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高頻氮化鋁鎵/氮化鎵與氮化鋁銦/氮化鎵高電子遷移率電晶體之製作與分析

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TL;DRAbstract

本論文將就高阻值矽基板(111)上的氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率電晶體與氮化鋁銦/氮化鎵高電子遷移率電晶體的高頻與直流特性以及內部小訊號電路元件參數進行比較與分析。 在直流特性上以閘極線寬0.15μm,閘極至源極1μm的元件來看,氮化鋁銦/氮化鎵試片之元件其最大飽和電流與最大轉導增益分別為1271mA/mm與231mS/mm,而氮化鋁鎵/氮化鎵試片之最大飽和電流與最大轉導增益分別為900mA/mm與187mS/mm,顯見氮化鋁銦/氮化鎵較高的二維電子氣濃度對於飽和電流即直流轉導增益上當有幫助。然而這也使得氮化鋁銦/氮化鎵元件在漏電上卻較氮化鋁銦/氮化鎵來的大。 而在高頻特性的部分氮化鋁銦/氮化鎵試片之元件的ft與fmax分別為82GHz與70GHz,其值皆高於氮化鋁鎵/氮化鎵元件的75GHz與60GHz然而在功率特性方面則因為氮化鋁銦/氮化鎵元件漏電較嚴重而沒有氮化鋁鎵/氮化鎵理想。 最後我們透過小訊號電路模型的萃取,比較兩種試片在內部本質小訊號參數上的差異,透過本質參數的比較可以得知氮化鋁銦/氮化鎵元件在本質轉導上確實因其較高的載子濃度而擁有較高的電流與轉導增益以及高頻特性然而其漏電情況也較嚴重。

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本論文將就高阻值矽基板(111)上的氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率電晶體與氮化鋁銦/氮化鎵高電子遷移率電晶體的高頻與直流特性以及內部小訊號電路元件參數進行比較與分析。 在直流特性上以閘極線寬0.15μm,閘極至源極1μm的元件來看,氮化鋁銦/氮化鎵試片之元件其最大飽和電流與最大轉導增益分別為1271mA/mm與231mS/mm,而氮化鋁鎵/氮化鎵試片之最大飽和電流與最大轉導增益分別為900mA/mm與187mS/mm,顯見氮化鋁銦/氮化鎵較高的二維電子氣濃度對於飽和電流即直流轉導增益上當有幫助。然而這也使得氮化鋁銦/氮化鎵元件在漏電上卻較氮化鋁銦/氮化鎵來的大。 而在高頻特性的部分氮化鋁銦/氮化鎵試片之元件的ft與fmax分別為82GHz與70GHz,其值皆高於氮化鋁鎵/氮化鎵元件的75GHz與60GHz然而在功率特性方面則因為氮化鋁銦/氮化鎵元件漏電較嚴重而沒有氮化鋁鎵/氮化鎵理想。 最後我們透過小訊號電路模型的萃取,比較兩種試片在內部本質小訊號參數上的差異,透過本質參數的比較可以得知氮化鋁銦/氮化鎵元件在本質轉導上確實因其較高的載子濃度而擁有較高的電流與轉導增益以及高頻特性然而其漏電情況也較嚴重。

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