Т. В. Свистова основы микроэлектроники учебное пособие

6.2. Гетероструктурные полевые транзисторы 
 
6.2.1. Транзистор с высокой подвижностью
электронов 
При конструировании высокочастотных полевых транзи-
сторов возникла проблема падения подвижности при повыше-
нии концентрации носителей в канале, необходимой при ма-
лой длине канала. Поскольку рост концентрации носителей 
связан с повышением степени легирования, то в результате 
снижается подвижность и быстродействие прибора. Использо-
вание области двухмерного электронного газа гетеропереходов 
при конструировании СВЧ транзисторов позволило разрешить 
это противоречие. Такие структуры в зарубежной литературе 
получили название транзисторной структуры с высокой 
подвижностью электронов (НЕМТ - High Electron Mobility 
Transistor).
Рассмотрим особенности работы и конструкцию гетеро-
структурного полевого транзистора с управляющим пере-
ходом металл-полупроводник (ГМЕП или HEMT), создание 
которых относится к 1980 г.
Структура и энергетическая диаграмма НЕМТ представ-
лены на рис. 6.3. Роль подзатворного диэлектрика в НЕМТ вы-
полняет широкозонный полупроводник (AlGaAs), который 
вследствие искривления энергетической диаграммы при раз-

---

133
рыве зон остается полностью обедненным электронами даже 
при высокой степени легирования. Толщина канала в НЕМТ 
чрезвычайно мала. При малой эффективной массе электронов 
(0,067 т
0
) это приводит к сильному квантованию движения 
электронов в направлении, нормальном к границе гетерослоя и 
формированию энергетических подзон, расстояние между ко-
торыми достаточно велико.
Рис. 6.3. Структура (а) и энергетическая диаграмма (б) НЕМТ 
Al
0,3
Ga
0,7
As/GaAs 
В силу более высокой подвижности и скорости насыще-
ния, а также из-за того, что в НЕМТ при изменении напряже-
ния на затворе не изменяется эффективная толщина канала, в 
НЕМТ достигается существенно большая удельная крутизна 
ВАХ, чем в обычном арсенид-галлиевом транзисторе с затво-
ром Шоттки.
Пороговое напряжение НЕМТ определяется толщиной 
dH и степенью легирования гетерослоя AlGaAs. Отметим, что 
в НЕМТ модуляция проводимости канала осуществляется не 
за счет изменения толщины канала (как в MESFET), а за счет 
изменения поверхностной плотности электронов в канале. По-
этому ВАХ НЕМТ с длинным каналом подобны ВАХ МДП-
транзистора. Постоянная толщина «подзатворного диэлектри-
ка» обеспечивает большую крутизну, чем в MESFET с одно-
родным каналом, где расстояние между затвором и каналом 

---

134
увеличивается по направлению к стоку вследствие расширения 
ОПЗ. Даже при равной подвижности электронов в канале и 
равной емкости затвор - канал это приводит к повышению 
крутизны ВАХ на 15 - 20 % по сравнению с MESFET. В ре-
зультате при одинаковых технологических нормах НЕМТ 
имеют примерно в 1,5 - 2 раза более высокую предельную час-
тоту.
Еще одним преимуществом НЕМТ является малая вы-
ходная проводимость. В результате даже при длине канала 0,2 
мкм собственный коэффициент усиления по напряжению мо-
жет достигать 50 и более.
Разновидностью НЕМТ являются приборы с обращен-