氮化镓器件的概述
前面我们简单提了一下这类器件叫做GaN HEMT,其导电原理是二维电子气(Two dimensional electron gas),是一种接近金属材料导电特性的器件(多子器件的特点),这种器件都能够工作于超高频和超高速领域,原因就在于它是利用具有很高迁移率的所谓二维电子气来工作的(多子的电子导电,且无掺杂因素的的影响,因此无载流子惯性效应,载流子迁移率高,决定了GaN是高速器件);HEMT(High Electron Mobility Transistor),高电子迁移率晶体管。这是一种异质结场效应晶体管,又称为调制掺杂场效应晶体管(MODFET)、二维电子气场效应晶体管(2DEGFET)、选择掺杂异质结晶体管 (SDHT)等。
二维电子气形成的机理
由于AlGaN层较薄且AlGaN材料的晶格常数大于GaN材料,二者的晶格失配使AlGaN层受到拉应力,最终由于AlGaN的自发极化强度和压力极化强度均强于GaN材料,在二者的异质结界面经过电荷抵消之后会留下形成净的正极化电荷,而在异质结界面处会感应产生出跟正的极化电荷密度同样大小的带负电荷的电子,这个就是二维电子气-2DEG,因此二维电子气是自发极化效应和压电极化效应的结果。
注意:异质结,这是区别PN结的一种结构,也是GaN HEMT的主要结构特征。
对于GaN器件也存在耗尽型(D-mode,D代表Depletion,是耗尽的意思)和增强型(E-mode,E代表Enhancement,是增强的意思)HEMT,如下将分别介绍其结构特点。
< GaN HEMT 器 件 的 符 号 >