HEMT jeb augstas elektronu mobilitātes tranzistors ir a lauka tranzistora (FET) tips , ko izmanto, lai piedāvātu kombināciju ar zemu trokšņa līmeni un ļoti augstu veiktspēju mikroviļņu frekvencēs. Šī ir svarīga ierīce ātrgaitas, augstas frekvences, digitālajām shēmām un mikroviļņu ķēdēm ar zemu trokšņu līmeni. Šīs lietojumprogrammas ietver skaitļošanu, telekomunikācijas un instrumentus. Ierīce tiek izmantota arī RF projektēšanā, kur ir nepieciešama augsta veiktspēja ļoti augstās RF frekvencēs.
Augstas elektronu kustības tranzistora (HEMT) konstrukcija
Galvenais elements, kas tiek izmantots HEMT konstruēšanai, ir specializētais PN savienojums. Tas ir pazīstams kā hetero-krustojums un sastāv no krustojuma, kurā no krustojuma abām pusēm tiek izmantoti dažādi materiāli. Tā vietā p-n krustojums , tiek izmantots metāla un pusvadītāju savienojums (pretējā slīpā Schottky barjera), kur Šotky barjeru vienkāršība ļauj izgatavot, lai aizvērtu ģeometriskās pielaides.
Visbiežāk izmantotie materiāli ir alumīnija gallija arsenīds (AlGaAs) un gallija arsenīds (GaAs). Gallija arsenīds parasti tiek izmantots, jo tas nodrošina augstu pamata elektronu mobilitāti, kam ir augstāka mobilitāte un nesēja dreifēšanas ātrums nekā Si.
HEMT shematisks šķērsgriezums
HEMT ražošana, izmantojot šādu procedūru, vispirms iekšēji gallija arsenīda slānis tiek uzklāts uz daļēji izolējošā gallija arsenīda slāņa. Tas ir tikai aptuveni 1 mikrona biezs. Pēc tam šī slāņa augšpusē tiek uzklāts ļoti plāns slānis starp 30 un 60 iekšējā alumīnija gallija arsenīda angstromiem. Šī slāņa galvenais mērķis ir nodrošināt Hetero-krustojuma saskarnes atdalīšanu no leģētā alumīnija gallija arsenīda reģiona.
Tas ir ļoti svarīgi, lai sasniegtu augstu elektronu mobilitāti. Apmēram 500 angstromu biezais alumīnija gallija arsenīda leģētais slānis ir novietots virs tā, kā parādīts zemāk redzamajās diagrammās. Nepieciešams precīzs šī slāņa biezums un īpašas metodes, lai kontrolētu šī slāņa biezumu.
Ir divas galvenās struktūras, kas ir pašu izlīdzināta jonu implantēta struktūra un padziļinātu vārtu struktūra. Pašlīdzinātajā jonu implantētajā struktūrā vārti, notekcaurule un avots ir novietoti, un tie parasti ir metāla kontakti, lai gan avota un notekas kontakti dažreiz var būt izgatavoti no germānija. Vārti parasti ir izgatavoti no titāna, un tie veido minūte apgrieztu slīpi savienojumu, kas līdzīgs GaAs-FET savienojumam.
Padziļinājuma vārtu struktūrai ir izveidots vēl viens n tipa gallija arsenīda slānis, lai varētu izveidot notekas un avota kontaktus. Platības ir iegravētas, kā parādīts zemāk redzamajā diagrammā.
Biezums zem vārtiem ir arī ļoti kritisks, jo FET sliekšņa spriegumu nosaka tikai biezums. Vārtu izmērs un līdz ar to kanāls ir ļoti mazs. Lai uzturētu augstas frekvences veiktspēju, vārtu lielumam parasti jābūt 0,25 mikroniem vai mazākam.
Šķērsgriezuma diagrammas, salīdzinot AlGaAs vai GaAs HEMT un GaAs struktūras
HEMT darbība
HEMT darbība ir nedaudz atšķirīga no citiem FET veidiem, kā rezultātā tā spēj nodrošināt ļoti uzlabotu veiktspēju salīdzinājumā ar standarta krustojumu vai MOS FET un jo īpaši mikroviļņu radiofrekvenču pielietojumos. Elektroni no n veida reģiona pārvietojas pa kristāla režģi, un daudzi paliek tuvu Hetero savienojumam. Šie elektroni slānī, kas ir tikai viena slāņa biezs, veidojas kā divdimensiju elektrongāze, kas parādīta iepriekš (a) attēlā.
Šajā reģionā elektroni var brīvi pārvietoties, jo nav citu donoru elektronu vai citu priekšmetu, ar kuriem elektroni sadursies, un gāzē esošo elektronu mobilitāte ir ļoti augsta. Novirzes spriegums, kas tiek piemērots vārtiem, kas veidoti kā Šotkijas barjeras diodes, tiek izmantots, lai modulētu elektronu skaitu kanālā, kas izveidots no 2 D elektrongāzes, un secīgi tas kontrolē ierīces vadītspēju. Kanāla platumu var mainīt ar vārtu novirzes spriegumu.
HEMT pielietojumi
- HEMT agrāk tika izstrādāts ātrgaitas lietojumiem. Zema trokšņa līmeņa dēļ tos plaši izmanto mazos signāla pastiprinātājos, jaudas pastiprinātājos, oscilatoros un maisītājos, kas darbojas frekvencēs līdz 60 GHz.
- HEMT ierīces tiek izmantotas plašā RF dizaina lietojumu klāstā, ieskaitot mobilos telekomunikācijas, tiešās apraides uztvērējus - DBS, radioastronomiju, RADAR (radiosakaru un mērīšanas sistēma) un galvenokārt tiek izmantots jebkurā RF projektēšanas lietojumā, kam nepieciešama gan zema trokšņa veiktspēja, gan ļoti augstas frekvences darbības.
- Mūsdienās HEMT parasti tiek iekļauti integrētās shēmas . Šīs monolītās mikroviļņu integrētās shēmas mikroshēmas (MMIC) tiek plaši izmantotas RF projektēšanas lietojumiem
HEMT tālāka attīstība ir PHEMT (pseidomorfisks augstas elektronu mobilitātes tranzistors). PHEMT plaši izmanto bezvadu sakaru un LNA (Low Noise Amplifier) lietojumprogrammās. Tie piedāvā lielu pievienotās jaudas efektivitāti un lieliskus skaitļus un veiktspēju ar zemu trokšņa līmeni.
Tādējādi tas ir viss Augstas elektronu kustības tranzistors (HEMT) konstrukcija, tā darbība un pielietojums. Ja jums ir kādi jautājumi par šo tēmu vai elektriskajiem un elektroniskajiem projektiem, atstājiet komentārus zemāk.
