GaN HEMT器件結構解析

硅材料的功率半導體器件已被廣泛應用于大功率開關中，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體器件都著重于減少功率損耗。在這些應用中，更高的擊穿電壓和更低的導通電阻是使功率半導體器件功率損耗最小化的關鍵。然而，硅功率半導體器件的性能已接近理論的極限。此外，很多電力電子系統都需要非常高的阻斷電壓和開關頻率，現有的硅功率器件已無法滿足這么高的要求。因此，寬禁帶半導體吸引了很多關注，由寬禁帶半導體所制備的功率器件可作為具有低導通電阻的高壓開關，可以取代硅功率器件。此外，寬禁帶異質結場效應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）已被認為可制備極佳的功率開關。

GaNHEMT 器件結構示意圖如圖 2-13 所示。GaNHEMT 中有一層由于極化效應而產生的二維電子氣，它可作為器件的導通溝道，柵極通過耗盡二維電子氣來實現器件的開關。像其他場效應晶體管一樣，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字開關，可用于高頻產品，如手機、衛星電視接收機、電壓轉換器、雷達設備和微波通信等。

審核編輯：湯梓紅