Silicon-Germanium Heterojunction Bipolar Transistors For Extremely Low-Noise...

Silicon-Germanium  heterojunction  bipolar  transistors  for  extremely  low-noise  applications

Historically  speaking,  the  world  of  extremely  low-noise  solid-state  amplification  has  been  dominated  by  exotic  technologies  such  as  InP  and  GaAs  HEMTs.  By  cryogenically  cooling  these  devices,  it  is  possible  to  realize  microwave  amplifiers  with  noise  temperatures  as  low  as  5K  over  decades  of  bandwidth.  Although  HEMTs  can  provide  very  low  noise  amplification  when  cooled  to  cryogenic  temperatures,  their  radiometer  performance  is  limited  by  intrinsic  transconductance  fluctuations.  It  is  believed  that  bipolar  devices  do  not  suffer  from  this  problem.  As  industry  has  invested  more  and  more  money  into  silicon  based  technologies,  silicon-germanium  (SiGe)  heterojunction  bipolar  transistors  (HBTs)  have  continued  to  improve  and  are  now  at  the  point  where  they  are  beginning  to  become  competitive  with  InP  HEMTs  for  microwave  cryogenic  low-noise  amplifiers.  Although  extremely  high  frequency  device  operation  has  been  observed  at  cryogenic  temperatures,  little  work  has  been  done  on  modeling  the  noise  of  cooled  SiGe  HBTs.  In  this  report,  a  thorough  investigation  into  the  theoretical  and  practical  aspects  of  using  silicon-germanium  (SiGe)  heterojunction  bipolar  transistors  (HBTs)  for  extremely  low-noise  applications  is  presented.  T