Ang HEMT o High Electron Mobility Transistor ay isang uri ng field effect transistor (FET) , ginagamit iyon upang mag-alok ng isang kumbinasyon ng mababang tayahin sa ingay at napakataas na antas ng pagganap sa mga frequency ng microwave. Ito ay isang mahalagang aparato para sa mataas na bilis, mataas na dalas, mga digital na circuit at mga circuit ng microwave na may mababang mga application ng ingay. Kasama sa mga application na ito ang computing, telecommunications, at instrumentation. At ang aparato ay ginagamit din sa disenyo ng RF, kung saan kinakailangan ang mataas na pagganap sa napakataas na mga frequency ng RF.
Konstruksyon ng High Electron Mobility Transistor (HEMT)
Ang pangunahing sangkap na ginamit upang makabuo ng isang HEMT ay ang dalubhasang PN junction. Ito ay kilala bilang isang hetero-junction at binubuo ng isang kantong na gumagamit ng iba't ibang mga materyales sa magkabilang panig ng kantong. Sa halip na ang p-n junction , isang metal-semiconductor junction (reverse-bias na Schottky hadlang) ang ginamit, kung saan pinapayagan ng pagiging simple ng mga hadlang ng Schottky ang katha na isara ang mga geometrical tolerance.
Ang pinaka-karaniwang mga materyales na ginamit Aluminium Gallium Arsenide (AlGaAs) at Gallium Arsenide (GaAs). Ang Gallium Arsenide ay karaniwang ginagamit sapagkat nagbibigay ito ng isang mataas na antas ng pangunahing kadaliang elektron na may mas mataas na kadaliang kumilos at mga bilis ng drift ng carrier kaysa sa Si.
Seksyon ng Cross ng Skematika ng isang HEMT
Ang paggawa ng isang HEMT tulad ng sumusunod na pamamaraan, una sa isang intrinsic layer ng Gallium Arsenide ay itinakda sa semi-insulate na layer ng Gallium Arsenide. Ito ay tungkol lamang sa 1micron makapal. Pagkatapos nito, ang isang napaka manipis na layer sa pagitan ng 30 at 60 Angstroms ng intrinsic Aluminium Gallium Arsenide ay itinakda sa tuktok ng layer na ito. Ang pangunahing layunin ng layer na ito ay upang matiyak ang paghihiwalay ng interface ng Hetero-junction mula sa doped na rehiyon ng Aluminium Gallium Arsenide.
Ito ay napaka-kritikal kung ang mataas na kadaliang kumilos ng electron ay makakamtan. Ang naka-dop na layer ng Aluminium Gallium Arsenide na tungkol sa 500 Angstroms makapal ay itinakda sa itaas nito tulad ng ipinakita sa mga diagram sa ibaba. Ang eksaktong kapal ng layer na ito ay kinakailangan at kinakailangan ng mga espesyal na diskarte para sa kontrol ng kapal ng layer na ito.
Mayroong dalawang pangunahing istraktura na ang nakahanay na istrakturang ion na nakatanim sa sarili at istraktura ng recess gate. Sa nakaayos na istrakturang ion na itinanim na istraktura ang Gate, Drain at Source ay itinakda at sa pangkalahatan sila ay mga contact na metal, bagaman ang mga contact ng pinagmulan at alisan ng tubig ay maaaring gawin minsan mula sa germanium. Ang gate ay pangkalahatang gawa sa titanium, at bumubuo ito ng isang minuto na reverse bias bias na katulad ng sa GaAs-FET.
Para sa istraktura ng recess gate, ang isa pang layer ng n-type na Gallium Arsenide ay itinakda upang paganahin ang alisan ng tubig at mga mapagkukunang contact na magagawa. Ang mga lugar ay nakaukit tulad ng ipinakita sa diagram sa ibaba.
Ang kapal sa ilalim ng gate ay napaka kritikal din dahil ang boltahe ng threshold ng FET ay natutukoy ng kapal lamang. Ang laki ng gate, at samakatuwid ang channel ay napakaliit. Upang mapanatili ang isang mataas na dalas na pagganap ang laki ng gate ay dapat na karaniwang 0.25 microns o mas mababa.
Mga Cross-sectional Diagram na Paghahambing ng Mga Istraktura ng isang AlGaAs o GaAs HEMT at isang GaAs
Operasyon ng HEMT
Ang pagpapatakbo ng HEMT ay medyo magkakaiba sa iba pang mga uri ng FET at bilang isang resulta, nagagawa nitong magbigay ng isang pinahusay na pagganap sa karaniwang pamantayan o MOS FETs , at partikular sa mga aplikasyon ng microwave RF. Ang mga electron mula sa n-type na rehiyon ay lumilipat sa kristal na sala-sala at marami ang mananatiling malapit sa Hetero-junction. Ang mga electron na ito sa isang layer na isang layer lamang ang makapal, na bumubuo bilang isang dalawang-dimensional na electron gas na ipinakita sa itaas na pigura (a).
Sa loob ng rehiyon na ito, ang mga electron ay malayang makakagalaw, sapagkat walang ibang mga donor electron o iba pang mga item na makabanggaan ng mga electron at ang kadaliang kumilos ng mga electron sa gas ay napakataas. Ang boltahe ng bias na inilapat sa gate na nabuo bilang isang Schottky barrier diode ay ginagamit upang baguhin ang bilang ng mga electron sa channel na nabuo mula sa 2 D electron gas at sunud-sunod na kinokontrol nito ang conductivity ng aparato. Ang lapad ng channel ay maaaring mabago ng boltahe na bias ng gate.
Mga aplikasyon ng HEMT
- Ang HEMT ay dating binuo para sa mga high-speed application. Dahil sa kanilang mababang pagganap ng ingay, malawak na ginagamit ang mga ito sa maliliit na signal amplifier, power amplifiers, oscillator at mixer na tumatakbo sa mga frequency hanggang 60 GHz.
- Ang mga aparato ng HEMT ay ginagamit sa isang malawak na hanay ng mga aplikasyon ng disenyo ng RF kabilang ang cellular telecommunications, Direct broadcast receivers - DBS, radio astronomy, RADAR (Radio Detection at Ranging System) at pangunahing ginagamit sa anumang aplikasyon ng disenyo ng RF na nangangailangan ng parehong mababang pagganap ng ingay at napaka-dalas na operasyon.
- Sa panahon ngayon ang mga HEMT ay mas madalas na isinasama integrated circuit . Ang mga Monolithic Micartz Integrated Circuit chips (MMIC) na ito ay malawakang ginagamit para sa mga aplikasyon ng disenyo ng RF
Ang isang karagdagang pag-unlad ng HEMT ay PHEMT (Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor). Malawakang ginagamit ang mga PHEMT sa mga wireless na komunikasyon at aplikasyon ng LNA (Mababang Noise Amplifier). Nag-aalok ang mga ito ng mataas na lakas na idinagdag kahusayan at mahusay na mababang mga numero ng ingay at pagganap.
Kaya, ito ay tungkol sa lahat Mataas na Electron Mobility Transistor (HEMT) konstruksyon, operasyon at aplikasyon nito. Kung mayroon kang anumang mga query sa paksang ito o sa mga elektrikal at elektronikong proyekto iwanan ang mga komento sa ibaba.
