最後更新:2026年10月8日基礎概念化合物基板(SiC・GaN・藍寶石)中國大陸:HBT(异质结双极晶体管)

HBT(異質接面雙極性電晶體)是什麼

Heterojunction Bipolar Transistor (HBT)

HBT(異質接面雙極性電晶體)是射極使用能隙比基極寬之材料的雙極性電晶體。能帶的階差可防止電洞逆流,因此基極可做成高濃度且薄,在高頻下獲得大的放大。InGaP/GaAs HBT用於智慧型手機的功率放大器,SiGe HBT用於車用雷達,InP HBT則用於超高速通訊。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

HBT(Heterojunction Bipolar Transistor,異質接面雙極性電晶體)是在射極與基極的接面使用不同能隙材料之異質接面的雙極性電晶體。射極使用能隙比基極寬的材料,因此能在比一般雙極性電晶體高得多的頻率下,獲得大的電流增益。此原理由諾貝爾物理學獎得主赫伯特・克勒默(Herbert Kroemer)於1950年代提出。

在一般的雙極性電晶體中,要提高電流增益,必須使射極的雜質濃度遠高於基極,以抑制電洞從基極逆流到射極。如此一來,基極濃度就必須降低,電阻變高,高頻性能便無法提升。在HBT中,射極與基極之間的能帶階差會防止電洞逆流,因此即使將基極做成高濃度且薄,也能維持大的電流增益。基極電阻下降,電子穿越基極的時間也縮短,因此截止頻率(fT)與最大振盪頻率(fmax)大幅提升。

代表性的HBT有3種。InGaP/GaAs HBT憑藉高功率效率與耐久性,是智慧型手機發射用功率放大器的主流。SiGe HBT在基極使用矽鍺,可作為與CMOS製作在同一矽晶圓上的BiCMOS製程,用於77GHz頻段的車用雷達、光通訊與衛星通訊IC。InP HBT的最大振盪頻率超過數百GHz,用於超高速光通訊與次世代無線通訊(次太赫茲頻段)的研究開發。GaAs與InP的HBT是形成於以MOCVD或MBE製作的磊晶晶圓上。

HBT(異質接面雙極性電晶體)的常見問題

HBT和HEMT有什麼不同?
HBT是雙極性電晶體,電流從射極通過基極,縱向流向集極。HEMT是場效電晶體,讓異質接面界面形成的二維電子氣橫向流動。HBT的功率效率與線性度佳,用於智慧型手機的功率放大器;HEMT則用於低雜訊的高頻開關與放大器,GaN HEMT則用於高輸出用途。
SiGe HBT有什麼特點?
這是在基極使用矽鍺的HBT,與化合物半導體不同,可在一般矽晶圓上與CMOS一起製作(BiCMOS)。能在1顆晶片上兼顧高頻性能與數位電路整合,因此廣泛用於77GHz頻段的車用毫米波雷達與光通訊IC。

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