1、 晶體管的熱學(xué)性質(zhì) 晶體管的二次擊穿和平安任務(wù)區(qū) 晶體管的開關(guān)特性 高頻晶體管的設(shè)計思索晶體管的熱學(xué)性質(zhì) 晶體管參數(shù)與溫度的關(guān)系 結(jié)溫與熱阻 熱穩(wěn)定性條件 器件幅員構(gòu)造1.晶體管參數(shù)與溫度的關(guān)系 反向截止電流與溫度的關(guān)系212CBOCBOdIEgIdTkT室溫下上式右端為10%/c 由于ICEO=ICBO/1-a),所以ICEO與ICBO有一樣的溫度關(guān)系 IE及IC與溫度的關(guān)系115.4%/ECVBEVBEIICIETICT由于IE及IC有較大的正溫度系數(shù)，雙極型晶體管特別是大功率雙極型晶體管的溫度穩(wěn)定性是一個很嚴(yán)重的問題。 當(dāng)IE及IC不變時，VBE與溫度的關(guān)系2/BEGBEEVEqVImv

2、CTqT 利用PN結(jié)正向電壓的這種溫度特性，可以制造半導(dǎo)體結(jié)型溫度傳感器。與溫度的關(guān)系 雪崩擊穿電壓與溫度的關(guān)系 雪崩擊穿電壓隨溫度的添加而緩慢添加。這是由于溫度提高后，載流子與光學(xué)波聲子散射的幾率添加，使得在一樣的電場強度下，載流子在兩次碰撞之間積累的能量不如低溫時候的多。2. 結(jié)溫與熱阻JTDTTTTTaPRR由于集電結(jié)是晶體管的主要熱源，結(jié)溫TJ也指的是集電結(jié)的溫度。由于晶體管的任務(wù)區(qū)域很薄，其中的溫度變化不大，因此Tj也是晶體管的任務(wù)區(qū)域的實踐溫度。對于硅管，最高允許結(jié)溫在150-200度的范圍。超越這個范圍一方面漏電流太大，另一方面本征載流子濃度大大添加。TLRTA3. 熱穩(wěn)定性條件

3、Td P cSRd T jI cBI cT jS為熱反響因子。S1是不穩(wěn)定的。由此可見，防止熱擊穿最有效的措施是降低熱阻。得到熱穩(wěn)定的條件為：S=B IBS,飽和；假設(shè)飽和；假設(shè)0IB IBS,放大；假設(shè)放大；假設(shè)IB 0,截止截止CGCCESGCSRVRVVIIBSICS/那那么么 晶體管的瞬態(tài)開關(guān)特性： 開關(guān)時間：三極管在截止形狀和飽和形狀之間轉(zhuǎn)換所需的時間。包括： 1開通時間ton 從三極管輸入開通訊號瞬間開場至iC上升到0.9ICS所需的時間。 2封鎖時間toff 從三極管輸入封鎖信號瞬間開場至iC降低到0.1ICS所需的時間。 提高開關(guān)速度的措施 1.盡量降低集電區(qū)少子壽命 反面摻金

4、工藝,或者摻鉑、進(jìn)展中子輻射、提高集電區(qū)的摻雜濃度。 2.采用較薄的外延層。 減薄外延層 3.集成電路中，采用肖特基鉗位二極管來阻止晶體管進(jìn)入深飽和，可以從根本上處理儲存時間過長的問題。 由由 可知，要提高可知，要提高 M ，應(yīng)提高，應(yīng)提高 fT ，降低，降低 rbb 和和 CTC ，應(yīng)采用細(xì)線條的多基極條和多發(fā)射極條構(gòu)造。，應(yīng)采用細(xì)線條的多基極條和多發(fā)射極條構(gòu)造。S高頻晶體管的設(shè)計思索高頻晶體管的設(shè)計思索TbbTC8fMr CEEBBBl. 高頻晶體管通常是由平面工藝制成的硅高頻晶體管通常是由平面工藝制成的硅 NPN 管。管。定義：功率增益與頻率平方的乘積稱為定義：功率增益與頻率平方的乘積稱

5、為 高頻優(yōu)值，高頻優(yōu)值，記為記為 M 2TpmaxbbTC8fMKfr C高頻優(yōu)值也稱為高頻優(yōu)值也稱為 功率增益功率增益-帶寬乘積，是晶體管的功率放大才帶寬乘積，是晶體管的功率放大才干與頻率特性的重要參數(shù)綜合衡量。干與頻率特性的重要參數(shù)綜合衡量。 提高提高 M 的各項詳細(xì)措施及其副作用的各項詳細(xì)措施及其副作用要使要使 rbb，應(yīng)：，應(yīng)：(1) l ( 因因 )(2) s ( 因因 ，但受工藝程度限制，但受工藝程度限制 )(3) R口口B NB(但使但使，CTC，BVEBO)lr1bbsr bb WB(但使但使 b， fT)要使要使 CTC，應(yīng)：，應(yīng)： (1) AC ( l, s)(2) NC

6、( 但使但使 rcs， d) 可見乘積可見乘積 rbbCTC 與與 l 無關(guān)而與無關(guān)而與 s 2 成正比，所以高頻晶成正比，所以高頻晶體管必需采用細(xì)線條。體管必需采用細(xì)線條。 要使要使 fT，應(yīng)使，應(yīng)使 ec。由于。由于 要使要使 c，應(yīng)：，應(yīng)：要使要使 d，應(yīng)：，應(yīng)：xdc NC( 但會使但會使 BVCBO , CTC) (1) rcs NC( 但會使但會使 BVCBO , CTC) 集電區(qū)厚度集電區(qū)厚度 dc AC( 但會使但會使 CTC) (2) CTC AC NC ( 但會使但會使 rcs)要使要使 eb，應(yīng)：，應(yīng)： (1) reIE(因因 ，但受大注入等限制，但受大注入等限制)(2)

7、 CTEEeqIkTr AE ( l, s ) NB( 但會使但會使 rbb，VA)要使要使 b，應(yīng)：，應(yīng)： (1) WB( 但會使但會使 rbb，VA，且受工藝限制，且受工藝限制) (2) ( 采用平面工藝采用平面工藝 )2dcBecebbdceTEcsTCBmax21122xWrCr CDv ，故普通情況下應(yīng)減小，故普通情況下應(yīng)減小 WB 。但當(dāng)。但當(dāng) WB 減小到減小到 b 不再是不再是 ec 的主要部分時，再減小的主要部分時，再減小 WB 對繼續(xù)對繼續(xù)減小減小 ec 已作用不大，而對已作用不大，而對 rbb 的增大作用卻不變。同時工藝的增大作用卻不變。同時工藝上的難度也越來越大。上的難

8、度也越來越大。2bbbBB1,rWW而 幾個主要矛盾幾個主要矛盾 (1) 對對 WB 的要求的要求 (2) 對對 NB 的要求的要求 減小減小 rbb 與減小與減小 eb 及增大及增大 對對 NB 有相矛盾的要求。這有相矛盾的要求。這個矛盾可經(jīng)過采用無源基區(qū)即非任務(wù)基區(qū)重?fù)诫s來緩解。個矛盾可經(jīng)過采用無源基區(qū)即非任務(wù)基區(qū)重?fù)诫s來緩解。這樣可以降低這樣可以降低 R口口B3 ，從而減小，從而減小 rbb 中的中的 rcon 與與 rcb ，但不，但不會影響會影響 eb 與與 。 減小減小 d 及及 rcs 與減小與減小 CTC 及提高及提高 BVCBO 對對 NC 有矛盾有矛盾的要求。這個矛盾可以經(jīng)過在重?fù)诫s的的要求。這個矛盾可以經(jīng)過在重?fù)诫s的 N+ 襯底上生長一層輕摻襯底上生長一層輕摻雜的雜的 N- 外延層來緩解。外延層厚度與襯底厚度的典型值分別為外延層來緩解。外延層厚度與襯底厚度的典型值分別為 10 m 與與 200 m 。 (3) 對對 NC 的要求的要求 總結(jié)以上可知，對高頻晶體管構(gòu)造的根本要求是：淺結(jié)、總結(jié)以上可知，對高頻晶體管構(gòu)造的根本要求是：淺結(jié)、細(xì)線條、無源基區(qū)重?fù)诫s