锗结晶体管的特性表征

晶体管为现代电子学提供了基础。作为相对复杂的器件且常表现出强烈的参数差异,这类电子器件激发了大量研究兴趣,尤其在其表征与建模方面。本工作中,我们应用一种近期报道的基于 Early 效应的建模方法,来表征全新的库存 NPN 与 PNP 小信号锗结晶体管,并将其与更现代的硅双极结型器件进行比较。Early 方法的特殊之处在于其两个参数,即 Early 电压 $V_a$ 与比例参数 $s$,是固定的且独立于晶体管工作点。我们获得了显著结果,包括所考察的四组器件(即 NPN 与 PNP 锗器件及硅器件)在 Early 参数空间中大多占据互不重叠的区域,且 PNP 器件在两种情况下均呈现更大的参数变异性。令人惊讶的是,所考察的锗器件表现出的参数变异性小于观测到的硅对应器件。当映射至由电流增益与输出电阻参数定义的更传统空间时,四组晶体管表现出大得多的重叠,并且其聚类结构远不如 Early 映射所呈现的有序。该结果表明,晶体管的 Early 表示与诸如本工作所考察的放大器件结构更为兼容且内在相关。此外,我们验证了锗与硅器件的各 NPN-PNP 对的质心分别被增益为 130 和 250 的相应 $\beta$-等值线穿过。锗器件还被表征为具有更小的输出电阻与更小的 Early 电压幅值。