HEMT eller High Electron Mobility Transistor er en type felt effekt transistor (FET) , der bruges til at tilbyde en kombination af lavt støjtal og meget høje niveauer af ydeevne ved mikrobølgefrekvenser. Dette er en vigtig enhed til højhastigheds-, højfrekvente, digitale kredsløb og mikrobølgekredsløb med applikationer med lav støj. Disse applikationer inkluderer computing, telekommunikation og instrumentering. Og enheden bruges også i RF-design, hvor der kræves høj ydeevne ved meget høje RF-frekvenser.

High Electron Mobility Transistor (HEMT) konstruktion

Nøgleelementet, der bruges til at konstruere en HEMT, er det specialiserede PN-kryds. Det er kendt som et hetero-kryds og består af et kryds, der bruger forskellige materialer på begge sider af krydset. I stedet for p-n krydset , anvendes et metal-halvlederkryds (omvendt-forudindtaget Schottky-barriere), hvor enkelheden af Schottky-barrierer tillader fabrikation at lukke geometriske tolerancer.

De mest almindelige anvendte materialer Galliumarsenid (AlGaAs) og Galliumarsenid (GaAs). Galliumarsenid anvendes generelt, fordi det tilvejebringer et højt niveau af basisk elektronmobilitet, som har højere mobiliteter og bærerdrifthastigheder end Si.

Skematisk tværsnit af en HEMT

Fremstillingen af en HEMT som følger procedure, først anbringes et iboende lag af Galliumarsenid på det halvisolerende Galliumarsenidlag. Dette er kun omkring 1mikron tykt. Derefter sættes et meget tyndt lag mellem 30 og 60 Ångstrøm af iboende aluminium Galliumarsenid oven på dette lag. Hovedformålet med dette lag er at sikre adskillelsen af Hetero-junction-grænsefladen fra den doterede aluminium Gallium Arsenid-region.

Dette er meget kritisk, hvis den høje elektronmobilitet skal opnås. Det doterede lag af aluminiumgalliumarsenid, der er omkring 500 Ångstrøm, er sat ned over dette som vist i nedenstående diagrammer. Den nøjagtige tykkelse af dette lag er påkrævet, og der kræves specielle teknikker til kontrol af tykkelsen af dette lag.

Der er to hovedstrukturer, der er den selvjusterede ionimplanterede struktur og fordybningsportstrukturen. I selvjusteret ionimplanteret struktur sættes porten, afløbet og kilden ned, og de er generelt metalliske kontakter, selvom kilde- og afløbskontakterne undertiden kan være lavet af germanium. Porten er generelt lavet af titanium, og den danner et minut omvendt forspændt kryds svarende til GaAs-FET's.

Til fordybningsportens struktur er et andet lag af Gallium-arsenid af n-typen sat ned for at muliggøre oprettelse af afløbs- og kildekontakter. Områder er ætset som vist i nedenstående diagram.

Tykkelsen under porten er også meget kritisk, da FET's tærskelspænding kun bestemmes af tykkelsen. Portens størrelse og dermed kanalen er meget lille. For at opretholde en højfrekvent ydeevne skal portens størrelse typisk være 0,25 mikron eller mindre.

Tværsnitdiagrammer, der sammenligner strukturer for en AlGaAs eller GaAs HEMT og en GaAs

HEMT-drift

Betjeningen af HEMT er lidt anderledes end andre typer FET, og som et resultat er den i stand til at give en meget forbedret ydeevne over standardkryds eller MOS FET'er og især i mikrobølge-RF-applikationer. Elektronerne fra regionen af n-typen bevæger sig gennem krystalgitteret, og mange forbliver tæt på Hetero-krydset. Disse elektroner i et lag, der kun er et lag tykt, danner som en todimensionel elektrongas vist i ovenstående figur (a).

Inden for denne region er elektronerne i stand til at bevæge sig frit, fordi der ikke er andre donorelektroner eller andre genstande, som elektroner kolliderer med, og elektronernes mobilitet i gassen er meget høj. Den forspænding, der påføres porten dannet som en Schottky-barriere-diode, bruges til at modulere antallet af elektroner i kanalen dannet af 2D-elektrongassen og efter hinanden styrer dette ledningsevnen af enheden. Kanalens bredde kan ændres ved hjælp af portens forspænding.

Anvendelser af HEMT

HEMT blev tidligere udviklet til applikationer med høj hastighed. På grund af deres støjsvage ydeevne bruges de i vid udstrækning i små signalforstærkere, effektforstærkere, oscillatorer og mixere, der fungerer ved frekvenser op til 60 GHz.
HEMT-enheder bruges i en bred vifte af RF-designapplikationer, herunder cellulær telekommunikation, direkte udsendelsesmodtagere - DBS, radioastronomi, RADAR (radioregistrerings- og rangesystem) og hovedsageligt brugt i ethvert RF-designapplikation, der kræver både støjsvag ydeevne og meget højfrekvente operationer.
I dag er HEMT'er mere almindeligt indarbejdet i integrerede kredsløb . Disse monolitiske mikrobølgeovn-integrerede kredsløbschips (MMIC) bruges i vid udstrækning til RF-designapplikationer

En yderligere udvikling af HEMT er PHEMT (Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor). PHEMT'erne bruges i vid udstrækning i trådløs kommunikation og LNA (Low Noise Amplifier) applikationer. De tilbyder høj effektivitetseffektivitet og fremragende tal med lav støj og ydeevne.

Således handler det hele om Transistor med høj elektronmobilitet (HEMT) konstruktion, dens drift og applikationer. Hvis du har spørgsmål om dette emne eller om de elektriske og elektroniske projekter, skal du efterlade kommentarerne nedenfor.