HEMT या उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता ट्रांजिस्टर एक है क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर का प्रकार (FET) , जिसका उपयोग माइक्रोवेव के आवृत्तियों पर कम शोर आकृति और प्रदर्शन के बहुत उच्च स्तर के संयोजन की पेशकश करने के लिए किया जाता है। यह कम गति वाले अनुप्रयोगों के साथ उच्च गति, उच्च आवृत्ति, डिजिटल सर्किट और माइक्रोवेव सर्किट के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण है। इन अनुप्रयोगों में कंप्यूटिंग, दूरसंचार और इंस्ट्रूमेंटेशन शामिल हैं। और डिवाइस का उपयोग आरएफ डिजाइन में भी किया जाता है, जहां बहुत उच्च आरएफ आवृत्तियों पर उच्च प्रदर्शन की आवश्यकता होती है।
उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता ट्रांजिस्टर (एचईएमटी) निर्माण
HEMT के निर्माण के लिए उपयोग किया जाने वाला प्रमुख तत्व विशिष्ट PN जंक्शन है। इसे हेटेरो-जंक्शन के रूप में जाना जाता है और इसमें एक जंक्शन होता है जो जंक्शन के दोनों ओर विभिन्न सामग्रियों का उपयोग करता है। बदले में पी-एन जंक्शन , एक धातु-अर्धचालक जंक्शन (रिवर्स-बायस्ड शोट्स्की बैरियर) का उपयोग किया जाता है, जहां शोट्की बाधाओं की सादगी, ज्यामितीय सहिष्णुता को बंद करने की अनुमति देती है।
सबसे आम सामग्रियों में एल्यूमीनियम गैलियम आर्सेनाइड (AlGaAs) और गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) का उपयोग किया जाता है। गैलियम आर्सेनाइड का उपयोग आम तौर पर किया जाता है क्योंकि यह बुनियादी इलेक्ट्रॉन गतिशीलता का उच्च स्तर प्रदान करता है जिसमें सी पर उच्च गतिशीलता और वाहक बहाव वेग होते हैं।
एक एचईएमटी का योजनाबद्ध क्रॉस सेक्शन
एक एचईएमटी का निर्माण प्रक्रिया के अनुसार होता है, पहले गैलियम आर्सेनाइड की आंतरिक परत अर्ध-इन्सुलेट गैलियम आर्सेनाइड परत पर स्थापित की जाती है। यह केवल 1micron मोटी के बारे में है। उसके बाद, इस परत के शीर्ष पर आंतरिक एल्युमिनियम गैलियम आर्सेनाइड के 30 और 60 एंग्स्ट्रॉम के बीच एक बहुत पतली परत स्थापित की जाती है। इस परत का मुख्य उद्देश्य डोप किए गए एल्यूमीनियम गैलियम आर्सेनाइड क्षेत्र से हेटेरो-जंक्शन इंटरफेस को अलग करना सुनिश्चित करना है।
यह बहुत महत्वपूर्ण है अगर उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता हासिल की जानी है। एल्युमिनियम गैलियम आर्सेनाइड की लगभग 500 आंगस्ट्रोम मोटी परत को इस के ऊपर स्थापित किया गया है जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है। इस परत की सटीक मोटाई की आवश्यकता होती है और इस परत की मोटाई के नियंत्रण के लिए विशेष तकनीकों की आवश्यकता होती है।
दो मुख्य संरचनाएं हैं जो स्वयं-संरेखित आयन प्रत्यारोपित संरचना और अवकाश द्वार संरचना हैं। स्व-संरेखित आयन प्रत्यारोपित संरचना में गेट, ड्रेन और सोर्स स्थापित किए जाते हैं और वे आम तौर पर धातु के संपर्क होते हैं, हालांकि स्रोत और नाली के संपर्क कभी-कभी जर्मेनियम से बनाए जा सकते हैं। गेट आम तौर पर टाइटेनियम से बना होता है, और यह GaAs-FET के समान एक मिनट का रिवर्स बायस्ड जंक्शन बनाता है।
आवर्ती गेट संरचना के लिए, नाली और स्रोत संपर्कों को सक्षम करने के लिए एन-प्रकार गैलियम आर्सेनाइड की एक और परत स्थापित की गई है। नीचे दिए गए चित्र में दिखाए गए अनुसार क्षेत्र खोदे गए हैं।
गेट के नीचे की मोटाई भी बहुत महत्वपूर्ण है क्योंकि FET की दहलीज वोल्टेज केवल मोटाई से निर्धारित होती है। गेट का आकार, और इसलिए चैनल बहुत छोटा है। उच्च-आवृत्ति प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए गेट का आकार आमतौर पर 0.25 माइक्रोन या उससे कम होना चाहिए।
क्रॉस-सेक्शनल डायग्राम्स एक अल्गाए या गैम्स एचईएमटी और एक गैस की तुलनात्मक संरचनाएं
एचईएमटी ऑपरेशन
एचईएमटी का संचालन एफईटी के अन्य प्रकारों से थोड़ा अलग है और इसके परिणामस्वरूप, यह मानक जंक्शन पर बहुत अधिक बढ़ाया प्रदर्शन देने में सक्षम है या MOS FETs , और विशेष रूप से माइक्रोवेव आरएफ अनुप्रयोगों में। एन-टाइप क्षेत्र के इलेक्ट्रॉन क्रिस्टल जाली के माध्यम से आगे बढ़ते हैं और कई हेटेरो-जंक्शन के करीब रहते हैं। एक परत में ये इलेक्ट्रॉन केवल एक परत मोटी होती है, जो उपरोक्त आकृति (ए) में दिखाए गए दो आयामी इलेक्ट्रॉन गैस के रूप में बनती है।
इस क्षेत्र के भीतर, इलेक्ट्रॉनों को स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित करने में सक्षम हैं, क्योंकि कोई अन्य दाता इलेक्ट्रॉनों या अन्य आइटम नहीं हैं जिनके साथ इलेक्ट्रॉनों टकराएंगे और गैस में इलेक्ट्रॉनों की गतिशीलता बहुत अधिक है। एक Schottky बाधा डायोड के रूप में गठित गेट पर लगाए गए पूर्वाग्रह वोल्टेज का उपयोग 2 डी इलेक्ट्रॉन गैस से बने चैनल में इलेक्ट्रॉनों की संख्या को संशोधित करने के लिए किया जाता है और लगातार यह डिवाइस की चालकता को नियंत्रित करता है। गेट बायस वोल्टेज द्वारा चैनल की चौड़ाई को बदला जा सकता है।
एचईएमटी के अनुप्रयोग
- HEMT को पहले उच्च गति अनुप्रयोगों के लिए विकसित किया गया था। उनके कम शोर प्रदर्शन के कारण, वे व्यापक रूप से छोटे सिग्नल एम्पलीफायरों, पावर एम्पलीफायरों, ऑसिलेटर और मिक्सर में 60 गीगाहर्ट्ज तक की आवृत्ति पर काम कर रहे हैं।
- HEMT उपकरणों का उपयोग सेलुलर दूरसंचार, प्रत्यक्ष प्रसारण रिसीवर - डीबीएस, रेडियो खगोल विज्ञान, सहित आरएफ डिजाइन अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जाता है। राडार (रेडियो डिटेक्शन एंड रेंजिंग सिस्टम) और मुख्य रूप से किसी भी आरएफ डिजाइन अनुप्रयोग में उपयोग किया जाता है जिसमें कम शोर प्रदर्शन और बहुत उच्च आवृत्ति संचालन दोनों की आवश्यकता होती है।
- आजकल एचईएमटी को आमतौर पर शामिल किया जाता है एकीकृत सर्किट । ये मोनोलिथिक माइक्रोवेव इंटीग्रेटेड सर्किट चिप्स (MMIC) व्यापक रूप से RF डिजाइन अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किए जाते हैं
HEMT का एक और विकास PHEMT (स्यूडोमोर्फिक हाई इलेक्ट्रॉन मोबिलिटी ट्रांजिस्टर) है। PHEMT का उपयोग व्यापक रूप से वायरलेस संचार और LNA (कम शोर एम्पलीफायर) अनुप्रयोगों में किया जाता है। वे उच्च शक्ति वाली क्षमता और उत्कृष्ट कम शोर के आंकड़े और प्रदर्शन प्रदान करते हैं।
इस प्रकार, यह सब के बारे में है उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता ट्रांजिस्टर (HEMT) निर्माण, इसके संचालन और अनुप्रयोग। यदि आपके पास इस विषय पर या विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक परियोजनाओं पर कोई प्रश्न हैं, तो नीचे टिप्पणी छोड़ दें।
