РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

Динамическая теплоэлектрическая модель гетеропереходного биполярного транзистора с учетом падения напряжения на эмиттерных дорожках металлизации

1,2Сергеев В.А., 1Ходаков А.М.
1Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Ульяновский филиал, http://www.ulireran.ru/
Ульяновск 432071, Российская Федерация
2Ульяновский государственный технический университет, https://www.ulstu.ru/
Ульяновск 432027, Российская Федерация
E-mail: sva@ulstu.ru, hod22am@mail.ru

Поступила 20.03.2023, рецензирована 27.03.2023, принята 06.04.2023

Аннотация: Разработана динамическая 3D теплоэлектрическая модель для расчета температурного поля и плотности эмиттерного тока в гребенчатой структуре гетеропереходного биполярного транзистора (ГБТ) с учетом неоднородного распределения плотности тока под эмиттерными дорожками, обусловленного падением напряжения на сопротивлении токоведущей металлизации и действия положительной тепловой обратной связи в структуре. В основе модели лежит итерационное решение в программной среде COMSOL Multiphysics нестационарного уравнения теплопроводности совместно с системой уравнений для распределения электрического потенциала вдоль эмиттерной дорожки и плотности тока под дорожкой. Показано, что в процессе действия импульса греющей мощности в ГБТ распределение температуры и плотности тока вдоль эмиттерных дорожек меняют характер, соответственно, от однородного и монотонно спадающего до немонотонно изменяющегося. При этом максимальные температура и плотность тока достигают стационарных значений с темпом, существенно превышающим темп нарастания перегрева при однородном нагреве структуры, а максимумы температуры и плотности тока в процессе саморазогрева смещаются от начала к центру дорожек. Предложенная модель может быть использована для оценки неоднородности распределения температуры и плотности тока в структуре ГБТ и его предельных электрических параметров в импульсных режимах работы.

Ключевые слова: гетеропереходный биполярный транзистор, динамическая теплоэлектрическая модель, плотность тока, температура, неоднородность

УДК 621.382.029

РЭНСИТ, 2023, 15(2)109-116 DOI: 10.17725/rensit.2023.15.109

Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайтах http://elibrary.ru и http://rensit.ru/vypuski/article/493/15(2)109-116.pdf