高频晶体管,高频晶体管原理是什么

高频晶体管,高频晶体管原理是什么

具有高速电子移动率、低噪音特性、高fr（断开频率）等优良的特性。以使用化合物半导本为主。GaAaMESFET、HEMT、HBT等为代表一晶体管，用于移动通讯、卫星通讯等领域。

★FET系列高频晶体管

GaAs MESFET

GaAs MESFET：是利用了半导一材料中比Si移动性好的GaAs （Ⅲ-V族的化合物半导体）的接合型FET。具有高频、高增益、低噪音的特征。

基本结构

和Si不同, GaAs无法得到优质的栅极氧化膜,因此无法形成MOSFET.是一种使用金属-半导体接合面(肖特基接合面)作为栅极结构的接合型FET。在半绝缘性的基板的表面侧注入离子，或通过外延成长所作的N型GaAs通道层，上面有附加肖特基接合面的栅极电极和欧姆接点的源极、漏极电极。

动作原理

动作原理是将在金属-半导体接合面延伸到通道层内的空乏层，通过栅极电压加以控制，从而控制源极、漏极电流的结构。

高频晶体管

GaAs MESFET的结构

HEMT（高电子移动度晶体管；简称HEMT）

所谓HEMT，是指将AIGaAs/GaAs层混合接合部界面所产生的电子积蓄层作为通道的晶体管。因为可以直接通过栅极电极控制通道，因此除了低噪音、高增益以外，还具有特别优良的GHz带的高频波的特征。

基本结构

将在Ⅲ-V族化合物半导体混合接合面部分合面）所产生的高移动率的电子层（或空穴层）作为通道的肖特基栅极型FET。将栅极电极设置在AIGaAs层上，使其厚度变薄，在外加栅极电压时，使AIGaAs层完全空乏。

动作原理

由混入AIGaAs层的施体不纯物提供的电子横切混合接合面后，向能量较低的GaAs侧移动，移动后的电子被AIGaAs侧施体离子的库仑力吸引到混合接合界面，形成极薄的通道层。通过栅极电压控制该2次元电子气体的浓，控制源极、漏极之间的电流。这样，电子和不纯物离子被分离，GaAs中的电子可以不受到不纯物散乱的影响，高速移动。

GaAs系列HMET的结构

★双极系列高频晶体管

HBT（混合接合双极晶体管）及其动作原理

HBT是用于高频开发出的双极晶体管的一种。和一般的双极晶体管（单接合双极晶体管）中，发射极、基极采用相同的半导体材料制成的相反，HBT的基极、发射极使用不同的半导体材料。一般的双极晶体管为了提高高频特性，将基极的不纯物浓度提高，将在极层弄薄，但由于电流放大率会下降，因此有一定的界限。制成HBT结构，就能利用构成发射极和基极的半导体材料的能量差的不同，在不降低电流放大率的的情况下，提高不纯物浓度，进一步提高高频特性。

SiGe基本结构

其结构就是将通常的Si的NPN晶体管的基极通过外延成长转换为SiGe混晶基极。可以使用和一般硅双极相同的制程、设备制成，因此可以制造具有优良高频特性、价格便宜的半导体器件。适用于混合双极晶体管和CMOS的高频BiCMOSLSI用。

高频器件的用途

高频器件用于手机、个人机器GPS天线、卫星广播接收机等。