Різне

HEMT, транзистор з високою рухливістю електронів

HEMT, транзистор з високою рухливістю електронів


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Назва HEMT означає транзистор з високою рухливістю електронів. Пристрій є формою польового транзистора, полевого транзистора, який використовує незвично належним чином дуже вузький канал, що дозволяє йому працювати на надзвичайно високих частотах.

На додаток до дуже високих частотних характеристик, HEMT також пропонує дуже привабливі низькі показники шуму.

По суті, пристрій являє собою польовий транзистор, який включає в себе канал між двома матеріалами з різними зазорами (тобто гетероперехід) в якості каналу замість легованої області, яка використовується в стандартному MOSFET.

В результаті своєї структури, HEMT також може згадуватися як гетероперехідний FET, HFET або модульований FET, MODFET в деяких випадках.

Розробка HEMT

Хоча HEMT в основному є формою польового транзистора, він використовує незвичний режим руху електронів.

Цей спосіб транспортування перевізників було вперше досліджено в 1969 р., Але лише в 1980 р. Були доступні перші експериментальні пристрої для дослідження та початкового використання.

Протягом 1980-х років їх почали використовувати, але з огляду на їх початкову дуже високу вартість їх використання було дуже обмеженим.

Зараз їх вартість дещо менша, вони застосовуються все ширше, навіть знаходячи застосування у мобільному телекомунікації, а також у різноманітних мікрохвильових радіозв’язках та у багатьох інших програмах радіочастотного дизайну.

Структура та виготовлення HEMT

Ключовим елементом HEMT є спеціалізований PN-перехід, який він використовує. Він відомий як гетеро-перехід і складається з переходу, який використовує різні матеріали по обидві сторони переходу. Найбільш поширені матеріали використовували арсенід галію алюмінію (AlGaAs) та арсенід галію (GaAs).

Зазвичай використовується арсенід галію, оскільки він забезпечує високий рівень основної рухливості електронів, що є вирішальним для роботи пристрою. Кремній не використовується, оскільки він має набагато нижчий рівень рухливості електронів.

Існує безліч різних структур, які можуть бути використані в рамках HEMT, але всі використовують в основному однакові виробничі процеси.

При виготовленні HEMT спочатку на напівізоляційний шар арсеніду галію кладеться власний шар арсеніду галію. Товщина всього близько одного мікрона.

Далі поверх цього кладеться дуже тонкий шар (між 30 і 60 ангстремами) власного арсеніду галію алюмінію. Його мета полягає у забезпеченні відділення межі розділу гетеропереходу від легованої області арсеніду галію алюмінію. Це критично важливо для досягнення високої рухливості електронів.

Над цим лежить легований шар арсеніду галію алюмінію товщиною близько 500 ангстрем. Потрібен точний контроль товщини цього шару, а для контролю цього потрібні спеціальні методи.

Існує дві основні структури, які використовуються. Це самовирівнювана іонно-імплантована структура та структура поглиблення. У разі самовирівнюваної іонно-імплантованої конструкції затвор, стік і джерело відведені і, як правило, є металевими контактами, хоча контакти джерела та стоку іноді можуть бути виконані з германію. Вентиль, як правило, виготовлений з титану, і він утворює хвилинне зворотне зміщення, подібне до GaAsFET.

Для заглибленої конструкції затвора встановлюється інший шар арсеніду галію n-типу, щоб забезпечити встановлення контактів зливу та джерела. Ділянки вигравірувані, як показано на схемі. Товщина під затвором також є дуже критичною, оскільки цим визначається порогова напруга транзистора. Розмір воріт, а отже, і канал дуже малий. Зазвичай ворота складають лише 0,25 мкм або менше, що дозволяє пристрою мати дуже хороші високочастотні характеристики.

Операція HEMT

Функціонування HEMT дещо відрізняється від інших типів FET.

Електрони з області n-типу рухаються крізь кристалічну решітку і багато залишаються близько до гетеропереходу. Ці електрони утворюють шар, який має товщину лише в один електрон, утворюючи так званий двовимірний електронний газ. У цій області електрони можуть вільно рухатися, оскільки немає інших донорських електронів або інших предметів, з якими електрони будуть стикатися, і рухливість електронів у газі дуже висока.

Упередження, застосоване до затвора, сформованого як бар'єрний діод Шотткі, використовується для модуляції кількості електронів в каналі, утвореному з 2-D електронного газу, і, в свою чергу, це контролює провідність пристрою. Це можна порівняти з більш традиційними типами FET, де ширина каналу змінюється за рахунок зміщення затвора.

Існує кілька переваг використання пристроїв HEMT:

  • Високий коефіцієнт посилення: HEMT мають високий коефіцієнт посилення на мікрохвильових частотах, оскільки носії заряду є майже виключно основними носіями, а менші носії не беруть суттєвої участі.
  • Низький рівень шуму: HEMT забезпечують дуже низький рівень шуму, оскільки коливання струму в приладах є низьким у порівнянні з іншими пристроями з польовими ефектами.

Програми

Спочатку HEMT був розроблений для високошвидкісних застосувань. Лише коли були виготовлені перші пристрої, було виявлено, що вони виявили дуже низький показник шуму. Це пов’язано з природою двовимірного електронного газу та тим фактом, що менше зіткнень електронів.

В результаті їх шумових характеристик вони широко використовуються в малошумних підсилювачах малого сигналу, підсилювачах потужності, осциляторах і змішувачах, що працюють на частотах до 60 ГГц і більше, і передбачається, що в кінцевому рахунку пристрої будуть широко доступні для частот приблизно до 100 ГГц Насправді пристрої HEMT використовуються в широкому діапазоні програм RF-дизайну, включаючи стільниковий телекомунікаційний зв'язок, приймачі прямого мовлення - DBS, радіолокаційні станції, радіоастрономію та будь-які додатки RF-дизайну, які вимагають поєднання низьких рівнів шуму та дуже високих частот

HEMT виробляються багатьма виробниками напівпровідникових приладів по всьому світу. Вони можуть бути у формі дискретних транзисторів, але в наш час вони частіше включаються в інтегральні схеми. Ці монолітні мікрохвильові мікросхеми або інтегральні мікросхеми (MMIC) широко використовуються для застосування в радіочастотному дизайні, а MMIC на основі HEMT широко використовуються для забезпечення необхідного рівня продуктивності у багатьох областях.

Інші пристрої на основі HEMT

Існує ряд варіантів базового пристрою HEMT. Ці інші пристрої забезпечують додаткову продуктивність у деяких областях.

  • pHEMT: PHEMT отримує свою назву, оскільки це псевдоморфний високоелектронний транзистор. Ці пристрої широко використовуються в бездротовому зв'язку та додатках LNA.

    Транзистори PHEMT пропонують високу ефективність додаткової потужності в поєднанні з чудовими показниками низького рівня шуму та характеристиками. Як результат, PHEMT широко використовуються в системах супутникового зв'язку будь-якої форми, включаючи пряме супутникове телебачення, DBS-TV, де вони використовуються в низькошумних коробках, LNB, що використовуються з супутниковими антенами. Вони також використовуються в загальних системах супутникового зв'язку, а також в радіолокаційних та мікрохвильових системах радіозв'язку. Технологія PHEMT також використовується у високошвидкісних аналогових та цифрових технологіях ІС, де потрібна надзвичайно висока швидкість.

  • mHEMT: MHEMT або метаморфічний HEMT є подальшим розвитком pHEMT. Буферний шар виготовлений з AlInAs, з концентрацією індію градуйований, щоб він міг збігатися з постійною решітки як підкладки GaAs, так і каналу GaInAs. Це приносить перевагу в тому, що практично будь-яка концентрація індію в каналі може бути використана, тому пристрої можуть бути оптимізовані для різних застосувань. Встановлено, що низька концентрація індію забезпечує кращі низькі показники шуму, тоді як висока концентрація індію забезпечує більший приріст.

Ці варіанти HEMT менш відомі, але здатні забезпечити деякі характеристики, необхідні в деяких нішевих додатках.


Перегляньте відео: СКРЫТЫЕ ФИШКИ СОВЕТСКОГО ТРАНЗИСТОРА П210А (Липень 2022).


Коментарі:

  1. Feran

    Well done, what words ..., an excellent idea

  2. Othomann

    Звичайно. Все вищезазначене правда. Давайте обговоримо це питання. Тут або у вечора.

  3. Chattan

    На мою думку, ви помиляєтесь. Давайте обговоримо це. Напишіть мені на вечора.

  4. Hawiovi

    You answered quickly ...

  5. Llacheu

    Абсолютно вірно! Мені здається, це дуже чудова ідея. Повністю з тобою погоджуся.

  6. Fineen

    Його неймовірне речення ... :)

  7. Nelmaran

    It is a pity that I cannot speak now - I have to leave. I'll be back - I will definitely express my opinion.

  8. Lintun

    Мені дуже шкода, що я нічим не можу тобі допомогти. Сподіваюся, що тут вам допоможуть. Не впадайте у відчай.

  9. Amin

    I am sorry, it does not approach me. Хто ще, що може підказати?



Напишіть повідомлення