
【電】 base-spreading resistance
【計】 B
【化】 base
enlarge; expand; extend; ream; spread
【計】 extend; spread-out
【化】 expansion
【醫】 extend
resistance
【計】 ohmic resistance; R
【化】 resistance
【醫】 resistance
基極擴展電阻(Base Spreading Resistance)是雙極型晶體管(BJT)中基區載流子輸運過程的核心參數,其英文術語源自半導體器件物理領域。該電阻定義為電流從基極金屬接觸點流向晶體管有效基區時遇到的分布阻抗,主要由基區材料本征電阻率與幾何結構共同決定。
在物理層面,基極擴展電阻包含橫向和縱向分量:
橫向分量:源于基極金屬電極與發射結邊緣的橫向電流路徑,與基區薄層電阻(Rsheet)直接相關,計算公式為: $$ R{b,lat} = frac{rho_b}{W_E} cdot frac{S}{3L_E} $$ 其中ρ_b為基區材料電阻率,W_E為發射結寬度,S為發射極-基極間距,L_E為發射極長度。
縱向分量:由發射結下方基區垂直方向的電阻分量構成,在高頻應用中會顯著影響晶體管的截止頻率(f_T)。
該參數在電路設計中的實際影響表現為:
基極擴展電阻是雙極型晶體管中的關鍵參數,特指基區電流流動時因橫向壓降産生的等效電阻。其核心特點及組成如下:
物理定義
基極電流在基區平行于結平面流動時,由于半導體材料的電阻率作用,會産生橫向壓降,導緻發射結邊緣到中心的偏壓逐漸減小。這種不均勻的電壓分布會引起發射極電流集邊效應(即電流向發射結邊緣集中),此時基極電流路徑上的總等效電阻即為基極擴展電阻。
結構組成
梳狀晶體管的基極擴展電阻主要包含四部分(以NPN型為例):
影響因素
除材料電阻率外,基區厚度、發射極條寬設計、金屬電極布局等結構參數會顯著影響該電阻值。例如,更窄的發射極條寬可縮短電流橫向路徑,從而減小擴展電阻。
測量關聯
擴展電阻的通用測量原理(如單探針法通過球形電場計算電阻率),為理解基極擴展電阻的微觀分布提供了方法支持,但具體到晶體管中需考慮器件結構特殊性。
該參數直接影響晶體管的高頻特性與功率容量,設計時需通過優化基區摻雜濃度梯度、采用叉指狀電極布局等方式降低擴展電阻,緩解電流集邊效應帶來的性能劣化。
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