摘要：基于實(shí)測電參數(shù)，對NPN低頻大功率晶體管電流放大系數(shù)的溫度特性進(jìn)行優(yōu)化研究。利用Silvaco-TCAD半導(dǎo)體器件仿真軟件和經(jīng)驗(yàn)公式分析了在高溫環(huán)境中電流放大系數(shù)的溫變特點(diǎn)，并提出一種可有效改善晶體管電流放大系數(shù)溫度穩(wěn)定性的新型結(jié)構(gòu)，該新型結(jié)構(gòu)不僅可顯著降低電流放大系數(shù)的高溫變化率，而且可有效抑制電流放大系數(shù)的高溫負(fù)變現(xiàn)象。
電力電子系統(tǒng)的可靠性與所采用的電子元器件的可靠性密切相關(guān)，而電子元器件關(guān)鍵電學(xué)參數(shù)的溫度穩(wěn)定性是衡量其質(zhì)量及可靠性的重要依據(jù)。若功率晶體管高溫情況下的電流放大系數(shù)（β）變化率（αT=△β/β）變大，將對電力電子系統(tǒng)性能產(chǎn)生不利的影響。在放大應(yīng)用中，環(huán)境溫度（或結(jié)溫）升高使工作點(diǎn)漂移，影響電力電子系統(tǒng)穩(wěn)定性。且β溫漂現(xiàn)象嚴(yán)重還有可能誘發(fā)器件燒毀。
本文圍繞某一型號的NPN低頻大功率晶體管產(chǎn)品（常溫電流放大系數(shù)β范圍為75~100；在高溫85℃條件下，電流放大系數(shù)變化率αT（αT=Δβ/β）≤25%）的電流放大系數(shù)在高溫條件下呈現(xiàn)負(fù)溫度系數(shù)的現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)地分析，并提出一種可以有效改善功率晶體管電流放大系數(shù)溫度穩(wěn)定性及抑制電流放大系數(shù)高溫負(fù)變現(xiàn)象的新型器件結(jié)構(gòu)。利用Silvaco-TCAD半導(dǎo)體器件仿真軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
（1）常規(guī)晶體管常溫電流放大系數(shù)及電流放大系數(shù)高溫變化率
圖1 功率晶體管電流放大系數(shù)和電流放大系數(shù)高溫變化率
（2）新型結(jié)構(gòu)常溫電流放大系數(shù)及電流放大系數(shù)高溫變化率，Ic為5A
