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兼具高电流增益和高击穿性能的电荷等离子体双极晶体管
被引量：
1
1
作者
金冬月
贾晓雪
+5 位作者
张万荣
那伟聪
曹路明
潘永安
刘圆圆
范广祥
《北京工业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第11期1141-1149,共9页
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...
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。
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关键词
电荷等离子体双极晶体管(bipolar
charge
plasma
transistor
BCPT)
金属
-
半导体接触的功函数差
正衬底偏压结构
发射结注入效率
电流增益
击穿电压
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职称材料
题名
兼具高电流增益和高击穿性能的电荷等离子体双极晶体管
被引量：
1
1
作者
金冬月
贾晓雪
张万荣
那伟聪
曹路明
潘永安
刘圆圆
范广祥
机构
北京工业大学信息学部
出处
《北京工业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第11期1141-1149,共9页
基金
北京市自然科学基金资助项目(4143059,4192014)
北京市教育委员会科技计划资助项目(KM201710005027)。
文摘
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。
关键词
电荷等离子体双极晶体管(bipolar
charge
plasma
transistor
BCPT)
金属
-
半导体接触的功函数差
正衬底偏压结构
发射结注入效率
电流增益
击穿电压
Keywords
bipolar
charge
plasma transistor(BCPT)
work function difference between metal and silicon
positive substrate bias structure
emission junction injection efficiency
current gain
breakdown voltage
分类号
TN385 [电子电信—物理电子学]
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题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
兼具高电流增益和高击穿性能的电荷等离子体双极晶体管
金冬月
贾晓雪
张万荣
那伟聪
曹路明
潘永安
刘圆圆
范广祥
《北京工业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
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