Heterojunction Bipolartransistor

Der Heterojunction Bipolartransistor (HBT bzw. HJBT) 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 Transistor (HEMT).

Durch die Wahl eines Emittermaterials, das eine größere Bandlücke als die des Basismaterials aufweist, ist es möglich eine sehr geringe Loch-Injektion in die Basis zu erreichen. 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 (Siliziumgermanium mit Kohlenstoff) oder Gallium-Arsenid. 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.

Weblinks

• Patentschrift zum Heterojunction bipolar transistor von 1987 (englisch)