異質(zhì)�(jié)雙極晶體管(Heterojunction bipolar transistor,HBT)是在雙極結(jié)�晶體�(Bipolar Junction Transistor,BJT)的基�(chǔ)�,只是把�(fā)射區(qū)改用寬帶隙的半導(dǎo)�材料,即同質(zhì)的發(fā)射結(jié)采用了異�(zhì)�(jié)�(lái)代替。W.B.肖克萊于1951年提出這種晶體管的概念。它是由�(fā)射區(qū)、基區(qū)和收集區(qū)由禁帶寬度不同的材料制成的晶體管。它最初稱為“寬�(fā)射區(qū)”晶體管,直�70年代中期,這種晶體管才得到較快的發(fā)��
1951�,Shockley針對(duì)普通雙極晶體管較難做到超高�、超高速的�(wèn)�,提出了寬帶隙發(fā)射區(qū)的概��1957年,Kroemer根據(jù)�(kuò)散模型分析了寬帶隙發(fā)射區(qū)�(duì)提高電流放大系數(shù)的作�。上世紀(jì)70年代中期,隨著MBE和MOCVD技�(shù)的發(fā)�,制作出了性能良好的AlGaAs/GaAs異質(zhì)�(jié)雙極型晶體管。目�,HBT在低相位噪聲振蕩器、高效率功率放大�、寬帶放大器中都有廣泛的�(yīng)用�
異質(zhì)�(jié)雙極晶體管類型很�,主要有以下幾種:
1、SiGe異質(zhì)�(jié)雙極晶體�
2、GaAlAs/GaAs異質(zhì)�(jié)晶體�
3、NPN型InGaAsP/InP異質(zhì)�(jié)雙極晶體�
4、NPN AlGaN/GaN異質(zhì)�(jié)雙極晶體管等�
1、基區(qū)可以高摻� (可高�(dá)1020/cm3),則基區(qū)不易穿�,從而基區(qū)厚度可以很小 (則不限制器件尺寸的縮�)�
2、因?yàn)榛鶇^(qū)高摻�,則基區(qū)電阻很小,振蕩頻率fmax得以提高�
3、基區(qū)電導(dǎo)�(diào)制不明顯,則大電流密度時(shí)的增益下降不��
4、基區(qū)電荷�(duì)C�(jié)電壓不敏�,則Early電壓得以提高�
5、發(fā)射區(qū)可以低摻� ( �1017/cm3),則�(fā)射結(jié)�(shì)壘電容降低,晶體管的特征頻率fT提高�
6、可以做成基區(qū)組分緩變的器�,則基區(qū)中有�(nèi)建電�(chǎng),從而載流子渡越基區(qū)的時(shí)間τB得以減短�
異質(zhì)�(jié)雙極性二極管(HBT)的能帶間隙在一定范圍內(nèi)可以任意�(shè)�(jì),從這器件各區(qū)帶隙寬度變化角度出發(fā),可以考慮如下幾種情況�
?�?)寬帶隙�(fā)射區(qū)�(jié)�(gòu) �2)緩變基區(qū)�(jié)�(gòu) �3)寬帶隙集電區(qū)�(jié)�(gòu) �4)緩變集電區(qū)�(jié)�(gòu)
從器件高速性能�(shè)�(jì)角度考慮,HBT有代表性的四種�(jié)�(gòu)為:
?�?)突變發(fā)射結(jié)�(jié)�(gòu)�2)緩變發(fā)射結(jié)�(jié)�(gòu)�3)緩變發(fā)射結(jié)、緩變基區(qū)�(jié)�(gòu)�4)突變發(fā)射結(jié)、緩變基區(qū)�(jié)�(gòu)
異質(zhì)�(jié)雙極晶體管的主要特點(diǎn)是發(fā)射區(qū)材料的禁帶寬度EgB大于基區(qū)材料的禁帶寬度EgE(圖1)。圖� N代表能帶寬的區(qū)�。從�(fā)射區(qū)向基區(qū)注入的電子流 Ip和反向注入的空穴流Ip所克服的位壘高度是不同�,二者之差為墹Eg=EgE-EgB,因而空穴的注入受到極大抑制。發(fā)射極效率主要由禁帶寬度差墹Eg決定,幾乎不受摻雜比的限制。這就大大地增加了晶體管設(shè)�(jì)的靈活��
�2為典型的NPN�(tái)面型GaAlAs/GaAs異質(zhì)�(jié)晶體管的�(jié)�(gòu)和雜�(zhì)剖面�。這種“反?!钡碾s�(zhì)剖面能大幅度地減小發(fā)射結(jié)電容(低�(fā)射區(qū)濃度)和基區(qū)電阻(高基區(qū)濃度)。最上方的N+-GaAs頂層用來(lái)減小接觸電阻。這種晶體管的主要電參�(shù)水平已達(dá)到:電流增益hfe1000,擊穿電壓BV120伏,特征頻率fT15吉赫。它的另一些優(yōu)�(diǎn)是開(kāi)�(guān)速度�、工作溫度范圍寬(-269�+350)�
除了NPN型GaAs寬發(fā)射區(qū)管外,還有雙異質(zhì)�(jié)NPN型GaAs�、以金屬做收集區(qū)的NPM型GaAs和PNP型GaAs管等。另一類重要的異質(zhì)�(jié)晶體管是 NPN型InGaAsP/InP�。InGaAsP具有比GaAs更高的電子遷移率,并且在光纖通信中有重要�(yīng)用。異�(zhì)�(jié)晶體管適于作微波晶體�、高速開(kāi)�(guān)管和光電晶體�。已試制出相�(yīng)的高速數(shù)字電�(I2L)和單片光電集成電��