HEMT eller High Electron Mobility Transistor är en typ av fälteffekttransistor (FET) , som används för att erbjuda en kombination av låg ljudnivå och mycket höga prestanda vid mikrovågsfrekvenser. Detta är en viktig anordning för digitala kretsar med hög hastighet, hög frekvens och mikrovågsugn med applikationer med låg ljudnivå. Dessa applikationer inkluderar databehandling, telekommunikation och instrumentering. Och enheten används också i RF-design, där hög prestanda krävs vid mycket höga RF-frekvenser.

Hög elektronmobilitetstransistor (HEMT) -konstruktion

Nyckelelementet som används för att konstruera en HEMT är den specialiserade PN-korsningen. Det är känt som en hetero-korsning och består av en korsning som använder olika material på båda sidor om korsningen. Istället för p-n korsning , används en metall-halvledarkoppling (omvänd förspänd Schottky-barriär), där enkelheten hos Schottky-barriärer möjliggör tillverkning för att stänga geometriska toleranser.

De vanligaste materialen som används Aluminium Gallium Arsenide (AlGaAs) och Gallium Arsenide (GaAs). Galliumarsenid används vanligtvis eftersom det ger en hög nivå av grundläggande elektronrörlighet som har högre rörelser och bärardrivhastigheter än Si.

Schematisk tvärsektion av en HEMT

Tillverkningen av en HEMT enligt följande procedur, först läggs ett innerskikt av galliumarsenid ned på det halvisolerande galliumarsenidskiktet. Det här är bara ca 1mikron tjockt. Därefter sätts ett mycket tunt lager mellan 30 och 60 Ångström av inneboende aluminiumgalliumarsenid ovanpå detta skikt. Huvudsyftet med detta skikt är att säkerställa separationen av Hetero-korsningsgränssnittet från det dopade aluminiumgalliumarsenidområdet.

Detta är mycket kritiskt om den höga elektronmobiliteten ska uppnås. Det dopade skiktet av aluminiumgalliumarsenid, ungefär 500 Ångström tjockt, läggs ner ovanför detta som visas i diagrammen nedan. Den exakta tjockleken på detta lager krävs och speciella tekniker krävs för att kontrollera tjockleken på detta lager.

Det finns två huvudstrukturer som är den självjusterade jonimplanterade strukturen och urtagets grindstruktur. I självjusterad jonimplanterad struktur sätts grinden, dräneringen och källan ner och de är i allmänhet metalliska kontakter, även om källan och dräneringskontakterna ibland kan vara gjorda av germanium. Porten är i allmänhet gjord av titan och den bildar en omvänd förspänd korsning som liknar GaAs-FET.

För urtagets grindstruktur sätts ytterligare ett lager av Gallium-arsenid av n-typ för att möjliggöra avlopps- och källkontakter. Områden etsas som visas i diagrammet nedan.

Tjockleken under grinden är också mycket kritisk eftersom tröskelspänningen för FET bestäms endast av tjockleken. Portens storlek och därmed kanalen är mycket liten. För att upprätthålla en högfrekvent prestanda bör portens storlek vanligtvis vara 0,25 mikron eller mindre.

Tvärsnittsdiagram som jämför strukturer för en AlGaAs eller GaAs HEMT och en GaAs

HEMT-drift

Driften av HEMT är lite annorlunda än andra typer av FET och som ett resultat kan den ge mycket bättre prestanda över standardkorsningen eller MOS FETs och särskilt i RF-applikationer för mikrovågsugn. Elektronerna från n-typregionen rör sig genom kristallgitteret och många förblir nära Hetero-korsningen. Dessa elektroner i ett lager som bara är ett lager tjockt, bildar som en tvådimensionell elektrongas som visas i figuren ovan (a).

Inom denna region kan elektronerna röra sig fritt, eftersom det inte finns några andra donatorelektroner eller andra föremål som elektroner kolliderar med och elektronernas rörlighet i gasen är mycket hög. Biaspänningen som appliceras på grinden bildad som en Schottky-barriärdiod används för att modulera antalet elektroner i kanalen som bildas av 2D-elektrongasen och i följd kontrollerar denna enhetens ledningsförmåga. Kanalens bredd kan ändras genom grindspänningen.

Tillämpningar av HEMT

HEMT utvecklades tidigare för höghastighetsapplikationer. På grund av deras låga brusprestanda används de ofta i små signalförstärkare, effektförstärkare, oscillatorer och blandare som arbetar vid frekvenser upp till 60 GHz.
HEMT-enheter används i ett brett spektrum av RF-designapplikationer inklusive cellulär telekommunikation, direktutsändningsmottagare - DBS, radioastronomi, RADAR (Radio Detection and Ranging System) och används huvudsakligen i alla RF-applikationer som kräver både låg brusprestanda och mycket högfrekventa funktioner.
Numera är HEMTs vanligtvis införlivade i integrerade kretsar . Dessa monolitiska mikrovågsintegrerade kretschips (MMIC) används ofta för RF-designapplikationer

En vidareutveckling av HEMT är PHEMT (Pseudomorf högelektronmobilitetstransistor). PHEMT: erna används i stor utsträckning i trådlös kommunikation och LNA (Low Noise Amplifier) -applikationer. De erbjuder hög effekteffektivitet och utmärkta siffror med låg ljudnivå och prestanda.

Således handlar det här om Transistor med hög elektronmobilitet (HEMT) konstruktion, dess drift och applikationer. Om du har frågor om detta ämne eller om elektriska och elektroniska projekt lämnar du kommentarerna nedan.