微波和毫米波应用的pHEMTs
关键的外卖
伪晶高电子迁移率晶体管(pHEMTs)是由异质结组成的器件。
与hemt相比，pHEMTs中使用的半导体材料的饱和电子速度高。
pHEMTs广泛应用于单片微波集成电路中。
pHEMTs广泛应用于单片微波集成电路中
随着人们对量子阱结构行为的兴趣以及晶体生长技术和调制掺杂技术的发展，伪晶高电子迁移率晶体管(pHEMTs)应运而生。伪晶高电子迁移率晶体管是由异质结组成的器件，主要是晶体管半导体材料属于III和IV类。材料的排列在组成和掺杂上带来原子突变。pHEMTs的微波频率性能优于传统的场效应晶体管，常用于军事系统。
高电子迁移率
电子迁移率是pHEMTs的一个重要方面。快速电子迁移在传统技术中是不实际的mesfet。由于电离杂质和光学声子的散射，室温限制了电子的迁移率。增加掺杂水平是提高电子迁移率的另一种方法。但是，随着掺杂水平的增加，杂质散射变得更加突出。在这些限制下，通过增加通道中的片层密度来提高mesfet的电子迁移率是不可行的。
伪晶高电子迁移率晶体管是半导体器件中的一个例外，因为它们提供高电子迁移率。
phemt的进化
对高电子迁移率晶体管的需求导致了一系列晶体管技术的发展，如高电子迁移率晶体管(hemt)、调制掺杂场效应晶体管(modfet)、选择性掺杂异质结晶体管(sdht)、二维电子气体场效应晶体管(tegfet)和伪电子迁移率晶体管(pHEMTs)。
在所有这些技术中，pHEMTs因其高性能和低噪声应用而受到欢迎。它们的性能优势包括:
- 半导体材料之间的带隙不连续较大。例如AIGaAs和InGaAs。材料之间的带隙越大，电荷转移越多，片状载流子密度越高，从而增加设备电流。这就是pHEMTs与hemt相比提供高电流评级的原因。
- 与hemt相比，pHEMTs中使用的半导体材料的饱和电子速度高。例如，与基于gaas的HEMTs相比，基于ingaas的pHEMTs表现出更好的频率性能和更高的增益。
- 基于ingaas的pHEMTs在通道中提供了改进的载流子限制。在pHEMT器件中，较大的带隙不连续也有助于载流子的限制，并产生更高的输出电导。
- 由于pHEMT在通道中的电荷密度比HEMT高，因此可以在通道上方的半导体层(通常是AlGaAs)过度掺杂而不会引入过多的寄生电流。的访问通道阻力被更高的掺杂水平所减少。
与hemt相比，pHEMTs具有高增益、低噪声、高功率和大电流。
垂直
为了在器件中实现高电子迁移率，在pHEMTs中发展了量子阱异质结构。之前的技术，如mesfet，在增强电子迁移能力方面受到限制，而由于异质结的存在，这在pHEMT技术中不是问题。
设计了pHEMT结构，使移动载流子与散射机制解耦。解耦是通过移动载流子与掺杂离子的物理分离发生的。该分离是通过将宽带隙未掺杂半导体与窄带隙未掺杂半导体并置而建立的。
pHEMTs中的二维电子气(2DEG
宽带隙半导体和窄带隙半导体的能级不同。窄带隙未掺杂材料的导带势能小于宽带隙掺杂材料的导带势能。能级的不同导致电子向能量较低的区域移动。然而，分离的电子和给体离子之间的电场反对电荷转移。同样的电场会改变带势，使窄带隙材料中的载流子聚集在紧邻宽带隙材料的地方。
三角形量子阱区将载流子限制在窄带隙材料中。薄量子阱区域有助于形成二维电子气(2-DEG)。2-DEG由异质结组成，显著减少散射，并导致结构中的高电子迁移率。
pHEMT应用程序
pHEMTs广泛应用于单片微波集成电路中。它们在高频率下提供良好的性能，并用于微波系统、通信系统和军事设备。pHEMT技术展示了高功率附加效率(PAE)和低噪声数据。卫星通信系统具有较高的PAE和噪声指数。
pHEMT的以下特性使它们特别适合毫米和微波器件:
- 给定栅极电压摆动时的最大电流
- 较小的最小电流，由于更尖锐的掐断
- 低膝电压
- 高功率水平下的更高增益
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