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金冬月 (金冬月.) | 贾晓雪 (贾晓雪.) | 张万荣 (张万荣.) | 那伟聪 (那伟聪.) | 曹路明 (曹路明.) | 潘永安 (潘永安.) | 刘圆圆 (刘圆圆.) | 范广祥 (范广祥.)

Abstract:

为了兼顾高电流增益β和发射极开路集电结的高击穿电压V_(CBO)与基极开路集电极-发射极间的高击穿电压V_(CEO),有效提升电荷等离子体双极晶体管(bipolar charge plasma transistor, BCPT)的高压大电流处理能力,利用SILVACO TCAD建立了npn型BCPT的器件模型。考虑到双极晶体管的击穿电压主要取决于集电区掺杂浓度,首先研究了集电极金属对BCPT性能的影响。分析表明,BCPT集电区的电子浓度强烈依赖于电极金属的功函数,当采用功函数较大的铝(Al)作为集电极金属时,由于减小了金属-半导体接触的功函数差,降低了集电区中诱导产生的电子等离子体浓度,从而有效降低了集电结空间电荷区峰值电场强度,减小了峰值电子温度以及峰值电子碰撞电离率,因此,达到改善击穿电压V_(CBO)和V_(CEO)的目的。然而,集电区电子浓度的减小会引起基区Kirk效应,增大基区复合,降低β。为此,进一步提出了一种采用衬底偏压结构的BCPT,通过在发射区和基区下方引入正衬底偏压,调制发射区和基区有效载流子浓度,达到提高发射结注入效率、增大β的目的。结果表明:与仅采用锆(Zr)作为集电极金属的BCPT相比,该器件的峰值电流增益改善了21.69%,击穿电压V_(CBO)和V_(CEO)分别改善了12.78%和56.41%,从而有效扩展了BCPT的高功率应用范围。

Keyword:

发射结注入效率 电流增益 金属-半导体接触的功函数差 电荷等离子体双极晶体管(bipolar charge plasma transistor 击穿电压 BCPT) 正衬底偏压结构

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  • [ 1 ] 北京工业大学信息学部

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北京工业大学学报

Year: 2023

Issue: 11

Volume: 49

Page: 1141-1149

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