Расчёт статического коэффициента передачи тока базы с учётом эффектов высокого уровня легирования эмиттера и особенностей профиля легирования

Для обеспечения высокого коэффициента инжекции, а следовательно, и статического коэффициента передачи тока, эмиттер легируют сильнее чем базу. Высокий уровень легирования в эмиттере приводит к сужению ширины запрещенной зоны, уменьшению времени жизни и диффузионной длины носителей тока. Поскольку эмиттер легирован неоднородно, сужение ширины запрещённой зоны также неравномерно по толщине эмиттера. Неравномерное легирование эмиттера и неоднородное по толщине эмиттера сужение запрещённой зоны вызывают появление электрических полей в области эмиттера. Эти поля и изменение электрофизических характеристик эмиттера влияют на движение носителей в эмиттере, а следовательно, и на коэффициент инжекции.

В

Рассчитаем времена жизни и диффузионные длины носителей в эмиттере. Будем считать, что напряжение на эмиттерном переходе в активном режиме равно 0.5 В.

Определим градиент концентрации примеси на эмиттерной границе ОПЗ. В начале рассчитаем координату границы ОПЗ в эмиттере .

см

Рассчитаем зависимость градиента концентрации суммарной примеси в эмиттере от координаты.

см^-4

Рассчитаем напряженность эл. поля в эмиттере, вызванная градиентом концентрации примеси в эмиттере.

В/см

Определим напряженность поля на краю эмиттера у ОПЗ, вызванную изменением ширины запрещенной зоны, используя эмпирические константы и .

см^-3

В

В/см

Результирующую напряжённость силового поля определим как сумму

В/см  

Определим подвижности основных и неосновных носителей заряда в зависимости от координаты.

Рис.3. Зависимость подвижности дырок в эмиттере от координаты

Определим подвижность дырок на участке, отстоящем на две ширины ОПЗ в эмиттере. В дальнейшем необходимо усреднить подвижность на участке равном эффективной диффузионной длине (величина эффективной диффузионной длины заранее не известна).

Рассчитаем средний коэффициент диффузии дырок в эмиттере на границе ОПЗ.

По известным значениям подвижностей электронов и дырок рассчитаем времена жизни в исходном материале, т.е. в подложке.

с

с

Рассчитаем время жизни дырок в эмиттере. Необходимо учесть, что при проведении технологических операций время жизни уменьшается на один-два порядка. Зададим это уменьшение величиной c = 0,1. Зависимость времени жизни от концентрации учитывается следующей эмпирической формулой.

Рис.4. Зависимость времени жизни в эмиттере от координаты

Рассчитаем диффузионную длину дырок в эмиттере.

Рис.5. Зависимость диффузионной длины дырок в эмиттере от координаты

см

Рассчитаем фактор электрического поля в эмиттере.

В/см

Эффективная диффузионная длина дырок в эмиттере определяется для учёта электрического поля за счёт высокого уровня легирования.

Рассчитаем эффективную концентрацию собственных носителей с учетом уменьшения ширины запрещенной зоны

Рис.6. Зависимость эффективной концентрации собственных носителей в эмиттере от координаты

Усредним эффективную концентрацию на диффузионной длине

Определим дырочную составляющую тока насыщения эмиттерного перехода при низком уровне инжекции

А

Дата добавления: 2015-08-17