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研究生： 林志憲
Zhe-Xain Lin
論文名稱： 碰撞游離係數的量測及其在異質接面雙極性電晶體之設計應用
指導教授： 辛裕明
Yue-Ming Hsin
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 資訊電機學院 - 電機工程學系
Department of Electrical Engineering
畢業學年度： 88
語文別： 中文
論文頁數： 61
中文關鍵詞： 碰撞游離 、增值因子
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    • 本文一開始先介紹碰撞游離的原理，並討論其對電晶體電性方面的影響，其中包含了直流特性、高頻特性及暫態的分析。而在功率放大器的運用上，因大都操作在高集極偏壓下，碰撞游離的現象更是明顯而不可忽視。定電壓法是用來量測大面積且基極、集極為P-N--N結構的HBT元件之增值因子，並考慮在適當的基極偏壓條件下量測漏電流來確認其不會影響到量測的精確性，再以量得的增值因子來粹取出電子及電洞碰撞游離率。此外並討論集極的寬度對粹取碰撞游離率之電場範圍的影響。而粹取出的碰撞游離係數除了可以預測碰撞游離對元件特性影響外，最重要的可以預測出崩潰電壓，因此在元件結構設計上相當有幫助。
    而考慮元件的崩潰電壓後，其本身的其他元件特性（如電流增益及高頻特性）利用二維元件模擬軟體來作一預測。利用如此的設計可以得到高功率放大器所需的HBT。而所設計的AlGaAs/GaAs (D)HBT確實可利用調變集極的結構，得到下列結果 (1)改善崩潰電壓：在提出的雙異質接面雙載子電晶體(DHBT)中因為寬能隙材料(AlGaAs)的存在而改善了崩潰電壓 (2)增加工作速度：因為窄能隙材料(GaAs)提供較寬能隙材料(AlGaAs)高的電子速度(saturation velocity)進而減少電子穿越集極區(collector) 的時間。 (3)降低偏移電壓(offset voltage):降低基極兩端接面的起始電壓差異。此外這一新的雙異質接面雙載子電晶體保留原有傳統式雙異質接面雙極性電晶體的優良特性。

    第一章 導論…………………………………………………………1 §1.1研究動機………………………………………………………1 §1.2 異質接面雙載子電晶體………………………………………2 第二章 碰撞游離原理及討論…………………………………4 §2.1碰撞游離………………………………………………………4 §2.1.1增值因子(Multiplication factor)……………………5 §2.1.2碰撞游離與增值因子的關係……………………………6 §2.2碰撞游離對電晶體電性之影響………………………………7 §2.2.1碰撞游離對直流特性之影響……………………………8 §2.2.2增值因子與崩潰電壓的關係……………………………12 §2.2.3碰撞游離對高頻特性之影響……………………………13 §2.3結論……………………………………………………………17 第三章 增值因子的量測及碰撞游離率和係數的粹取…………18 §3.1增值因子量測方法……………………………………………18 §3.2雜散效應對增值因子量測的影響……………………………20 §3.3碰撞游離率的粹取方法………………………………………25 §3.3.1 P+-I-N+結構之碰撞游離率量測方法……………………25 §3.3.2 P+-N--N+結構之碰撞游離率量測方法…………………27 §3.3.3碰撞游離係數之粹取方法………………………………29 §3.4 GaAs之碰撞游離率量測結果及比較………………………29 §3.4.1增值因子的量測結果及比較……………………………29 §3.4.2碰撞游離率的粹取結果及比較…………………………34 §3.4.3碰撞游離係數的粹取結果及比較………………………37 §3.4.4碰撞游離率的粹取範圍之討論…………………………38 §3.4.5集極－基極崩潰電壓的量測值與模擬值的比較………40 §3.5結論……………………………………………………………40 第四章 雙異質接面雙極性電晶體設計及結果…………………41 §4.1雙異質接面雙極性電晶體結構設計之概念…………………41 §4.2元件特性模擬及量測…………………………………………43 §4.2.1 MEDICI所使用的model…………………………………44 § 4.2.2 AlGaAs/GaAs DHBT………………………………………45 § 4.2.3 InGaP/GaAs DHBT………………………………………41 §4.3結論……………………………………………………………57 第五章 結論…………………………………………………………59 參考文獻………………………………………………………60

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