Heterojunction bipolar transistor
- Heterojunction bipolar transistor
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Der Heterojunction Bipolar Transistor (HBT bzw. HJBT, dt. »Bipolartransistor mit Heteroübergang«) ist ein Bipolartransistor (BJT), dessen Emittermaterial anders als das der Basis gewählt ist. Dabei entsteht die namensgebende Heterostruktur. Er entspricht damit der bipolaren Ausführung eines High-Electron-Mobility-Transistors (HEMT).
Aufbau und Funktion
Verlauf des Bandabstandes in einem PNP-HJBT
Durch die Wahl eines Emittermaterials mit einer größeren Bandlücke als die des Basismaterials ist es möglich eine sehr geringe Löcherinjektion in die Basis zu erreichen (vgl. Aufbau eines Bipolartransistors). Dies geschieht dadurch, dass auf Grund der Ausführung des HBT als npn-Transistor durch die Materialveränderung hauptsächlich nur die tiefer liegende Valenzbandkante für die größere Bandlücke verantwortlich ist. Die geringe Injektion von Löchern in die Basis wiederum ermöglicht dort eine hohe p-Dotierung, was große Elektronmobilitäten in der Basis zur Folge hat. Diese hohe Minoritätsladungsträgermobilität ist entscheidend für ein sehr schnelles Schalten des Transistors.
Mit dieser Transistorarchitektur lassen sich Schaltfrequenzen von über 600 GHz erreichen. Weite Verbreitung hat dieser Transistortyp deshalb beispielsweise in den Leistungsverstärkern von Mobilfunkgeräten gefunden.
Heute bestehen HBTs zumeist aus SiGe:C (Siliciumgermanium mit Kohlenstoff dotiert) oder GaAs Galliumarsenid. Dieses Materialgemisch beeinflusst die effektive Masse der Elektronen im Materialsystem. Das Elektron wird unter dem Einfluss des Germaniumatoms sehr viel leichter und hat somit eine geringere Massenträgheit, was es dem Elektron erlaubt sich mit einer höheren Mobilität im Material zu bewegen. Der Kohlenstoff bindet den Dotierstoff Bor in der Basis. Dies hat ein viel schärferes Dotierprofil zur Folge, was das Bauteil nochmals schneller werden lässt.
Literatur
- Patent US4683487: Heterojunction bipolar transistor. Veröffentlicht am 28. Juli 1987, Erfinder: Kiichi Ueyanagi, Susumu Takahashi, Toshiyuki Usagawa, Yasunari Umemoto, Toshihisa Tsukada.
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