Strukturnahe analytische Kompaktmodellierung lateraler Bipolartransistoren:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1995
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 9]
216 |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Zugl.: Darmstadt, Techn. Hochsch., Diss. |
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| adam_text | Titel: Strukturnahe analytische Kompaktmodellierung lateraler Bipolartransistoren
Autor: Freund, Dirk
Jahr: 1995
Inhalt _V Inhalt 1 Einführung 1 1.1 Modellierungsstrategien ........................... 3 1.2 Übersicht über die Ziele der Arbeit..................... 4 2 Mehrdimensionale Modellierung von Lateraltransistoren 6 2.1 Dreidimensionale Modellierung des Bipolartransistors........... 6 2.2 Laterale Bipolartransistoren......................... 7 2.2.1 LBT-Modelle............................. 7 2.2.2 CLBT-Modelle............................ 11 3 Mathematisch-physikalische Grundlagen 15 3.1 Potentialdarstellung der Minoritätenverteilung............... 15 3.2 Konforme Abbildungstechnik ........................ 18 3.2.1 Komplexe Potentialfunktionen.................... 18 3.2.2 Konforme Abbildungen........................ 20 3.2.3 Potentiallösungen in der oberen Halbebene............. 25 4 Zerlegungstechniken und Grundstrukturen 26 4.1 Grundstrukturen zur Kollektorstromberechnung.............. 27 4.1.1 Zerlegung des CLBTs......................... 27 4.1.2 LBT-Zerlegung............................ 33
VI_ Inhalt 4.1.3 Zusammenfassung........................... 34 4.2 Grundelemente zur Basisstromberechnung................. 37 5 Konforme Abbildung lateraler Grundstrukturen 40 5.1 Grundelement zur Kollektorstromberechnung................ 40 5.1.1 Exakte Abbildung .......................... 41 5.1.2 Approximierte Abbildung...................... 43 5.1.3 Flußinvariante Parametrisierung der approximierten Abbildung . 47 5.1.4 Abbildung von Integrationsgrenzen................. 49 5.1.5 Gültigkeitsbereich zur Anwendung der approximierten Abbildung 50 5.2 Grundelement zur Basisstromberechnung.................. 51 6 Modell des NPN-CLBTs 53 6.1 Theorie der Kollektorströme im Flachbandzustand............. 55 6.1.1 Modell für flache Wannen...................... 55 6.1.2 Modell für große Wannentiefen ................ 59 6.1.3 Inhomogene Wannenprofile...................... 63 6.1.4 Vergleich der analytischen Modellierung mit 2D-Simulationen . . 65 6.1.5 Quasi-3D Formulierung der Stromgleichungen........... 73 6.2 Gate-Effekt.................................. 78 6.2.1 Mathematische Beschreibung des Gate-Effekts........... 79 6.2.2 Korrektur des Flachbandmodells des lateralen Kollektorstroms . . 85 6.3 Basisströme und Stromverstärkung..................... 88 6.3.1 Berechnung der Injektionsstromkomponente I BB ..... 88 6.3.2 Modellierung des Basisrekombinationsstroms I BB ......... 92 6.3.3 2D-Modellierung der maximalen Stromverstärkung........ 94 6.3.4 Quasi-3D-Formulierung der Modellgleichungen........... 98 6.4 Basisbahnwiderstand............................. 100
Inhalt _VII 7 Hybrid-Mode-Betrieb 104 7.1 Potentialverlauf in der Verarmungszone................... 107 7.2 Modellgleichung für die Hybrid-Mode-Stromkomponente......... 109 7.3 Vollständiges Modell des Kollektorstroms.................. 111 8 Modellierung von pnp-CLBTs 113 8.1 Näherungsannahmen............................. 116 8.2 Potentialminimums in der kompensierten PMOS-Struktur ........ 118 8.2.1 Potentialverlauf im pnp-CLBT ohne Oberflächeninversion.....119 8.2.2 Berechnung des Potentialminimums in einem pnp-CLBT mit Oberflächeninversion ............................ 120 8.3 Stromgleichung des pnp-CLBTs....................... 124 8.4 Parameterextraktion............................. 126 8.5 Endgültige Ausformulierung der Vbb ~Abhängigkeit des Modells .....130 9 LBT-Modellierung 132 9.1 Modellier ung der Kollektorströme im LBT................. 133 9.1.1 Lateralstrommodellierung...................... 133 9.1.2 Vergleich der analytischen Modellierung mit 2D-Simulationen . . 137 9.2 Berechnung des Basisinjektionsstroms................... 140 9.3 Basisrekombinationsstrom.......................... 140 9.4 Modellierung der maximalen Stromverstärkung .............. 142 9.5 Basisbahnwiderstand des LBTs....................... 146 9.5.1 Äußerer Basisbahnwiderstand.................... 146 9.5.2 Innerer Basisbahnwiderstand 148
VIII Inhalt 10 Modellimplementierung 154 10.1 Vollständige Ausformulierung der CLBT-Modelle............. 155 10.2 Simulation des npn-CLBTs..................... : . 160 10.2.1 Gummel-Plots und Stromverstärkung................ 161 10.2.2 Stromaufteilung und Ausgangskennlinien.............. 164 10.2.3 Gate-Effekt...... 166 10.3 Simulation des pnp-CLBTs.......................... 167 10.3.1 Parameterextraktion......................... 167 10.4 Simulation des Hybrid-Mode-Betriebs.................... 172 10.5 Simulation des LBTs............................. 176 10.5.1 Parameterextraktion......................... 177 10.6 Erweiterung der Modelle für Kleinsignalanalysen.............. 182 11 Zusammenfassung und Ausblick 185 A Raumladungszonen 187 A.l PN-Ubergang zwischen Wanne und Substrat eines CLBTs ........ 188 A.2 PN-Ubergang zwischen Substrat und Buried-Layer im LBT........ 189 A.3 PN-Übergang an Emitter und Kollektor in LBT und CLBT ....... 189 A.3.1 Einfluß der Gate-Spannung ..................... 190 B Ausbreitungswiderstand 192 Literaturverzeichnis 194
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