Т. В. Свистова основы микроэлектроники учебное пособие

6.2.3. НЕМТ на подложках из GaN 
Для использования в мощных СВЧ-устройствах, а также 
в устройствах, предназначенных для работы в жестких экс-
плуатационных условиях, значительные преимущества имеют 
транзисторы на основе широкозонных полупроводниковых 
соединений - GaN и SiC. Структура НЕМТ AlGaN/GaN схема-
тично представлена на рис. 6.6. Канал с ДЭГ формируется в 
узкозонном слое AlGaN. 

---

138
Рис. 6.6. Структура НЕМТ AlGaN/GaN с затвором Шоттки (а) 
и МДП затвором (б) 
По частотным и усилительным свойствам НЕМТ 
AlGaN/GaN уступают транзисторам на соединениях А
3
В
5
, од-
нако существенно превосходят последние по плотности тока, 
плотности мощности и рабочим напряжениям сток-исток. Для 
обеспечения возможности работы транзисторов вблизи точки 
насыщения (что необходимо для получения высоких кпд и 
снижения тем самым потребляемой мощности, но ведет к вы-
соким токам утечки затвора и ухудшению надежности и уси-
ления транзистора) разработаны GaN HEMT с затвором со 
структурой металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) (рис. 
6.6, б).
6.3. Гетеропереходные биполярные транзисторы 
Основное преимущество гетеропереходных биполярных 
транзисторов (ГБПТ или HBT (англ.)) перед обычным бипо-
лярным транзистором - подавление инжекции неосновных но-
сителей в эмиттер, что позволяет путем увеличения легирова-
ния уменьшить сопротивление базы.
Обычный биполярный транзистор успешно функциони-
рует при условии значительно более высокого уровня легиро-
вания эмиттерной области по сравнению с уровнем легирова-
ния базовой области. Только тогда при прямом смещении на 

---

139
переходе эмиттер - база ток электронов из эмиттера в базу 
сильно превышает ток дырок из базы в эмиттер. Отношение 
этих токов характеризует эффективность эмиттерного перехо-
да.
Если максимальная концентрация примеси в эмиттере, 
ограниченная растворимостью и другими факторами, достига-
ет значений порядка 10
19
см
-3
, то уровень легирования базы 
гомопереходного транзистора не должен превышать 10
17
см
-3
. 
Однако относительно низкий уровень легирования области ба-
зы увеличивает сопротивление базы, через которое произво-
дится перезарядка коллекторной емкости при переключения 
транзистора. В конечном счете, низколегированная база суще-
ственно ограничивает быстродействие биполярного транзи-
стора.
Использование гетероперехода в качестве перехода 
эмиттер - база снимает указанное ограничение на быстродей-
ствие биполярного транзистора.
На рис. 6.7 приведена зонная структура гетеропереходно-
го транзистора п-р-n-типа, в котором в качестве эмиттерной 
области использован широкозонный полупроводник. 
Рис. 6.7. Зонная структура гетеропереходного биполярного 
транзистора в отсутствие напряжения (а)
и при прямом смещении (б) 
Поскольку образующий эмиттер полупроводник имеет 
более широкую запрещенную зону, чем тот, что образует базу, 

---

140
энергетический барьер для инжекции дырок в эмиттер выше, 
чем барьер для инжекции электронов из эмиттера в базу (рис. 
6.7, а).
При приложении прямого смещения к переходу эмиттер - 
база барьер для электронного тока исчезает, а барьер для ды-
рочного тока составляет значительную величину (рис. 6.7, б). 
Это обеспечивает высокую эффективность эмиттера независи-
мо от уровня легирования базовой области. Наличие энергети-
ческого барьера для тока дырок из базы в эмиттер делает воз-
можным легирование базы до высокого уровня без уменьше-
ния степени инжекции. Уменьшение концентрации примеси в 
эмиттерной и увеличение в коллекторной областях способст-
вуют повышению быстродействия транзистора.
При сравнении факторов, обеспечивающих быстродейст-
вие НЕМТ и ГПБТ, отметим отсутствие в последнем фактора 
сверхвысокой подвижности электронов двумерного электрон-
ного газа при движении в плоскости локализации газа. В слу-
чае ГПБТ эксплуатируются только возможности уменьшения 
емкостей переходов и времени пролета через базу, предостав-
ляемые разработчику технологией и физикой гетеропереходов.