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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

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