Modélisation du transistor bipolaire intégré. 2 , Dispositifs à hétérojonctions

Résumé

Description des spécificités des transistors bipolaires à hétérojonctions. Les HBT de type III-V et le HBT SI/SiGe sont détaillés. Présentation de trois modèles bipolaires compacts destinés à remplacer le modèle traditionnel SPICE. Point sur les méthodes d'extraction des paramètres des modèles électriques bipolaires.

Contributeur(s)
- Cazenave, Philippe (1947-....). Éditeur scientifique
Éditeur(s)
- Lavoisier
- Hermès science publications
Date
- 2005
Notes
- Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 234 p. : ill. ; 24 x 16 cm
Collections
- Traité EGEM
Sujet(s)
- Transistors bipolaires
- Circuits intégrés bipolaires
ISBN
- 2-7462-1172-6
Indice
- 621.45 Microélectronique (transistors, composants, circuits intégrés)
Quatrième de couverture
- Électronique et micro-électronique
  Le traité Electronique, Génie Electrique, Microsystèmes répond au besoin de disposer d'un ensemble de connaissances, méthodes et outils nécessaires à la maîtrise de la conception, de la fabrication et de l'utilisation des composants, circuits et systèmes utilisant l'électricité, l'optique et l'électronique comme support.
  Conçu et organisé dans un souci de relier étroitement les fondements physiques et les méthodes théoriques au caractère industriel des disciplines traitées, ce traité constitue un état de l'art structuré autour des quatre grands domaines suivants :
  
  Electronique et micro-électronique
  
  Optoélectronique
  
  Génie électrique
  
  Microsystèmes
  
  Chaque ouvrage développe aussi bien les aspects fondamentaux qu'expérimentaux du domaine qu'il étudie. Une classification des différents chapitres contenus dans chacun, une bibliographie et un index détaillé orientent le lecteur vers ses points d'intérêt immédiats : celui-ci dispose ainsi d'un guide pour ses réflexions ou pour ses choix.
  Les savoirs, théories et méthodes rassemblés dans chaque ouvrage ont été choisis pour leur pertinence dans l'avancée des connaissances ou pour la qualité des résultats obtenus.
Tables des matières
- - Modélisation du transistor bipolaire intégré 2
  - Philippe Cazenave
  - Hermes Science
  - Avant-propos13
  - Chapitre 1. Transistors bipolaires à hétérojonctions : généralités et dispositifs III-V
    Philippe Cazenave17
  - 1.1. Introduction17
  - 1.2. Apport des HBT20
  - 1.2.1. Optimisation des conditions d'injection20
  - 1.2.2. Bandgap Engineering27
  - 1.3. Compléments sur l'hétérojonction pn31
  - 1.3.1. Généralités31
  - 1.3.2. Hétérojonction pn à l'équilibre thermique32
  - 1.3.2.1. Schéma de bandes32
  - 1.3.2.2. Etude de la zone de transition37
  - 1.3.3. Hétérojonction pn polarisée40
  - 1.3.3.1. Modification des barrières de potentiel40
  - 1.3.3.2. Capacité de jonction41
  - 1.3.3.3. Mécanismes de passage du courant42
  - 1.4. Structure et technologie des HBT III-V49
  - 1.4.1. Généralités49
  - 1.4.2. Le HBT GaA1As/GaAs50
  - 1.4.2.1. L'hétérosystème GaA1As/GaAs50
  - 1.4.2.2. L'hétérojonction « émetteur GaA1As/base GaAs »52
  - 1.4.2.3. Intégration des structures HBT GaA1As/GaAs55
  - 1.4.3. Les HBT III-V aux composés à base d'indium60
  - 1.5. Caractéristiques électriques statiques des HBT III-V63
  - 1.5.1. Courant de collecteur63
  - 1.5.1.1. Approche par « conduction/diffusion »63
  - 1.5.1.2. Autres modes de transport70
  - 1.5.2. Courant de base et gain en courant75
  - 1.6. Caractéristiques électriques dynamiques des HBT III-V79
  - 1.7. Modélisation électrique des HBT III-V82
  - 1.8. Conclusion82
  - 1.9. Bibliographie84
  - Chapitre 2. Transistors bipolaires à hétérojonctions : dispositifs Si/SiGe
    Bertrand Ardouin, Thomas Zimmer, Philippe Cazenave89
  - 2.1. Introduction89
  - 2.2. Présentation du HBT SiGe90
  - 2.2.1. Profil de germanium dans la base90
  - 2.2.2. Apports du HBT SiGe91
  - 2.2.3. Optimisation du HBT SiGe95
  - 2.2.4. Intégration des structures HBT SiGe97
  - 2.2.4.1. Epitaxie des bases SiGe97
  - 2.2.4.2. Description des structures HBT SiGe99
  - 2.2.4.3. Spécificités des régions de base, d'émetteur et de collecteur100
  - 2.3. Etude approfondie du HBT SiGe103
  - 2.3.1. Rappel des équations générales des semi-conducteurs103
  - 2.3.2. Schéma de bandes du HBT SiGe106
  - 2.3.3. Quasi-champ électrique dans la base111
  - 2.3.4. Relation intégrale de contrôle de charge appliquée au HBT SiGe116
  - 2.3.4.1. Relation de Moll-Ross-Kroemer116
  - 2.3.4.2. Relation de Moll-Ross-Kroemer étendue119
  - 2.3.4.3. Retour sur le HBT SiGe126
  - 2.3.5. Temps de transit direct du HBT SiGe129
  - 2.3.5.1. Temps de transit dans la base130
  - 2.3.5.2. Retard d'émetteur134
  - 2.3.5.3. Retards des zones de transition137
  - 2.3.5.4. Temps de transit direct aux forts niveaux d'injection138
  - 2.4. Conclusion141
  - 2.5. Bibliographie144
  - Chapitre 3. Modélisation bipolaire avancée
    Bertrand Ardouin et Thomas Zimmer147
  - 3.1. Introduction147
  - 3.2. Vue d'ensemble des modèles compacts du transistor bipolaire148
  - 3.2.1. Modèle de Gummel et Poon148
  - 3.2.2. Modèle MEXTRAM149
  - 3.2.3. Modèle VBIC150
  - 3.2.4. Modèle HICUM153
  - 3.3. Eléments de modélisation bipolaire avancée156
  - 3.3.1. Modélisation du courant de base157
  - 3.3.2. Modélisation du claquage par avalanche160
  - 3.3.3. Modélisation d'effets multidimensionnels164
  - 3.3.3.1. Surface effective d'émetteur165
  - 3.3.3.2. Résistance de base165
  - 3.4. Comparaison des modèles bipolaires compacts169
  - 3.4.1. Capacités de jonction aux « petits signaux »170
  - 3.4.2. Gain en courant171
  - 3.4.3. Conductance de sortie aux « petits signaux »172
  - 3.4.4. Temps de transit direct174
  - 3.4.4.1. Cas des faibles niveaux de courant175
  - 3.4.4.2. Cas des forts niveaux de courant176
  - 3.5. Conclusion181
  - 3.6. Bibliographie181
  - Chapitre 4. Extraction des paramètres des modèles électriques bipolaires
    Thomas Zimmer et Bertrand Ardouin185
  - 4.1. Introduction185
  - 4.2. Méthodes d'extraction basées sur l'optimisation187
  - 4.2.1. Algorithmes d'optimisation conventionnels187
  - 4.2.1.1. Principe187
  - 4.2.1.2. Méthode de la plus grande pente188
  - 4.2.1.3. Méthodes de Newton et de Gauss-Newton189
  - 4.2.1.4. Algorithme de Levenberg-Marquardt190
  - 4.2.2. Algorithmes génétiques191
  - 4.2.2.1. Principe191
  - 4.2.2.2. Application à l'extraction de paramètres192
  - 4.2.3. Limites des méthodes basées sur l'optimisation194
  - 4.3. Méthodes d'extraction directe196
  - 4.3.1. Extraction des paramètres des capacités de jonction196
  - 4.3.1.1. Partition des capacités de jonction196
  - 4.3.1.2. Méthode originale de caractérisation197
  - 4.3.2. Extraction des paramètres des courants203
  - 4.3.2.1. Courant de transfert203
  - 4.3.2.2. Courant de base204
  - 4.3.3. Extraction des résistances d'accès209
  - 4.3.3.1. Résistance d'émetteur210
  - 4.3.3.2. Résistance de base213
  - 4.3.3.3. Résistance de collecteur extrinsèque221
  - 4.3.4. Extraction des composantes du temps de transit direct222
  - 4.3.4.1. Rappels sur le temps de transit direct222
  - 4.3.4.2. Procédure224
  - 4.3.5. Récapitulatif de la procédure complète d'extraction directe226
  - 4.4. Conclusion228
  - 4.5. Bibliographie228
  - Index231
Origine de la notice:
- Electre