6、高速硅双极晶体管技术：原理、工艺与性能

高速硅双极晶体管技术：原理、工艺与性能

1. 晶体管关键参数与频率特性

1.1 ECL 门延迟时间与开关电流关系

ECL（发射极耦合逻辑）门延迟时间 (t_d) 与开关电流 (I_{cs}) 存在一定关系。其中，(t_d) 近似是寄生电容 (C_p)、基极渡越时间 (T) 和基极电阻 (r_b) 的函数。通过对 (I_{cs}) 的渐近分析，可以深入了解 ECL 电路的开关速度特性。

1.2 最大振荡频率 (f_{max})

最大振荡频率 (f_{max}) 是指单边增益变为 1 时的频率，其近似计算公式为：
[f_{max}=\frac{f_T}{\sqrt{2\pi C_{jc}r_b}}]
其中，(f_T) 是截止频率，(C_{jc}) 是集电极电容，(r_b) 是基极电阻。由于公式（1）和（2）中部分晶体管参数相同，所以 (f_{max}) 与 ECL 门延迟对晶体管特性的依赖相似。不过，其他寄生参数（如衬底寄生电容、负载电阻和互连寄生电容）会影响 ECL 门延迟，导致它们对工作电流的依赖有所不同（ECL 门延迟依赖开关电流，(f_{max}) 依赖集电极电流）。

若将 (f_{max}) 作为数字电路的指标，需考虑其他寄生参数的影响和电流依赖性。通过测量晶体管的 (s) 参数，可直接从单边增益得到 (f_{max})。单边增益是反馈放大器中的正向功率增益，适合作为模拟电路的指标。(f_{max}) 与模拟电路工作频率（以光纤链路系统传输速度表示）的关系如图 1 所示：
| (f_{max}) (GHz) | 传输速度 (Gb/s) |
| ---- | ---- |
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