GaN 基高電子遷移率場效應管(HEMT)在高頻大功率器件方面具有突出的優勢,并在其應用領域已取得重要進展,但GaN基HEMT器件大功率應用的最大挑戰是其“normally-on”特性。對于傳統的AlGaN/GaN HEMT器件,沿Ga面方向外延生長的結構存在較強的極化效應,導致在AlGaN/GaN異質結界面處產生大量的二維電子氣(2DEG),且在零偏壓下肖特基柵極無法耗盡溝道中高濃度的二維電子氣。
當柵極電壓VGS=0時,HEMT溝道中仍有電流通過,需要在柵極施加負偏置耗盡柵極下二維電子氣,將HEMT置于關斷狀態。這在應用中無疑會增加電路設計的復雜度,同時會使功耗大大增加,因此設計一種在柵極零偏壓下處于關斷狀態的增強型(E-Mode)HEMT對于推進HEMT在功率領域的應用將至關重要。
現如今,有很多方案被提出來獲得增強型的HEMT器件。其中包括嵌入柵結構、氟離子注入、p型蓋帽層、非極性面外延生長以及MOS結構等。下表對比了以上幾種實現增強型HEMT技術方案的優點與技術難點。

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