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砷化镓器件分类

2019-08-16 11:47阅读:
砷化镓(GaAs)
HBT
Heterojunction Bipolar Transistor (HBT) 异质结双极晶体管
一种由砷化镓(GaAs)层和铝镓砷(AlGaAs)层构成的双极晶体管
特点:
HBT与结构相近的同质结晶体管相比,具有以下特点:
特征频率fT高;
最高振荡频率fmax高;
厄利(Early)电压较高(因基区掺杂浓度高,耗尽区不易在基区内扩展);
基区穿通电压较高;
当输出功率大导热差时,Ic-UCE特性常出现负阻效应
应用如下:
微波、毫米波放大和震荡移动通信化合物超高速数字电路低温电路(Si/SiGe HBT)
高温电路(AlGaN/GaN HBT)超高增益放大电路(PET和MISTJET)
HEMT
HEMT(High Electron Mobility Transistor),高电子迁移率晶体管。这是一种异质结场效应晶体管,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)、选择掺杂异质结晶体管 (SDHT)等。
这种器件及其集成电路都能够工作于超高频(毫米波)、超高速领域,原因就在于它是利用具有很高迁移率的所谓二维电子气来工作的。
HEMT的基本结构就是一个调制掺杂异质结。高迁移率的二维电子气(2-DEG)存在于调制掺杂的异质结中,这种2-DEG不仅迁移率很高,而且在极低温度下也不“冻结”,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。
具有很好的高频、高速性能
PHEMT
Pseudomorphic HEMT
PHEMT是对高电子迁移率晶体管(HEMT)的一种改进结构,也称为赝调制掺杂异质结场效应晶体管(PMODFET)
PHEMT的基本器件结构是n+-AlxGa1-xAs/i-InGaAs/i–GaAs型式,这里采用了不掺杂的i–InGaAs层作为沟道层,相应的能带配置状况如图所示。因为InGaAs的禁带宽度较窄,则在异质结n+-AlxGa1-xAs/i-InGaAs界面处形成的势阱深度(ΔEc)较大,
所以这时就可以适当降低n+-AlxGa1-xAs控制层的组分x(使得x<0.2),以避免出现DX中心;例如选取x=0.15时,可得到ΔEc≈0.3eV。可见,采用n+-AlxGa1-xAs/i-InGaAs这种调制掺杂异质结,即可消除DX中心的影响,并能够获得足够稳定而良好的器件性能。
![PHEMT的异质结能带图](mdimages/RF_201811211048014761.png)
性能优点:
在PHEMT的结构中还有一个i-InGaAs/i–GaAs异质结,该异质结的势垒高度(导带底的能量差)约为0.17eV;这样,就使得i-InGaAs沟道层成为了一个量子阱(底部倾斜的量子阱),2-DEG即处于其中。因此,PHEMT中的2-DEG要比普通HEMT中的多受到一些限制(有势阱两边的双重限制作用),从而具有更高的电子面密度(约高2倍);同时,这里的电子迁移率也较高(比GaAs中的高9 %),因此PHEMT的性能更加优越。总之PHEMT具有双异质结的结构,这不仅提高了器件阈值电压的温度稳定性,而且也改善了器件的输出伏安特性,使得器件具有更大的输出电阻、更高的跨导、更大的电流处理能力以及更高的工作频率、更低的噪声等。

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