自热效应下重掺杂AlGaAs/GaAs HBT电流特性及其BGN模型研究

本文主要探讨了在考虑自热效应的情况下，重掺杂AlGaAs/GaAs异质结双极晶体管（HBT）的电流特性。重掺杂使得导带和价带边缘发生收缩，即所谓的带隙缩窄效应（Band Gap Narrowing, BGN），这直接影响了器件的性能。BGN现象导致原本突变型的NPN结构中的导带和价带界面势垒形态和高度发生变化，从而对电流传输产生显著影响。 作者基于Jain-Roulston禁带收缩模型进行研究，这是一种精细描述电子在半导体材料中能带变化的理论模型。该模型考虑了温度对电子行为的影响，特别是在高掺杂浓度下，由于自热效应，热场发射和扩散载流子传输机制变得尤为重要。作者运用这种模型来模拟和分析AlGaAs/GaAs HBT中的电流输出特性，包括在温度升高时的电流响应。 作者采用热场-扩散模型，结合了晶体管基区的漂移-扩散输运过程和基发射区的热离子发射以及隧道效应。这种综合方法能够更准确地预测和理解自热条件下，电流随温度变化的复杂行为。 通过与其他常用的BGN模型进行对比，作者发现Jain-Roulston模型在描述重掺杂AlGaAs/GaAs HBT的电流特性时表现得更为精确。这表明在实际设计和优化这类高性能器件时，考虑到自热效应和BGN效应的重要性是至关关键的。 总结来说，本文的贡献在于提供了一种详细的方法，用于理解和预测重掺杂AlGaAs/GaAs HBT在实际工作条件下的电流特性，这对于优化器件性能，提高电子设备的效率和稳定性具有重要意义。同时，它也为其他研究者在处理类似材料系统中的自热效应问题提供了有价值的参考。