异质结双极晶体管

    异质结双极晶体管(Heterojunction bipolar transistor,HBT)是在双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor,BJT)的基础上,只是把发射区改用宽带隙的半导体材料,即同质的发射结采用了异质结来代替。W.B.肖克莱于1951年提出这种晶体管的概念。它是由发射区、基区和收集区由禁带宽度不同的材料制成的晶体管。它最初称为“宽发射区”晶体管,直到70年代中期,这种晶体管才得到较快的发展。

结构性能

    异质结双极性二极管(HBT)的能带间隙在一定范围内可以任意设计,从这器件各区带隙宽度变化角度出发,可以考虑如下几种情况:
    (1)宽带隙发射区结构 (2)缓变基区结构 (3)宽带隙集电区结构 (4)缓变集电区结构
    从器件高速性能设计角度考虑,HBT有代表性的四种结构为:
    (1)突变发射结结构(2)缓变发射结结构(3)缓变发射结、缓变基区结构(4)突变发射结、缓变基区结构

特点

    1、基区可以高掺杂 (可高达1020/cm3),则基区不易穿通,从而基区厚度可以很小 (则不限制器件尺寸的缩小);
    2、因为基区高掺杂,则基区电阻很小,最高振荡频率fmax得以提高;
    3、基区电导调制不明显,则大电流密度时的增益下降不大;
    4、基区电荷对C结电压不敏感,则Early电压得以提高;
    5、发射区可以低掺杂 ( 如1017/cm3),则发射结势垒电容降低,晶体管的特征频率fT提高;
    6、可以做成基区组分缓变的器件,则基区中有内建电场,从而载流子渡越基区的时间τB得以减短。

分类

    异质结双极晶体管类型很多,主要有以下几种:
    1、SiGe异质结双极晶体管
    2、GaAlAs/GaAs异质结晶体管
    3、NPN型InGaAsP/InP异质结双极晶体管
    4、NPN AlGaN/GaN异质结双极晶体管等。

发展

    1951年,Shockley针对普通双极晶体管较难做到超高频、超高速的问题,提出了宽带隙发射区的概念。1957年,Kroemer根据扩散模型分析了宽带隙发射区对提高电流放大系数的作用。上世纪70年代中期,随着MBE和MOCVD技术的发展,制作出了性能良好的AlGaAs/GaAs异质结双极型晶体管。目前,HBT在低相位噪声振荡器、高效率功率放大器、宽带放大器中都有广泛的应用。

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