4H-SiC BJT直流增益與RF特性模擬研究.pdf

1、碳化硅禁帶寬、擊穿電場(chǎng)大、熱導(dǎo)率高、電子飽和漂移速度快，在高溫、高頻、高輻射環(huán)境下有重要的應(yīng)用前景，4H-SiC雙極晶體管越來越受到人們的重視。本文對(duì)4H-SiC BJT的共射極電流增益及交流頻率特性進(jìn)行模擬和分析。主要工作如下： 建立了適用于4H-SiC BJT直流模擬的結(jié)構(gòu)和物理模型，并用此模型對(duì)器件的直流特性進(jìn)行模擬?？紤]了SiC/SiO2界面態(tài)和發(fā)射區(qū)-基區(qū)外延層界面態(tài)引起的基區(qū)表面復(fù)合和發(fā)射結(jié)空間電荷區(qū)復(fù)合，建立了基于

2、發(fā)射極電流集邊效應(yīng)的數(shù)值模型。該模型準(zhǔn)確地反映了器件的真實(shí)工作特性。研究了影響器件直流增益的各種因素：分析了兩種界面態(tài)對(duì)電流增益的不同影響，發(fā)現(xiàn)發(fā)射區(qū).基區(qū)界面態(tài)是限制4H-SiC BJT電流增益的主要原因。對(duì)器件的高溫直流特性進(jìn)行了討論，證明了4H-SiC BJT具有在300℃以上高溫工作的能力。最后分析了器件電流增益隨時(shí)間的退化，用簡(jiǎn)單的理論解釋了堆垛缺陷對(duì)電流輸運(yùn)的影響。基于優(yōu)化的器件模型，利用二端口網(wǎng)絡(luò)分析和S參數(shù)模型，對(duì)4H-

3、SiC RF BJT進(jìn)行了交流小信號(hào)分析，提取的器件截止頻率，最高振蕩頻率分別為3GHz和7.3GHz，證明了4H-SiC RF BJT的L波段RF應(yīng)用潛力。同時(shí)分析了界面態(tài)對(duì)頻率特性的影響，結(jié)果表明，界面態(tài)的存在并沒有降低fT和fmax，優(yōu)化基區(qū)的設(shè)計(jì)才是頻率特性提高的關(guān)鍵。 本文建立起來的模型模擬得到的結(jié)果和國(guó)外的實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為一致，證明了在模擬軟件中建立的數(shù)值模型是可信的，為進(jìn)一步在實(shí)驗(yàn)中對(duì)4H-SiC雙極晶體管進(jìn)行研究提供