带温度保护电路的SiGe功率晶体管设计 微电子学与固体电子学专业论文.docxVIP

分类号 密级 UDC 注1  学 位 论 文 带 温度保 护电路的 SiGe 功 率晶 体管设 计 （题名和副题名） 刘 华 （作者姓名） 指导教师姓名 张庆中 副 教 授 电子科技大学 成 都 （职务、职称、学位、单位名称及地址） 申请专业学位级别 硕士 专业名称 微电子学与固体电子学 论文提交日期 2008.5 论文答辩日期 2008.5 学位授予单位和日期 电子科技大学 答辩委员会主席 评阅人 2008 年 月 日 注 1：注明《国际十进分类法 UDC》的类号 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 签名： 日期： 年 月 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此规定） 签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘要 摘要 I I 摘 要 随着半导体工艺技术的快速发展，SiGe HBT(异质结双极性晶体管)以其优异 的频率和功率特性以及材料、工艺和价格等方面的优势,在高频功率领域得到了越 来越广泛的应用。 但随着集成电路在现代电子工业中的广泛使用，其功能越来越强，集成度也 越来越高。而集成电路器件尺寸的不断缩小，使得芯片中晶体管经常工作在较高 的电流密度下；同时，由于现有 SOI 技术以及低热阻率介质在器件隔离技术的应 用,使得由器件与电路本身产生的耗散功率而引起的自加热和热耦合效应对器件的 影响越来越显著,加剧了芯片表面温度分布的不均匀性,这样很容易导致器件在功 率应用时产生退化和烧毁。SiGe HBT 放大虽然有很多优点，但长期以来，电流集 中，温度过热现象一直是影响其可靠性，制约其使用寿命的主要问题。 本文详细分析了功率 SiGe HBT 的材料结构，生产工艺、应用方式，及其温度 特性与电学特性之间的关系，总结了大功率 SiGe HBT 容易在工作中产生过热的原 因。分别讨论了多种对其进行过热保护的可行办法。然后然后利用 SiGe 与传统的 硅工艺技术兼容，尤其是于 CMOS 工艺兼容等特点，提出了专门适用于对 SiGe 晶体管进行热保护的，简单可靠的办法，即设计一种便于集成在功放芯片内部的 过温保护电路。使用此种解决方案，可以避免输出镇流电阻对功率放大增益降低 的影响，也不用进行大量的数学运算和调试，来修改调整发射极条。它设计简单， 工艺方便，通用性强，可用于各种不同的功率芯片上。 在设计热保护电路时，本文先简单介绍了其工作原理，再根据一般热保护电 路应用中的多个要求，分别讨论设计了对应的功能模块：温度传感器；迟滞比较 器；电流镜；使能输入结构。并对热保护电路的核心：迟滞比较器电路在诸如： 电压分辨率，不同信号下的频率响应，传输时延，以及整体电路的工作进行了仿 真。经检验成功实现了对功率 SiGe HBT 的有效保护。所以本文对 SiGe HBT 功放 芯片的热保护解决方法简便有效，切实可行。 关键词：功率 SiGe HBT，电流集中，梳状发射极条，亚阈区 II II ABSTRACT ABSTRACT With the development of semiconductor technology, SiGe HBT is widely used in the field of high frequency for its advantage of excellent character about frequency and power, material, technology, price and so on. However, as the integration of IC is higher and higher and the size of device is smaller and smaller, which makes the transistors often work on high current density. Meanwhile because of the application of modern SOI techniq