Page 88 - bilgem-teknoloji-dergisi-11

Bilgi Güvenliğieknolojileri
Y ar ı İlet k en T BILGEM
TEKNOLOJI

bölgesinin daraltılması kollektör-baz geçiş süresini görülmektedir. Kirk etkisini öteleyebilmek için kol-
azaltmaktadır. Kollektör-baz fakirleşmiş bölgesini lektör katkısını yükseltmek gerekir. Fakat kollektör
daraltmak için kollektör katkısının artırılması gerekir katkısı arttıkça belverme gerilimi ve baz-kollektör
ki bu da belverme gerilimini düşürecektir. kapasitesi arttığından maksimum osilasyon fre-
kansı düşer. Kendinden hizalı SIC (Selective Ion
Kesim frekansının ileri yönde geçiş süresi ve parazitik implanted Collector) yöntemiyle baz bölgesinin he-
dirençler ve kapasiteler ile ilişkisi (9)’da verilmiştir. men altındaki kollektör bölgesinde katkı artırılırken
derin kollektör bölgesinde katkının düşük tutulma-
sı sağlanır. Böylece kapasite çok artırılmadan kat-
kı artırılarak belverme gerilimi, f ve f arasında
denge oluşturulmaya çalışılır. T MAX
(9), kollektör direnci ile C baz-emetör ve C baz-kol- Poli Emetör
JE
JC
lektör fakirleşmiş bölge kapasitelerinin düşük olma- Emetör-baz jonksiyonunun çevresine ve tabanı-
sının önemini göstermektedir. na (baza) olmak üzere iki çeşit kapasite bileşeni
vardır. Hızlanmak için boyutlar küçüldükçe taban
Maksimum Osilasyon Frekansı f kapasitesi bileşeni küçülmekte, fakat çevre kapasi-
MAX
Yüksek frekans performansının diğer bir ölçütü olan tesi bileşeni taban bileşeni kadar küçülmemektedir
maksimum osilasyon frekansı f MAX , HBT güç kazancı- ve çevre kapasitesi baskın hale gelmektedir. Dola-
nın “1” değerine düştüğü frekans olarak, (10)’da gö- yısıyla, emetör-baz jonksiyon derinliği azalmadık-
rüldüğü gibi tanımlanır. ça çevre emetör-baz kapasitesi küçülmemektedir.
Emetör-baz jonksiyon derinliği azaltıldıkça kazan-
cın düşmemesi için emetör, polisilisyum olarak
m değeri 1 ile 2 arasında olması istenir. Şekil 4’te ve- dan belverme, VCBO gerilimine göre daha düşük bir büyütülür. Böylece polisilisyum kalınlığı ve mono
kristal fakirleşmiş bölge kalınlığı baz akımını belir-
rilen YİTAL HBT Gummel eğrisinde düşük akımlarda gerilimde gözlenir. VCEO ile VCBO arasındaki ilişki lerken; sadece mono kristal fakirleşmiş bölge çevre
baz akımının m değeri 2’nin altında ve orta akımlarda (4) ile verilmiştir. VCEO, akım kazancı ile ters orantı- Maksimum osilasyon frekansı f parametresini sa- kapasitesini belirlemektedir. Baz akımı için emetör
MAX
1’e yakındır. Akım kazancı ise 600-800 bandındadır. lıdır. Aynı anda yüksek kazanç ve yüksek belverme dece kesim frekansı değil, baz direci R ve baz-kol- derinliği azalmamışken, kapasite için derinlik azal-
B
gerilimi elde edilememektedir. Bu yüzden kazanç ve lektör kapasitesi C de belirlemektedir. Şekil 6’da gö- mıştır. Polisilisyum emetörler kazanç azalmadan
JC
Early Olayı belverme dikkat edilmesi gereken denge konuların- rüldüğü üzere, YİTAL f değeri 90 GHz, f değeri 125 emetör-baz kapasitesinin azalmasına izin verdik-
Kollektör-baz jonksiyonu tıkamada iken, ideal ola- dan biridir YİTAL HBT VCEO gerilimleri 1,7 V merte- GHz mertebesindedir. MAX T leri için transistörün hızlanmasını sağlamaktadır.
rak, kollektör-baz geriliminin kollektör akımı üzerin- besindedir.
de etkisinin olmaması gerekir. Fakat tıkama yönün- Kirk Etkisi Emetör bölgesi oluşturulurken dikkat edilmesi ge-
deki kollektör-baz gerilimi arttıkça kollektör-baz Yüksek akımlarda; kollektör akımının yükü, baz-kol- reken konulardan bir diğeri de polisilisyum Si Cap
fakirleşme bölgesi baza doğru genişler ve nötr baz lektör fakirleşmiş bölgesinin kollektör tarafındaki sa- arayüzüdür. Polisilisyum Si Cap geçişindeki ok-
bölgesi daralır. Sonuç olarak, kollektör akımı artar Yüksek Kesim Frekansı f T bit pozitif yükünü azalttıkça ve baz-kollektör fakirleş- sit delik akımını azalttığından, kazancın artmasını
ve bu duruma baz genişliği modülasyonu ya da Yüksek frekans performansının bir ölçütü olan ke- miş bölgesinin baz tarafındaki sabit negatif yükünü sağlarken emetörün direncinin artmasına neden
Early Olayı denir. Early Olayı dar bazlı transistörler sim frekansı f , HBT’nin akım kazancının “1” değe- artırdıkça fakirleşmiş bölge kollektöre doğru kayar. olur. Dolayısıyla, emetör direnci ve kazanç arasında
denge sağlayacak biçimde arayüz oksitinin kontrol
T
için önemli bir konudur. Devre tasarımı açısından rine düştüğü frekanstır. İleri yönde geçiş süresi t ve Efektif baz genişliği arttığı için kesim frekansı ve ka- altında olması gerekmektedir.
F
kollektör akımının kollektör-baz gerilimi ile değişi- transistör parazitikleri, f kesim frekansını belirlerler. zanç hızla azalır. Şekil 6’da Kirk etkisinin başlangıcı
T
minin en azda kalması tercih edilir. Kollektör-baz İleri yönde geçiş süresi t , elektronların transistörün SiGe HBT teknolojisi, silisyum
F
jonksiyonunun tıkamada olduğu bölgede kollektör farklı bölgelerindeki geçiş sürelerinin toplamıdır: üzerinde gerçeklenen en karışık
akımlarının eğimlerinin x-eksenini kestiği gerilim yarıiletken üretim sürecidir. Yİ-
Early Gerilimi olarak tanımlanır (Şekil 5). İdealde bu TAL SiGe HBT üretim süreci 230
gerilimin sonsuz olması gerekir. Şekil 5’te çıkış eğ- t ,t ,t , ve t CBD sırasıyla emetör, emetör-baz fa- adım ve 21 maske, YİTAL SiGe
E EBD B
risi verilen YİTAL HBT için Early Gerilimi 40 V mer- kirleşme bölgesi, baz ve baz-kollektör fakirleşme BiCMOS üretim süreci ise 300
tebesindedir. bölgelerindeki azınlık taşıyıcıların geçiş süreleridir. adım ve 33 maskeden oluşmak-
t ihmal edilecek kadar küçüktür. Baz geçiş süresi tadır. YİTAL SiGe HBT teknoloji-
EBD
Belverme Gerilimi olarak adlandırılan t , ileri yönde geçiş süresinin en sinin YİTAL CMOS teknolojisi ile
B
HBT’nin kollektör-baz jonksiyonuna uygulanabile- baskın parçasıdır ve (6) ile tanımlıdır. Baz bölgesinin entegrasyonu, ilk SiGe BiCMOS
cek ters kutuplama gerilimin bir sınırı vardır. Tıka- dar yapılmak istenmesinin temel nedeni →B baz ge- üretiminde başarıyla sağlanmış-
tır. YİTAL’in, askeri standartlarda
madaki kollektör-baz jonksiyonundan kontrol edi- çiş süresini düşürmektir. onbinlerce CMOS tümdevresi-
lemeyen çok yüksek bir akımın akmaya başladığı nin sahada aktif kullanılmasına
gerilime belverme gerilimi denir. Belverme, elekt- dayalı yoğun bir CMOS üretim
ron-delik çiftlerinin çarpışarak başka elektron-delik tecrübesine sahip olması, BiC-
çiftleri üretip akımın çok hızlı ve kontrolsüz artma- MOS entegrasyonunun ilk sefer-
sına neden olan bir mekanizmadır. Kollektör katkı de tamamlanmasını sağlamıştır.
yoğunluğu ile ters orantılıdır. Kollektör-emetör bel- YİTAL SiGe HBT süreci, var olan
verme geriliminin baz bölgesi kutuplanmasına göre YİTAL CMOS süreci dikkate alı-
iki tanımı vardır: VCBO, emetör açık devre ve baz narak geliştirilmiştir. YİTAL, ge-
toprakta iken; VCEO, emetör toprakta ve baz açık (7) bağıntısı, yüksek hızlı transistor için sığ eme- liştirdiği SiGe BiCMOS teknolojisi
devre iken ölçülen jonksiyon belvermeleridir. VCEO tör, sığ baz ve yüksek emetör katkısı gerektiğini ile X-bandında RF tümdevreler
durumunda akım transistor kazancı ile çarpıldığın- söylemektedir. (8)’e göre kollektör-baz fakirleşmiş üretmeye başlamıştır.

86 87