1. 研究目的与意义
HBT,全称Hetero junction Bipolar Transistor ，就是异质结双极性晶体管。异质结双极性晶体管器件具有宽带隙发射区，大大提高了发射结的载流子注入效率;基区可以高掺杂(可高达1020cm-3)，基区电阻rb可以显著降低，从而增加fmax ; 同时不限制器件尺寸缩小;发射结浓度可以很低(约1017cm-3)，从而发射结耗尽层电容大大减小，器件的fr增大。HBT具有功率密度高、相位噪声低、线性度好等特点，在微波高效率应用方面比MESFET、HEMT更有优势。
考虑到高速器件的性能和电路的集成度，InP基器件在拥有良好的电学转移特性和较高的击穿电压的基础上尺寸要尽可能的小。而功率密度逐渐增大将导致热功耗增加，电子器件与封装模块结温升高。随器件尺寸的不断缩小，随现行SOI技术的不断采用，介质在器件隔离技术中的不断应用，都使得热阻不断增加，器件本身自热效应和热耦合效应对器件的影响越来越显著。而自热效应指的是因为自身发热且散热条件不能满足，导致器件温度升高、性能恶化的现象，也理解为器件工作在大电流状态下,由于载流子的热效应引起器件自身温度升高。GaAs HBT在大电流下的负阻现象,通常被认为同自热现象有直接关系.
增加的器件结温会有以下两个后果:影响器件的电学性能;使自热效应更加严重，缩短器件寿命，影响其可靠性。对于 HBT，器件温度的升高，导致基区空穴的动能增加，反向注入电流也迅速加大，从而降低发射结注入效率和 HBT 的电流增益；在较高温度条件下，载流子的迁移率会下降，使得寄生阻抗增加，电流增益下降；高温容易让器件老化并降低热稳定性。尤其是当InP。温度的升高会导致电路密度突发性的增加，这又会在晶体管内部产生相应的热量，如此反复下去，可能会引起电路直流工作点的漂移，严重时导致器件失效。对于单指大发射极面积的 HBT 来说，散热条件差，芯片上的热源又高度的集中，器件结温升高后，局部温度升高又使得基区的禁带宽度变窄，变窄之后进一步使得局部电流加大，从而使热电反馈产生了更大的热能量，发生恶性循环。另外，大发射极尺寸容易产生发射极电流的集聚效应导致局部过热现象，反向注入电流逐渐增大，最终出现电流增益崩塌。
2. 研究内容和预期目标
主要研究内容：
射频功放通常需采用并联多管的功率单元提供功率输出，为节约成本，缩小版图面积，在不违背设计规则前提下晶体管应尽量靠近，从而器件产生严重的自热与互热效应，致使位于中间的器件温度飙升，影响功放整体输出性能与可靠性。本课题拟通过建立大功率工作状态下晶体管精确的热阻计算模型，并与实际测量结果对比验证其准确性。
预期目标：
3. 研究的方法与步骤
拟采用方法：
首先了解GaAs-HBT的散热机制，多发射指的GaAs-HBT在高电流密度下工作时，一般情况下中心指的温度会比边界指上的温度高，温度和电流的正反馈关系使得发射指上的温度呈现不均匀分布。其次是对可能影响GaAs的因素进行罗列与分析，例如热源、热导率、热环境等；再建立起GaAs-HBT的理论模型并利用COMSOL进行仿真。最后分析导出数据并归纳总结计算公式。
步骤：
4. 参考文献
[1] 周守利，崇英哲，黄永清等. 考虑自热效应的重掺杂AlGaAs/GaAs HBT电流特性分析[J]. 电子器件，2004：559-563.
[2] 赵磊. GaAs HBT/GaN HEMT器件热生成机制及其热性能仿真与可靠性分析[D]. 广东工业大学, 2013.
[3] 王磊，文耀普. 一种微波功率放大器的热设计与验证方法[J]. 航天器工程，2011,02：52-56.
5. 计划与进度安排
(1)2023.2.20-2023.2.26 图书馆查阅资料；
(2)2023.2.27-2023.3.5 网上查阅资料；
(3)2023.3.6-2023.3.12 完成外文资料的翻译；
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