高頻晶體管,高頻晶體管原理是什么

高頻晶體管,高頻晶體管原理是什么

具有高速電子移動率、低噪音特性、高fr（斷開頻率）等優(yōu)良的特性。以使用化合物半導(dǎo)本為主。GaAaMESFET、HEMT、HBT等為代表一晶體管，用于移動通訊、衛(wèi)星通訊等領(lǐng)域。

★FET系列高頻晶體管

GaAs MESFET

GaAs MESFET：是利用了半導(dǎo)一材料中比Si移動性好的GaAs （Ⅲ-V族的化合物半導(dǎo)體）的接合型FET。具有高頻、高增益、低噪音的特征。

基本結(jié)構(gòu)

和Si不同, GaAs無法得到優(yōu)質(zhì)的柵極氧化膜,因此無法形成MOSFET.是一種使用金屬-半導(dǎo)體接合面(肖特基接合面)作為柵極結(jié)構(gòu)的接合型FET。在半絕緣性的基板的表面?zhèn)茸⑷腚x子，或通過外延成長所作的N型GaAs通道層，上面有附加肖特基接合面的柵極電極和歐姆接點的源極、漏極電極。

動作原理

動作原理是將在金屬-半導(dǎo)體接合面延伸到通道層內(nèi)的空乏層，通過柵極電壓加以控制，從而控制源極、漏極電流的結(jié)構(gòu)。

高頻晶體管

GaAs MESFET的結(jié)構(gòu)

HEMT（高電子移動度晶體管；簡稱HEMT）

所謂HEMT，是指將AIGaAs/GaAs層混合接合部界面所產(chǎn)生的電子積蓄層作為通道的晶體管。因為可以直接通過柵極電極控制通道，因此除了低噪音、高增益以外，還具有特別優(yōu)良的GHz帶的高頻波的特征。

基本結(jié)構(gòu)

將在Ⅲ-V族化合物半導(dǎo)體混合接合面部分合面）所產(chǎn)生的高移動率的電子層（或空穴層）作為通道的肖特基柵極型FET。將柵極電極設(shè)置在AIGaAs層上，使其厚度變薄，在外加?xùn)艠O電壓時，使AIGaAs層完全空乏。

動作原理

由混入AIGaAs層的施體不純物提供的電子橫切混合接合面后，向能量較低的GaAs側(cè)移動，移動后的電子被AIGaAs側(cè)施體離子的庫侖力吸引到混合接合界面，形成極薄的通道層。通過柵極電壓控制該2次元電子氣體的濃，控制源極、漏極之間的電流。這樣，電子和不純物離子被分離，GaAs中的電子可以不受到不純物散亂的影響，高速移動。

GaAs系列HMET的結(jié)構(gòu)

★雙極系列高頻晶體管

HBT（混合接合雙極晶體管）及其動作原理

HBT是用于高頻開發(fā)出的雙極晶體管的一種。和一般的雙極晶體管（單接合雙極晶體管）中，發(fā)射極、基極采用相同的半導(dǎo)體材料制成的相反，HBT的基極、發(fā)射極使用不同的半導(dǎo)體材料。一般的雙極晶體管為了提高高頻特性，將基極的不純物濃度提高，將在極層弄薄，但由于電流放大率會下降，因此有一定的界限。制成HBT結(jié)構(gòu)，就能利用構(gòu)成發(fā)射極和基極的半導(dǎo)體材料的能量差的不同，在不降低電流放大率的的情況下，提高不純物濃度，進(jìn)一步提高高頻特性。

SiGe基本結(jié)構(gòu)

其結(jié)構(gòu)就是將通常的Si的NPN晶體管的基極通過外延成長轉(zhuǎn)換為SiGe混晶基極?？梢允褂煤鸵话愎桦p極相同的制程、設(shè)備制成，因此可以制造具有優(yōu)良高頻特性、價格便宜的半導(dǎo)體器件。適用于混合雙極晶體管和CMOS的高頻BiCMOSLSI用。

高頻器件的用途

高頻器件用于手機(jī)、個人機(jī)器GPS天線、衛(wèi)星廣播接收機(jī)等。