Водич о транзистору са великом покретљивошћу електрона (ХЕМТ)

Водич о транзистору са великом покретљивошћу електрона (ХЕМТ)

Транзистор ХЕМТ или транзистора високе електронске је тип транзистора са ефектом поља (ФЕТ) , који се користи за комбинацију тихог нивоа и врло високих нивоа перформанси на микроталасним фреквенцијама. Ово је важан уређај за велике брзине, високе фреквенције, дигитална кола и микроталасна кола са ниским нивоом шума. Ове апликације укључују рачунарство, телекомуникације и инструментацију. А уређај се такође користи у РФ дизајну, где су потребне високе перформансе на врло високим РФ фреквенцијама.



Конструкција транзистора високе електронске покретљивости (ХЕМТ)

Кључни елемент који се користи за конструкцију ХЕМТ-а је специјализовани ПН спој. Познат је као хетеро-спој и састоји се од споја који користи различите материјале са било које стране споја. Уместо п-н спој користи се спој метал-полупроводник (обрнуто пристрасна Сцхоттки-јева баријера), где једноставност Сцхоттки-ових баријера омогућава израду како би се затвориле геометријске толеранције.


Најчешћи материјали су коришћени алуминијум галијум арсенид (АлГаАс) и галијум арсенид (ГаАс). Галијум арсенид се генерално користи јер пружа висок ниво основне покретљивости електрона који има веће покретљивости и брзине заношења носача од Си.





Шематски пресек ХЕМТ-а

Шематски пресек ХЕМТ-а

Израда ХЕМТ-а према следећем поступку, прво се на полуизолациони слој галијум-арсенида поставља унутрашњи слој галијум-арсенида. Ово је само око 1 микрона дебљине. После тога, на овај слој се поставља врло танак слој између 30 и 60 ангстрема унутрашњег алуминијумског галијум-арсенида. Главна сврха овог слоја је да обезбеди раздвајање интерфејса хетеро-споја од допираног региона алуминијум галијум арсенида.



Ово је веома важно за постизање велике покретљивости електрона. Легирани слој алуминијум-галијум-арсенида дебљине око 500 Ангстрома постављен је изнад овога, као што је приказано на доњим дијаграмима. Потребна је тачна дебљина овог слоја и потребне су посебне технике за контролу дебљине овог слоја.

Постоје две главне структуре које су само-поравнати јонски имплантирана структура и структура удубљења. У само-поравнатој јонски имплантираној структури капија, одвод и извор су постављени и они су углавном метални контакти, мада извори и одводи могу понекад бити направљени од германијума. Капија је углавном направљена од титанијума и формира минутно уназад пристрасни спој сличан ономе код ГаАс-ФЕТ.


За структуру удубљења, постављен је још један слој галијум-арсенида н-типа како би се омогућило успостављање одводних и изворних контаката. Подручја су урезана како је приказано на доњем дијаграму.

Дебљина испод капије је такође врло критична јер се гранични напон ФЕТ-а одређује само дебљином. Величина капије, а самим тим и канал је врло мала. Да би се одржале високофреквентне перформансе, величина капије би требала бити обично 0,25 микрона или мање.

Дијаграми пресека који упоређују структуре АлГаАс или ГаАс ХЕМТ и ГаАс

Дијаграми пресека који упоређују структуре АлГаАс или ГаАс ХЕМТ и ГаАс

ХЕМТ рад

Рад ХЕМТ-а је мало другачији од осталих врста ФЕТ-а и као резултат тога, он може да пружи веома побољшане перформансе у односу на стандардни спој или МОС ФЕТс , а посебно у микроталасним РФ апликацијама. Електрони из региона н-типа крећу се кроз кристалну решетку и многи остају близу хетеро-споја. Ови електрони у слоју дебљине само једног слоја формирају се као дводимензионални електронски гас приказан на горњој слици (а).

Унутар овог региона, електрони се могу слободно кретати, јер не постоје други донаторски електрони или други предмети са којима ће се електрони сударати, а покретљивост електрона у гасу је веома велика. Напонски преднапон примењен на капију формирану као Сцхоттки-јева баријерна диода користи се за модулацију броја електрона у каналу формираном од 2Д електронског гаса и ово узастопно контролише проводљивост уређаја. Ширину канала може мењати напон преднапона врата.

Примене ХЕМТ-а

  • ХЕМТ је раније био развијен за велике брзине. Због својих ниских перформанси буке, широко се користе у малим појачалима сигнала, појачалима снаге, осцилаторима и мешалицама који раде на фреквенцијама до 60 ГХз.
  • ХЕМТ уређаји се користе у широком спектру апликација за РФ дизајн, укључујући ћелијске телекомуникације, пријемнике са директним емитовањем - ДБС, радио астрономију, РАДАР (систем за детекцију и домет радија) и углавном се користи у било којој РФ апликацији за дизајн која захтева и перформансе са ниским нивоом шума и врло високе фреквенције.
  • У данашње време ХЕМТ-ови се чешће уграђују у интегрисаних кола . Ови монолитни микроталасни чипови са интегрисаним кругом (ММИЦ) се широко користе за РФ апликације

Даљи развој ХЕМТ-а је ПХЕМТ (псеудоморфни транзистор са високом покретљивошћу електрона). ПХЕМТ се широко користе у бежичним комуникацијама и ЛНА (Лов Ноисе Амплифиер) апликацијама. Они нуде високу ефикасност додане снаге и одличне цифре и перформансе са ниским нивоом шума.

Дакле, ово је све о томе Транзистор високе покретљивости електрона (ХЕМТ) конструкција, њен рад и примена. Ако имате питања у вези са овом темом или у вези са електричним и електронским пројектима, оставите коментаре испод.