Introducción a los transistores bipolares de heterounión
El transistor bipolar de heterounión (HBT) se basa en el transistor de unión bipolar (BJT), excepto que la región del emisor se cambia a un material semiconductor de banda ancha, es decir, la unión homogénea del emisor se reemplaza por una heterounión. Debido a la discontinuidad de la banda de energía de heterounión (la diferencia de energía de la banda prohibida ΔEg = la mutación de energía superior de la banda de valencia ΔEv y la mutación de energía inferior de la banda de conducción ΔEc), para n-p-n BJT, cuanto mayor es ΔEv para el agujeros inyectados desde la región base a la región emisora Con efecto de bloqueo, la eficiencia de inyección de la heterounión de la región emisora de banda prohibida ancha es cercana a 1 (es decir, solo se inyectan electrones desde la región emisora a la región base), y la inyección La eficiencia no tiene nada que ver con la concentración de dopaje de la región emisora y la región base. La mayor ventaja de HBT es que la eficiencia de inyección (factor de amplificación) de la unión emisora es básicamente independiente de la concentración de dopaje en ambos lados de la unión emisora, por lo que la concentración de dopaje de la región base puede hacerse muy alta (incluso mayor que el de la región del emisor). Esto puede aumentar la frecuencia al tiempo que garantiza un gran factor de amplificación, entrando así en la banda de ondas milimétricas. Ahora HBT es un dispositivo activo importante que puede funcionar a frecuencia y velocidad ultraaltas. La ganancia de corriente máxima de HBT se puede expresar como (sin considerar la recombinación de bases) βmax = IEn / IEp ∝ exp [ΔEg / kT], entonces la relación entre la ganancia de corriente máxima de HBT y el BJT general está completamente determinada por la diferencia de energía de la banda prohibida: βmax (HBT) / βmax (BJT) = exp[ΔEg / kT] . Por lo general, tomando ΔEggt; 250 meV, la ganancia de HBT se puede aumentar en 10 a la cuarta potencia que la de BJT.
Para BJT general, para aumentar aún más la frecuencia y la velocidad, es necesario reducir la resistencia de la base, reducir la capacitancia de la unión del emisor y reducir la capacitancia parásita. En general, BJT, para mejorar la eficiencia de la inyección, es necesario reducir la concentración de dopaje NB de la región base y aumentar la concentración de dopaje NE de la región emisora tanto como sea posible para reducir la relación (NB/NE); , debido al fuerte dopaje de la región del emisor, el ancho de la banda prohibida se reducirá. El estrechamiento y la recombinación Auger son significativos, lo que reducirá la eficiencia de la inyección y aumentará la capacitancia de la unión del emisor y la concentración de dopaje de la región base no puede ser demasiado baja. de lo contrario, la resistencia base aumentará. Por lo tanto, el efecto de reducir la relación (NB/NE) para mejorar la eficiencia de inyección de la unión emisora es muy limitado, y mejorar la capacidad de amplificación es contradictorio con aumentar la frecuencia y la velocidad. Por lo tanto, los BJT generales encuentran dificultades insuperables para lograr frecuencias y velocidades ultraaltas. La heterounión BJT (HBT) es un dispositivo importante con una nueva estructura que supera la contradicción entre frecuencia, velocidad y coeficiente de amplificación, logrando así una frecuencia ultraalta y una velocidad ultraalta.