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InP/InGaAsHBT频率特性分析
马晓晖,黄永清,吴强
北京邮电大学光通信与光波技术教育部重点实验室,北京(100876)
E-mail:mxhui123@
摘要:频响特性是HBT设计中应首先考虑的因素,而fT,fMAX则是HBT最主要的频率性
能指标,本文基于InP/InGaAsHBT器件的物理结构构建了小信号等效电路模型。对该模型
进行了理论分析和数值推导,借助PSpice和Matlab对该等效电路模型的频响特性进行了详
细的仿真分析,得出了影响fT,fMAX的主要因素,同时比较了PSpice和Matlab两种软件的
优劣,对InP/InGaAsHBT设计制作和性能优化具有一定的指导作用。
关键词:HBT,小信号电路模型,电流增益
中图分类号:TN722
1.引言
异质结双极型晶体管(HBT)自上世纪七十年代出现以来,因其具有高频、高功率密度、
高功率附加效率以及良好的线性而倍受人们关注,在微波和毫米波功率增益、超高速数字开
关电路、数字大规模集成电路以及光电集成等诸多领域得到广泛的应用,近年来随着InP材
料生长技术和器件制备技术的发展,InP基HBT相对于Si基HBT有着高频、高速和高电流
驱动能力、功耗小等诸多优点,使得它在数字、模拟电路和功率放大器中有着极大的应用潜
力,成为新一代微电子器件的研究热点[1,2]。
InP/InGaAsHBT是正在发展的新型微波毫米波器件之一。它充分利用了InP/InGaAs材
料的优点,包括InGaAs优越的电子传输特性、良好的表面及界面特性和较高的热导率。此
外,InP/InGaAsHBT在高速光通信中的广泛应用还因为该材料系与1.3~1.55µm波长的光
电子器件在材料上是兼容的,使光电单片集成成为可能。
目前关于InP/InGaAsHBT频率特性研究的报道并不多,且主要集中在载流子的输运机
制上,并未对内部结构参数及外电路特性对InP/InGaAsHBT频率特性的影响做详细分析,
本文是在实验室研制成功InP/InGaAsHBT器件的基础上,依据其物理结构和电流传输特性
提出了等效电路模型,并对其进行测试而提取出模型参数,在此基础上进行了详细的理论分
析和数值仿真,得出了影响fT,fMAX的主要因素,对InP/InGaAsHBT设计制作和性能优化
具有一定的指导作用。
2.InP/InGaAsHBT器件结构与小信号模型
[3]
实际InP/InGaAsHBT器件的物理结构如图1所示:
InGaAs
InP
InGaAs
InGaAs
InGaAs
InP
图1InP/InGaAsHBT的结构图
-1-
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