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摘要
为了兼顾高电流增益β和发射极开路集电结的高击穿电压VCBO与基极开路集电极-发射极间的高击穿电压VCEO,有效提升电荷等离子体双极晶体管(bipolar charge plasma transistor, BCPT)的高压大电流处理能力，利用SILVACO TCAD建立了npn型BCPT的器件模型。考虑到双极晶体管的击穿电压主要取决于集电区掺杂浓度，首先研究了集电极金属对BCPT性能的影响。分析表明，BCPT集电区的电子浓度强烈依赖于电极金属的功函数，当采用功函数较大的铝(Al)作为集电极金属时，由于减小了金属-半导体接触的功函数差，降低了集电区中诱导产生的电子等离子体浓度，从而有效降低了集电结空间电荷区峰值电场强度，减小了峰值电子温度以及峰值电子碰撞电离率，因此，达到改善击穿电压VCBO和VCEO的目的。然而，集电区电子浓度的减小会引起基区Kirk效应，增大基区复合，降低β。为此，进一步提出了一种采用衬底偏压结构的BCPT,通过在发射区和基区下方引入正衬底偏压，调制发射区和基区有效载流子浓度，达到提高发射结注入效率、增大β的目的。结果表明：与仅采用锆(Zr)作为集电极金属的BCPT相比，该器件的峰值电流增益改善了21.69%,击穿电压VCBO和VCEO分别改善了12.78%和56.41%,从而有效扩展了BCPT的高功率应用范围。
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