半导体器件物理 第五章3.pptVIP

第三章 双极型晶体管 异质结双极晶体管(HBT)Heterojunction Bipolar Transistor 放大原理 双极晶体管的增益受到发射极注入效率的限制。 对于npn-BJT，发射极注入效率取决于发射区注入到基区的电子电流IEn(有用成份)与基区注入到发射区的空穴电流IEp(无用成份)的比值。 提高BJT的增益，可用提高的IEn / IEp方法。 能带工程 因为c在界面处突变，该处EC形成一个势垒尖峰。 比值IEn / IEp随exp(ΔEg/kT)的升高而升高。 如果晶体管的增益受到发射效率的限制，那么增益随两种材料总的带隙差指数上升。一般来说，HBT的增益要比同质结BJT大几个数量级。 即使在基区掺杂浓度较高，基区电阻较低的情况下，仍能保证足够的增益。 几类常见的HBT 3.7 多晶硅发射极晶体管 PET BJT的优点： 截止频率高； 跨导大； 缺点： 功耗－延时乘积大； 集成度低 先进工艺： 多晶硅发射极接触； 自对准基极； 深槽隔离。 自对准基极接触（ p＋多晶硅）和深槽隔离，大大减小器件面积和寄生电容，从而减小功耗－延时乘积，提高集成度。 多晶硅发射极接触通过多晶硅/单晶硅界面或者多晶硅对少子的阻碍作用，使注入发射区的电流（基极电流）下降，提高增益。而电流增益的提高使得在不降低基区穿通电压和不损失电流增益的情况下，可以提高基区掺杂浓度来减小基区宽度，从而实现纵向按比例缩小。 能带图 界面氧化层，载流子以隧穿方式通过 电流增益 定义： 薄氧化层： 没有氧化层： 电流增益比常规BJT有所改进。 3.8 pnpn结构 pnpn结构可用作二、三、四端器件，统称晶闸管。 三端pnpn结构的器件叫可控硅。 pnpn二极管的IV特性有5个区域： 正向高阻区； 负阻区； 正向低阻区； 反向关断区； 反向击穿区； 正向特性 因为 所以 外加电压增加到正向转折电压时，电流迅速增大。 正向关断时，J1和J3正偏，J2反偏，外加电压主要降在J2上。 正向导通时，三个结正偏，两个晶体管处于饱和状态，整个器件的电压很低。 反向关断时，J1和J3反偏，J2正偏，外加电压主要降在J1上。 闩锁效应 寄生于CMOS反向器的pnpn结构在某些不稳定因素的触发下正向导通，有很大的电流通过，引起器件失效。 闩锁效应