HEMT 또는 High Electron Mobility Transistor는 전계 효과 트랜지스터 (FET) 유형 이는 마이크로파 주파수에서 낮은 잡음 지수와 매우 높은 수준의 성능을 제공하는 데 사용됩니다. 이것은 저잡음 애플리케이션을 사용하는 고속, 고주파, 디지털 회로 및 마이크로파 회로에 중요한 장치입니다. 이러한 애플리케이션에는 컴퓨팅, 통신 및 계측이 포함됩니다. 또한이 장치는 매우 높은 RF 주파수에서 고성능이 요구되는 RF 설계에도 사용됩니다.

HEMT (High Electron Mobility Transistor) 구조

HEMT를 구성하는 데 사용되는 핵심 요소는 특수 PN 접합입니다. 이종 접합으로 알려져 있으며 접합의 양쪽에 서로 다른 재료를 사용하는 접합으로 구성됩니다. 대신 pn 접합 , 금속-반도체 접합 (역 바이어스 쇼트 키 장벽)이 사용되며, 쇼트 키 장벽의 단순성으로 인해 제작이 기하학적 공차를 가깝게 할 수 있습니다.

가장 일반적인 재료는 알루미늄 갈륨 비소 (AlGaAs)와 갈륨 비소 (GaAs)를 사용했습니다. 갈륨 비소는 Si보다 높은 이동 도와 캐리어 드리프트 속도를 갖는 높은 수준의 기본 전자 이동도를 제공하기 때문에 일반적으로 사용됩니다.

HEMT의 회로도 단면

HEMT의 제조 절차는 다음과 같습니다. 먼저 반 절연 갈륨 비소 층 위에 고유 한 갈륨 비소 층이 설정됩니다. 이것은 약 1 마이크론 두께입니다. 그 후, 30 ~ 60 옹스트롬의 고유 알루미늄 갈륨 비소의 매우 얇은 층이이 층 위에 놓입니다. 이 층의 주요 목적은 도핑 된 알루미늄 갈륨 비소 영역에서 헤테로 접합 인터페이스의 분리를 보장하는 것입니다.

높은 전자 이동성을 달성하려면 이것은 매우 중요합니다. 약 500 옹스트롬 두께의 알루미늄 갈륨 비소의 도핑 된 층이 아래 다이어그램과 같이이 위에 설정됩니다. 이 층의 정확한 두께가 필요하며이 층의 두께를 제어하기 위해서는 특별한 기술이 필요합니다.

자기 정렬 이온 주입 구조와 리 세스 게이트 구조의 두 가지 주요 구조가 있습니다. 자체 정렬 된 이온 주입 구조에서 게이트, 드레인 및 소스는 설정되어 있으며 소스 및 드레인 접점이 때때로 게르마늄으로 만들어 질 수 있지만 일반적으로 금속 접점입니다. 게이트는 일반적으로 티타늄으로 만들어지며 GaAs-FET와 유사한 미세한 역 바이어스 접합을 형성합니다.

리 세스 게이트 구조의 경우, 드레인 및 소스 접점을 만들 수 있도록 n 형 갈륨 비소의 또 다른 층이 설정됩니다. 영역은 아래 다이어그램과 같이 에칭됩니다.

FET의 임계 전압은 두께에 의해서만 결정되기 때문에 게이트 아래의 두께도 매우 중요합니다. 게이트의 크기, 따라서 채널은 매우 작습니다. 고주파 성능을 유지하려면 게이트의 크기는 일반적으로 0.25 마이크론 이하 여야합니다.

AlGaAs 또는 GaAs HEMT와 GaAs의 구조를 비교하는 횡단면 다이어그램

HEMT 작동

HEMT의 작동은 다른 유형의 FET와 약간 다르며 결과적으로 표준 접합 또는 훨씬 향상된 성능을 제공 할 수 있습니다. MOS FET , 특히 마이크로파 RF 애플리케이션에서. n 형 영역의 전자는 결정 격자를 통해 이동하며 많은 전자가 이종 접합에 가깝게 남아 있습니다. 이 전자들은 단 한 층 두께의 층에서 위의 그림 (a)에 표시된 2 차원 전자 가스로 형성됩니다.

이 영역 내에서 전자는 자유롭게 이동할 수 있습니다. 왜냐하면 다른 도너 전자 나 전자가 충돌 할 다른 항목이없고 가스에서 전자의 이동성이 매우 높기 때문입니다. 쇼트 키 배리어 다이오드로 형성된 게이트에 적용된 바이어스 전압은 2D 전자 가스로 형성된 채널의 전자 수를 변조하는 데 사용되며 연속적으로 소자의 전도도를 제어합니다. 채널의 폭은 게이트 바이어스 전압에 의해 변경 될 수 있습니다.

HEMT의 응용

HEMT는 이전에 고속 애플리케이션 용으로 개발되었습니다. 저잡음 성능으로 인해 최대 60GHz의 주파수에서 작동하는 소 신호 증폭기, 전력 증폭기, 발진기 및 믹서에 널리 사용됩니다.
HEMT 장치는 셀룰러 통신, 직접 방송 수신기 – DBS, 전파 천문학, RADAR (무선 감지 및 거리 측정 시스템) 저잡음 성능과 초고주파 작동을 모두 요구하는 모든 RF 설계 애플리케이션에 주로 사용됩니다.
요즘 HEMT는 일반적으로 집적 회로 . 이 모 놀리 식 마이크로 웨이브 집적 회로 칩 (MMIC)은 RF 설계 애플리케이션에 널리 사용됩니다.

HEMT의 추가 개발은 PHEMT (Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor)입니다. PHEMT는 무선 통신 및 LNA (Low Noise Amplifier) 애플리케이션에 광범위하게 사용됩니다. 고전력 추가 효율과 탁월한 저잡음 수치 및 성능을 제공합니다.

따라서 이것은 높은 전자 이동성 트랜지스터 (HEMT) 건설, 운영 및 적용. 이 주제 또는 전기 및 전자 프로젝트에 대한 질문이 있으면 아래에 의견을 남겨주세요.