GaN HEMT器件结构解析

硅材料的功率半导体器件已被广泛应用于大功率开关中，如电源、电机控制、工厂自动化以及部分汽车电子器件。这些硅材料功率半导体器件都着重于减少功率损耗。在这些应用中，更高的击穿电压和更低的导通电阻是使功率半导体器件功率损耗最小化的关键。然而，硅功率半导体器件的性能已接近理论的极限。此外，很多电力电子系统都需要非常高的阻断电压和开关频率，现有的硅功率器件已无法满足这么高的要求。因此，宽禁带半导体吸引了很多关注，由宽禁带半导体所制备的功率器件可作为具有低导通电阻的高压开关，可以取代硅功率器件。此外，宽禁带异质结场效应晶体管具有较高的载流子密度和二维电子气通道，以及较大的临界电场强度等物理特性，其中的氮化镓 (Gallium Nitride, GaN）已被认为可制备极佳的功率开关。

 GaN HEMT 器件结构示意图如图 2-13 所示。 GaN HEMT 中有一层由于极化效应而产生的二维电子气，它可作为器件的导通沟道，栅极通过耗尽二维电子气来实现器件的开关。像其他场效应晶体管一样，氮化镓晶体管具有较高的工作频率，在集成电路中可用作高频数字开关，可用于高频产品，如手机、卫星电视接收机、电压转换器、雷达设备和微波通信等。

　　审核编辑：汤梓红