HEMT arba didelio elektronų judrumo tranzistorius yra a lauko tranzistoriaus tipas (FET) , kuris naudojamas norint pasiūlyti mažo triukšmo ir labai aukšto lygio mikrobangų dažnių derinį. Tai yra svarbus prietaisas, skirtas didelės spartos, aukšto dažnio, skaitmeninėms grandinėms ir mikrobangų grandinėms, kuriose naudojama mažai triukšmo. Šios programos apima kompiuteriją, telekomunikacijas ir prietaisus. Šis prietaisas taip pat naudojamas kuriant radijo dažnius, kur reikalingi aukšti našumai esant labai dideliems radijo dažniams.
Didelio elektronų judrumo tranzistoriaus (HEMT) konstrukcija
Pagrindinis elementas, naudojamas statant HEMT, yra specializuota PN jungtis. Jis žinomas kaip hetero jungtis ir susideda iš sankryžos, kurioje naudojamos skirtingos medžiagos abiejose sankryžos pusėse. Vietoj p-n sandūra , naudojama metalo ir puslaidininkio jungtis (atvirkštinio poslinkio Schottky barjeras), kur Schottky barjerų paprastumas leidžia gaminti uždarant geometrines tolerancijas.
Dažniausiai naudojamos medžiagos aliuminio galio arsenidas (AlGaAs) ir galio arsenidas (GaAs). Galio arsenidas paprastai naudojamas, nes jis užtikrina aukštą pagrindinio elektronų judrumo lygį, kurio judrumas ir nešiklio dreifo greitis yra didesnis nei Si.
HEMT scheminis skerspjūvis
Gaminant HEMT pagal šią procedūrą, ant pusiau izoliuojančio galio arsenido sluoksnio pirmiausia uždedamas vidinis galio arsenido sluoksnis. Tai yra tik apie 1 mikrono storio. Po to ant šio sluoksnio dedamas labai plonas sluoksnis tarp 30–60 vidinio aliuminio galio arsenido angstremų. Pagrindinis šio sluoksnio tikslas yra užtikrinti hetero jungties sąsajos atskyrimą nuo legiruoto aliuminio galio arsenido srities.
Tai labai svarbu norint pasiekti didelį elektronų judrumą. Maždaug 500 angstremų storio legiruoto aliuminio galio arsenido sluoksnis yra virš jo, kaip parodyta toliau pateiktose diagramose. Reikalingas tikslus šio sluoksnio storis ir specialios technikos, reikalingos šio sluoksnio storiui kontroliuoti.
Yra dvi pagrindinės struktūros, kurios yra savaime susilyginanti jonų implantuota struktūra ir įdubos vartų struktūra. Savyje išsidėsčiusioje jonų implantuotoje struktūroje vartai, kanalizacija ir šaltinis yra nustatyti ir paprastai yra metaliniai kontaktai, nors šaltinio ir nutekėjimo kontaktai kartais gali būti pagaminti iš germanio. Vartai paprastai yra pagaminti iš titano, ir jie sudaro minutę atvirkštinę įstrižą sankryžą, panašią į GaAs-FET.
Įdubamųjų vartų konstrukcijai nustatytas dar vienas n tipo Gallium Arsenide sluoksnis, leidžiantis užmegzti nutekėjimo ir šaltinio kontaktus. Plotai išgraviruoti taip, kaip parodyta toliau pateiktoje diagramoje.
Storis po vartais taip pat yra labai svarbus, nes FET slenkstinę įtampą lemia tik storis. Vartų dydis, taigi ir kanalas yra labai mažas. Norint išlaikyti aukšto dažnio veikimą, vartų dydis paprastai turėtų būti 0,25 mikronai arba mažesnis.
AlGaAs arba GaAs HEMT ir GaAs struktūrų palyginimo skerspjūvio diagramos
HEMT operacija
HEMT veikimas šiek tiek skiriasi nuo kitų tipų FET ir dėl to jis gali suteikti labai patobulintą našumą per standartinę sankryžą arba MOS FETs ir ypač mikrobangų radijo dažnių programose. Elektronai iš n tipo regiono juda per kristalinę gardelę ir daugelis išlieka arti Hetero jungties. Šie elektronai yra tik vieno sluoksnio storio sluoksnyje, susidarantys kaip dvimatės elektronų dujos, parodytos aukščiau pateiktame paveiksle (a).
Šiame regione elektronai gali laisvai judėti, nes nėra jokių kitų donorų elektronų ar kitų elementų, su kuriais susidurs elektronai, o elektronų dujose judrumas yra labai didelis. Išankstinė įtampa, vartojama vartams, suformuotiems kaip Schottky barjerinis diodas, naudojama moduliuojant elektronų skaičių kanale, susidariusiame iš 2 D elektronų dujų, ir tai nuosekliai kontroliuoja prietaiso laidumą. Kanalo plotį galima pakeisti vartų šališkumo įtampa.
HEMT programos
- Anksčiau HEMT buvo sukurtas didelės spartos programoms. Dėl mažo triukšmo našumo jie plačiai naudojami mažuose signalo stiprintuvuose, galios stiprintuvuose, osciliatoriuose ir maišytuvuose, veikiančiuose iki 60 GHz dažniu.
- HEMT prietaisai naudojami įvairiose radijo dažnių projektavimo programose, įskaitant korinį telekomunikaciją, tiesioginio radijo imtuvus - DBS, radijo astronomiją, RADAR (radijo aptikimo ir nustatymo sistema) ir dažniausiai naudojamas bet kurioje radijo dažnių projektavimo programoje, kuriai reikalingi ir žemo triukšmo, ir labai aukšto dažnio veiksmai.
- Šiais laikais HEMT dažniausiai yra įtraukiami į integruoti grandynai . Šie monolitiniai mikrobangų integruotų grandinių lustai (MMIC) plačiai naudojami radijo dažnių projektavimo reikmėms
Tolesnė HEMT plėtra yra PHEMT (pseudomorfinis didelio elektronų judrumo tranzistorius). PHEMT yra plačiai naudojami belaidžio ryšio ir LNA (Low Noise Amplifier) programose. Jie siūlo didelį pridėtinės galios efektyvumą ir puikius mažo triukšmo rodiklius bei našumą.
Taigi, viskas apie tai Didelio elektronų judrumo tranzistorius (HEMT) konstrukcija, jos veikimas ir pritaikymas. Jei turite klausimų šia tema ar dėl elektros ir elektronikos projektų, palikite toliau pateiktus komentarus.
