26) Базовый элемент СВЧ ИС - полевой транзистор с высокой подвижностью электронов (HEMT). Структура, особенности конструкции, причины высокой подвижности электронов.
Принцип действия: обычный птш, где ток из И в С идет, регулируется затвором, между И и С формируется особый канал, в котором электроны могут двигаться намного быстрее чем в ПТШ и МДП. Пояснения к ЭД: ур Ферми металла затвора и мы на ЭД которая проходить по вот такому сечению п/п и далее подложка. От металла затвора до канала у нас имеется п/п, вот этот п/п отличается от п/п нижней части со стороны подложки (отличается шириной запрещенной зоны), здесь (первый изгиб) широкозонный п/п, а тут узкозонный (второй изгиб). Если их соединяем вместе, то возникает скачок дна проводимости и потолка валентной зоны. (т.к. маленькая ширина запрещенной зоны). Изгиб зон произойдет из-за различной работы выхода, в результате выравнивания уровня Ферми и приведения системы в равновесие, на границы широкозонного и узкозонного п/п возникает потенциальная яма. В потенциальную яму попадают электроны, важным является уровень лигирование узкозонного и широкозонного п/п (видно, что тут он близок дну проводимости, уровень легирования широкозонного п/п большой), когда мы соединяем эти два п/п, видно, что электроны из высоколегированного п/п падают в потенциальную яму, до тех пор, пока энергетические уровне не придут к равновессию (узкозонный п/п нелегированный, т.к. уровень ферми находится по середине). Между двумя п/п барьер шотки.
Чтобы получить максимальный эффек от такого транзистора, мы должны с вами толщину эпитаксиального слоя Широ-П/П и уровень легирования выбрать таким образом чтобы обеднённая область касались друг друга.
Высокая подвижность:
электроны в потенциальной яме, т.к. электроны (из высоколегированного п/п) находятся в чистом п/п. Поэтому на эти электроны не действует рассеивание на ионизированной примеси. Есть рассеивание на донорной примеси (из широкозонного п/п). Спейсар (нелегированный).
Спейсер предотвращает рассеивание на фононах. Снижение температуры, приводит к существенному снижению фононов, которые явл. колебаниями решетки.
Почему не двигаются электроны в широкозонном п/п (хотя он легирован), толщина его такова что обедненные области объединяются.
Электроны движутся в собственном п/п в форме 2д газа.
Чтобы открылся транзистор, надо подать напряжение на затвор.
ВЫСОКАЯ ПОДВИЖНОСТЬ В ХЕМТ
31. Базовый элемент СВЧ ИС - полевой транзистор с барьером Шотки (ПТШ): структура, принцип действия. Нормально открытый и нормально закрытый ПТШ.
41. Технологические особенности создания ПТШ на арсениде галлия. Формирование контактов.
(из конспекта поца, под стоком-омический контакт, между подложкой и n у нас буферный слойпрепятствует диффузии в подложку)
Под затвором Барьер Шотки и он нужен чтобы изолировать затвор от канала. Если бы его не было, то ток тек из затвора в п/п.
Принцип действия основан на управлении токов И-С за счет изменения потенциала на затворе. Изменение потенциала на затворе приводит к изменению глубины обедненного слоя.
Полевые транзисторы с затвором Шотки (ПТШ).
В связи с тем, что основное назначение ПТШ работа на СВЧ канал выполняется на полупроводнике n- типа, т.к. носители заряда – электроны – подвижнее носителей дырок.
Возможно изготовление ПТШ и с каналом p-типа.
ПТШ выполняются двух типов: нормально открытыми (НО) и нормально закрытыми (НЗ), т.е. при отсутствии напряжения на затворе НО-транзистор проводит ток, а НЗ-транзистор ток не проводит.
Передаточные ВАХ НО и НЗ транзисторов
Устройство полевых транзисторов с затвором Шотки.
нормально открытый ПТШ нормально закрытый ПТШ
Принцип действия. Чтобы закрыть нормально открытый полевой транзистор необходимо на затвор подать большее (по модулю) отрицательное напряжение (т.е. большее обратное смещение), обеднённый слой при этом расширится, перекроет канал, проводимость канала уменьшится, и ток стока упадёт до нуля.
Чтобы открыть нормально закрытый ПТ необходимо на затвор подать большее положительное напряжение Uзи пр (большее прямое смещение), обеднённый слой при этом сужается, канал открывается, проводимость канала увеличивается, появляется и увеличивается ток стока. Но это напряжение Uзипр, не должно превышать величину напряжения открывания p-n перехода затворканал, в противном случае через этот переход потечёт ток затвора, что недопустимо. Реальное напряжение затвор-исток Uзи = 0,2¸0,5 В Нормально закрытые полевые транзисторы работают на малых токах и с малыми положительными напряжениями (+Uзи). Такие транзисторы применяются в быстродействующих интегральных схемах. Удобство их примения в интегральных структурах заключается в том, что полярность напряжений сток-исток и затвор-исток - одинаковые.
