I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o El e c tr i c a l   an d   C o m p u te r   En gi n e e r i n g   (I JEC E )   V o l .   10 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2020 ,   pp .   581 ~ 5 88   IS S N :   2088 - 8708 D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v 10 i 1 . pp581 - 5 88     581       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e c e . i ae s c or e . c om / i nd e x . php / IJ E CE   C h a r a c t e r i z a t i o n   a n d   m o d e l i n g   t h e   e f f e c t   o f   t e m p e r a t u r e   o n   p o w e r   HB T s InG a P / G a A s       M o k e d d e m   N ad j e t G h affo u r   K h e i r e d d i n e   R e s e a r c U n i t   o f   M a t e r i a l s   a nd   R e ne w a bl e   E ne r g i e s ,   D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r o ni c   a nd   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   U n i v e r s i t y   of   A b o u - B a kr B e l k a i d,   T l e m c e n,   A l g e r i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   N ov   28 ,   201 8   R e v i s e S e p   7 ,   20 19   A c c e pt e S e p   27 ,   20 19       T he   v a r i a t i o a nd   s t a b i l i t y   o f   H B T s   pa r a m e t e r s   a t   d i f f e r e n t   t e m p e r a t u r e s   a r e   i m po r t a nt   f o r   u t i l i z i ng   t he s e   de v i c e s   i hi g h - po w e r   i nt e g r a t e d   c i r c ui t s .   T he   t e m pe r a t ur e   de p e nd e nc e   o f   t he   D C   c ur r e n t   g a i o f   bi po l a r   t r a n s i s t o r s ,   a s   a   ke y   de v i c e   pa r a m e t e r ,   ha s   be e e xt e ns i v e l y   i nv e s t i g a t e d .   A   m a j o r   i s s ue   o f   t he   po w e r   H B T s   i s   t ha t   t h e   c ur r e nt   g a i i s   de c r e a s e w i t h   j unc t i o t e m pe r a t u r e   due   t o   s e l f - he a t i ng   e f f e c t . H e nc e ,   ho w   t o   s t a b i l i z e   t he   D C   c ur r e nt   g a i a nd  R F   pe r f o r m a nc e s   i s   i m po r t a n t   i s s u e   t o   de v e l o t he   po w e r   H B T s .   T hi s   w o r d e s c r i be s   t he   D C   a nd   hi g h - f r e qu e nc y   t e m pe r a t u r e   d e pe nde nc e   o f   I nG a P / G a A s   H B T s .   T he   s ubs t r a t e   t e m p e r a t u r e   ( T )   w a s   v a r i e f r o m   25  t 150° C .   T he   s t a t i c   a n dy na m i c   pe r f o r m a nc e s   o f   t h e   H B T   a r e   de g r a de a t   hi g t e m pe r a t ur e ,   du e   t o   t he   r e duc e d   o f   c a r r i e r   m o bi l i t y   w i t i nc r e a s i ng   t e m pe r a t u r e .   T h e   c ur r e nt   g a i n   ( β )   d e c r e a s e s   a t   hi g t e m p e r a t u r e s ;   f r o m   140  t o   127  a t   25  t o   150° C ,   w hi l e   t he   de c r e a s e s   i t he   p e a F t   a nd  F m a x   a r e   o bs e r v e f r o m   a bo ut   110   G H z   t o   68   G H z   a nd   f r o m   165   G H z   t o   53   G H z   r e s p e c t i v e l y   i t he   t e m pe r a t ur e   r a ng e   o f   25  t o   15 C .   Ke y w or d s :   Cu rr e nt   g a i n   H B T   H i gh   f r e que n c y   In G a P / G a A s   T e m pe ra t u r e   C opy r i gh t   ©   2020 I n s t i t ut e   of   A d v anc e d   E ng i ne e r i ng   a nd  Sc i e nc e   A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   M o ke dde m   N a dj e t ,   R e s e a r c U n i t   o f   M a t e r i a l s   a n d   R e n e w a b l e   E n e r gi e s ,   D e pa rt m e n t   o f   E l e c t r o n i c   a n d   E l e c t ri c a l   E ngi n e e ri n g ,   U n i v e r s i t y   of   A bo u - B a kr   B e l ka i d ,   13000 ,   T l e m c e n ,   A l ge r i a .   E m a i l :   n d. m o ke dde m @ y a h o o . f r       1.   I N TR O D U C TI O N   B e c a us e   of   t h e i r   hi g h e r   e l e c t r o n   m o b i l i t y   a n l e s s   pa r a s i t i c ,   c o m pa r e w i t h   S i ,   G a l l i u m   A r s e ni de   (G a A s [1]  de v i c e s   h a v e   b e e n   c h o s e n   f o r   us e   i n   w i r e l e s s   a ppl i c a t i o n s   f o r   m i l i t a r y   a n s p a c e   s e r v i c e .   In   t o da y ' s   gr ow i n de m a nd  f o r   w i r e l e s s   c o m m u ni c a t i o n s   a n d   t h e   e xpl o s i v e   gr ow t h   o f   h i g h - s pe e c o m m e r c i a l   a ppl i c a t i o n s ,   G a A s   t e c hn o l o gy   i s   w i de l y   a c c e pt e a s   a   m a i n   t e c hn o l o g y   fo r   p r o duc i ng  h i g h - po w e r ,   hi g h - f r e que n c y ,   a n l o w - n o i s e   pr o duc t s   fo r   t h e s e   a ppl i c a t i o n s   [2].   T h e   G a A s   s ub s t r a t e   i s   a   r e l a t i v e l y   p oo r   t h e rm a l   c o n duc t o r,   a nd  t h e   i nt e rna l   III V   t e rna r y   c o m po un m a t e ri a l s   o f   t h e   H B T   s t r uc t u r e   po s s e s s   t h e r m a l   c o n duc t i v i t i e s   a o r de r   o f   m a g n i t ude   l o w e r   t ha n   t h a t   f o r   G a A s   [3].   T h e s e   f a c t o r s   l e a t o   a gg r a v a t e t h e r m a l   i s s ue s   t ha t   m a y   n o t   o n l y   de gr a de   t h e   de v i c e   pe r f o r m a n c e   b ut   a l s o   i m p a c t   t h e   de v i c e   r e l i a b i l i t y .   H e t e r o - j un c t i o n   b i po l a r   t r a n s i s t o r s   (H B T s h a v e   a   hi g h   po t e nt i a l   f o r   hi g h - po w e r ,   h i g h   e ff i c i e n c y   m i c r o w a ve   a m p l i f i e r   a pp l i c a t i o n s   [4].   Cu rr e n t   t r e n ds   i G a A s   H B T   for   po w e r   a m pl i f i e r   a ppl i c a t i o n   a r e   f a b ri c a t i o n   o de v i c e s   w i t a   s m a l l e s i z e ,   h i g h e po w e r   de n s i t y ,   a nd   b e h a v i o r   l e s s   a f fe c t e by   t h e rm a l   l i m i t a t i o n.   G a A s   H B T s   h a v e   h i g h e r   s pe e a n po w e r   t h a n   t h o s e   of   S i   b i po l a r   j u n c t i o n   t r a n s i s t o r s   (B J T s ).   I pa rt i c ul a r,   t h e   a dv a n t a ge s   o f   III V   m a t e r i a l s   e n a b l e   G a A s   H B T s   t o   ha v e   a   hi g h e r   p r o duc t   o f   f r e que n c y   a n d   b r e a kdo w n   vo l t a ge   e v e n   w h e n   c o m pa r e t o   t h e   S i G e   H B T s   [5].   A l t h o ug h   t h e   G a A s   H B T   t e c h n o l o g y   i s   be c o m i n g   m a t u r e ,   t h e   m o de l   de v e l o pm e n t   l a gs   b e h i n d.   H ow e ve r ,   t h e s e   d e v i c e s   a r e   pr o n e   t o   s u ff e r   f r o m   s e l f - h e a t i n g   e ffe c t s ,   s uc h   a s   a   de c r e a s e   i dc   c u rr e n t   ga i ( β  I C / I B w i t i n c r e a s e   i V CE   f o r   i n d i v i dua l   de v i c e s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2020  :     5 8 1   -   5 8 8   582   T h e   us e   of   In G a P   a s   t h e   w i de   b a n dg a e m i t t e r   pl us   t h e   t e c hn o l o gi c a l   a nd  e l e c t r i c a l   a dv a n t a ge s   of  t h e   In G a P / G a A s   h e t e r o s t r uc t u r e   ha v e   pus h e I n G a P / G a A s   he t e r o j un c t i o n   b i po l a r   t ra n s i s t o r s   (H B T t o   r e a c h   c o n s i de r a b l e   i n t e r e s t   f o r   a   l a r ge   ra n ge   o f   a ppl i c a t i o n s   f r o m     ul t ra - h i g h   s pe e l o gi c   t m i c r o w a ve   p ow e r   de v i c e s   [6].   T h e   po w e r   a m p l i f i e r s   us i n g   G a I n P / G a A s   H B T ’s   ha v e   s h o w e e xc e l l e n t   pe r f o r m a n c e .   W o r ki ng  a t   hi g h   po w e r   de n s i t i e s   r e s ul t s   i n   h e a t   ge n e r a t i o n   t h a t   l i m i t s   t ra n s i s t o r   pe r f o r m a n c e   s o   s t udy i n t h e   v a ri a t i o a nd  s t a b i l i t y   of   H B T   pa ra m e t e r s   a t   di f f e r e n t   t e m pe r a t u r e s   i s   i m po r t a nt   f o r   us i ng  t h e s e   de v i c e s   i n   h i g h - l e v e l   i n t e g r a t e c i r c u i t s   po w e r .   F o r   t h e s e   hi g h - po w e r   a ppl i c a t i o n s ,   t h e   t e m pe r a t u r e   r i s e   a t   a n y   p o i n t   w i t h in   t h e   j un c t i o n   o f   t h e   po w e r   H B T   c a n   b e   a t t r i b ut e t o   t w o   e ffe c t s :   1)   t h e   s e l f - h e a t i ng  e f fe c t   c a us e by   h e a t   b e i ng  di s s i pa t e a t   t h e   po i nt   o f   m e a s ur e m e n t ,   a n 2 t h e   m ut ua l   h e a t i ng  e f fe c t   c a us e by   h e a t   b e i n g   di s s i p a t e d   by   a dj a c e n t   j un c t i o n s .   S e l f - h e a t i ng  w i t h i n   H B T s   c a n   b ri ng  a b o ut   un us u a l   hi g h - po w e r   b e h a v i o r s ,   s uc h   a s   t h e rm a l   r u na w a y   a n c u rr e n t - ga i n   c o l l a ps e   [7].   T h e s e   ph e n o m e na   c a n   s e r i o us l y   w o r s e n   t h e   t h e r m a l   s t a b i l i t y   of   t h e   de v i c e s ,   a n e v e n t u a l l y   l e a t o   c a t a s t r o p h i c   d a m a ge .     In   po w e r   G a A s   H B T ,   T h e   t e m pe ra t u r e   de pe n de n c e   of  t h e   D c urr e nt   ga i n   o f   b i po l a r   t ra n s i s t o r s   a s   a   ke y   de v i c e   pa r a m e t e r   ha s   b e e n   e xt e n s i v e l y   i n v e s t i ga t e [8].   A   m a j o r   i s s ue   o f   t h e   pow e r   H B T ’s   i s   t ha t   t h e   c urr e nt   ga i n   i s   de c r e a s e w i t h   j un c t i o n   t e m pe r a t u r e   due   t s e l f - h e a t i ng  e ff e c t   gi v i n r i s e   t o   a   n e ga t i v e   di f fe r e nt i a l   r e s i s t a n c e .   S e v e r a l   r e s e a r c h e s   h a v e   pr o po s e d   s pe c i f i c   c o n f i gur a t i o n s   t o   e n ha n c e   t h e   t h e r m a l   s t a b i l i t y   of   G a A s - b a s e H B T s   [ 9 ,   10].   T hi s   w o r de s c ri b e s   t hr e e   i s s ue s   a b o ut   t e m pe ra t u r e   de pe nde n c e :   G um m e l   p l o t ,   c u rr e nt   ga i n   a n R F   pe r f o rm a n c e s   o f   In G a P / G a A s   H B T ’s .   N e w   da t a   a r e   p r e s e nt e t ha t   de s c r i b e   i n   de t a i l   t h e   v a r i a t i o o f   t h e   s t a t i c   c h a ra c t e ri s t i c s   (G um m e l   di a g ra m s ,   I C   (V CE ) ,   c u rr e n t   ga i n   ))   a n d   d y n a m i c s   c h a ra c t e ri s t i c s   (F t ,   F m ax   a t   h i g h     t e m pe ra t u r e .       2.   R ES EA R C H   M ET H O D   In  o ur  s t ud i e s   w e   a r e   i n t e r e s t e i t h e   s i m u l a t i o o f   H B T   i I n G a P   /   G a A s   t e c hn o l o g y   of   U M S   H B 20M   i ndus t r y   i o r de r   t o   ha v e   t h e   e f f e c t   of   t e m pe r a t u r e   o n   t h e   e l e c t r i c a l   a nd  f r e que n c y   c h a ra c t e ri s t i c s   o t h e s e   t r a n s i s t o r s .   T h e   pr o pe rt i e s   of   t h e   In G a P / G a A s   s e m i c o n duc t o r   l a y e r s   w i t h   t h e i r   t hi c k n e s s e s   a n t h e i r   do pi n g   c o n c e n t ra t i o n s   a r e   p r e s e n t e i n   T a b l e   1.   P o w e r   c o m po n e n t s   o f   t h i s   t y pe   c o n s i s t   o f   t h i s   s a m e   s t ruc t u r e   r e pe a t e d   s e v e r a l   t i m e s   a n w h o s e   e l e c t r o de s   a r e   c o n ne c t e d.   T h e   s i m pl i f i e b a nd  a l i g nm e nt s   o f   a n   I n G a P / G a A s   h e t e r o s t ruc t u r e s   i F i gu r e   1   s ug ge s t   t ha t   t h e   l a rge r   v a l e n c e   b a nd  di s c o n t i nui t y   i n   I n G a P / G a A s   r e d uc e s   t h e   r e v e r s e   i n j e c t i o n   o f   h o l e s   i nt o   e m i t t e r   m o r e   e f f i c i e nt l y ,   t h e r e b y   f ur t h e r   i n c r e a s i ng  t h e   c u rr e nt   g a i a n d   l e a v i ng   a   l a r ge de s i g s p a c e   t o   o pt i m i z e   do pi ng   l e v e l s .       T a b l e   1 .   T h e   p r o pe rt i e s   o f   t h e   I n G a P / G a A s   S e m i c o n duc t o L a y e r   L a y e r s   T h i c k n e s s   (n m )   D o p i n g   l e v e l   (c m - 3 )   Ca p   G a A s   ( n + )   100   N D   =   1 . 1 0 19   Ca p   G a A s   ( n )   120   N D   =   7 . 1 0 17   E m i t t e I n G a P   ( n )   50   N D   =   3 . 1 0 17   Ba s e   G a A s   ( p + )   90   N A   =   4 . 5 . 1 0 19   Co l l e c t o G a A s   (n - )   400   N D   =   7 . 5 . 1 0 16   S u b - C o l l e c t o G a A s   (n + )   1000   N =   5 . 1 0 18   S u b s t ra t   G a A s   740   N =   1 . 1 0 12           F i gu r e   1 .   B l o c b a n d   di a g ra m   I n G a P / G a A s   [6]       T h e   H B T   In G a P / G a A s   i s   a   do m i na t e m a t e ri a l   s y s t e m   fo r   hi gh  s pe e s e m i c o n duc t o r   de v i c e s   due   t t h e   h i g e t c hi n s e l e c t i v e l y   be t w e e n   I n G a P   a nd  G a A s   m a t e ri a l   l a y e r s   a t   x   =   0 . 51   [11] .   T h i s   m o l e   f r a c t i o n   i s   c o n s i de r e i t h e   p r e s e nt   a n a l y s i s   w i t h   a   hi g h   ra t i o   o f   va l e n c e   b a n d i s c o n t i nui t y   (ΔE V   ≈  0. 40  e V a t   t h e   h e t e r o j un c t i o n.     T h e   di s c o n t i n ui t y   of  t h e   c o n duc t i o n   b a nd  a t   t h e   e m i t t e r / b a s e   h e t e r o - i nt e r f a c e   i s   ve r y   l ow ,   of   t h e   o r de o f   0. 03  e V ,   w h i c h   c a a l l o w   t h e   e f f e c t   of   t h e rm o - i o n i c   e m i s s i o n   t o   b e   n e gl e c t e a n d   r e s o l ve d   us i n t h e   d ri f t - di f f us i o n   m o de l ,   i f   s i m ul a t i o n s   a r e   t o   b e   s i m p l i f i e [12].   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g   IS S N :   2088 - 8708       Char ac t e r i z a t i on   and   m od e l i ng   t h e   e f f e c t   of   t e m pe r a t ur e   on   pow e r   H B T s   InG aP / G aA s   ( Mo k e dd e m Nad j e t )   583   A   t w o - di m e n s i o n a l   (2D s e m i c o n duc t o r   s i m ul a t i o n   pa c k a ge   S IL V A CO   w a s   us e t o   a n a l y z e   t h e   e n e r gy   b a n d ,   d i s t r i b ut i o n s   o f   e l e c t r o n s   a n h o l e s   a nd  D pe r f o r m a n c e s   o f   t h e   de v i c e s .   T h e   t w o - di m e n s i o na l   a na l y s i s   t a ke s   i n t o   a c c o un t   t h e   P o i s s o n   e qua t i o n ,   Co nt i n u i t y   e qua t i o n   o f   e l e c t r o n s   a n h o l e s ,   S h o c kl e y - R e a d - H a l l   (S R H r e c o m b i n a t i o n ,   A uge r   r e c o m b i n a t i o n,   a n d   B o l t z m a nn  s t a t i s t i c s ,   s i m u l t a n e o us l y .   T h e   f i r s t   p a r t   o f   t h e   s i m ul a t i o n   c o n s i s t s   i de f i n i ng  t h e   m a t e ri a l s   a n d   t h e   d i m e n s i o n s   o f   t h e   d i f fe r e nt   l a y e r s   of   t h e   s t r uc t u r e .   T h e n ,   t h e s e   l a y e r s   w i l l   b e   di v i de i nt o   s e ve r a l   r e g i o n s   b e fo r e   m ov i n o n   t o   t h e   de f i n i t i o n   o f   t h e   m e s h .   T h e   m o de l   e qua t i o n s   a c c o un t   f o r   v a l e n c e   b a n di s c o nt i n u i t y ,   h e a vy   do pi n e f fe c t s   a n h i g h   c o l l e c t o r   c urr e n t   e f fe c t s .     M o r e   de t a i l s   o f   t h e   p h y s i c a l   m o de l s   c a n   b e   fo un i n   [13] . T h e   v a r i a t i o n   i b a s e   c ur r e nt   (I B a n d   c o l l e c t o r   c urr e n t   (I C )   w i t h   b a s e - e m i t t e r   vo l t a ge   (V BE i s   g i v e n   by :     I B = q A E D pE W E n iE 2 N DE e x p ( q V BE kT )         ( 1)     I C = q A E D nB W B n iB 2 N AB e x p ( q V BE kT )   (2)     w h e r e   i s   t h e   e l e c t r o ni c   c ha r ge ,   A E   i s   t h e   e m i t t e r   a r e a ,   n i E   (n iB i s   t h e   i nt r i n s i c   c a rr i e r   c o n c e nt r a t i o o f   t h e   e m i t t e r   (b a s e ),   i s   t h e   B o l t z m a nn  c o n s t a nt   a n d   T   i s   t h e   t e m pe ra t u r e ,   i n   K e l v i n.   It   i s   n e c e s s a r y   t m e s h   t h e   di f fe r e n t   a r e a s   w h e r e   a   c o m pr o m i s e   m us t   b e   fo un be t w e e n   a   m e s h   f i n e s   e n o ugh   n o t   t o   l o s e   pr e c i s i o n   c a l c ul a t i o n s .   A   n o n - u ni f o r m   m e s h   a c c o r di ng  t o   t h e   de s i r e p r e c i s i o n   i s   t h e n   c h o s e n .   F i g u r e   s h o w s   t h e   m e s h   o f   di ff e r e n t   a r e a s .   F o r   t h e   I n G a P / G a A s   s t r uc t u r e ,   t h e   d i f fe r e n c e   i n   e l e c t r o n i c   a f f i n i t i e s   b e t w e e n   t h e s e   t w o   m a t e ri a l s   i n t r o duc e s   di s c o n t i n u i t i e s   of   b a n ds .   T h us ,   t h e   di s c o n t i nui t y   ob s e r ve i n   v a l e n c e   b a n ds   c o n s t i t ut e s   a   b a rri e r   t o   t h e   pa s s a ge   of   h o l e s   f r o m   t h e   b a s e   t t h e   e m i t t e r,   w h i c i n c r e a s e s   t h e   i n j e c t i o e ff i c i e n c y . In   t h e rm o dy n a m i c   e qui l i b r i um ,   t h e   f r e e   c a rri e r s   do   n o t   m o v e   b e t w e e n   t h e   j un c t i o n s ,   a n t h e r e f o r e   t h e r e   i s   n o   z o n e   of   a c c um ul a t i o n   o f   h o l e s   i n   t h e   b a s e   n e a r   t h e   j un c t i o n   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   3 .           F i gu r e   2 .   M e s h   s t ruc t u r e   f o r   a n   I n G a P / G a A s   H B T       T h e   a dv a n t a ge   o f   t h e   H B T   r e s ul t s   di r e c t l y   f r o m   t h e   v a l e n c e - b a n di s c o nt i n u i t y   ΔE at   t h e   h e t e r o i n t e r f a c e ,   w i c h   c o m e s   f r o m   t h e   p r o pe r   c h o i c e   of   t h e   h e t e r o j un c t i o n   s y s t e m   w i t h   e m i t t e b a ndga p    gr e a t e t ha n   b a s e   b a n dg a p    i n c r e a s e s   t h e   v a l e n c e - b a n b a rr i e r   h e i g ht   i n   t h e   e m i t t e r - b a s e   h e t e r o j un c t i o n   a n t h us   r e duc e s   t h e   b a c i n j e c t i o n   o f   t h e   ho l e s   f r o m   t h e   b a s e   t o   e m i t t e r.   T h e   h e a v i l y   b a s e   do pi n g   i s   a l l o w e w h i l e   m a i n t a i ni n g   a   l a rge   c urr e nt   g a i n,   a n m a i n t a i n s   t h e   l o w e r   b a s e   s e r i e s   r e s i s t a n c e .   T h e   v e r y   t h i b a s e   r e duc e s   t h e   b a s e   t r a n s i t   t i m e   a n d   i m p r o v e s   t h e   hi g f r e que n c y   r e s po n s e   o f   t h e   H B T   [14].   T h e   G a I n P / G a A s   h e t e r o j un c t i o n   f a vo r s   t h e   pa s s a ge   o f   e l e c t r o n s   f r o m   t h e   e m i t t e r   t o   t h e   b a s e   a n t e n ds   t o   b l o c t h e   p a s s a ge   o f   h o l e s   t o   t h e   b a s e .   I n de e d,   t h e   po t e n t i a l   b a rr i e r   s e e by   e l e c t r o n s   i s   w e a c o m pa r e t o   t ha t   s e e n   by   h o l e s   (s e e   F i gur e   4).   W e   c a n   s e e   t ha t   t h e   h o l e s   de n s i t y   i n   t h e   e m i t t e r   i s   m uc h   l o w e r   t h a n   t h a t   o f   t h e   e l e c t r o n s   i n   t h e   b a s e ,   e v e n   i f   t h e   h o l e s   de n s i t y   i n   t h e   b a s e   i s   m uc h   hi g h e r   t ha n   t h a t   o f   t h e   e m i t t e r.   T hi s   i s   d ue   t o   t h e   hi g h e r   po t e nt i a l   b a rr i e r   o f   t h e   v a l e n c e   b a n s e e n   t hr o ug h   t h e   h o l e s   a t   t h e   e m i t t e r - b a s e   h e t e r o j un c t i o n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2020  :     5 8 1   -   5 8 8   584       F i gu r e   3 .   E n e r gy   b a n ds   o f   t h e   I n G a P / G a A s   H B T                 a t   t h e r m o dy n a m i c   e qui l i b r i um   (A l o n t h e   c e nt e l i n e   go i n g   f r o m   t h e   e m i t t e t o   t h e   c o l l e c t o r   c o nt a c t )       F i gu r e   4 .   R e s ul t s   o f   f r e e   c a rr i e de n s i t i e s   n (x)   a nd  p(x)  o f   t h e   I n G a P / G a A s   H B T   a t   t h e rm o dy n a m i c   e qui l i b ri u m       W i t h   s i g n i f i c a n t   m o b i l i t y ,   t h e s e   a r e   i n t e r e s t i n g   e l e m e n t s   f o r   po w e r   a n d   m i c r o e l e c t r o n i c   a ppl i c a t i o n s   [15] .   T h e   c a rri e r   m o b i l i t y   i n   t h e   s e m i c o n du c t o r   de t e rm i n e s   t h e   o pe r a t i n g   f r e que n c i e s   a n d   t h e   ga i n   o f   t h e   de v i c e .   In  f a c t ,   m o b i l i t y   i s   r e l a t e d   t o   t e m p e r a t u r e   a c c o r di ng  t o   t h e   e m pi ri c a l   r e l a t i o n s h i ps   de m o n s t r a t e i n   t h e   l i t e r a t u r e   i n   s e ve r a l   f o r m s   a c c o r di n t o   t h e   m a t e ri a l   s y s t e m s   c o n c e r n e [16].   T h e   i n c r e a s e   i n   t e m pe ra t u r e   r e duc e s   t h e   c a rr i e r   m o b i l i t y   a n c h a nge   t h e   b a n dg a o f   m a ki ng  s e m i c o n d uc t o r s .   W i t h   t h e   c h a n ge   i n   t e m pe ra t u r e ,   t h e   m o b i l i t y   c h a n ge s   s i g n i f i c a n t l y ,   c o n s i de ri n t h e   d e gra da t i o n   o f   e l e c t r o m o b i l i t y   i G a A s   w i t t e m pe ra t u r e   a s   T - 2 / 3   [17] .   F i gu r e   5(a )   a nd  5(b s h o w s ,   r e s pe c t i v e l y ,   t h e   di s t ri b ut i o n   of   m ob i l i t y   of   e l e c t r o n s   a n h o l e s   f o r   di f fe r e nt   t e m pe ra t u r e s   i n   H B T   I n G a P .   A s   e xpe c t e d,   t h e s e   f i gur e s   s h o w   t h e   s ha r de c r e a s e   i n   t h e   m o b i l i t y   of  h o l e s   a n d   e l e c t r o n s   w i t t h e   t e m pe r a t u r e   i t h e   n e ut ra l   e m i t t e r ,   n e ut ra l   b a s e ,   a n d   n e ut r a l   c o l l e c t o r   a nd  i n   t h e   r e gi o n   o f   b a s e - c o l l e c t o r   s pa c e   c h a rge .   O u s t ud i e s   ha v e   s h o w n   a   r e duc t i o n   o f   t h e   e l e c t r o n   m o b i l i t y   of  a b o ut   45%  w h e t h e   t e m pe r a t u r e   i n c r e a s e s   f r o m   25  ° C   t o   15 ° C .           (a )       (b )     F i gu r e   5 .   E v o l ut i o n   o f   c a rri e r   m o b i l i t y   i H B T   In G a P   f o r   T =   25 - 150° C.   (a E l e c t r o m o b i l i t y ,   (b H o l e s   m ob i l i t y       H ow e ve r ,   t o   s t udy   t h e   s t a t i c   b e h a v i o r   o t h e   t ra n s i s t o r   a s   a   f un c t i o n   o f   t e m pe r a t u r e ,   i t   i s   n e c e s s a r y   t r e a s o n   a t   c o n s t a nt   c u rr e nt   by   l oo ki n a t   t h e   e v o l ut i o n   of   t h e   ga i n   i n   s t a t i c   c u rr e n t .   I n de e d,   d ue   t o   t h e   t e m pe r a t u r e   de pe n de n c e   o f   t h e   b a s e   a n d   c o l l e c t o r   c urr e nt s   t ha t   w e   h a v e   j us t   o b s e r v e d,   t h e   s t a t i c   c u rr e n t   ga i )   a l s o   c o s t s   t e m pe r a t u r e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g   IS S N :   2088 - 8708       Char ac t e r i z a t i on   and   m od e l i ng   t h e   e f f e c t   of   t e m pe r a t ur e   on   pow e r   H B T s   InG aP / G aA s   ( Mo k e dd e m Nad j e t )   585   T h e   pe r f o r m a n c e   a dv a n t a ge   o f   H B T s   i s   pr i m a r i l y   de r i v e fr o m   t h e   us e   o f   w i de   b a n d ga p   e m i t t e r s .   If   t h e   e m i t t e r   b a n d ga i s   l a r ge r   t ha n   t ha t   i n   t h e   b a s e   fo r   a n   n - p - n   H B T ,   t h e   b a n dg a di s c o n t i n u i t y   s e t s   up   a   b a rri e r   t o   t h e   fo r w a r i n j e c t i o n   o f   e l e c t r o n s   [18],   r e s ul t i ng   i n   a   hi g h e r   t u rn - o n   v o l t a ge   f o r   t h e   e m i t t e r - b a s e   di o de .   M o r e   i m po r t a n t l y ,   h o w e ve r ,   t h i s   di s c o n t i n ui t y   pr o v i de s   a   b a rri e t o   t h e   r e v e r s e   i n j e c t i o n   o f   h o l e s   f r o m   t h e   b a s e   i n t o   t h e   e m i t t e r ,   i n c r e a s i ng  i n j e c t i o n   e f f i c i e n c y   γ   s i g ni f i c a nt l y ,   a s   m o de l e by   E qua t i o (3):     (  )   (3)     T h e   e xpo n e n t i a l   t e r m   r e l e a s e s   t h e   >   de s i g c o n t ra i nt   t ha t   l i m i t s   h o m o j un c t i o de v i c e   pe r f o r m a n c e   [19] ,   a nd  p r o v i de s   s o l ut i o n s   t o   de a l   w i t h   t h e   t ra de - o ff   b e t w e e n   c urr e n t   ga i n   a nd  po w e r   pe r f o r m a n c e .   W h i l e   a   r e a s o na b l e   c urr e nt   ga i i s   s t i l l   a c h i e v a b l e ,   h i g h e b a s e   do pi n g   l e v e l     a n d   s h o rt e r   b a s e   w i dt   a r e   a l l o w a b l e ,   w h i c h   w i l l   i m p r o v e     a nd     t hr o ugh  r e duc i n g   t h e   b a s e   c ha r gi ng  t i m e   τ B   a n b a s e   r e s i s t a n c e   ,   a s   s ugge s t e i n   e qu a t i o n   (4 ).   I n   a ddi t i o n ,   l o w e r   e m i t t e r   do pi n g   l e v e l     w i l l   a l s l o w e r   e m i t t e r - b a s e   c a pa c i t a n c e   a n d   r e l a t e e m i t t e j un c t i o c ha r gi ng  t i m e   ,   f u r t h e i m p r o v i n g   t h e   po w e r   pe r f o r m a n c e .     1 2 ( + + ) , = 2 2 ,  =  8     (4)       3.   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N   3. 1 .   D C   c h ar ac t e r i s ti c s   o I n G aP / G aA s   H B Ts   In   t h e   f i e l of  pow e r   e l e c t r o n i c s ,   t e m pe r a t u r e   v a r i a t i o n   ha s   a   v e r y   i m po r t a nt   i m p a c t   a n c a n   c o n s i de r a b l y   a ffe c t   t h e   e l e c t r i c a l   c ha r a c t e r i s t i c s   of   c o m pon e n t s   a nd  e l e c t r o n i c   c i r c ui t s ,   w hi c h   m e a n s   t ha t   t e m pe ra t u r e   i s   a n   e s s e n t i a l   p a r a m e t e r   i s e m i c o n duc t o r   e qua t i o n s .   A s   pa rt   o f   o ur   m e a s u r e m e nt s ,   t h e   o pe r a t i ng  t e m pe ra t u r e   ra n ge   i s   25  ° t o   150  ° C ,   t h i s   ra n ge   i s   h o w e ve r   s uff i c i e n t   t o   o b s e r v e   t h e   i n f l ue n c e   o f   t e m pe r a t u r e   o n   t h e   o pe r a t i o n   o f   o ur   H B T s .   In   t h e   f i r s t   s t e p ,   w e   h a v e   s i m ul a t e t h e   G u m m e l   c h a ra c t e r i s t i c s   of   t h e   I n G a P   t r a n s i s t o r,   w h i c h   s h o w   t h e   e vo l ut i o n   o t h e   l o ga r i t hm   o f   t h e   b a s e   a n c o l l e c t o r   c urr e nt s   a s   a   f un c t i o n   o f   t h e   e m i t t e r - b a s e   v o l t a ge   V BE   a t   V BC  =   0   V .   F i gu r e   a n F i gu r e   pl o t   t h e   e vo l ut i o o f   c o l l e c t o r   a nd  b a s e   c ur r e n t s   a s   a   f u n c t i o o f   V BE   fo r   di f fe r e nt   t e m pe r a t u r e s .   T hus ,   w e   o bs e r v e   fo r   t h e s e   t w o   c ur r e n t s   a n   i n c r e a s e   i n   t h e i r   v a l ue   w h e n   t h e   t e m pe ra t u r e   i n c r e a s e s ,   w hi c h   i s   c o n s i s t e n t   w i t h   t h e   p r e v i o us   e xpr e s s i o n s   (e qua t i o n s   1 . 2) .   T hi s   c a n   b e   a t t ri b ut e t o   i n c r e a s e c a rri e r   m o b i l i t y   a t   l o w   t e m pe r a t u r e s   a n d   i n c r e a s e l o w   t e m pe r a t u r e   b a n dg a p.           F i gu r e   6 .   Co l l e c t o c u rr e nt   a s   a   f u n c t i o o f   b a s e - e m i t t e v o l t a ge   a t   v a r i o us   t e m pe ra t u r e s   (25 - 15 C)   fo r   I n G a P / G a A s   H B T       F i gu r e   7 .   B a s e   c u rr e nt   a s   a   f u n c t i o n   o f   b a s e -      e m i t t e v o l t a ge   a t   v a r i o us   t e m pe ra t u r e s   (25 - 15 C)   fo r   I n G a P / G a A s   H B T       T h e   D b a s e - e m i t t e r   v o l t a ge   (V BE i s   a   goo i n di c a t o r   o t h e   j un c t i o n   t e m pe ra t u r e   (T j o t h e   H B T s .   T h e   t u rn - o v o l t a ge   (V BE de c r e a s e   w i t h   i n c r e a s e   i t e m pe ra t ur e ,   t hi s   de c r e a s e   i s   m o s t   l i ke l y   due   t o   t h e   ri s e   i i n t ri n s i c   c a rr i e r   c o n c e n t ra t i o n   w i t h   t e m pe ra t u r e   [2 0].   T h e   t e m pe r a t u r e   de pe n de n c e   of   s a t ura t i o n   c u rr e n t s   i H B T   i s   us ua l l y   c o m pl i c a t e due   t o   t h e   f a c t   t ha t   b o t h   b a s e   t r a n s po rt   a n B - E   b a rri e r   t ra n s po rt   l i m i t a t i o n s   m a y   b e   i m po r t a n t ;   i t   c a b e   s e e n   f r o m   t h e   r e s ul t s   t ha t   t h e   s a t u ra t i o c u rr e nt s   ha v e   c h a nge w i t h   t e m pe r a t u r e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2020  :     5 8 1   -   5 8 8   586   T h e   I C - V CE   o ut put   c ha r a c t e r i s t i c s   f o r   di ff e r e n t   c o n s t a nt   v a l ue s   of   I B   a n f o r   t hr e e   t e m pe r a t u r e s   v a r y i n b e t w e e n   T   =   25,   7 5,   150  ° i s   s h o w n   i n   F i gu r e   8.   W e   n o t i c e   t h a t   t h e   o ut put   c ha ra c t e ri s t i c s   (I C ,   V CE c h a nge   w h e n   t h e   t e m pe ra t u r e   i n c r e a s e s .   T h e   di f f e r e n c e s   a r e   a c c e n t u a t e f o r   t h e   s t r o n b a s e   c urr e nt s .   O ur   r e s ul t s   a r e   v e r y   s i m i l a r   w i t h   t h a t   de m o n s t ra t e i n   [1 0]   w i t h   t h e   s a m e   t y pe   of  H B T   (In G a P / G a A s b ut   w i t di f f e r e n t   di m e n s i o n s .   In   t h i s   s t udy ,   t h e   c u rr e n t   g a i o f   G a In P / G a A s   H B T ’s   o pe r a t e a t   s ub s t ra t e   t e m pe ra t u r e s   b e t w e e n   25  a n 15 w a s   m e a s u r e d .   T h e   b a s e - c o l l e c t o r   b i a s   w a s   m a i nt a i n e a t   0V   s uc h   t ha t   t h e   j u n c t i o n   t e m pe r a t u r e   c a n   b e   a ppr o xi m a t e a s   t h e   s ub s t r a t e   t e m pe ra t u r e .   A s   s how n   i n   F i g u r e   9,   c urr e n t   g a i n   de c r e a s e w i t i n c r e a s i ng  t e m pe r a t u r e .   A   42%  d r o i n   β   i s   o b s e r v e b e t w e e n   25  ° a n 15 C .   T h e   d r o i n   β   i n   t h i s   t e m pe ra t u r e   r a nge   h a s   b e e n   w e l l   s t ud i e i [9] . T h e   c u rr e nt   g a i o f   t h e   H B T   de c r e a s e s   w i t h   i n c r e a s i n g   t e m pe ra t u r e   i n   t h e   e nt i r e   c u rr e n t   r a nge   i t   c a n   b e   ob s e r ve i n   F i gu r e   9,   t ha t   t h e   m a x i m u m   g a i v a r i e s   f r o m   12 a t   1 50  ° t o   m o r e   t h a 140   a t   25° C.     I n   pa rt i c ul a r ,   m o s t   s t udi e s   ha v e   b e e n   f oc us e o n   t h e   c u rr e n t   ga i n   o In G a P / G a A s   H B T   t h a t   p r o v e   t h a t   t h e   l o w e r   β  v a l ue   i n   H B T s   o p e r a t i n g   a t   h i g t e m pe ra t u r e s   [20 ,   21] .   T h i s   i s   e x a c t l y   t h e   r e s ul t   t h a t   w e   f o un o t h e   ga i n .           F i gu r e   8 .   T h e   o ut pu t   c h a ra c t e ri s t i c s   (I C ,   V CE )   f o r   t hr e e   t e m pe r a t u r e s   T =   25. 75. 1 50  ° C       F i gu r e   9 .   E v o l ut i o n   o f   c urr e n t   G a i v e r s us   c o l l e c t o r   c u rr e nt   (Ic f o r   I n G a P   H B T   f o r T =   25 - 150 ° C       T h e   m a i r e a s o f o r   t h e   c u rr e n t   ga i n   de gra d a t i o n   i n   H B T   i s   t h e   h i g h   o f fs e t   of   t h e   v a l e n c e   b a n d   (ΔE V a t   t h e   e m i t t e r - b a s e   h e t e r o j un c t i o n   (I n G a P / G a A s ) .   It   i s   b a s e o n   t h e   a s s um pt i o n   t h a t   t h e   di f f us i o n   do m i n a t e s   t h e   c urr e nt   o f   t h e   h o l e s   i n j e c t e f r o m   t h e   b a s e   t o   t h e   e m i t t e r .   If ,   h o w e ve r ,   t h e   m e c h a ni s m   o f   t h e   h o l e   c urr e n t   i s   c o n t r o l l e   by   t h e r m i o n i c   e m i s s i o r a t h e t ha n   b y   di ff us i o n ,   t h e   t e m pe ra t u r e   de pe n de n c e   of  t h e   c urr e nt   ga i n   w i l l   b e   s i gn i f i c a n t l y   c h a n ge d .   Cu rr e nt   ga i n   fo r   G a 0 . 5 1 In 0 . 4 9 P / G a A s   H B T s   a t   300K   (≈  25° C)  c o m e s   o ut   t o   be   140,   w h i c h   s h o w s   a   c l os e   pr o xi m i t y   w i t h   t h e   e xpe r i m e nt a l   c u rr e n t   g a i v a l ue   o f   132[22].   If   w e   c o n t i nue   t o   r a i s e   t h e   t e m pe r a t u r e   up   t o   150 ° C,   w e   obt a i t h e   s a m e   r e s u l t s   f o r   t h e   c u rr e nt   g a i )   i n   t h e   r a n ge   25° C - 150 ° C.   T h e   pe a o β   a s   a   f un c t i o n   o t e m pe r a t u r e   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   10 ,   w e   ob s e r ve   t h at   t h e   pe a k   i n c r e a s e s   f r o m   a b o ut   38  a t   425° ( ≈  70 K )   t o   14 a t   25° C   (≈   300   K ) .                 F i gu r e   10 .   P e a k   β   a s   a   f u n c t i o o f   t e m pe ra t u r e   f o r   I n G a P   H BT   f o r   T =   300 - 700K   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g   IS S N :   2088 - 8708       Char ac t e r i z a t i on   and   m od e l i ng   t h e   e f f e c t   of   t e m pe r a t ur e   on   pow e r   H B T s   InG aP / G aA s   ( Mo k e dd e m Nad j e t )   587   3. 2 .   R F   c h ar a c te r i s t i c s   o I n G aP / G aA s   H BTs   T h e   p r e c e di n p a ra g r a p h s   h a v e   fo c us e o n   t h e   s t udy   o f   t h e   i n f l ue n c e   o f   t e m pe r a t u r e   o n   t h e   s t a t i c   c h a ra c t e ri s t i c s   o f   t h e   H B T ;   w e   n o t e   a   de g r a d a t i o n   o f   i t s   v a r i o us   f i gu r e s   of   m e r i t   w h e t h e   t e m pe ra t u r e   i n c r e a s e s .   T hi s   de gra d a t i o n   h a s   t h e   e f fe c t   of   l i m i t i n t h e   dy na m i c   pe r f o r m a n c e   o f   t r a n s i s t o r s   t hr o ugh   t r a n s i t   t i m e s   [23] .   T h e   c ut - o f f   f r e que n c i e s   w i l l   b e   s t udi e u n de t h e   e ffe c t   o f   t e m pe r a t u r e .   T h us ,   t h e   po s s i b l e   de gr a da t i o n   o f   t h e   t r a n s i t i o n   f r e que n c y   F t   un de r   t h e   e ff e c t   of   t h e   t e m pe r a t u r e   c a n   b e   e xpl a i n e o n   t h e   o n e   ha n b y   t h e   i n c r e a s e   o f   t h e   v a r i o us   t r a n s i t   t i m e s   b e c a us e   of   t h e   de c r e a s e   o f   t h e   m o b i l i t y   of   t h e   c a rr i e r s   t hus   of  t h e i r   s pe e ds   t hr o ug h   t h e   t ra n s i s t o [2 4 ] .   O t h e   o t h e r   ha n d ,   t h e   po s s i b l e   i n c r e a s e   o f   t h e   pa ra s i t i c   e l e m e n t s   ×    l e a ds   t o   a   f a l l   o f   F t .   F i gu r e   11  a n F i g u r e   12  s h o w s   r e s pe c t i ve l y   t h e   c ut - off   f r e que n c i e s   F a n F m ax   a s   a   f un c t i o n   o f   t h e   m e a s u r e m e nt   t e m pe ra t u r e .   W e   o bs e r v e   bo t h   de gra da t i o n   f o r   t h e s e   t w o   f r e que n c i e s   un de r   t h e   e ff e c t   of  t e m pe ra t u r e   b e c a us e   t h e   l o w   f i e l m ob i l i t y   a n d   di f f us i o n   c o n s t a n t   a r e   f un c t i o n s   o f   t e m pe r a t u r e .   T h us ,   t h e   r e s pe c t i v e   F a nd  F m a x   f a l l s   a r e   s t r i c t l y   e xpl a i ne by   t h e   qua d ra t i c   de pe n de n c e   be t w e e n   t h e s e   f r e que n c i e s   (e qua t i o 4)   i f   w e   a s s um e   t h a t   t h e   t e m pe ra t u r e   e v o l ut i o o f   ×  i s   n e g l i g i b l e   [25] .   T h e   de c r e a s e   i F m ax   i s   s m a l l e c o m pa r e t o   t h a t   o b s e r v e fo r   F t .   I nde e d,   t h e   m a xi m um   f r e que n c y   de c r e a s e s   by   112G H z   w h e n   o n e   go e s   f r o m   25° t o   150° C,   i . e .   a   r e l a t i v e   de c r e a s e   of   32%. H ow e v e r ,   F t   de c r e a s e s   w i t h   t e m pe ra t u r e ,   a n t h e s e   f un c t i o n   v e r s us   t e m pe ra t u r e   a r e   n o t   l i n e a r.   B e s i de s ,   t h e   m i ni m u m / m a xi m um   v a l ue s   of  t h e m   a r e   n o t   l o c a t e a t   t h e   s a m e   t e m pe ra t u r e .           F i gu r e   11 .   E v o l ut i o o f     F   a s   a   f u n c t i o o f   t e m pe ra t u r e   f o r   I n G a P   H B T   T =   25 - 1 50° C       F i gu r e   12 .   E v o l ut i o o f     F m a x   a s   a   f un c t i o o f   t e m pe ra t u r e   f o r   I n G a P   H B T   T =   25 - 1 50° C       4.   C O N C LU S I O N   T h e   s t a t i c   a n f r e que n c y   c h a ra c t e r i z a t i o n s   pe r f o r m e o n   o ur   H B T s   h a v e   s h o w n   s a t i s f a c t o r y   m e r i t   f a c t o r s ,   i . e .   a   s t a t i c   c urr e n t   g a i n   o f   n e a rl y   140  a n t ra n s i t i o n   (F t a n o s c i l l a t i o n   (F m ax f r e que n c i e s   o 110  a n d   165  r e s pe c t i v e l y .   T h e   D a nd  R F   pe r f o r m a n c e   o f   In G a P / G a A s   a r e   p r e s e nt e t hr e e   i s s ue s   a b o ut   t e m pe ra t u r e   de pe n de n c e   a r e   s t udi e d:   G um m e l   pl o t ,   c u rr e n t   g a i n   a nd  R F   pe r f o r m a n c e s .   T h e   i n c r e a s e   o t h e   m o b i l i t y   of   t h e   f r e e   c a r ri e r s   w i t h   t e m pe ra t u r e   l e a ds   t o   t h e   i n c r e a s e   of   t h e   di f f e r e n t   c u rr e n t s   o f   H B T s .   T h e   p r o n o u n c e de gr a da t i o n   o f   t h e   b a s e   c urr e n t   a l s o   c a us e s   a   de c r e a s e   i n   t he   s t a t i c   c urr e n t   g a i n   w i t h   t e m pe ra t u r e .   H ow e ve r ,   t h i s   d r o i s   v e r y   m o de r a t e   a n d   do e s   n o t   p r e v e n t   s a t i s f a c t o r y   ga i v a l ue s   a t   h i g h   t e m pe ra t u r e s .   W e   a l s o   ob s e r ve a   de c r e a s e   o n   t h e   d i f fe r e nt   t r a n s i t i o f r e que n c i e s   o H B T s .       R EF ER EN C ES     [ 1]   A .   P .   C a t a l a no ,   e t   a l . ,   I nf l ue nc e   o f   L a y o ut   a nd  T e c hno l o gy   P a r a m e t e r s   o t h e   T he r m a l   B e ha v i o r   o f   I nG a P / G a A s   H B T s , ”  I E E E   R e l i a bi l i t y   a n R e s i l i e nc y ,   pp .   2 33 - 236 201 7 .   [ 2]   H C h .   T s e ng ,   e t   a l . ,   T h e r m a l - S t a bi l i t y   E nha nc e m e nt   o f   I nG a P / G a A s   C o l l e c t o r - U H B T s , ”  I E E E   T r a ns a c t i on s   o D e v i c e   a nd   M a t e r i a l s   R e l i abi l i t y v o l .   1 1,   pp . 3 87 - 390 2011 .   [ 3]   H C .   T s e ng   a nd  J L .   L i n,   E nha nc e T he r m a l   P e r f o r m a nc e   o f   I nG a P / G a A s   C o l l e c t o r - U H B T s   w i t a   M i n i a t u r i z e B a c ks i de   H e a t - D i s s i pa t i o S t r uc t ur e , ”  I E E E   T r an s ac t i ons   on C om po ne nt s ,   P ac k a gi n g   a nd M anu f ac t u r i ng  T e c hno l og y v o l .   2 ,   pp .   2040 - 20 43 2 012 .   [ 4]   J L .   S u   a nd  H C .   T s e ng ,   A   C o m pa r a t i v e   S t udy   o f   I nG a P / G a A s   C o l l e c t o r - U H B T s   f o r   H i g h - R e l i a bi l i t y   S m a l l - S c a l e   P A   A ppl i c a t i o ns , ”  I E E E   T r a ns a c t i on s   on  D e v i c e   a nd  M a t e r i a l s   R e l i a bi l i t y ,   201 7.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2020  :     5 8 1   -   5 8 8   588   [ 5]   S .   C ho i ,   e t   a l . ,   T h e r m a l   D e s i g a nd  C h a r a c t e r i z a t i o o f   H e t e r o g e ne o us l y   I nt e g r a t e I nG a P / G a A s   H B T s , ”  I E E E   T r ans ac t i ons   o n   C om p one nt s ,   P ac k ag i ng   a n M a nuf ac t ur i ng   T e c hn ol og y vo l .   6,   pp .   740 - 74 8 20 16 .   [ 6]   T .   O k a ,   e t   a l . ,   H i g h - S pe e S m a l l - S c a l e   I nG a P / G a A s   H B T   T e c hno l o gy   a nd  I t s   A ppl i c a t i o t o   I nt e g r a t e C i r c ui t s , ”  I E E E   T r an s a c t i on s   o E l e c t r on   D e v i c e s v o l .   48 ,   pp .   2625 - 26 30 2 0 01 .   [ 7]   J .   H .   J o e   a nd  M .   M i s s o us H i g h - P e r f o r m a nc e   I nG a P / G a A s   H B T s   W i t C o m po s i t i o na l l y   G r a de B a s e s   G r o w by   S o l i d - S o ur c e   M B E , I E E E   T r ans ac t i ons   o n   E l e c t r on  D e v i c e s v o l .   5 2,   pp .   1693 - 16 97 2 005 .   [ 8]   S .   M o ha m m a di ,   e t   a l . ,   D e s i g O pt i m i z a t i o a nd  C h a r a c t e r i z a t i o o f   H i g h - G a i G a I nP / G a A s   H B T   D i s t r i b ut e d   A m pl i f i e r s   f o r   H i g h - B i t - R a t e   T e l e c o m m uni c a t i o n , ”  I E E E   T r an s ac t i ons   o M i c r ow av e   T he or y   a nd  T e c h ni q ue s v o l .   48,   pp . 10 38 - 1044 200 0 .   [ 9]   E .   S .   Y a ng ,   e t   a l . ,   T e m pe r a t u r e   D e p e nd e nc e   o f   C ur r e nt   G a i o f   G a I nP / G a A s   H e t e r o j unc t i o a nd  H e t e r o s t r uc t ur e - E m i t t e r   B i po l a r   T r a ns i s t o r s , ”  I E E E   T r ans a c t i o ns   o n   E l e c t r o D e v i c e s v o l .   46,   p p.   32 0 - 323 ,   1 999 .   [ 10]   O .   S e v i m l i ,   e t   a l . ,   M e a s u r e m e nt   a n M o de l i ng   o f   T he r m a l   B e ha v i o r   i I nG a P / G a A s   H B T s , ”  I E E E   T r ans ac t i o ns   o E l e c t r on   D e v i c e s v o l .   60 ,   pp.   1 632 - 163 9 20 13 .   [ 11]   K .   C he r k a o ui ,   e t   a l . ,   D e f e c t   s t udy   o f   G a I nP / G a A s   ba s e he t e r o j u n c t i o bi po l a r   t r a ns i s t o r   e m i t t e r   l a y e r , J ou r na l   o A ppl i e P hy s i c s v ol .   9 2,   20 02 .   [ 12]   G . D ut t a   a nd  S . B a s u ,   A na l y s i s   o t he   E l e c t r i c a l   C ha r a c t e r i s t i c s   o f   G a I nP / G a A s   H B T s   I nc l u di ng   t he R e c o m bi na t i o E f f e c t , ”  J our nal   o f   S e m i c on duc t o r s v o l .   33 ,   pp.   0 5400 2 - 1 - 5 2012 .   [ 13]   M . L a kh da r a ,   e t   a l . ,   N um e r i c a l   M o de l l i ng   a nd  O p t i m i z a t i o o f   S i G e C   H B T   f o r   0. 13μ m   B i C M O S   T e c hno l o gy , ”  I E E E   E l e c t r i c al   and   E l e c t r o ni c   E n gi ne e r i n g,   I n t e r na t i ona l   C o nf e r e nc e   on  E l e c t r i c a l   a nd  E l e c t r on i c s   E ng i ne e r i ng pp.   21 8 - 222 2 009 .   [ 14]   G . D ut t a   a n S . B a s u ,   A na l y t i c a l   M o de l l i ng   o f   I nG a P / G a A s   H B T s , ”  I EEE 201 0 .   [ 15]   Y C .   W u,   e t   a l . ,   C o m pa r a t i v e   I nv e s t i g a t i o o f   I nG a P / G a A s / G a A s B i   a nd  I nG a P / G a A s   H e t e r o j unc t i o B i po l a r   T r a n s i s t o r s ,” J ou r na l   de P hy s i que e t T e c hno l og i e   D e s   Se m i - C ond uc t e ur s - R us s e v ol .   49 ,   pp .   1 407 - 14 10 2 015 .   [ 16]   P . S a ha   a n S . B a s u ,   A   S t udy   o f   B a s e   T r a ns i t   T i m e   a nd  G a i o f   I nP - I nG a A s   H B T s   f o r   U ni f o r m   a nd  N e a r l y   G a us s i a B a s e   D o pi ng   P r o f i l e s , ”  J our nal   o f   e l e c t r o de v i c e s v o l .   1 5,   pp .   1254 - 12 59 2 012 .   [ 17]   M .   A z i z i   a nd   C .   A z i z i ,   E f f e c t   of   M o bi l i t y   o ( I - V )   C ha r a c t e r i s t i c s   of   G a a s   M E S F E T , ”  I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   E l e c t r i c al   an C om put e r   E ng i ne e r i ng   ( I J E C E ) ,   v o l .   7 ,   no   1,   pp .   169 - 175 201 7   [ 18]   P . B e h e r a ,   e t   a l . ,   A   C o m pa r a t i v e   S t udy   o S i G e   H B T s   a nd  S i   B J T s   i N a no s c a l e , ”  I n t e r nat i o nal   J our nal   o f   A dv an c e Sc i e nc e   an T e c h no l ogy v o l . 71 ,   p p. 59 - 66 2 014 .   [ 19]   Y .   B e r r i c hi   a nd   K .   G ha f f o ur ,   M o de l l i ng   E l e c t r o ni c   C ha r a c t e r i s t i c   o f   I nP / I nG a A s   D o ubl e   H e t e r o j u nc t i o B i po l a r   T r a n s i s t o r , ”  I n t e r na t i ona l   J ou r na l   of   E l e c t r i c al   an C om pu t e r   E ngi ne e r i n ( I J E C E ) v o l .   5,   no   3,   pp .   525 - 530 2015 .   [ 20]   S .   K .   W .   L i u ,   e t   a l . ,   T e m p e r a t u r e   D e pe nde nc e s   o f   C ur r e n t   G a i ns   i G a I nP / G a A s   a nd  A l G a A s / G a A s   H e t e r o j unc t i o B i po l a r   T r a n s i s t o r s , ”  I E E E   T r an s ac t i ons   o E l e c t r o D e v i c e s v o l .   40 ,   pp .   1351 - 13 53 1 993 .   [ 21]   D .   A .   A hm a r i ,   e t   a l . ,   T e m pe r a t ur e   D e pe nde nc e   o f   I nG a P / G a A s   H e t e r o j unc t i o B i po l a r   T r a ns i s t o r   D C   a nd  S m a l l - S i g na l   B e h a v i o r , I E E E   T r ans ac t i o ns   o n   E l e c t r o D e v i c e s v o l .   4 6,   pp. 6 34 - 640 1999 .   [ 22]   T . L o w ,   e t   a l . ,   M i g r a t i o f r o m   a A l G a A s   t o   a I nG a P   e m i t t e r   H B T   I C   pr oc e s s   f o r   i m pr o v e r e l i a bi l i t y , C onf e r e nc e :   G a l l i um   A r s e ni de   I nt e g r at e C i r c ui t   ( G aA s   I C )   S y m pos i um ,   T e c hn i c al   D i ge s t ,   2 0t h   A nnua l 19 98 .   [ 23]   F Q i a ng ,   e t   a l ,   «   C o l l e c t o r   o pt i m i z a t i o f o r   t r a d e o f f   be t w e e n   br e a kdo w v o l t a g e   a nd   c ut - o f f   f r e que nc y   i S i G e   H B T   » ,   C hi n .   P hy s .   B   V o l .   23 ,   N o .   11   ( 2014 ) ,   C h i ne s e   P hy s i c a l   S o c i e t y   a nd  I O P   P ub l i s h i ng   L t d,   pp .   114 402 - 1 : 5.   [ 24]   M . L a kh da r a   a nd  S . L a t r e c he ,   M o de l i ng   a nd  N um e r i c a l   S i m ul a t i o o f   a   v e r y   H i g S pe e S i G e   H B T   a t   H i g T e m pe r a t ur e , ”  N a nos c i e nc e   a nd   N ano t e c hno l og y ,   v o l .   6,   pp . 9 2 - 96 2016 . C.   [ 25]   Z .   J i nc a n,   e t   a l ,   « A   br o a dba nd  r e g e n e r a t i v e   f r e que nc y   di v i de r   i I nG a P / G a A s   H B T   t e c hno l o gy   » ,   V o l .   35,   N o .   7   J o ur na l   o f   S e m i c o nduc t o r s   J u l y   2014,   p p.   07 5004 - 1 :   0750 04 - 4.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.