GaN HEMT器件結(jié)構(gòu)解析

硅材料的功率半導(dǎo)體器件已被廣泛應(yīng)用于大功率開關(guān)中，如電源、電機控制、工廠自動化以及部分汽車電子器件。這些硅材料功率半導(dǎo)體器件都著重于減少功率損耗。在這些應(yīng)用中，更高的擊穿電壓和更低的導(dǎo)通電阻是使功率半導(dǎo)體器件功率損耗最小化的關(guān)鍵。然而，硅功率半導(dǎo)體器件的性能已接近理論的極限。此外，很多電力電子系統(tǒng)都需要非常高的阻斷電壓和開關(guān)頻率，現(xiàn)有的硅功率器件已無法滿足這么高的要求。因此，寬禁帶半導(dǎo)體吸引了很多關(guān)注，由寬禁帶半導(dǎo)體所制備的功率器件可作為具有低導(dǎo)通電阻的高壓開關(guān)，可以取代硅功率器件。此外，寬禁帶異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管具有較高的載流子密度和二維電子氣通道，以及較大的臨界電場強度等物理特性，其中的氮化鎵 (GalliumNitride, GaN）已被認(rèn)為可制備極佳的功率開關(guān)。

GaNHEMT 器件結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2-13 所示。GaNHEMT 中有一層由于極化效應(yīng)而產(chǎn)生的二維電子氣，它可作為器件的導(dǎo)通溝道，柵極通過耗盡二維電子氣來實現(xiàn)器件的開關(guān)。像其他場效應(yīng)晶體管一樣，氮化鎵晶體管具有較高的工作頻率，在集成電路中可用作高頻數(shù)字開關(guān)，可用于高頻產(chǎn)品，如手機、衛(wèi)星電視接收機、電壓轉(zhuǎn)換器、雷達設(shè)備和微波通信等。

審核編輯：湯梓紅