基于热电模型的多发射极功率HBTs非均匀镇流电阻设计

在考虑发射结电压随温度的变化和发射极加入镇流电阻的情况下,给出简化的三维热电模型,用以计算功率HBT芯片表面温度分布.分析表明,对于采用均匀发射极镇流电阻设计的功率HBT,芯片中心发射极条温度最高,严重限制了器件的功率处理能力.因此提出非均匀发射极镇流电阻设计方案,并以12指Si0.8Ge0.2HBT为例,详细地给出非均匀发射极镇流电阻设计流程.结果表明,在总发射极镇流电阻阻值(各指发射极镇流电阻并联值)不变的情况下,非均匀发射极镇流电阻设计与传统的均匀设计相比,芯片中心结温显著降低,芯片表面温度趋于一致.还发现当各指发射极镇流电阻阻值从芯片边缘到中心按指数形式分布时,功率HBT的芯片表面温度更容易趋于均匀,大大提高了HBT的功率处理能力,为功率HBT的设计提供了指导.     

横向尺寸的变化对SiGe HBT高频噪声的影响

从发射极条宽、发射极条长、基极条数、发射极与基极间距四个方面分析了横向尺寸变化对SiGe HBT高频噪声的影响.结果表明增加发射极条长、基极条数和减小发射极与基极间距可以较为有效地减小晶体管噪声,而减小发射极与基极间距对噪声的改善效果比较显著.发射极与基极间距从1μm减小到0.5μm,2GHz工作频率下最小噪声系数可减小9dB,在0.5GHz工作频率下最小噪声系数可降至1.5dB,2GHz工作频率下最小噪声系数为3dB.     

SiGe HBT高频噪声特性研究

对SiGe HBT的高频噪声进行了模拟.频率f、载流子正向延迟时间τF、集电极电流等因素都对高频噪声有影响.当频率高于高频转角频率时,最小噪声系数NFmin随着频率的增大而线性增大,而不是与f2成正比关系,且NFmin随着集电极电流的增大先减小后增大.结果表明,噪声最小时的最佳偏置电流所对应的特征频率fT并不是最大特征频率,约为最大特征频率的50%.     

基区重掺杂对SiGe HBT热学性能的影响

相对于同质结晶体管,异质结双极晶体管(HBT)由于异质结的存在,电流增益不再主要由发射区和基区掺杂浓度比来决定,因此可以通过增加基区掺杂浓度来降低基区电阻,提高频率响应,降低噪声系数,但基区掺杂浓度对器件热特性影响的研究却很少。以多指SiGeHBT的热电反馈模型为基础,利用自洽迭代法分析了基区重掺杂对器件集电极电流密度和发射极指温度的影响。通过研究发现,随着基区浓度的增加,SiGe HBT将发生禁带宽度变窄,基区反向注入发射区的空穴电流增大;同时,基区少子俄歇复合增强,这些都将减小集电极电流密度,降低发射极指温度,从而抑制发射极指热电正反馈,提高器件的热稳定性。     

改善多指HBT热稳定性的非均匀指间距技术

建立了多发射极指功率SiGe HBT的热电反馈模型,研究了发射极指间距的变化对多指功率SiGe HBT表面温度分布的影响.在此基础上,提出了发射极指间距的非均匀化优化技术.在不同偏置下,对具有均匀间距和非均匀间距的多指HBT各指之间的温度分布进行模拟.结果表明,具有非均匀指间距结构的SiGe HBT峰值温度明显下降,各指之间的温度分布均匀性得到加强,这是传统均匀指间距技术无法比拟的,显示了非均匀指间距优化技术的优越性.     

用于改善多指SiGeHBT热特性的变指间距设计方法研究

通过引入表示发射指之间热耦合程度的耦合热阻,建立了多指异质结双极晶体管(HBT)热阻模型.基于该模型,得 到了耦合热阻与指间距的变化关系,并用于器件指间距的设计.当耦合热阻均匀分布时,所对应的一套非等值的指间距值便 是器件温度均匀分布所要求的指间距值.用该方法得到热阻分布与热模拟得到的温度分布相吻合.但这种方法不必通过...     

多发射极条功率SiGe HBT的热电耦合与优化设计

利用自洽迭代数值计算方法,对多发射极微波功率SiGe HBT芯片热电耦合特性进行了模拟和分析。结果表明,通过对晶体管发射极条长、条间距的调整,可以有效地改善芯片温度分布的不均匀性,提高晶体管的热稳定性和功率处理能力。     

一款多种优异性能集于一体的高频压控有源电感

提出一款多种优异性能集于一体的高频压控有源电感(HFVCAI)，主要由分别配置1个外部电压调控端的第一交叉耦合单元、第二交叉耦合单元和配置2个外部电压调控端的调控单元构成。其中，第一和第二交叉耦合单元并联，且调控单元与它们串联，通过不同单元间的协同配合和4个外部电压的联协调控，HFVCAI能够集3种优异性能于一身:电感值和Q值在同一高频点下皆能取得高的峰值;电感值能够在高频下大范围调谐，而与此同时，Q峰值却能够保持基本不变; Q峰值能够在高频点下大范围调谐，而电感值却能保持几乎不变。基于TSMC 0.18μm CMOS工艺，利用射频工具ADS对HFVCAI的性能进行了验证。结果表明，电感值和Q值在12.78 GHz高频下同时取得高的峰值，分别为2 841.49 n H和2 118;电感值能够在12 GHz高频下从23.93 n H调谐至123.82 n H，而Q峰值基本保持在87; Q峰值在12.52 GHz高频下能够从26调谐至1 445，而电感值基本保持在401 n H。