HEMT 的电流崩塌效应

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HEMT 的电流崩塌效应

GaN材料中极化效应以及二维电子气（2DEG）的产生原理相信大家都有所了解。因2DEG具有超高的沟道迁移率，所以2DGE可以应用在高电子迁移率晶体管（HEMT)中，而本周主要介绍的是GaN基HEMT中存在的电流崩塌现象。HEMT主要是以2DEG为导电沟道中的电流载体，通过改变栅电极偏置电压控制沟道中2DEG的通断，实现对HEMT电流的调制。由于2DEG中电子基本不受杂质散射的影响，沟道中的电子迁移率较高，所以在直流高频应用领域可以表现出优异的性能。

但HEMT仍然存在一些问题亟待解决。如下图（a）所示，可以观测到器件中源漏电流值低于理想电流值，器件通态电阻增大，这就是HEMT中的电流崩塌效应。虚栅效应被公认为是造成电流崩塌效应的关键因素。由于AlGaN/GaN HEMT中陷阱效应的存在，从栅极中泄漏的电子会填满器件表面的陷阱，从而形成虚栅[如下图（b）所示]。虚栅可以影响耗尽区域，从而额外耗尽沟道中的电子，最终导致电流崩塌。

 

以上内容选自Tzou, An-Jye, et al. Principles and Properties of Nitride-Based Electronic Devices. 2017, pp. 305–327.