SiGe异质结双极型晶体管的设计(终极版)

中国科学技术大学UniversityofScienceandTechnologyofChina本科毕业论文ADissertationSubmittedfortheBachelor’sDegreeSiGe异质结双极型晶体管的设计DesignoftheSiGeHeterojunctionBipolarTransistor姓名李小林B.S.CandidateXiaolinLi导师王玉琦老师SupervisorYuqiWang2010年6月June,2010中国科学技术大学本科毕业论文致谢首先，我要感谢我的父母二十年来对我的关心与照顾。即使是在生活最艰苦的时候，他们也从未放弃过对我的支持。我要感谢我的导师王玉琦老师。王老师治学严谨，阐述物理问题时深入浅出，能够从纷繁的物理现象中抽丝剥茧，发掘出本质所在，让人受益匪浅。同时，我也要感谢王老师对我们的关心和帮助，他特别为学生着想，深得大家的喜爱和尊敬。我也要感谢吴国援老师和06级的刘畅同学。他们在生活上和学习中都给了我很大的帮助，尤其是在我生病期间对我细心照顾，这令我深受感动。我们还一起查找资料，探讨计算过程中的疑难点，解决了设计中的诸多问题。我还要感谢张彦同学和张芷玥同学，感谢他们一直以来对我的支持、关心和鼓励，特别是在本学期的督促，这对论文的完成起到了很大的作用。其次，我要感谢少年班所有的老师四年里对我们无微不至的关怀。无论我们遇到什么问题，老师们总是很热心地提供帮助，努力为我们创造更好的条件。对我来说，少年班就是第二个家，而老师们就是家人。最后，我要特别感谢06级少年班的所有同学。虽然我们来自五湖四海，但是在少年班的家庭里，我们如同兄弟姐妹一起成长，走过这难忘的四年，留下弥足珍贵的回忆。感谢他们对我学习和生活上的帮助，祝他们前程似锦。中国科学技术大学本科毕业论文1目录摘要........................................................2Abstract.....................................................3第1章绪言................................................41.1.晶体管的发展历史..........................................................................................41.2.晶体管出现的意义..........................................................................................51.3.SiGe异质结双极晶体管的研究情况.................................................................51.4.章节设计........................................................................................................6第2章双极结型晶体管.......................................82.1PN结的基本知识............................................................................................82.2.1PN结空间电荷区.................................................................................82.2.2PN结的势垒电容...............................................................................102.2.3PN结的击穿......................................................................................122.2晶体管的频率特性........................................................................................152.3.1晶体管交流电流放大系数与频率参数简介...........................................152.3.2晶体管电流放大系数随频率变化的物理原因.......................................182.3晶体管高频等效电路.....................................................................................212.3.1发射结和发射区.................................................................................212.3.2收集结和收集区.................................................................................232.3.3基区...................................................................................................242.4晶体管的功率增益、最高振荡频率和噪声系数..............................................26第3章SiGe异质结双极型晶体管...............................313.1SiGe异质结结构的基本介绍.........................................................................313.2Si/SiGe异质结双极晶体管的频率特性和噪声................................................323.3Si/SiGe异质结双极型晶体管的应用..............................................................34第4章SiGe异质结晶体管的设计...............................364.1纵向尺寸的确定............................................................................................364.2横向尺寸的确定............................................................................................394.3主要参数的估计和计算.................................................................................41参考文献....................................................53中国科学技术大学本科毕业论文2摘要现代科技的发展日新月异，并且时时刻刻影响着我们的生活，学习，工作，尤其是电子科技，几乎融入到我们生活的方方面面。比如计算机的出现，极大的节约了人类生产力，提高了工作效率。而电子科技的进步，又依赖着各种半导体器件和半导体材料的进步发展，其中首当其冲的便是晶体管。作为最重要的半导体器件之一，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。其一出现就引起了巨大的革命，并且直接决定着电子科技的进步。本文首先描述晶体管的历史发展进程，历史意义和研究状况。重点介绍SiGe异质结双极型晶体管的情况。详细介绍双极结型晶体管（BipolarJunctionTransistor—BJT）的基本知识和基本原理，并根据其基本原理设计出具有一定功能的具有较低噪声的SiGe异质结双极结型晶体管。并且根据推导的基本公式以及设计要求，计算出其各个基本工作参数。关键词：SiGe异质结双极型晶体管高频工作参数中国科学技术大学本科毕业论文3AbstractThemoderntechnologyhasdevelopedveryfast.Ithasveryindescribableeffectonourlife,ourworkandourstudy,especiallyelectronicstechnology,whichalmosthasbeenusedineverypartofourlife.Takecomputerforexample,sinceitcameintotheworld,humanproductivityhasbeenraisedverymuchandourworkefficiencyhasbeenimprovedgreatly.However,thedevelopmentofelectronicstechnologyhighlydependsonthedevelopmentofsemiconductormaterialsandsemiconductordevices,amongwhichwhatstandsinthebreachisthetransistor.Asoneofthemostimportantsemiconductordevices,thetransistormaybeusedinawidevarietyofdigitalandanalogfunctions,includingamplification,switching,voltageregulation,signalmodulation,andoscillators.Itcausedarevolutionsinceitcameintotheworld.Andevennow,itisstilloneoftheepochmakingdevicesthatdeterminetheprogressofelectronicsciencetechnology.Thisarticlewillfirstintroducethehistoricaldevelopment,historicalsignificanceandstatusresearchquoofthetransistor.AndwewillfocusontheSiGeheterojunctionbipolartransistor.Wewillalsothebasictheoryofbipolarjunctiontransistor.Inaccordancewiththebasicprinciples,wewilldesignaSiGeheterojunctionbipolartransistorwhichhaslowernoiseandcertainfeatures.Andwiththebasicformulawhichwegainedfromthosetheoriesanddesignrequirements,wewillgivethebasicoperatingparameters.Keywords：theSiGeheterojunctionbipolartransistor,highfrequency,lowernoise中国科学技术大学本科毕业论文4第1章绪言1.1.晶体管的