高电子迁移率晶体管[精选].pptx

本章内容商*1.HEMT的基本结构和工作原理*2.HEMT基本特性*3.贾配高电子迁移率晶体管(PHEMT)*4.HEMT应用领域6.1HEMT的基本结一十s-Gahsn一AGahs非植杂CaAs切半细练Cahs扬庭HEMT的基本结构2D6GHEMT的基本结构就是一个调制拿杂异质结,在图中示出了AIGaAs/GaAs异质结HEMT的结构;在宽禁带的AIGaAs层(控制层》中掺有施主杂质,在窄禁带的GaAs层(沟道层)中不探杂(即为本征层)AlIGaAs层通常称为控制层,它和金属栋极形成肖特基势垒结,和GaAs层形成异质结6.1HEMT的基本这里AIGaAs/GaAs就是一个调制拿杂异质结,在其界面、本征半导体一边处,就构成一个电子势阱(近似为三角形),势阱中的电子即为高迁移率的二维电子气(2-DEG〉,因为电子在势阱中不遮受电离杂质散射,则迁移率很高这种2-DEG不仅迁移率很高,而且在极低温度下也不“冻结“(即不复合,因为电子与杂质中心在空间上是分隔开的),则HEMT有很好的低温性能,可用于低温研究工作(如分数量子Hall效应)中异质结界面附近的另一层很薄的本征层(LAIGaAs),是用于避免势阱中2-DEG受到n-AIGaAs中电离杂质中心的影响,以进一步提高迁移率。

电子能AlIGaAs的禁带宽度比GaAs大,所以它们形成异质结时,导带边不连续,AIGaAs的导带边比GaAs的高实际上就是前者的电子亲和能比后者的小,结果电子从AIGaAs向GaAs中转移,在GaAs表面形成近似三角形的电子势阱6.1HEMT的基本结对于GaAs体系的HEMT,通常其中的n-AIxGa1-xAs控制层应该是耗尽的(厚度一般为数百nm,捶杂浓度为l0“~lo“/cm3)若n-AIxGa1-xAs层厚度较大、掺杂浓度又高,则在Vg=0时就存在有2-DEG,为耗尽型器件,反之则为增强型器件(Vg=0时Schottky耗尽层即延伸到LGaAs层内部);但该层如果厚度过大、掺杂浓度过高,则工作时就不能耗尽,而且还将出现与S-D并联的漪电电阻总之,对于HEMT,主要是要控制好宽禁带半导体层一一控制层的掺杂浓度和厚度,特别是厚度6.1HEMT的基本结HEMT又称为调制掺杂场效应晶体管(MODFET)、二维电子气场效应晶体管(2-DEGFET)、选择捧杂异质结晶体管(SDHT)等HEMT是利用具有很高迁移率的所谓二维电子气来导电的6.2HEWMT的基本41、电荷与电压的关系办,:会属拳触的劾全高度T。

所0栅压:异质结材料导带4E.边的能量差井:2DEG的费米势:控制层的介电a蹿V-GQML_丁7y,tJmg+s2:_E6252GG6.2HEMT的基本特2、电流与电压的关系长沟道:沟道电流为:T刀z25[(ya-VJVu-yi/]乙东时,蹇旷为“8.=川七7E5V当仁s增加到=-仁,时,沟道夹断,即得到饱和电流:6.2HEMT的基本特性2、电流与电压的关系1、短沟道CL=1hm):沟道电流为:__ZEob,一ZD】″′_(绪+〈觅)(I/硼`/T)电流饱和区的跨导为=Z&V…,(Q+AQ)l0。