HEMT ehk suure elektronide liikuvusega transistor on a väljatransistori tüüp (FET) , mida kasutatakse madala mürataseme ja mikrolainesageduste väga kõrge jõudluse kombinatsiooni pakkumiseks. See on oluline seade kiirete, kõrgsageduslike, digitaalsete ja mikrolaineahelate jaoks, millel on madal müratase. Need rakendused hõlmavad arvutit, telekommunikatsiooni ja seadmeid. Ja seda seadet kasutatakse ka raadiosageduskujunduses, kus väga kõrgetel raadiosagedustel on vaja suurt jõudlust.
Kõrge elektronide liikuvusega transistori (HEMT) ehitus
HEMT-i ehitamiseks kasutatakse põhielementi spetsiaalses PN-ristmikus. Seda tuntakse heterosõlmena ja see koosneb ristmikust, mis kasutab ristmiku mõlemal küljel erinevaid materjale. Selle asemel p-n ristmik , kasutatakse metalli ja pooljuhtide ristmikku (vastupidise kallutusega Schottky tõke), kus Schottky tõkete lihtsus võimaldab valmistada geomeetriliste tolerantside sulgemist.
Kõige sagedamini kasutati alumiiniumgalliumarseniidi (AlGaAs) ja galliumarseniidi (GaAs). Galliumarseniidi kasutatakse tavaliselt seetõttu, et see tagab kõrge elektronide liikuvuse taseme, millel on suurem liikuvus ja kandja triivikiirused kui Si-l.
HEMT skemaatiline ristlõige
HEMT-i valmistamine järgmise protseduuri abil asetatakse kõigepealt poolisoleerivale galliumarseniidi kihile sisemine galliumarseniidi kiht. See on ainult umbes 1 mikroni paksune. Pärast seda asetatakse selle kihi peale väga õhuke kiht 30–60 angstromi sisemist alumiiniumgalliumarseniidi. Selle kihi põhieesmärk on tagada Hetero-ristmiku liidese eraldamine legeeritud alumiinium-galliumarseniidi piirkonnast.
See on väga oluline, kui soovitakse saavutada suur elektronide liikuvus. Umbes 500 angströmi paksune alumiiniumgalliumarseniidi legeeritud kiht asetatakse selle kohale, nagu on näidatud allpool toodud diagrammidel. Vaja on selle kihi täpset paksust ja selle kihi paksuse kontrollimiseks on vaja spetsiaalseid tehnikaid.
On kaks peamist struktuuri, mis on isejoonitud iooniga implanteeritud struktuur ja süvendiga värava struktuur. Enesjoondatud iooniga implanteeritud struktuuris on värav, äravool ja allikas paigutatud ning need on tavaliselt metallkontaktid, kuigi allika ja äravoolu kontaktid võivad mõnikord olla germaaniumist. Värav on tavaliselt valmistatud titaanist ja see moodustab minutilise vastupidise kallutatud ristmiku, mis sarnaneb GaAs-FET omaga.
Süvevärava struktuuri jaoks asetatakse veel üks n-tüüpi galliumarseniidi kiht, et võimaldada tühjendus- ja allikakontaktide loomist. Alad on söövitatud, nagu on näidatud alloleval skeemil.
Paksus värava all on samuti väga kriitiline, kuna FET-i lävipinge määratakse ainult paksuse järgi. Värava suurus ja seega kanal on väga väike. Kõrgsagedusliku jõudluse säilitamiseks peaks värava suurus olema tavaliselt 0,25 mikronit või vähem.
AlGaAs või GaAs HEMT ja GaAs struktuuride võrdlemise ristlõikediagrammid
HEMT-i töö
HEMT-i töö erineb teist tüüpi FET-idest ja selle tulemusel suudab see tavapärase ristmiku või MOS-FETid ja eriti mikrolaineahjus raadiosagedusrakendustes. N-tüüpi piirkonna elektronid liiguvad läbi kristallvõre ja paljud jäävad Hetero-ristmiku lähedale. Need elektronid kihis, mis on ainult üks kiht paks, moodustades kahemõõtmelise elektrongaasina, nagu on näidatud ülaltoodud joonisel (a).
Selles piirkonnas saavad elektronid vabalt liikuda, kuna pole ühtegi teist doonorelektroni ega muud elementi, millega elektronid kokku põrkaksid ja gaasis olevate elektronide liikuvus on väga kõrge. Schottky tõkkedioodina moodustatud väravale rakendatavat eelarvepinget kasutatakse 2 D elektrongaasist moodustunud kanali elektronide arvu moduleerimiseks ja järjestikku juhib see seadme juhtivust. Kanali laiust saab muuta värava eelpinge abil.
HEMT rakendused
- HEMT töötati varem välja kiirete rakenduste jaoks. Madala mürataseme tõttu kasutatakse neid laialdaselt väikestes signaalivõimendites, võimsusvõimendites, ostsillaatorites ja segistites, mis töötavad sagedustel kuni 60 GHz.
- HEMT-seadmeid kasutatakse paljudes raadiosageduslike kujundusrakenduste hulgas, sealhulgas mobiilside, otseülekande vastuvõtjad - DBS, raadioastronoomia, RADAR (raadiotuvastus- ja kaugussüsteem) ja kasutatakse peamiselt igas raadiosagedusliku disaini rakenduses, mis nõuab nii madalat müra kui ka väga kõrgsageduslikke toiminguid.
- Tänapäeval integreeritakse HEMT-idesse sagedamini integraallülitused . Neid monoliitseid mikrolaineahju integreeritud vooluringi kiipe (MMIC) kasutatakse laialdaselt raadiosageduste projekteerimisel
HEMT edasiarendus on PHEMT (pseudomorfne kõrge elektronide liikuvuse transistor). PHEMT-e kasutatakse laialdaselt traadita side ja LNA (Low Noise Amplifier) rakendustes. Need pakuvad suurt lisatõhusust ning suurepäraseid madala müratasemega näitajaid ja jõudlust.
Seega on see kõik Suure elektronide liikuvusega transistor (HEMT) ehitus, selle toimimine ja rakendused. Kui teil on selle teema või elektri- ja elektroonikaprojektide kohta küsimusi, jätke kommentaarid allpool.
