随着功率SiGe HBT越来越多地被应用于功率放大器、射频/微波通信和卫星通信等领域,其自身的热稳定性变得尤为关键。提高功率SiGe HBT的热性能,保证器件在功率应用时的可靠性,已经成为国内外众多研究机构和学者开展研究的重点领域,人们都希望通过有效的技术手段来解决功率SiGe HBT的热问题。本文以有限元热分析为手段对功率SiGe HBT的热性能进行研究,并在此基础上提出了几种多发射极指功率SiGe HBT的新结构。 本文详细介绍了利用有限元法对功率SiGe HBT进行热分析的基本理论和具体方法,建立了热源位于体内的功率SiGe HBT有限元热模型,该模型不仅适用于器件表面热分析,还能够用于芯片内部的热特性研究。论文提出了适用于有限元热分析的分步热模拟法,该方法包含两个步骤：衬底热模拟和有源区热模拟。 利用ANSYS工具对几种不同结构功率SiGe HBT进行了热模拟,然后将模拟结果与红外温度测试结果进行对比。结果表明,模拟结果的误差范围控制在2℃以内,满足热分析精度要求,可以认为有限元热模型和热模拟方法适合用于功率SiGe HBT的热分析。 论文提出了新型的功率SiGe HBT发射极指分段结构,我们在耗散功率相同的条件下对分段结构器件与传统结构器件进行了热模拟。分段结构器件沿指长方向上温度分布的非均匀性得到明显改善,同时,芯片上的最高结温比传统结构降低了8℃,不同发射极指(段)上的最大温差仅为11.6℃。结果表明,发射极指分段结构不但有效改善了发射极指自身上的温度分布的非均匀性,同时也改善了不同指之间温度分布的非均匀性。 最后,本文在发射极指分段结构基础上开发了两种新结构,分别是：发射极指分段与非均匀指间距相结合的结构,发射极指分段与非均匀段间隔相结合的结构。通过对两种新结构器件进行热模拟,验证了两种结构均能够有效改善芯片表面二维方向上的温度分布不均匀性,使功率SiGe HBT的整体热稳定性得到增强,提高了器件在大功率条件下工作的可靠性。