Задание 4. AlGaAs/GaAs транзистора
4.1. Смоделируем структуру нашего HEMT-устройства:
Рисунок 4.1. Результат моделирования HEMT-транзистора
4.2 После секции Physics добавим следующий фрагмент кода:
Рисунок 4.2. Листинг модифицированного кода
4.3. Построим семейство выходных ВАХ моделируемого HEMT-транзистора:
Рисунок 4.3 – Расчетные ВАХ GaAs HEMT
С помощью рисунка 4.3 и рисунка 3.2 (ВАХ ПТШ) можно увидеть различия между ними, например, в HEMT гораздо большая крутизна ВАХ, чем у ВАХ ПТШ, так как в HEMT более высокая подвижность (причиной может быть, к примеру, хорошее соответствие кристаллических решеток GaAs и AlGaAs в гетеропереходе и, соответственно, низкая плотность поверхностных состояний и дефектов) и скорость насыщения, и в HEMT при изменении напряжения на затворе не изменяется толщина канала.
4.4. Зонная диаграмма и распределение концентрации электронов вдоль сделанного сечения:
Рисунок 4.4. Зонная диаграмма HEMT-транзистора и распределение концентрации электронов.
Из рисунка 4.4 видно, что минимальная энергия зоны проводимости в области квантовой ямы (начало слоя GaAs) находится ниже уровня Ферми. Именно в этой области образуется двумерный электронный газ. Максимум плотности приходится на дно квантовой ямы в зоне проводимости.
Таким образом реализуется высокая концентрация носителей заряда в области, свободной от ионов примеси, в результате чего рассеяние электронов на примеси практически отсутствует, а их подвижность очень высока
4.5. Рассчитаем управляющую характеристику изучаемого HEMT при стоковом напряжении Udrain = 5 В и сравним с аналогичной характеристикой для ПТШ:
Рисунок 4.5 – Управляющие характеристики HEMT и ПТШ
По рисунку 4.5 можно сказать, что НЕМТ обладает более высокой эффективностью управления (пороговое напряжение у него меньше, чем у ПТШ), он быстродействующий. Но также видно, что его управляющая характеристика нелинейна и это немного усложняет работу с ним