简单来说,HBT就是改良型的BJT。

主要是提高了基区的参杂，发射极使用了不同的材料，实现了小基极电阻和小的发射结电容。

从而HBT能够获得高效率，高频率。

The heterojunction bipolar transistor (HBT) is a type of bipolar junction transistor (BJT) which uses differing semiconductor materials for the emitter and base regions, creating a heterojunction. The HBT improves on the BJT in that it that can handle signals of very high frequencies, up to several hundred GHz. It is commonly used in modern ultrafast circuits, mostly radio-frequency (RF) systems, and in applications requiring a high power efficiency, such as RF power amplifiers in cellular phones. The idea of employing a heterojunction is as old as the conventional BJT, dating back to a patent from 1951^[1].

异质结双极型晶体管 Heterojunction bipolar transistor（HBT）：

HBT是Shockley在1951年提出来的，1957年Kroemer进行了详细的研究分析。直至上世纪70年代中期，由于LPCVD、MBE和MOCVD工艺技术的出现，才研制出了HBT。

（1）常规BJT所存在的问题：

对于BJT，为了进一步提高频率和速度, 就要求减小基极电阻、减小发射结电容和减小寄生电容。而一般的BJT，为了提高注射效率, 需要尽可能降低基区掺杂浓度NB和提高发射区掺杂浓度NE，使比值 (NB/NE) 降低；但是由于发射区重掺杂会引起禁带宽度变窄和Auger复合显著, 反而使注射效率降低，同时也会使发射结电容增大；而且基区掺杂浓度也不能太低，否则会使基极电阻增大。所以采用降低比值(NB/NE)的方法来提高发射结注射效率的作用是很有限的，而且提高放大能力与提高频率和速度是互相矛盾的。也因此一般的BJT在实现超高频、超高速上遇到了不可克服的困难。而异质结BJT（HBT）是一种新型结构的重要器件，它克服了频率、速度与放大系数之间的矛盾，从而可实现超高频和超高速。

（2）HBT的基本结构和特点：

HBT实际上就是在常规BJT的基础上，只是把发射区改用宽带隙半导体材料，即同质的发射结采用了异质结来代替。HBT的能带图见图示。 ~~~(^$$_

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两种异质发射结的HBT

由于异质结能带的不连续性（带隙的能量差ΔEg = 价带顶能量突变ΔEv +导带底能量突变ΔEc），对n-p-n BJT，较大的ΔEv对于基区往发射区注入的空穴有阻挡作用，则宽带隙发射区异质结的注射效率接近1（即只有电子从发射区注入到基区），并且注射效率与发射区和基区的掺杂浓度无关。HBT的最大优点就在于发射结的注射效率 (放大系数) 基本上与发射结两边的掺杂浓度无关, 从而可把基区的掺杂浓度做得很高(甚至比发射区的还高), 这就可以在保证放大系数很大的前提下来降低发射结势垒电容和基极电阻，以提高频率和减小噪声, 并从而能进入毫米波段。 $@!(++%~

现在HBT是能够工作在超高频和超高速的一种重要的有源器件。HBT的最大电流增益可表示为 (不考虑基区复合)βmax = IEn / IEp ∝ exp[ΔEg / kT] ，则HBT与一般BJT的最大电流增益之比完全由带隙的能量差来决定：βmax (HBT) / βmax (BJT) ＝ exp[ΔEg / kT] 。通常取ΔEg>250 meV, 则HBT的增益可比BJT的提高10的4次方倍。 ^&*(#

（3）HBT的优点：

①基区可以高掺杂 (可高达1020/cm3)，则基区不易穿通，从而基区厚度可以很小 (则不限制器件尺寸的缩小)；②因为基区高掺杂，则基区电阻很小，最高振荡频率fmax得以提高；③基区电导调制不明显，则大电流密度时的增益下降不大；④基区电荷对C结电压不敏感，则Early电压得以提高；⑤发射区可以低掺杂 ( 如1017/cm3)，则发射结势垒电容降低，晶体管的特征频率fT提高；⑥可以做成基区组分缓变的器件，则基区中有内建电场，从而载流子渡越基区的时间τB得以减短。总之，HBT的高频、高速性能以及大功率等性能都较优良。它与HEMT一起都是重要的毫米波有源器件以及毫米波IC的基础器件。 $@!(++%~

假若集电结也采用异质结，则就成了双异质结HBT，这种异质集电结可以使得晶体管在饱和状态时从集电区注入到基区的少数载流子降低到最小，有利于提高速度。 ~&^~~(_~

（4）异质发射结：

HBT的发射结一般是采用缓变异质结，因为突变异质结存在反射载流子的势垒尖峰，有损于注入效率；并且异质的发射结界面处要不存在失配位错等缺陷。不过，若采用突变异质发射结的话，在基区可以获得热电子，能够减短基区渡越时间，提高速度。 $----$$$+++

可以用作为HBT发射结的几种异质结有如： ~~~(^$$_

①AlGaAs/GaAs异质结的晶格匹配很好，容易实现微波与光电器件及其IC；②InP/InGaAs 或 InAlAs/InGaAs异质结的晶格能匹配，其中InGaAs的电子迁移率很高 (GaAs的1.6倍，是Si的9倍)；③Si/SiGe 异质结的晶格不匹配, 但可采用应变层 (厚度<0.2μm) 来进行弹性调节之，而且在很大程度上这种异质结器件的工艺与硅工艺兼容，由于Si和SiGe的ΔEg≈ΔEv , 则Si/SiGe异质结对n-p-n型的HBT有利。

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现在Si/SiGe-HBT已经取得了很大的进展，并且在双极工艺和BiCMOS工艺中得到了应用。