微电子器件3-6.ppt

3.6 基极电阻 把基极电流 IB 从 基极引线 经 非工作基区 流到 工作基区 所产生的电压降，当作是由一个电阻产生的，称这个电阻为 基极电阻，用 rbb’ 表示 。由于基区很薄，rbb’ 的截面积很小，使 rbb’ 的数值相当可观，对晶体管的特性会产生明显的影响。 以下的分析以 NPN 管为例。 基极电阻是表征晶体管电学特性好坏的一个重要参数, 必须在设计和制造时尽量减小基极电阻。 基极电阻的影响： ①影响晶体管的输入阻抗； ②产生电压反馈； ③引起发射极电流集边效应； ④影响晶体管的功率增益特性； ⑤影响晶体管的频率特性； ⑥影响晶体管的电流容量； ⑦影响晶体管的噪声特性、开关特性等。 ( 1 ) 基极金属电极与基区的欧姆接触电阻 rcon ( 2 ) 基极接触处到基极接触孔边缘的电阻 rcb ( 3 ) 基极接触孔边缘到工作基区边缘的电阻 rb ( 4 ) 工作基区的电阻 rb’ 基极电阻 rbb’ 大致由以下 4 部分串联构成： 3.6.1 方块电阻 对于均匀材料， 对于沿厚度方向 ( x 方向 ) 不均匀的材料， 对于矩形的薄层材料，总电阻就是 R口 乘以电流方向上的方块个数，即 L d I 晶体管中各个区的方块电阻分别为 发射区： 工作基区：指正对着发射区下方的在 WB = xjc - xje 范围内的基区，也称为 有源基区 或 内基区。 非工作基区：指在发射区下方以外从表面到 xjc 处的基区，也称为 无源基区 或 外基区。 注：NB 为杂质补偿后的净杂质浓度。 为了降低 rcon 与 rcb ，通常对基极接触孔下方的非工作基区进行高浓度、深结深的重掺杂。 重掺杂非工作基区的方块电阻为 3.6.2 rcon 与 rb 式中，CΩ 代表 欧姆接触系数，单位为Ω.cm2 ，随半导体类型、掺杂浓度及金属种类的不同而不同，参见表 3-2。通常掺杂浓度越高，则 CΩ 越小。 双基极条结构的 rcon 与 rb E B d Se Sb l B d Sb 圆环形基极条结构的 rcon 与 rb dS dB Se 3.6.3 rb’ 与 rcb 在产生电阻 rb’ 与 rcb 的基区内，基极电流是随距离变化的分布电流 Ib(y)，因此这个区域内的基极电阻是分布参数而不是集中参数。但是对于了解一些现象的物理机理，以及对于一些简化的工程计算及电路研究而言，可以采用 等效电阻 的概念。 这里的等效，是指集中电流 IB 在等效电阻上消耗的功率与分布电流 Ib(y) 在相应的基区内消耗的实际功率 相等。 双基极条结构的 rb’ 分布电流为 dy 段上的电阻为 Ib(y) 在 dy 段电阻上的功耗为 Ib(y) 在工作基区内的功耗为 根据等效电阻的概念，这个功率应该与集中电流 IB 在等效电阻 rb’ 上的功耗相等，即 双基极条结构的 rcb 圆环形基极结构的 rb’ 圆环形基极结构的 rcb 很小，可以忽略。 圆环形基极： 降低 rbb’ 的措施 （1）减小 R口B1 与 R口B2 ，即增大基区掺杂与结深，但这会降低β，降低发射结击穿电压与提高发射结势垒电容。 （2）非工作基区重掺杂，以减小 R口B3 和 CΩ 。 （3）减小 Se 、Sb 与 d ，增长 l ，即采用细线条，并且增加基极条的数目，但这受光刻工艺水平和成品率的限制。 双基极条：