好 这是因为HBT的发射极的掺杂浓度较BJT低 降低了发射极和基极间单位面积的结电容 此外 由于HBT中基极掺杂浓度高 发射极掺杂浓度低 可以做成倒置的双极晶体管 BJT采用正置结构 发射极在上 集电极在下 倒置HBT 发射极在下 集电极在上 的集电极的面积减小 集电结的电容减小 发射极在下 不需要长的的引线引出发射极 降低发射极引线电感 从而提高HBT的高频性能 异质结双极晶体管 HBT 与场效应晶体管 MESFET HEMT 相比具有以下优点 1 同样的高频器件 HBT制作技术简单 成本低 HBT MESFET HEMT都是三端器件 但HBT是纵向器件 HBT的速度由载流子穿越薄基极和集电极的度越时间决定 材料的厚度可以由外延技术精确控制 场效应晶体管是横向器件 其速度由横向度越时间决定 即由栅极的尺寸决定 在HBT的制作中 1 3um的光刻技术就可实现毫米波 微米波的高频领域 场效应晶体管如果要达到同样的频率 栅极尺寸要达到0 1 0 2um 该尺寸必须采用复杂的电子束光刻技术才能实现 成本较高 且难以实现 2 HBT具有较高的线性和直流增益 适用于高精度的模拟电路 HBT的基极一般采用高掺杂 减弱了基区宽度调制效应 及集电极电流随集电极一发射极电压VCE的变化 降低了HBT的输出电导 以HBT具有较高的线性和直流电流增益 模拟电路中FE宁的输出电导受沟道一衬底间漏电流和陷阱的影响 其漏源电流一电压特性随着频率而变化 故不适用于高精度的模拟电路 3 HBT更适宜做高精度的比较器 A D转换器 直流耦合 模拟放大器 等 这是因为 MESFET和HEMT的夹断电压基本上依赖于制作工艺 离子注入的分布和有源沟道的挖槽深度 HBT的开启电玉VBE可通过材料的本征特性和器件设计加以控制 HBT的可重复性好 更容易匹配 4 HBT是纵向器件 单位有效面积可流过较高的电流 HBT的发射极区域可全部用于传导电流 而横向结构的FET只有较薄的一层沟道可导通电流 所以单位有效面积的HBT有较大的电流容量 其上限由HBT的热阻决定 5 HBT的噪声较小 在FET器件中 载流子在表面和衬底界面之间流动 严重受到陷阱影响 而在HBT器件中 有源区与表面和衬底界面相隔离 陷阱影响较弱 6 与FET和HEMT相比 H