Deliverables and Services - IHP Microelectronics

Abb. 17: Messung und Simulation von Basisstromdegradation und Hochfrequenz-Verstärkung eines SiGe
HBT während Hochspannungs-Stressbelastung bei T = -40°C.
Fig. 17: Measurement and simulation of base current degradation and RF current gain of a SiGe-HBt
during high voltage stress at t = -40°C.
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A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S
Die Anforderungen der Automobilindustrie bezüglich
Temperaturstabilität und Zuverlässigkeit verlangen einen
großen Aussteuerbereich des VCO bzw. eine möglichst
geringe Änderung der Oszillatorfrequenz und
Ausgangsleistung bis 125 °C. Bei einem Aussteuerbereich
von 7 GHz betrug die Drift der Oszillatorfrequenz
weniger als –1,5 GHz / 100 K. Dieser niedrige Wert
konnte durch die Kombination von SiGe-HBT mit den
NMOS-Varaktoren des CMOS-Moduls erreicht werden; es
müssen dafür keine speziellen Bipolarvaraktoren entwickelt
und integriert werden.
Die Zuverlässigkeitsuntersuchungen an den HBT orientierten
sich an den Belastungen im Oszillatorbetrieb,
wobei besonders starke Basisstromdegradation bei
niedrigen Temperaturen (bis -40 °C) und hoher Kollektor-Basis-Stressspannung
(bis 3,0 V) auftraten.
Durch Modellierung dieser Degradation konnte gezeigt
werden, dass das Hochfrequenzverhalten der HBT im
Bereich über 1 GHz nicht beeinträchtigt wird (Abb. 17)
und somit unter diesen Gesichtspunkten eine hohe Zuverlässigkeit
der Schaltungen zu erwarten ist.
the automotive suppliers demand for sufficient temperature
stability and reliability requires a large tuning
range of the VCo combined with least possible
changes of oscillator frequency and output power
up to 125 °C. the oscillator shows a tuning range of
7 GHz. Additionally, an oscillator frequency drift of
less than -1.5 GHz per 100 K was measured. this low
drift was achieved by the combination of SiGe HBt
and the nMoS varactors of the CMoS module; no special
bipolar varactors had to be developed and introduced
for this.
the reliability stress tests of the HBts were chosen
to emulate the stresses and strains during oscillator
operation. Significant base current degradation
occurred during stress at low temperatures (down
to –40 °C) and high collector-base voltages (up to
3.0 V). Modelling this degradation showed that the
RF behaviour of the HBts is not impaired above 1 GHz
(Fig. 17) and sufficient reliability is to be expected
under these conditions.