HEMT atau Transistor Mobilitas Elektron Tinggi adalah a jenis transistor efek medan (FET) , yang digunakan untuk menawarkan kombinasi angka kebisingan rendah dan tingkat kinerja yang sangat tinggi pada frekuensi gelombang mikro. Ini adalah perangkat penting untuk sirkuit digital berkecepatan tinggi, frekuensi tinggi, dan sirkuit gelombang mikro dengan aplikasi kebisingan rendah. Aplikasi tersebut meliputi komputasi, telekomunikasi, dan instrumentasi. Dan perangkat ini juga digunakan dalam desain RF, di mana kinerja tinggi diperlukan pada frekuensi RF yang sangat tinggi.
Konstruksi High Electron Mobility Transistor (HEMT)
Elemen kunci yang digunakan untuk membangun HEMT adalah sambungan PN khusus. Ini dikenal sebagai persimpangan hetero dan terdiri dari persimpangan yang menggunakan bahan yang berbeda di kedua sisi persimpangan. Alih-alih persimpangan p-n , persimpangan logam-semikonduktor (penghalang Schottky bias balik) digunakan, di mana kesederhanaan penghalang Schottky memungkinkan fabrikasi untuk menutup toleransi geometris.
Bahan yang paling umum digunakan Aluminium Gallium Arsenide (AlGaAs) dan Gallium Arsenide (GaAs). Gallium Arsenide umumnya digunakan karena memberikan mobilitas elektron dasar tingkat tinggi yang memiliki mobilitas dan kecepatan penyimpangan pembawa yang lebih tinggi daripada Si.
Penampang Skema dari HEMT
Pembuatan HEMT sebagai prosedur berikut, pertama lapisan intrinsik Gallium Arsenide diletakkan di atas lapisan Gallium Arsenide semi-isolasi. Tebalnya hanya sekitar 1 mikron. Setelah itu, lapisan yang sangat tipis antara 30 dan 60 Angstrom Aluminium Gallium Arsenida intrinsik diletakkan di atas lapisan ini. Tujuan utama lapisan ini adalah untuk memastikan pemisahan antarmuka Hetero-junction dari wilayah Aluminium Gallium Arsenide yang diolah.
Ini sangat penting jika mobilitas elektron tinggi ingin dicapai. Lapisan doped Aluminium Gallium Arsenide dengan ketebalan sekitar 500 Angstrom diletakkan di atas ini seperti yang ditunjukkan pada diagram di bawah ini. Ketebalan yang tepat dari lapisan ini diperlukan dan teknik khusus diperlukan untuk mengontrol ketebalan lapisan ini.
Terdapat dua struktur utama yaitu struktur implan ion sejajar-sendiri dan struktur gerbang reses. Dalam struktur implan ion self-aligned, Gerbang, Pembuangan dan Sumber diatur ke bawah dan biasanya kontak logam, meskipun kontak sumber dan saluran terkadang dibuat dari germanium. Gerbang ini umumnya terbuat dari titanium, dan membentuk persimpangan bias balik menit yang mirip dengan GaAs-FET.
Untuk struktur gerbang ceruk, lapisan lain dari Gallium Arsenide tipe-n dipasang untuk memungkinkan saluran pembuangan dan kontak sumber dibuat. Area tergores seperti yang ditunjukkan pada diagram di bawah ini.
Ketebalan di bawah gerbang juga sangat penting karena tegangan ambang FET hanya ditentukan oleh ketebalan. Ukuran gerbang, dan karenanya salurannya sangat kecil. Untuk mempertahankan kinerja frekuensi tinggi, ukuran gerbang biasanya 0,25 mikron atau kurang.
Diagram Lintas-Bagian yang Membandingkan Struktur dari AlGaAs atau GaAs HEMT dan GaAs
Operasi HEMT
Pengoperasian HEMT sedikit berbeda dengan jenis FET lainnya dan sebagai hasilnya, HEMT mampu memberikan kinerja yang jauh lebih baik pada persimpangan standar atau MOS FET , dan khususnya dalam aplikasi RF gelombang mikro. Elektron dari daerah tipe-n bergerak melalui kisi kristal dan banyak yang tetap dekat dengan sambungan-hetero. Elektron-elektron ini dalam lapisan yang tebalnya hanya satu lapisan, membentuk sebagai gas elektron dua dimensi yang ditunjukkan pada gambar di atas (a).
Di wilayah ini, elektron dapat bergerak bebas, karena tidak ada elektron donor atau item lain yang akan bertabrakan dengan elektron dan mobilitas elektron dalam gas sangat tinggi. Tegangan bias yang diterapkan ke gerbang yang dibentuk sebagai dioda penghalang Schottky digunakan untuk memodulasi jumlah elektron dalam saluran yang terbentuk dari gas elektron 2 D dan secara berurutan ini mengontrol konduktivitas perangkat. Lebar saluran dapat diubah oleh tegangan bias gerbang.
Penerapan HEMT
- HEMT sebelumnya dikembangkan untuk aplikasi berkecepatan tinggi. Karena kinerja noise yang rendah, mereka banyak digunakan pada penguat sinyal kecil, penguat daya, osilator dan mixer yang beroperasi pada frekuensi hingga 60 GHz.
- Perangkat HEMT digunakan dalam berbagai aplikasi desain RF termasuk telekomunikasi seluler, penerima siaran langsung - DBS, astronomi radio, RADAR (Radio Detection and Ranging System) dan banyak digunakan dalam aplikasi desain RF apa pun yang memerlukan performa noise rendah dan operasi frekuensi sangat tinggi.
- Saat ini HEMT lebih sering digabungkan ke sirkuit terintegrasi . Chip Sirkuit Terpadu Gelombang Mikro Monolitik (MMIC) ini banyak digunakan untuk aplikasi desain RF
Pengembangan HEMT selanjutnya adalah PHEMT (Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor). PHEMT banyak digunakan dalam komunikasi nirkabel dan aplikasi LNA (Low Noise Amplifier). Mereka menawarkan efisiensi tambahan daya tinggi dan angka serta kinerja kebisingan rendah yang sangat baik.
Jadi, ini semua tentang Transistor Mobilitas Elektron Tinggi (HEMT) konstruksi, pengoperasian dan aplikasinya. Jika Anda memiliki pertanyaan tentang topik ini atau tentang proyek listrik dan elektronik, tinggalkan komentar di bawah.
