HEMT高电子迁移率晶体管教程

HEMT或高电子迁移率晶体管是一种场效应晶体管，场效应管，是用来在微波频率下提供非常高的性能水平。

HEMT的结合提供了一个低噪声结合在很高的微波频率下操作的能力。因此，该设备是使用在射频设计领域的高性能是必需的，在非常高的射频频率。

HEMT器件的发展

HEMT的发展经历了很多年。直到基本FET被确立为一种标准的电子元件，器件市场上出现了许多年后。

载流子输运的具体模式用于HEMT在1969第一次被查处，但直到1980，第一个实验装置可用于最新的RF设计项目。

在80年代，他们开始使用，但鉴于其最初的非常高的成本，他们的使用是相当有限的。

现在，随着他们的成本有所减少，他们更广泛地使用，甚至在移动通信中使用，以及各种微波无线通信链路，以及许多其他射频设计应用。

HEMT结构

在HEMT的关键因素是，它使用专门的pn结。它被称为一个异质结，由一个结，使用不同的材料的交界处的交界处。最常用的材料是砷化镓铝（AlGaAs）和砷化镓（GaAs）。砷化镓通常是因为它提供了一个高水平的基本的电子迁移率，这是对设备的运行至关重要。硅具有低得多的水平的电子迁移率，因此它在HEMT从未使用。

有各种不同的结构，可以在HEMT用，但都使用基本相同的制造工艺。

在一个晶体管的制造，第一个砷化镓的本征层放在半绝缘砷化镓层。这是只有一微米厚。约一微米厚的设置。下一个非常薄的层30和60的内在铝砷化镓埃是写在这上面的。其目的是确保从掺杂铝砷化镓异质结界面的分离区。这是至关重要的，如果要实现高的电子迁移率。掺杂层的铝镓砷化物约500埃厚的设置向上如图所示。精确控制这一层的厚度是必需的，特殊的技术是必需的，用于控制这。

有2个主要的结构，使用。这是自对准离子注入结构和槽栅结构。植入的自对准离子结构的栅极，漏极和源极的设定和一般的金属接触源极和漏极接触，虽然有时可能是由锗。门一般是用钛制成的，它形成了一个微小的反向偏置结类似的讨论。

对于凹陷栅极结构的另一层N型砷化镓是放下使漏极和源极接触应。区域被蚀刻如图中所示。门下的厚度也很关键，因为FET的阈值电压是由这。门的大小，因此该通道是非常小的。通常的栅极是只有0.25微米或更少，使该设备有一个非常好的高频性能。

HEMT的操作

HEMT的操作有些不同于其它类型的场效应管，因此它能提供很多改进的性能在标准接线或MOS场效应管，并在特定的微波无线电应用。

从n型区域的电子移动通过晶格和许多保持接近的杂结。这些电子的层，只有一层厚的形成被称为一二维电子气体。在这个区域内，电子可以自由移动，因为没有其他的电子或其他物品，电子会碰撞，气体中的电子的流动性很高。

作为一个肖特基势垒二极管形成的栅极施加偏压用于调节从2维电子气体形成的通道中的电子的数目，并在该控制装置的电导率。这可以较传统类型的场效应晶体管的沟道宽度是由栅极偏置的变化。

应用

HEMT最初开发用于高速应用。只有当第一个设备被制造，它被发现，他们表现出非常低的噪声系数。这与二维电子气体的性质有关，而这一事实，也有更少的电子碰撞。

由于它们的噪声性能，它们被广泛使用在低噪声小信号放大器，功率放大器，振荡器和混频器工作频率高达60兆赫和更多，它预计，最终设备将广泛使用频率高达约100兆赫。事实上，HEMT器件广泛应用于射频设计应用包括蜂窝通信，直接广播接收机直播卫星、雷达、射电天文学、和任何RF设计中的应用，需要结合低噪声和高频率的性能

高电子迁移率晶体管是由世界各地的许多半导体设备制造商制造。它们可能是分立的晶体管的形式，但现在它们通常被纳入集成电路中。这些单片微波集成电路芯片，或MMIC广泛用于射频设计的应用程序，和HEMT MMIC的广泛应用提供所需的性能水平在许多领域。

PHEMT

对HEMT的进一步发展称为PHEMT。PHEMT器件、高电子迁移率晶体管广泛应用于无线通信和低噪声放大器的应用。PHEMT晶体管找到广泛的市场接受度因其高功率附加效率和优良的低噪声性能。作为一个结果，PHEMT器件广泛应用于各种形式包括直接广播卫星电视、广播电视卫星直播卫星通信系统，在那里他们被用于低噪音盒，与卫星天线高频头。它们也广泛应用于一般的卫星通信系统以及雷达和微波无线电通信系统中。PHEMT技术也应用于高速模拟和数字集成电路技术在非常高的速度是必需的。