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关于 异质结

时间:10-02 整理:3721RD 点击:

异质结,其实並非新鲜事物,
矿石(及各种各样的仿矿石组合)检波器,世上第一只BJT,温差电偶(发电或电致冷冻),合金BJT(铟锗结),肖特基二极管,这些皆为 两种材料间的非欧姆接触,都有着PN结的特性。

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简化,有时也是一种进步,整个芯片只需一种材料(不同的是各处的掺杂成份与浓度)造成,这合符当时的科技水平之所能,
到了今天,同质器件的能耐不够用了,不同材料的契合工艺亦已日趋成熟,性能优越的异质结得以面世;讽刺的是,本来已届末路穷途的矽与锗,竟然联袂再创新高,但之前竟无人想到!

BJT原理的根本,是二极管正反向模式的契合,反向部份赋予 电压增益,BVceo,讯号传输单向化及恒流所需的选择性遮罩,正向部份成就了 跨导,
射极的喷注效率取决于 射基两区的浓度或带隙差距或掺杂浓度,同质管如果违反 射浓基淡 的规范,则射极的喷注作用不是效率低下,而是 根本无法运行!
带隙的差异可屏蔽浓度的影响,所以,有了 射宽基窄 的带隙差距,射极的喷注效率就不再受制于 射浓基淡 的格局,各种电参数的设计规划都 不需折中取捨了,而输入行程 则是取决于基区材料的,基区使用窄带隙材料,输入行程就小(这可是 BJT 的先天优势!)。

带隙愈宽或掺杂愈淡(当然,宽或淡得过份,PN结就形成不了),PN结的反向耐压愈高,
有源器件单体的功率与日俱增,大电流绝非好路子,提高耐压才是对头,硅结的耐压已到极限,想耐压更高,就只能用宽带隙材料了,
PN结材料的带隙如果是一宽一窄,门槛值刚才说过,是取决于窄带隙材料,而反向耐压却仍是由宽带隙材料决定(这耐压能力並不因跟窄带隙材料连接而削弱),那就意味着,超高耐压的集电结也可使用窄带隙基区!

反偏的PN结,掺杂愈淡,阻档层就愈易扩张,基区那么薄,扩张多一点就跟发射结…穿通了,所以,在同质管中,集电区的掺杂浓度只能跟基区相若甚至更淡,
宽带隙半导体虽然有高耐压,但阻档层对电压的反应规律是一致的,所以,集电区掺杂还是以淡为宜,由于集极用了宽带隙材料,窄带隙的基区掺杂可以较浓,集电区的掺杂就犯不着太淡,这样,管子的通态阻值就可大减,
宽带隙半导体的电子迁移率不一定高,可幸的是,用于三极管(不独是BJT)的那几种,都是高的,电子迁移率高,扩散及漂移都会迅速,两都快,器件的速度才可高。

载流子的复合,是PN结开通时的必然过程,复合在本区或对方领土皆可进行,
PN结不管咋用,表面复合 都是没建设性的,那些有幸当选的宽带隙材料的 表面复合都 比硅低得多,在BJT中,没有表面复合,Ib 就没有这些份额不菲的无用成份,
在异质结中,复合几乎只发生于窄带隙材料区,Ib 不用搭载 往射极的扩散电流,由于基极可更薄加上电子迁移率高,需要牺牲(往基极钻)的 Ie 就更少,无用成份去除了,有用成份的需求亦大减,β 岂有不高之理。

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