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Microscopic Investigation of Noise in SiGe Heterojunction Bipolar Transistors for Compact Modeling

Microscopic Investigation of Noise in SiGe Heterojunction Bipolar Transistors for Compact Modeling

Partner: Professur Elektronische Bauelemente und Integrierte Schaltungen (CEDIC), TU Dresden

Zusammenfassung:

Die starke Verbreitung von Funk- und Breitbandanwendungen hat zu einem gestiegenen Interesse am computerunterstützten Entwurf (TCAD) solcher Hochfrequenzschaltungen geführt. Da die verwendeten Halbleiterbauelemente für jede Aufgabe speziell entworfen werden, benötigt man flexible, effiziente und zuverlässige Simulationswerkzeuge, welche auch das elektronische Rauschen exakt beschreiben, da dies z.B. die Empfindlichkeit eines Empfängers begrenzt.
Das Ziel dieses Projekts ist ein besseres Verständnis des Hochfrequenzrauschens in SiGe-Heterobipolartransistoren, seiner physikalischen Ursachen und der räumlichen Verteilung der Rauschquellen, was durch numerische Simulationen und Rauschmessungen, die von den Projektpartnern an der TU Dresden durchgeführt werden, erreicht werden soll.
Dieses Wissen soll dazu benutzt werden, ein Kompaktmodell des elektronischen Rauschens für die Schaltkreissimulation zu entwickeln, welches idealerweise nur Parameter enthält, die sich aus der DC und AC-Charakteristik des Bauelements ableiten lassen, um teure Hochfrequenzrauschmessungen oder rechenintensive Bauelementsimulationen zu vermeiden.
Ausgangspunkt für die Entwicklung des neuen Kompaktmodells wird das so genannte 'vereinheitlichte Modell' sein. Durch Vergleich mit hydrodynamischen Bauelementsimulationen soll die Genauigkeit des neuen Kompaktmodells für alle relevanten HBT-Typen, Layouts und Arbeitspunkte ermittelt werden. Da moderne HBTs aufgrund der höheren Schaltgeschwindigkeit nahe am Lawinendurchbruch betrieben werden, sollen auch Modelle für den Multiplikationsfaktor der Stoßionisation, welche die Ursache des Lawinendurchbruchs ist, und das entsprechende Rauschen entwickelt werden.
Das neue Rauschmodell soll so formuliert werden, dass es sich in das sehr weit verbreitete Kompaktmodell HICUM, das an der TU Dresden entwickelt wird, integrieren lässt. Abschließend soll die Zuverlässigkeit des neuen Rauschmodells durch Vergleich mit Messung der Projektpartner überprüft werden.