Modellierung des Avalancheeffekts in InAlAs/InGaAs-Heterobipolar-Transistoren

In modernen Heterobipolar-Transistoren führt der Avalancheeffekt aufgrund der dünnen Kollektoren und hohen Basisdotierungen zu einem besonders frühen Durchbruch. Da diese Transistoren jedoch gerade bei den höchstmöglichen Stromdichten ihre besten Hochfrequenzeigenschaften aufweisen ist ein präzises Modell des Avalancheeffekts auch für den regulären Betrieb notwendig, um bei der Schaltungsentwicklung bereits vor der Herstellung das Verhalten des Transistors beschreiben und simulieren zu können. Das hier vorgestellte verbesserte Kompaktmodell stellt konsequent den Zusammenhang zwischen dem Avalancheeffekt und den zugrundeliegenden Material- und Geometrieparametern her. Beispielhaft wird dies anhand eines InAlAs/InGaAs-Heterobipolartransistors gezeigt und auch experimentell verifiziert. Der physikalische Ansatz und die ausführliche Diskussion der Behandlung unterschiedlicher Ionisationskoeffizienten gewährleistet die Gültigkeit des Modells über die gesamte Klasse der alternativen Materialsysteme, denen im Gegensatz zu Silizium-Technologien auch eine nicht-vernachlässigbare Wärmeleitfähigkeit gemein ist.

Autorentext

Oliver Weiß, geboren 1973 in Erlangen, schloss das Studium der Physik an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen im Jahr 2000 ab. Neben seiner Tätigkeit am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen in Erlangen fertigte er seine Doktorarbeit an. Seit 2008 leitet er die Entwicklungstätigkeiten der Sensorik-Bayern GmbH in Regensburg.

Klappentext
In modernen Heterobipolar-Transistoren führt der Avalancheeffekt aufgrund der dünnen Kollektoren und hohen Basisdotierungen zu einem besonders frühen Durchbruch. Da diese Transistoren jedoch gerade bei den höchstmöglichen Stromdichten ihre besten Hochfrequenzeigenschaften aufweisen ist ein präzises Modell des Avalancheeffekts auch für den regulären Betrieb notwendig, um bei der Schaltungsentwicklung bereits vor der Herstellung das Verhalten des Transistors beschreiben und simulieren zu können. Das hier vorgestellte verbesserte Kompaktmodell stellt konsequent den Zusammenhang zwischen dem Avalancheeffekt und den zugrundeliegenden Material- und Geometrieparametern her. Beispielhaft wird dies anhand eines InAlAs/InGaAs-Heterobipolartransistors gezeigt und auch experimentell verifiziert. Der physikalische Ansatz und die ausführliche Diskussion der Behandlung unterschiedlicher Ionisationskoeffizienten gewährleistet die Gültigkeit des Modells über die gesamte Klasse der alternativen Materialsysteme, denen im Gegensatz zu Silizium-Technologien auch eine nicht-vernachlässigbare Wärmeleitfähigkeit gemein ist.