[发明专利]一种横向双极结晶体管驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种横向双极结晶体管新工作模式，具体涉及一种横向双极结晶体管驱动方法，使该器件具有更高的传导率，可以应用在传感器领域或高能器件领域等。

背景技术

横向双极结晶体管是于20世纪60年代发明并开始研究，同时具有金属氧化物半导体场效应晶体管和双极结晶体管的物理特性。在20世纪70年代提出了金属氧化物半导体场效应晶体管-双极结晶体管混合模式之后，与金属氧化物半导体场效应晶体管模式和双极结晶体管模式一起被称为横向双极结晶体管经典工作模式，并从此被大规模的研究应用于集成电路、数据存储、射频器件、高能器件等。

但是到了20世纪90年代，该器件的研究日趋减少。直到本世纪初，研究发现该器件用于传感器后有很多强于普通的金属氧化物半导体场效应晶体管的特性，而再次被研究学者所重视，并开始研究其类似结构及新的应用领域。但是在工作模式方面并没有突破，仍然使用其三种经典工作模式。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种横向双极结晶体管驱动方法，其为一种横向双极结晶体管新工作模式，使该器件具有更高的传导率。

本发明解决上述问题采用的技术方案为：一种横向双极结晶体管驱动方法，其特征在于：如图1所示，所使用的横向双极结晶体管是由门(gate，栅极)电极、氧化硅层、井区、衬底层、衬底电极、井区电极、漏极电极、源极电极组成，衬底电极、井区电极、漏极电极和源极电极分别在衬底层与井区的表面，衬底电极在井区外面，源极电极为井区的中心位置，漏极电极在源极电极的两侧且对称，“P+”电极表示正电荷参杂，“N+”表示负电荷参杂，各电极大小相等，距离约为0.5微米（0.35微米半导体工艺）。所述的横向双极结晶体管新工作模式，其特征在于：所述的门(gate，栅极)电极1电压输入值为不大于临界值，衬底电极5和漏极电极7的电压输入值为零，井区电极6的电流输入值为零，源极电极8的电压输入值为正值，此时被称为临界模式（Threshold mode）。

进一步的，所述的一种横向双极结晶体管驱动方法，其特征在于：该驱动方法中所述的门(gate，栅极)电极1电压输入范围为-3.3V至1V。

进一步的，所述的一种横向双极结晶体管驱动方法，其特征在于：该驱动方法中所述的源极电极8的电压输入值范围为0V至3.3V。

本发明方案的原理是：一种横向双极结晶体管新工作模式，根据表1所示，通过对横向双极结晶体管输入电流与电压的控制，可以使其工作在金属氧化物半导体场效应晶体管模式、金属氧化物半导体场效应晶体管-双极结晶体管混合模式以及双极结晶体管模式（三种经典工作模式）。表1中，V_sub表示衬底电极5所负载的电压值，V_D表示漏极电极7所负载的电压值，V_S表示源极电极8所负载的电压值，V_G表示门(gate，栅极)电极1所负载的电压值，I_B表示井区电极6所负载的电流值，V_th表示该器件中金属氧化物半导体场效应晶体管部分的阀值电压。在该器件工作时，首先将其衬底电极5与漏极电极7接地，并且在源极电极8加入一个正向电压负载。然后，当井区6电流为正值并且门(gate，栅极)电极1电压值小于阀值电压时，金属氧化物半导体场效应晶体管部分工作，并且井区电极6电流为正值时阻碍了双极结晶体管的工作，此时，该器件工作在金属氧化物半导体场效应晶体管工作模式。在此情况下，将井区电极6电流改为负值，则双极结晶体管被开启，此时该器件工作在氧化物半导体场效应晶体管-双极结晶体管混合模式(Hybrid)。在此情况下，将门(gate，栅极)电极1电压值大于阀值电压时，氧化物半导体场效应晶体管被关闭，此时该器件工作在双极结晶体管模式。当井区电极6电流输入值为零时，该器件状态在于双极结晶体管模式与金属氧化物半导体场效应晶体管-双极结晶体管混合模式之间，因此称为金属氧化物半导体场效应晶体管一混合临界工作模式(简称临界模式)。在此工作状态下，该器件源极电极8处的输出电流值会随着门(gate，栅极)电极1的变化而发生巨大改变，如图2、3所示。

该器件的传导率公式有：