ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2023, № 7 · ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Диагностика неоднородности токораспределения в гребенчатых структурах мощных биполярных и гетеробиполярных транзисторов по рекомбинационному излучению

В.А. Сергеев1, А.А. Казанков2, И.В. Фролов1

1 УФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, Ульяновск, Россия
2 Ульяновский государственный технический университет, Ульяновск, Россия
Полный текст (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2023.7.4 УДК 621.382.3 EDN CMPAOI

Аннотация

Представлен краткий обзор методов диагностики токораспределения и дефектов мощных ВЧ и СВЧ биполярных и гетеробиполярных транзисторов по рекомбинационному излучению. Описана экспериментальная установка для регистрации рекомбинационного излучения структур биполярных полупроводниковых приборов с пространственной разрешающей способностью, позволяющей оценивать неоднородность токораспределения в гребенчатых структурах ВЧ и СВЧ биполярных и гетеробиполярных транзисторов. Приведены результаты экспериментальной апробации установки на нескольких образцах биполярных транзисторов различных типов в диодном включении эмиттерного перехода. Установлено, что яркость рекомбинационного излучения и, соответственно, плотность эмиттерного тока монотонно спадает от конца к основанию эмиттерных дорожек токоведущей металлизации, при этом коэффициент неоднородности яркости, определяемый как отношение яркостей рекомбинационного излучения в конце и у основания эмиттерных дорожек, монотонно возрастает с увеличением тока, протекающего через переход. Предложена аналитическая модель, объясняющая распределение яркости рекомбинационного излучения вдоль дорожек металлизации в гребенчатой структуре ВЧ и СВЧ транзисторов.

  • биполярные и гетеробиполярные ВЧ и СВЧ транзисторы
  • гребенчатая структура
  • рекомбинационное излучение
  • токораспределение
  • неоднородность
Abstract (in English)

Investigation of recombination emission distribution of bipolar and heterobipolar transistors over the area of the structure

A brief overview of methods for diagnosing current distribution and defects of high-power RF and microwave bipolar and heterobipolar transistors by recombination radiation is presented. An experimental setup is described for recording recombination radiation of structures of bipolar semiconductor devices with spatial resolution, which makes it possible to evaluate the inhomogeneity of current distribution in the comb structures of RF and microwave bipolar and heterobipolar transistors. The results of experimental testing of the installation on several samples of bipolar transistors of various types in the diode connection of the emitter junction are presented. It is established that the brightness of recombination radiation and, accordingly, the emitter current density monotonically decreases from the end to the base of the emitter tracks of current-carrying metallization, while the brightness inhomogeneity coefficient, defined as the ratio of the brightness of recombination radiation at the end to the beginning of the emitter tracks monotonically increases with increasing current flowing through the junction. An analytical model is proposed to explain the brightness distribution of recombination radiation along metallization paths in the comb structure of RF and microwave transistors.

Для цитирования

Сергеев В.А., Казанков А.А., Фролов И.В. Диагностика неоднородности токораспределения в гребенчатых структурах мощных биполярных и гетеробиполярных транзисторов по рекомбинационному излучению // Журнал радиоэлектроники. – 2023. – № 7. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.7.4

Литература

  1. Колосницын Б.С. Мощные СВЧ приборы. Минск, БГУИР. 2008. 151 с.
  2. Ретнюк В. Выбор технологии СВЧ-транзисторов для использования в усилителях мощности. СВЧ-электроника. 2018. №2. С.4-6
  3. Сергеев В.А., Ходаков А.М. Двухсекционная модель токораспределения в полосковых структурах биполярных и гетеробиполярных СВЧ транзисторов. Радиотехника и электроника. 2022. №11. С.1146-1151. https://doi.org/10.31857/S0033849422110122
  4. Сергеев В.А., Тарасов Р.Г., Козликова И.С. Оптоэлектронные методы дистанционного контроля температуры активных элементов электронных модулей. Надежность и качество - 2021: труды международного симпозиума. Пенза. 2021. С.38-41.
  5. Семенцов С.Г., Гриднев В.Н., Сергеева Н.А. Исследование влияния температурных режимов на надежность электронной аппаратуры тепловизионными методами. Надежность и качество - 2016: труды международного симпозиума. Пенза. 2016. Т.2. С.6-10.
  6. Старосельский В.И. Физика полупроводниковых приборов микроэлектроники. Москва, Высшее образование; Юрайт-Издат. 2009. 463 с.
  7. Harris M., Wagner B., Halpern S., Dobbs M., Pagel C., Stuffle B., Henderson J., Johnson K. Full two-dimensional electroluminescent (EL) analysis of GaAs-AlGaAs HBTs. 1999 IEEE International Reliability Physics Symposium Proceedings. 37th Annual (Cat. No.99CH36296). 1999. P.121-127. https://doi.org/10.1109/RELPHY.1999.761603
  8. Pazirandeh R., Zeimer U., Wurfl J., Trankle G. Electroluminescence as an instrument to observe defect generation in InGaP/GaAs HBTs. Reliability of Compound Semiconductors (ROCS) Workshop 2006. 2006. P.129-137. https://doi.org/10.1109/ROCS.2006.323411
  9. Schuermeyer F., Fitch R., Dettmer, Gillespie Jr John W., Bozada C., Nakano K., Sewell Jim, Ebel J., Jenkins T., Liou L.L. Thermal studies on heterostructure bipolar transistors using electroluminescence. Proceedings of 2000 IEEE / Cornell Conference on High Performance Devices. 2000. P.45-50. https://doi.org/10.1109/CORNEL.2000.902518
  10. Сергеев В.А. Неизотермическое токораспределение в гребенчатых структурах мощных ВЧ и СВЧ биполярных транзисторов. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2005. №2. С.344-351.
  11. Cave K.J.S, Barnes J.A. Optimum length of emitter stripes in "comb" structure transistor. IEEE Transactions on Electron Devices. 1965. V.12. №2. Р.84-85. https://doi.org/10.1109/T-ED.1965.15457
  12. Сергеев В.А. Аналитическая модель неизотермического распределения плотности мощности в структурах биполярных транзисторов. Известия вузов. Электроника. 2005. №3. С.22-28.