SiGe HBT双频段可变增益放大器设计

提出了一款新型的双频段可变增益放大器(DBVGA),分别工作在3G-WCDMA的2.2GHz和WLAN的5.2GHz两个频段。放大器分为增益控制级、输入输出级和放大级。其中,增益控制级采用电流驱动技术和发射极串联电感来减小噪声和输入阻抗的影响,进而实现大动态的增益变化。输入级通过电容电感串并联方法实现双频段的输入匹配。放大级使用Cascode结构和电流复用技术来提高增益和减小功耗。采用Jazz 0.35μm SiGe BiCMOS工艺设计芯片版图,版图面积为0.5mm2。仿真结果表明,当控制电压从0V到1.4V变化时,DBVGA在2.2GHz和5.2GHz下的增益可变范围分别达到30dB和16dB,最大增益处的噪声分别为2.3dB和3.2dB,输入和输出驻波比约1.5。     

超薄基区SiGe HBT电流传输模型

从玻尔兹曼方程出发,分析了SiGe HBT超薄基区中载流子温度,扩散系数等参量的变化,建立了不同于常规基区宽度的新的超薄基区SiGe HBT电流传输模型。     

超薄基区SiGe HBT电流传输模型

从玻尔兹曼方程出发,分析了ＳｉＧｅＨＢＴ超薄基区中载流子温度,扩散系数等参量的变化,建立了不同于常规基区宽度的新的超薄基区ＳｉＧｅＨＢＴ电流传输模型．     

辐照对SiGe HBT增益的影响

比较了电子和γ射线辐照后SiGe HBT和Si BJT直流增益β的变化.在Vbe≤0.5V时,较高剂量辐照时SiGe HBT的放大倍数辐照损伤因子d(β)为负;在Vbe≥0.5V时,SiGe HBT的d(β)远比Si BJT的小.SiGe HBT有更好的抗辐照性能.针对测得的一些电子陷阱对辐照致性能变化的影响进行了讨论.     

辐照对SiGe HBT增益的影响

比较了电子和γ射线辐照后SiGe HBT和Si BJT直流增益β的变化.在Vbe≤0.5V时,较高剂量辐照时SiGe HBT的放大倍数辐照损伤因子d(β)为负;在Vbe≥0.5V时,SiGe HBT的d(β)远比Si BJT的小.SiGe HBT有更好的抗辐照性能.针对测得的一些电子陷阱对辐照致性能变化的影响进行了讨论.     

SiGe HBT发射极延迟时间模型

在对SiGe HBT（异质结双极晶体管）载流子输运的研究基础上,建立了包括基区扩展效应SiGe HBT发射极延迟时间τe模型．发射极延迟时间与发射结势垒电容和集电结势垒电容密切相关．在正偏情况下,通常采用的势垒区耗尽层近似不再适用,此时需要考虑可动载流子的影响．本文重点分析了电流密度及发射结面积等参数对SiGe HBT发射极延迟时间的影响．     

SiGe HBT发射极延迟时间模型

在对SiGe HBT(异质结双极晶体管)载流子输运的研究基础上,建立了包括基区扩展效应SiGe HBT发射极延迟时间τe模型.发射极延迟时间与发射结势垒电容和集电结势垒电容密切相关.在正偏情况下,通常采用的势垒区耗尽层近似不再适用,此时需要考虑可动载流子的影响.本文重点分析了电流密度及发射结面积等参数对SiGe HBT发射极延迟时间的影响.     

SiGe HBT器件特征参数的数值模拟与分析

分别在不同基极掺杂浓度、集电极掺杂浓度、发射极掺杂浓度和不同Ge组分含量的情况下,运用半导体器件模拟软件-MEDICI,对SiGe HBT器件的直流特性和频率特性进行了数值模拟,得出了SiGe HBT器件的集电极电流IC、基极电流IB、电流增益β和截止频率fT变化的初步规律.     

SiGe HBT 60Co γ辐照总剂量效应

测量了SiGe HBT直流增益在60Coγ辐照过程中随剂量及器件电流注入水平的变化。实验结果显示在累计辐照剂量超过5 000 Gy(Si)后,器件电流增益变化与辐照剂量存在线性反比关系,且增益损伤系数与器件电流注入水平有关;器件在受到总剂量为2.78×104Gy(Si)辐照后,器件静态基极电流Ib、集电极电流Ic、静态直流增益及最大振荡频率fmax出现不同程度退化;但器件其他电参数如截止频率fT、交流增益|H21|及结电容(CCBO)与辐照前相比未出现显著退化。利用MEDICI数值模拟分析了SiGe HBT参数退化机理。     

基区Ge组分分布对SiGe pnp HBT的影响

采用SiGe异质结结构提高pnp晶体管的性能,重点研究了Ge组分在基区的三角形分布对晶体管电流增益β和特征频率fτ的影响。三角形分布,又分为起点为零和不为零两种情况。同时为了消除集电结处SiGe异质结的价带势垒对空穴输运的影响,Ge组分向集电区延伸进一步提高了晶体管的性能。得到最大电流增益β可达150和特征频率fτ可达15GHz的pnp SiGe HBT,可以广泛地应用到通信、微波和射频领域。     

SiGe HBT高频噪声等效模型研究

对硅锗异质结双极型晶体管（SiGe HBT）等效高频噪声模型进行了研究,在建模过程中,SiGe HBT的等效电路为小信号准静态等效电路,使用二端口网络噪声相关矩阵技术从实测噪声参数提取基极和发射极的散粒噪声,提取结果与几种散粒噪声模型进行对比分析,重点研究半经验模型建立过程,对半经验模型与常用的噪声模型使用CAD仿真验证,结果表明了半经验模型的有效性、更具准确性,该半经验模型能够用到不同工艺SiGe HBT的高频噪声模拟。     

SiGe BiCMOS工艺中HBT的关键制造工艺研究

研究了0.18μm SiGe BiCMOS中的核心器件SiGe HBT的关键制造工艺,包括集电极的形成、SiGe基区的淀积、发射极窗口的形成、发射极多晶的淀积、深孔刻蚀等,指出了这些制造工艺的难点和问题,提出了解决办法,并报导了解决相关难题的实验结果。     

SiGe HBT射频噪声模型研究

对现代的双极型晶体管而言,载流子在基极和集电极的空间电荷区（CB SCR）传输延迟可比基极渡越时间,甚至要大于后者。为了更精确地表征了SiGe HBT的射频噪声性能,对van Vliet模型做了扩展,使其包含基极集电极空间电荷区的延迟效应。用2个与噪声相关的延迟时间对transport模型进行了扩展,使得在没有非准静态Y参数的情况下仍然可以对基极和集电极电流噪声进行精确建模。最后,在JC=12.2 mA/μm2,AE=0.12×18μm2条件下,分别对2种模型的基极和集电极噪声电流谱及其归一化相关系数做图并与计算得出的解析值相比较,验证了模型的有效性。     

一种新型双多晶自对准结构的高压功率SiGe HBT

为了改善高压功率SiGe HBT的综合性能,应用图形外延SiGe工艺,研制出了一种新型的双多晶自对准SiGe HBT器件.相对于双台面结构的SiGe HBT而言,该结构的SiGe HBT在发射极总周长不变的情况下,其发射结面积减少超过50%,集电结面积减少近70%,BVCBO也提高了近28%.经测试,器件的结漏电和直流增益等参数均符合设计要求.     

SiGe／Si HBT及其单片微波集成电路的研究

ＳｉＧｅ／Ｓｉ ＨＢＴ作为单片微波集成电路中的有源元件，在截止频率，增益，噪声等方面相对于ＧａＡｓ器件有很大的优势。本文结合本单位在ＳｉＧｅ材料和器件、电路等方面做过的工作，对实现ＳｉＧｅ单片微波集成电路的一些理论和技术要点作了阐述。     

SiGe HBT基区渡越时间研究

对基于SiGe HBT基区本征载流子浓度和电子迁移率依赖于掺杂、基区Ge组分分布和速度饱和效应的基区渡越时间进行了研究。结果表明,相同Ge组分条件下,基区渡越时间bτ随WB由100 nm减薄到50 nm,降低了74.9%;相同WB,Ge组分为0.15比0.1 Ge组分的bτ减小了33.7%。该研究与其他文献的结果相吻合,可为SiGe HBT基区设计提供一定的理论指导。     

SiGe HBT MEXTRAM模型参数的直接提取

提出了一种锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)MEXTRAM集约模型参数的直接提取方法。该方法通过有效地区分各种器件物理效应对器件性能的影响,无需电路仿真器,就能够提取器件的模型参数,简便实用。通过提取实验制备的SiGe HBT器件的整套MEXTRAM模型参数,仿真曲线与测试数据吻合良好,证实了该方法的精确性和有效性。     

Low power dissipation SiGe HBT dual-band variable gain amplifier

A dual-band variable gain amplifier operating at 0.9 GHz and 2.4 GHz was designed based on high performance RF SiGe HBT for large amount of signals transmission and analysis. Current steering was adopted in gain-control circuit to get variable trans-conductance and then variable gain. Emitter degeneration and current reuse were considered in amplifying stage for low noise figure and low power dissipation respectively. A single-path circuit resonating at two frequency points simultaneously was designed for input impedance matching. PCB layout parasitic effects, especially the via parasitic inductor, were analyzed theoretically and experimentally and accounted for using electro-magnetic (EM) simulation. The measurement results show that a dynamic gain control of 26 dB/16 dB in a control voltage range of 0.0–1.4 V has been achieved at 0.9/2.4 GHz respectively. Both S₁₁ and S₂₂ are below than –10 dB in all the control voltage range. Noise figures at both 0.9 GHz and 2.4 GHz are lower than 5 dB. Total power dissipation of the dual-band VGA is about 16.5 mW at 3 V supply.     

77K下电流增益为2.6万的SiGe/Si HBT

通过优化设计SiGe/SiHBT的纵向参数,找到一种低温工艺方法,研制出了在液氮温度下电流增益达到26000的高增益异质结晶体管。