4.1. Модификация структуры

Построим в SDE и визуализируем модель HEMT-транзистора (рис. 8).

Рис. 8. Модель HEMT

4.2. Модификация командного файла sDevice

Добавим в командный файл SDevice следующий фрагмент кода после секции Physics:

Physics (Material=«AlGaAs») {

MoleFraction(xFraction=0.26 Grading=0)

}

В данном фрагменте кода описана секция Physics, определенная только для материала AlGaAs. В ней задана мольная доля алюминия в тройном растворе AlGaAs, исходя из которой модулем SDevice рассчитывается ряд основных параметров полупроводника (например, ширина запрещенной зоны и диэлектрическая проницаемость).

Добавим в секцию Plot переменные ValenceBandEnergy и ConductionBandEnergy.

4.3. Результаты моделирования

Постройте семейство выходных ВАХ HEMT (рис. 9).

Рис. 9. Выходные ВАХ HEMT

Расстояние между ветвями при 0 и –1 В на затворе HEMT гораздо боль-ше, чем у ПТШ. Это означает, что при одном и том же изменении напряжения на затворе изменение тока стока GaAs HEMT гораздо больше, чем у GaAs ПТШ, т. е. крутизна характеристики транзистора с гетеропереходом существенно выше, чем у обычного транзистора с легированным каналом. Отсечка HEMT наступает при напряжении на затворе –2 В.

Построим зонные диаграммы. Для этого откроем plot0_0000_des.tdr в SVisual.

Сделаем срез по оси X под затвором в точке X = 1,5 мкм, после чего в модуле SVisual будет создан график, отображающий зависимость от координаты той величины, которая была активна при создании среза.

Для отображения зонной диаграммы и распределения концентрации электронов вдоль сечения выберем переменные ConductionBandEnergy, ValenceBandEnergy и eDensity (рис. 10).

Рис. 10. Зонные диаграммы и распределение концентрации электронов вдоль сечения через центр HEMT

4.4. Задания для самостоятельного выполнения

Рассчитаем управляющую характеристику изучаемого HEMT-транзистора при стоковом напряжении VDRAIN = 5 В и сравним ее с аналогичной характеристикой исходной структуры ПТШ (рис. 11).

Рис. 11. Сравнение управляющих характеристик HEMT и ПТШ

Из рисунка видно, что крутизна характеристики выше у HEMT.

Более высокой эффективностью управления обладает HEMT, поскольку высокая подвижность электронов и низкое сопротивление канала в нем обеспечивают более высокую скорость переключения по сравнению с ПТШ. Благодаря гетероструктуре, HEMT требует меньшего напряжения на затворе для включения и выключения.