共振隧穿晶体管的反相器统一模型

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1、第!"卷!第#期半!导!体!学!报6789!"!)79#!$$%年#月&'()*+*,-./)01-2+*3(&-)4.&5-/+,:;9!!$$%共振隧穿晶体管的反相器统一模型"郭维廉#!!####!

2、模型中!按照处理反相器的方法来分析/55的!?H特性!对各种不同类型的!?H特性给出了统一的解释9该模型所导出的结果与相应的电路模拟和电路模拟实验结果相一致9此/55反相器统一模型可成为分析和设计各种/55器件的有力工具9关键词"共振隧穿晶体管&反相器统一模型&/55器件结构&/55!?H特性44B11"!JN$,中图分类号"5)M#M[!!!!文献标识码"0!!!文章编号"$!JMU#%%#!$$%$$#U$$"U$"可将各种不同的器件结构统一于此模型中!而且可G!引言对各种类型的!?H特性给予统一的解释9

3、故此反相器统一模型可成为分析和设计/55的有力工具9共振隧穿晶体管#/55$既有共振隧穿二极管#/54$高频+高速+双稳+自锁和可节省器件数目的H!共振隧穿晶体管)*%特性的分类优点!又可通过其控制极调制器件的!?H特性和参数!故在毫米波振荡和数字电路以及高速混合信号不同结构的/55或同一结构的/55!在不同电路中有广阔的应用前景9偏置或不同测试条件下!会出现不同的!?H特性9按照器件结构!/55可以分成栅控型/55/55的!?H特性可以归纳为以下四种类型"#S/55$和复合型/559栅控型/55又可分为@U;(

4、0)'#('!(HTG!&L'型负阻)*%特性结型栅和肖特基型栅9复合型/55是由/54和另一个三端高速器件#如3*+2*5!'*35!'d5图#所示的2)3型!?H特性是/55中常见的等$相结合构成的9例如由双势垒结构#4d+$位于!?H特性!虽然该曲线取自4d+位于3*+2*5源'M(区内/55!但是其他类型的/55也经常会出现3*+2*5的源区内构成的/55!由4d+位于'('d5发射区内构成的/55#也称为/5d5$!由4d+位于热电子晶体管#F7E>8>KE=7;E=:;?B?E7=$发'J(射区内构

5、成的/55#也称/'*5$!4d+位于'N('*35源区的/55和4d+位于'*35漏区内'%(的/55#也称为'/5U2*5$等9这些不同结构的/55显示出不同类型和多种形状的!?H负阻特性!'M('%('N(如2)3型!233型!近233型!近2)3型等9不同结构的/55和各式各样的!?H特性是在近!$年内不同时期的文献上陆续发表的!其中多数内容是独立的+无关联的!未能形成统一的理论模型和对各种类型的!?H特性作出统一的解释!这对/55的图#!/55的2)3型!?H特性进一步研究+设计和研制造成一种障碍9为了

6、解决此2BC9#!2)3EI@>!?HKF:=:KE>=B?EBK?7O/55问题!本文建立了一种/55反相器统一模型!不仅"超高速专用集成电路重点实验室基金#批准号"J#M!$#$!$,V#$#$和国家自然科学基金#批准号"N$JMN$M$$资助项目<通信作者9*G:B8"V:;CV>BVVMM!I:F779K7G9K;!!$$NU$NU#!收到!!$$NU$"U#$定稿"!$$%中国电子学会第#期郭维廉等"!共振隧穿晶体管的反相器统一模型'*这种类型的!?H特性!该类型的!?H特性的特点似9与2)3型的

7、主要区别是当电压H继续增加时电是"栅电压较低时!?H特性的形状类似于一般2*5流逐渐趋于饱和!谷值电流!一般较大!栅调制作L的输出特性&当栅电压超过一定的阈值后!!?H特性用比较明显9变成一种谷值电流较大的2)3型负阻特性曲线!而且栅电压对!?H特性的调制作用明显9([)HTH!&#'型负阻)*%特性图!所示的233型!?H特性是取自4d+位于'*35漏区类型的/55#'/5U2*5$9这种!?H特性在/55中并不常见!其特征是负阻特性较2尖锐3!负阻区近于垂直线!谷值电流很小!L)$9图!/55的近2)3型!

8、?H特性2BC9!)>:=2)3EI@>!?HKF:=:KE>=B?EBK?7O/55以上四种类型的/55的!?H特性基本上概括了/55的主要!?H特性9它们之间虽有各自的特点和差异!但都可以通过下面/55反相器统一模型给予解释和说明90!IPP按器件结构分类和统一模型的提出图!!/55的233型!?H特性2BC9!!233EI@>!?HKF:=:KE>=B?EBK?7