Si／SiGe／Si HBT直流特性的解析模型与模拟

在考虑了重掺杂效应、异质结构垒效应、各物理量随温度的变化以及背注入空穴电流、ＢＥ结空间电荷区复合电流、中性基区复合电流对基极电流贡献后,对Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｉ ＨＢＴ的常温和低温直流特性进行了解析模拟。给出了Ｔ＝７７Ｋ和３００Ｋ时的Ｓｉ／ＳｉＧｅ ＨＢＴ Ｇｕｍｍｅｌ图和电流增益β与集电极电流密度ＪＣ的关系。研究了基区少子寿命对β的影响。模拟显示,Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｉ ＨＢＴ在电流和中等电流下有良     

SiGe HBT直流特性模型研究

在求解漂移扩散方程的基础上,建立了全面系统的SiGe HBT直流特性模型及物理意义清晰的各电流解析表达式．所建立的SiGe HBT直流特性的各电流模型均适应大注入及小注入情况．模拟分析了基区掺杂浓度及Ge组分对电流密度的影响,模拟结果表明,基区掺杂浓度的增加减小了集电极电流、增大了中性基区复合电流,从而降低了电流增益;而Ge组分越高,集电极电流密度就越大,从而提高了SiGe HBT的电流增益．模拟了基区发射结侧Ge组分及发射区掺杂浓度对基区空穴反注入电流密度的影响,结果表明,提高Ge组分能明显减小空穴反注入电流,获得更高的电流增益．     

多发射极Si/SiGe异质结晶体管

在硅衬底上外延生长一层Si_1-xGe_x合金材料,它的带隙随组分x的增加而变窄,如果用Si_1-xGe_x窄带材料作晶体管基区,利用硅作为集电极和发射极构成双极晶体管,就可以很容易实现器件的高频、高速、大功率。设计了一种以Si/Si_1-xGe_x/Si为纵向结构,梳状10指发射区为横向结构的异质结晶体管,利用双台面工艺方法制造出具有如下参数的器件:电流增益β=26、V_CB=7V、I_CM≥180mA、f_T≤ 2GHz,实现了高频大功率,充分显示出Si/Si_1-xGe_x材料的优越性。     

高热稳定性多发射极功率SiGe HBT的研制

成功研制出具有非均匀发射极条间距结构的多发射极功率SiGe 异质结双极晶体管（HBT）,用以改善功率器件热稳定性。实验结果表明,在相同的工作条件下,与传统的均匀发射极条间距结构HBT相比,非均匀发射极条间距结构HBT的峰值结温降低了15.87K。对于同一个非均匀发射极条间距结构SiGe HBT,在不同偏置条件下均能显著改善有源区温度分布。随着偏置电流IC的增加,非均匀发射极条间距结构SiGe HBT改善峰值结温的能力更为明显。由于峰值结温的降低以及有源区温度分布非均匀性的改善,非均匀发射极条间距功率SiGe HBT可以工作在更高的偏置条件下,具有更高的功率处理能力。     

SiGe/Si异质结PIN顶注入电光调制器的数值分析

针对电光调制器的调制效率低造成调制器的驱动电压较高的问题。文中基于等离子色散效应理论,利用计算机辅助设计模拟方法,设计了一种SiGe/Si异质结PIN顶注入硅基电光调制器,分析了不同结构尺寸、掺杂浓度下折射率变化、吸收系数变化和衰减等影响。研究结果表明：该器件有效增大了折射率变化和吸收系数变化,增强了电光调制器的等离子体色散效应,提高了硅基调制器的调制效率。SiGe/Si异质结PIN顶注入电光调制器的20 dB衰减所需的驱动电压从1.24 V降到0.99 V,其调制效率约为硅基调制器的1.25倍,SiGe/Si异质结可以有效增强等离子体色散效应,提高电光调制器的调制效率,改善电光调制器的性能。     

低温生长SiO_2膜的性质及其在SiGe/Si HBT研制中的应用

用磁控溅射SiO2膜作为台面SiGe／SiHBT的表面保护纯化膜和光刻掩膜．测试分析了溅射工艺对SiO2膜的性质和SiGe／SiHBT性能的影响．研究发现,较高的衬底温度（200℃）有得于改善SiO2膜的质量．用溅射SiO2方法制备的HBT的电流增益明显高于用热分解正硅酸乙脂方法淀积SiO2制备的HBT．这说明溅射法避免了高温引起SiGe层应变驰豫所造成的HBT性能变差．     

UVCVD/UHVCVD技术制备SiGe HBT材料

介绍了一种新的制备SiGe/Si材料的化学气相沉积技术．该技术组合了紫外光化学气相沉积和超高真空化学气相沉积两种技术的优点,具有超高真空背景和低温淀积的特点．应用该技术在10^-7Pa超高真空背景、450℃淀积温度及低于10Pa反应压力的条件下,外延生长了器件级SiGe HBT材料．SIMS分析表明,材料层界面清晰,Ge组分和掺杂分布平坦．此外,还研制出了SiGe HBT器件．     

3～6GHz SiGe HBT Cascode低噪声放大器的设计

基于Jazz 0.35μm SiGe工艺设计一款满足UWB和IEEE802.11a标准的低噪声放大器.采用并联电感峰化技术与Cascode结构来展宽带宽;完成了芯片版图的设计,芯片面积为1.16 mm×0.78 mm;在带宽为3~6 GHz范围内,最大增益为26.9 dB,增益平坦度为±0.9 dB.放大器的输入输出匹配良好,其回波损耗S₁₁和S₂₂均小于-10dB,输入与输出驻波比小于1.5,1 dB压缩点为-22.9 dBm.在整个频段内,放大器无条件稳定.     

基于噪声抵消的有源匹配SiGe HBT低噪声放大器设计

基于Jazz0.35μmSiGe工艺,设计了一种满足2G、3G和WIMAX标准的有源匹配SiGe HBT低噪声放大器.利用共基极晶体管输入阻抗小和共集电极晶体管输出阻抗较小的特点,通过选取晶体管的结构和偏置电流,实现了输入、输出有源阻抗匹配.由于未采用占芯片面积大的电感,减少了芯片面积,芯片面积(含焊盘)仅为0.33mm×0.31 mm;由于共基极晶体管的噪声系数比共射极晶体管的噪声系数高,采用噪声抵消结构减少了其引入噪声.低噪声放大器在(0.6~3)GHz工作频带内,增益为17.8~19.2dB,增益平坦度为±0.7dB;有源输入、输出匹配良好;在整个频段内,无条件稳定.     

减弱SiGe HBT势垒效应

讨论了基区Ge分布、集电极电流密度对势垒高度的影响,分析了减弱势垒效应的方法。计算结果表明：基区Ge分布对势垒高度有很大的影响,随着Bc结处Ge含量的增大,势垒高度也迅速增大,并且使得基区渡越时间也迅速增大;当集电极电流密度增加时,势垒高度有着明显的饱和趋势;通过集电结处Ge组分缓变,并不能很好地减弱势垒效应的影响,而采用将ce组分引入到集电区的方法可以有效地推迟势垒效应的发生。     

Si／SiGe腐蚀停止技术的研究及其在SiGe／SiHBT工艺中的应用

对ＳｉＧｅ／Ｓｉ腐蚀停止技术进行了大量的实验研究，分析了腐蚀的化学机理，并在一定的腐蚀液浓度和温度下，获得了Ｓｉ和ＳｉＧｅ的腐蚀速率比大于３０的结果。该技术极宜在ＳｉＧｅ／ＳｉＨＢＴ制作中应用。     

具有高电流增益-击穿电压优值的新型应变Si/SiGe HBT

为了改善器件的高压大电流处理能力,利用SILVACOTCAD建立了应变Si/SiGe HBT模型,分析了虚拟衬底设计对电流增益的影响.虚拟衬底可在保持基区-集电区界面应力不变的情况下实现基区Ge组分的高掺杂,进而增大电流增益.但器件的击穿电压仍然较低,不利于输出功率的提高和系统信噪比的改善.考虑到集电区设计对电流增益影响不大但与器件击穿电压密切相关,在采用虚拟衬底结构的同时,对器件的集电区进行选择性注入设计.该设计可在集电区引入横向电场,进而提高击穿电压.结果表明:与传统的SiGe HBT相比,新器件的电流增益和击穿电压均得到显著改善,其优值β·V_CEO。改善高达14.2倍,有效拓展了微波功率SiGe HBT的高压大电流工作范围.     

Si-SiGe/SiHBT真流特性的解析模型与模拟

在考虑了重掺杂效应、异质结势垒效应、各物理量随温度变化以及背注入空穴电流、ＢＥ结空间电荷区复合电流、中性基区复合电流对基极电流贡献后,对Ｓｉ／ＳｉＧｅ／ＳｉＨＢＴ的常温和低温直流特性进行了解析模拟．给出了Ｔ＝７７Ｋ和３００Ｋ时的Ｓｉ／ＳｉＧｅＨＢＴＧｕｍｍｅｌ图和电流增益β与集电极电流密度Ｊｃ的关系．研究了基区少子寿命对的影响．模拟显示,Ｓｉ／ＳｉＧｅ／ＳｉＨＢＴ在小电流和中等电流下有良好的常温和低温直流特性,在大电流下,由于异质结势垒效应的存在,电流增益β严重退化．     

单片DC/DC变换器的分析与设计

在0.35 μm硅衬底CMOS工艺条件下,分析了集成平面电感器的单片DC/DC变换器的功率损耗,折中考虑了设计中的难点以及各种影响因素。优化了变换器的转换效率,确定其开关频率为100 MHz;考虑片上集成平面电感器的单位面积电感值与品质因数的大小也是决定DC/DC变换器性能的关键因素,该文给出了双层平面螺旋电感器的物理设计与几何参数优化,获得了双层平面螺旋电感。模拟结果表明该变换器工作稳定,转换效率可以达到62%。     

一种新型双向DC/DC变换器增益分析

针对轨道交通节能改造的需求,为克服双向DC/DC变换器增益不高的缺点,提出了一种新型的双向DC/DC变换器拓扑,该变换器利用了一个耦合电感作为双向磁性开关来控制能量的储存和释放、提高变换器的增益.分析了影响该变换器增益的因素,推导了该变换器的增益公式,并通过Matlab仿真和制作一台50W的样机进行了原理验证,实验结果表明：变换器工作在Boost状态（功率25W）时增益达到8倍,Buck状态（功率42W）时为0.2倍的增益.因此该电路拓扑可应用于高增益的场合.     

一种高效隔离的双向DC/DC变换器

面对全球环境急剧变化、能源紧张、节能减排压力的不断上升,具有效率高、体积小、动态性能好、成本低等优势的双向DC/DC变换器的技术需求日益增多.文章在分析传统隔离式双向DC/DC变换器各种拓扑的优缺点的基础上,提出了一种具有隔离、高效、高功率密度的LLC谐振式双向DC/DC变换器的对称拓扑结构.通过研究LLC谐振电路参数的计算方法,设计了300 W,336/24 V的双向DC/DC变换器样机模型,并在Cadence Pspice环境下,建立了相应的等效电路模型,从空载到满载全范围工作状态下,仿真实现了谐振侧开关管零电压开关(ZVS)和整流侧整流二极管零电流开关(ZCS),减小了损耗,提高了效率,降低了电磁干扰(EMI),验证了双向DC/DC变换器对称拓扑结构及其谐振电路参数计算方法的正确性.     

Deep levels,transport and THz emission properties of SiGe/Si quantum-well structures

Recharging of quantum confinement levels in SiGe quantum wells (QW) was studied by charge deep-level transient spectroscopy (Q-DLTS) for Si/SiGe/Si structures with different Ge contents in the SiGe layer. A peak with activation energy varying in the range from 0 to 100 meV in different tempera-ture intervals was observed in Q-DLTS spectra. Activation energies extracted from Q-DLTS measure-mens are in good agreement with energies of quantum confinement levels in the QW.     

横向结构参数对SiGe HBT小信号模型参量的影响

为了分析了发射极条宽、条长、条数等横向结构参数对SiGe HBT小信号模型参数的影响,通过Jazz 0.35μm BiCMOS SiGe HBT的Y参量,得出了在不同横向结构参数下SiGe HBT的小信号模型参数.结果表明:增加发射极条宽、条长、条数时,小信号模型中的等效电阻值减小、等效电容增大、跨导也增大.在此基础上,分析了SiGe HBT横向结构参数对合成的有源电感特性的影响.在设计不同性能的有源电感时,所得结果对有源器件横向结构参数的选取有一定的指导意义.