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직접회로용 BJT의 베이스 Gummel Number 해석 방법에 관한 연구
A Study on the Method of the Analysis of the Base Gummel Number of the BJT for Integrated Circuits 원문보기

전기학회논문지. The transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. C/ C, 전기물성·응용부문, v.52 no.2, 2003년, pp.74 - 79  

이은구 (인하대학교 전자공학과) ,  김철성 (인하대학교 전자공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The method of the analysis of the base Gummel number of the BJT(Bipolar Junction Transistor) for integrated circuits based upon the semiconductor physics is proposed and the method of calculating the doping profile of the base region using process conditions is presented. The transistor saturation c...

주제어

#역포화전류   #Gaussian 분포   #SPICE 파라미터   #공정조건  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 반도체 소자이론에 근거한 집적회로용 바이폴라 접합 트랜지스터의 베이스 Gummel number를 정교하게 계산하는 방법을 제시한다. 베이스 영역의 불순물 분포를 공정 조건으로부터 유추하는 방법과 베이스 Gummel number를 이용하여 Vertical NPN BJT와 원형 에미터 구조를 갖는 Lateral PNP BJT의 역포화 전류를 효과적으로 구하는 방법을 제시한다.

가설 설정

  • NPN BJT의 베이스 영역의 불순물 분포를 Gaussian 분포로 가정하였고 주어진 공정 조건으로부터 유추하는 방법을 제시하였다. 또한 NPN BJT의 베이스 Gummel number는 수치 적분방법을 이용하여 계산하였고, NPN BJT과 PNP BJT의 베이스 Gummrl number를 이용하여 역포화 전류를 정교하게 계산하는 방법을 제시하였다.
  • 역포화 전류는 전자 및 정공 전류밀도 관계식에서 유도된다. 베이스 영역에서 반송자의 재결합 전류가 없다는 가정 하에 다수 반송자의 전류밀도 방정식으로부터 베이스 내부 전계를 구하고, 소수 반송자의 전류 밀도방정식에 대입함으로써 역포화 전류식을 유도할 수 있다. 소수 반송자의 전류밀도로부터 유도된 역포화 전류는 베이스 Gummel Number와 확산계수의 상수이다.
  • 베이스 영역에서 반송자의 재결합이 발생하지 않는다는 가정 하에 베이스의 전자전류밀도 방정식에서 베이스 내부전계를 유도할 수 있다. 컬렉터 전류는 베이스 영역에 흐르는 정공전류이므로 정공전류밀도 방정식으로부터 유도된다.
  • 본 논문에서 집적회로용 바이폴라 접합 트랜지스터는 많은 열처리를 거치는 과정 중 소자의 크기가 크고 접합 깊이가 깊기 때문에 Gaussian 분포를 따른다고 가정[9]한다.
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참고문헌 (12)

  1. Paul W. Tuinenga, SPICE A Guide to Circuit Simulation and Analysis Using PSpice, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1988 

  2. L. W. Nagel, SPICE2- A Computer Program to Simulate Semiconductor Circuits. Electr. Res. Lab. Memo. ERL-M520, University of California, Berkeley, 1975 

  3. H. C. de Graaff, F. M. Klaassen, Compact Transistor Modeling for Circuit Design, Springer-Verlag, New York, pp.4-6, 1990 

  4. W. L. Engl, H. K. Drirks, B. Meinerzhagen, Device Modeling. Proc. IEEE 71, pp.10, 1983 

  5. E. J. Prendergast, An Integrated Approach to Modeling. NASECODE IV, pp.83, 1985 

  6. V. Marash, R. W. Dutton, 'Methodology for Submicron Device Model Development', IEEE Trans. CAD 7, pp.299 1988 

    상세보기 crossref

  7. 윤현민, 김태한, 김대영, 김철성, '3차원 정상상태의 드리프트-확산방정식의 해석 프로그램 개발', 대한전자공학회논문집 제34권 D편 제8호, pp.41-51,1997 

  8. Ian E. Getreu, Modeling the Bipolar Transistor, Elsevier scientific publishing company, New York, 1978 

  9. R. S. Muller, T. I. Kamins, Device electronics for integrated Circuits, John Wiley & Sons, New York, pp.110-115, pp.270-294, pp.35-40 1977 

  10. B. J. Baliga, Power semiconductor devices, PWS publishig company, Boston, pp.198-232, 1996 

  11. Kuntal Joardar, 'An Improved Analytical Model for Collector Currents in Lateral Bipolar Transistors', IEEE Tran. Electron Devices, vol. 41, No. 3, pp. 373-382, Mar, 1994 

    상세보기 crossref

  12. Paolo Antognetti, Power Integrated circuits: Physics Design and Applications, McGraw-Hill, NewYork, pp.3.14-4.11, 1986 

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