ట్యుటోరియల్ ఆన్ హై ఎలక్ట్రాన్ మొబిలిటీ ట్రాన్సిస్టర్ (HEMT)

HEMT లేదా హై ఎలక్ట్రాన్ మొబిలిటీ ట్రాన్సిస్టర్ a ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్ రకం (FET) , ఇది తక్కువ శబ్దం సంఖ్య మరియు మైక్రోవేవ్ పౌన .పున్యాల వద్ద చాలా ఎక్కువ పనితీరును అందించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. అధిక శబ్దం, అధిక పౌన frequency పున్యం, డిజిటల్ సర్క్యూట్లు మరియు తక్కువ శబ్ద అనువర్తనాలతో మైక్రోవేవ్ సర్క్యూట్‌లకు ఇది ముఖ్యమైన పరికరం. ఈ అనువర్తనాల్లో కంప్యూటింగ్, టెలికమ్యూనికేషన్స్ మరియు ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ ఉన్నాయి. మరియు పరికరం RF రూపకల్పనలో కూడా ఉపయోగించబడుతుంది, ఇక్కడ చాలా ఎక్కువ RF పౌన .పున్యాల వద్ద అధిక పనితీరు అవసరం.

హై ఎలక్ట్రాన్ మొబిలిటీ ట్రాన్సిస్టర్ (HEMT) నిర్మాణం

HEMT ని నిర్మించడానికి ఉపయోగించే ముఖ్య అంశం ప్రత్యేకమైన PN జంక్షన్. దీనిని హెటెరో-జంక్షన్ అని పిలుస్తారు మరియు జంక్షన్ యొక్క ఇరువైపులా వేర్వేరు పదార్థాలను ఉపయోగించే జంక్షన్ ఉంటుంది. బదులుగా p-n జంక్షన్ , ఒక మెటల్-సెమీకండక్టర్ జంక్షన్ (రివర్స్-బయాస్డ్ షాట్కీ బారియర్) ఉపయోగించబడుతుంది, ఇక్కడ షాట్కీ అడ్డంకుల సరళత ఫాబ్రికేషన్‌ను రేఖాగణిత సహనాలను మూసివేయడానికి అనుమతిస్తుంది.

అల్యూమినియం గాలియం ఆర్సెనైడ్ (AlGaAs) మరియు గాలియం ఆర్సెనైడ్ (GaAs) ను ఉపయోగించే అత్యంత సాధారణ పదార్థాలు. గాలియం ఆర్సెనైడ్ సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది ఎందుకంటే ఇది అధిక స్థాయి ప్రాథమిక ఎలక్ట్రాన్ కదలికను అందిస్తుంది, ఇది Si కంటే ఎక్కువ కదలికలు మరియు క్యారియర్ డ్రిఫ్ట్ వేగాలను కలిగి ఉంటుంది.

HEMT యొక్క స్కీమాటిక్ క్రాస్ సెక్షన్

ఈ క్రింది విధానంలో ఒక HEMT తయారీ, మొదట గల్లియం ఆర్సెనైడ్ యొక్క అంతర్గత పొర సెమీ ఇన్సులేటింగ్ గాలియం ఆర్సెనైడ్ పొరపై అమర్చబడుతుంది. ఇది 1 మైక్రోన్ మందంగా ఉంటుంది. ఆ తరువాత, అంతర్గత అల్యూమినియం గాలియం ఆర్సెనైడ్ యొక్క 30 మరియు 60 ఆంగ్‌స్ట్రోమ్‌ల మధ్య చాలా సన్నని పొర ఈ పొర పైన అమర్చబడుతుంది. ఈ పొర యొక్క ముఖ్య ఉద్దేశ్యం డోప్డ్ అల్యూమినియం గాలియం ఆర్సెనైడ్ ప్రాంతం నుండి హెటెరో-జంక్షన్ ఇంటర్ఫేస్ యొక్క విభజనను నిర్ధారించడం.

అధిక ఎలక్ట్రాన్ కదలికను సాధించాలంటే ఇది చాలా క్లిష్టమైనది. దిగువ రేఖాచిత్రాలలో చూపిన విధంగా అల్యూమినియం గాలియం ఆర్సెనైడ్ యొక్క డోప్డ్ పొర సుమారు 500 ఆంగ్‌స్ట్రోమ్స్ మందంగా ఉంటుంది. ఈ పొర యొక్క ఖచ్చితమైన మందం అవసరం మరియు ఈ పొర యొక్క మందం నియంత్రణకు ప్రత్యేక పద్ధతులు అవసరం.

స్వీయ-సమలేఖనం అయాన్ అమర్చిన నిర్మాణం మరియు గూడ గేట్ నిర్మాణం అనే రెండు ప్రధాన నిర్మాణాలు ఉన్నాయి. స్వీయ-సమలేఖన అయాన్ అమర్చిన నిర్మాణంలో గేట్, డ్రెయిన్ మరియు సోర్స్ ఏర్పాటు చేయబడ్డాయి మరియు అవి సాధారణంగా లోహ సంబంధాలు, అయినప్పటికీ మూలం మరియు కాలువ పరిచయాలు కొన్నిసార్లు జెర్మేనియం నుండి తయారవుతాయి. గేట్ సాధారణంగా టైటానియంతో తయారు చేయబడింది మరియు ఇది GaAs-FET మాదిరిగానే ఒక నిమిషం రివర్స్ బయాస్డ్ జంక్షన్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.

గూడ గేట్ నిర్మాణం కోసం, కాలువ మరియు మూల పరిచయాలను తయారు చేయడానికి n- రకం గాలియం ఆర్సెనైడ్ యొక్క మరొక పొర అమర్చబడింది. దిగువ రేఖాచిత్రంలో చూపిన విధంగా ప్రాంతాలు చెక్కబడ్డాయి.

FET యొక్క ప్రవేశ వోల్టేజ్ మందం ద్వారా మాత్రమే నిర్ణయించబడుతుంది కాబట్టి గేట్ కింద మందం కూడా చాలా కీలకం. గేట్ యొక్క పరిమాణం, అందువల్ల ఛానెల్ చాలా చిన్నది. అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ పనితీరును నిర్వహించడానికి గేట్ యొక్క పరిమాణం సాధారణంగా 0.25 మైక్రాన్లు లేదా అంతకంటే తక్కువగా ఉండాలి.

AlGaAs లేదా GaAs HEMT మరియు GaA ల నిర్మాణాలను పోల్చిన క్రాస్-సెక్షనల్ రేఖాచిత్రాలు

HEMT ఆపరేషన్

HEMT యొక్క ఆపరేషన్ ఇతర రకాల FET లకు కొంచెం భిన్నంగా ఉంటుంది మరియు ఫలితంగా, ఇది ప్రామాణిక జంక్షన్ కంటే చాలా మెరుగైన పనితీరును ఇవ్వగలదు లేదా MOS FET లు , మరియు ముఖ్యంగా మైక్రోవేవ్ RF అనువర్తనాలలో. N- రకం ప్రాంతం నుండి ఎలక్ట్రాన్లు క్రిస్టల్ లాటిస్ గుండా కదులుతాయి మరియు చాలా వరకు హెటెరో-జంక్షన్ దగ్గరగా ఉంటాయి. ఈ పొర ఎలక్ట్రాన్లు ఒక పొర మాత్రమే మందంగా ఉంటాయి, పై చిత్రంలో (ఎ) చూపిన రెండు డైమెన్షనల్ ఎలక్ట్రాన్ వాయువుగా ఏర్పడుతుంది.

ఈ ప్రాంతంలో, ఎలక్ట్రాన్లు స్వేచ్ఛగా కదలగలవు, ఎందుకంటే ఎలక్ట్రాన్లు ide ీకొట్టే ఇతర దాత ఎలక్ట్రాన్లు లేదా ఇతర వస్తువులు లేవు మరియు వాయువులోని ఎలక్ట్రాన్ల కదలిక చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. షాట్కీ బారియర్ డయోడ్‌గా ఏర్పడిన గేట్‌కు వర్తించే బయాస్ వోల్టేజ్ 2 D ఎలక్ట్రాన్ వాయువు నుండి ఏర్పడిన ఛానెల్‌లోని ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యను మాడ్యులేట్ చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది మరియు ఇది వరుసగా పరికరం యొక్క వాహకతను నియంత్రిస్తుంది. ఛానెల్ యొక్క వెడల్పును గేట్ బయాస్ వోల్టేజ్ ద్వారా మార్చవచ్చు.

HEMT యొక్క అనువర్తనాలు

• HEMT గతంలో హై-స్పీడ్ అనువర్తనాల కోసం అభివృద్ధి చేయబడింది. తక్కువ శబ్దం పనితీరు కారణంగా, అవి చిన్న సిగ్నల్ యాంప్లిఫైయర్లు, పవర్ యాంప్లిఫైయర్లు, ఓసిలేటర్లు మరియు 60 GHz వరకు పౌన encies పున్యాల వద్ద పనిచేసే మిక్సర్లలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.
• సెల్యులార్ టెలికమ్యూనికేషన్స్, డైరెక్ట్ బ్రాడ్కాస్ట్ రిసీవర్స్ - DBS, రేడియో ఖగోళ శాస్త్రం, వంటి విస్తృత శ్రేణి RF డిజైన్ అనువర్తనాలలో HEMT పరికరాలు ఉపయోగించబడతాయి. రాడార్ (రేడియో డిటెక్షన్ అండ్ రేంజింగ్ సిస్టమ్) మరియు తక్కువ శబ్దం పనితీరు మరియు అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ ఆపరేషన్లు అవసరమయ్యే ఏదైనా RF డిజైన్ అనువర్తనంలో ప్రధానంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
• ఈ రోజుల్లో HEMT లు సాధారణంగా చేర్చబడ్డాయి ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్లు . ఈ మోనోలిథిక్ మైక్రోవేవ్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ చిప్స్ (MMIC) RF డిజైన్ అనువర్తనాల కోసం విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి

HEMT యొక్క మరింత అభివృద్ధి PHEMT (సూడోమార్ఫిక్ హై ఎలక్ట్రాన్ మొబిలిటీ ట్రాన్సిస్టర్). PHEMT లు వైర్‌లెస్ కమ్యూనికేషన్స్ మరియు LNA (తక్కువ శబ్ద యాంప్లిఫైయర్) అనువర్తనాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. వారు అధిక శక్తితో కూడిన సామర్థ్యాలను మరియు అద్భుతమైన తక్కువ శబ్దం గణాంకాలను మరియు పనితీరును అందిస్తారు.

అందువలన, ఇది అన్ని గురించి హై ఎలక్ట్రాన్ మొబిలిటీ ట్రాన్సిస్టర్ (HEMT) నిర్మాణం, దాని ఆపరేషన్ మరియు అనువర్తనాలు. ఈ అంశంపై లేదా ఎలక్ట్రికల్ మరియు ఎలక్ట్రానిక్ ప్రాజెక్టులపై మీకు ఏవైనా ప్రశ్నలు ఉంటే ఈ క్రింది వ్యాఖ్యలను ఇవ్వండి.