Ім'я файлу: Тітулка_РЕС.doc
Розширення: doc
Розмір: 89кб.
Дата: 27.12.2021
скачати
Пов'язані файли:
Сидорук А. І. (1).docx
роздрібна торгівля.docx
Розширення: doc
Розмір: 89кб.
Дата: 27.12.2021
скачати
Пов'язані файли:
Сидорук А. І. (1).docx
роздрібна торгівля.docx
Міністерство освіти і науки України
Вінницький національний технічний університет
Факультет інфокомунікацій, радіоелектроніки та наносистем
Кафедра радіотехніки
КУРСОВА РОБОТА
з дисципліни „Радіоелектронні системи”
на тему: „HEMT ТРАНЗИСТОРИ”
08-36.РЕС.009.00.000 ПЗ
м. Вінниця 2021 рік | |||||||||||||
Завдання
на курсову роботу
з дисципліни
«Радіоелектронні системи»
Теоретична частина:
_____HEMTТРАНЗИСТОРИ________________________________________
__________________________________________________________________
Рекомендований план:
1. Завдання.
2. Анотація.
3. Вступ.
Основні визначення.
Класифікація.
Основні параметри та фізичний принцип дії.
Принципи роботи та приклади схем або серійних промислових компонент.
Розрахункова частина; аналіз технічних вимог.
Функціональна схема пристрою; розрахунки та вибір елементів.
10. Висновки.
11. Список використаних джерел.
Додатки (технічні параметри електронних компонент використаних у розрахунках, довідкові графіки, схема електрична принципова на форматі А4; перелік елементів до схеми електричної принципової А4; та інше)
* підкреслені елементи обов’язкові.
Керівник курсової роботи, к.т.н., доц. _______________Осадчук Я.О.
студент групи РТ-19б _____________________ ПІБ
Дата видачі завдання “____” _______________ 2021 р.
АНОТАЦІЯ
УДК 621.396
Доброленський О.О. HEMT транзистори. Курсова робота / Вінниця: ВНТУ, 2020, – 39 с. укр. мовою. Бібліографій 20, ілюстрацій 17.
Метою курсової роботи є ознайомлення з новітніми радіотехнічними наноелектронними приладами, зокрема, HEMT транзистори.
Метою роботи є проведення аналізу використання HEMT транзисторів в радіотехнічних приладах та системах. Тому, основною задачею даного дослідження є дослідження можливості використання HEMT транзисторів, як елементів напівпровідникової електроніки для радіотехнічних приладів та систем. Польові GaAs-транзиcтори з гетеропереходів і керуючим затвором у вигляді бар'єру Шотткі (ГПТШ) за останні 10 років вийшли на рівень масового виробництва. Основна їхня перевага полягає в високій швидкодії і здатності зберігати ці властивості при високих значеннях струму і напруги.
В роботі було розраховано значення енергетичних рівнів в потенційній ямі, побудований графік залежності рівня Фермі від концентрації електронів в потенційній ямі і показано, що ця залежність і аппроксімальних крива DasGupta практично збігаються, ті можна стверджувати, що нелінійна модель, запропонована DasGupta, є цілком придатною для аналітичної моделі pHEMTs AlGaAs / InGaAs / GaAs. Розроблено flash - анімації, що ілюструють зміну концентрації носіїв в потенційній ямі при зміні напруги і демонстрація їх ВАХ.
ANNOTATION
UDC 621.396
Dobrolensky O.O. HEMT transistors. Coursework / Vinnytsia: VNTU, 2020, - 39 p. ukr. language. Bibliographies 20, illustrations 17.
The aim of the course work is to familiarize with the latest radio nanoelectronic devices, in particular, HEMT transistors.
The purpose of this paper is to analyze the use of HEMT transistors in radio devices and systems. Therefore, the main objective of this study is to investigate the possibility of using HEMT transistors as elements of semiconductor electronics for radio equipment and systems. Field GaAs transistors with heterojunctions and control gate in the form of Schottky barrier (GPTSH) have reached the level of mass production over the last 10 years. Their main advantage is the high speed and ability to store these properties at high values of current and voltage.
In this work, the values of energy levels in the potential well were calculated, a graph of the Fermi level versus the concentration of electrons in the potential well was constructed, and it was shown that this dependence and the approximate DasGupta curves practically coincide; pHEMTs analytical model AlGaAs / InGaAs / GaAs. Flash animations have been developed to illustrate the change in the concentration of carriers in a potential well as voltage changes and the demonstration of their CVC.
ЗМІСТ
Вступ……………………………………………………………………………… 6
1 Псевдоморфні польові транзистори з високою рухливістю 2D-електронів в каналі (pHEMT) ………………………………………………………… 7
1.1 Структура і класифікація транзисторів HEMT і pHEMT………….. 7
1.2 Приладові параметри pHEMT транзисторів………………………… 10
2. Аналіз фізичних процесів в HEMT транзисторах…………………………. 11
2.1 Концентрація електронів в каналі HEMT транзисторів……………. 11
2.1.1 Рівняння Шредінгера для 2D-електронів…………………………. 11
2.1.2 Щільність станів у двовимірної підзоні……………………………… 13
2.1.3 Розрахунок концентрації n (z) з урахуванням квантування……… 14
2.1.4 Спектр енергій і вид хвильових функцій………………………….. 16
3. Вольт-амперні характеристики HEMT транзисторів……………………… 19
3.1 Механізм розсіювання гарячих носіїв……………………………….. 19
3.2 ВАХ в лінійній області……………………………………………….. 21
3.3 ВАХ в області насичення…………………………………………….. 26
3.3.1 Напруга насичення і струм насичення…………………………….. 26
3.3.2 Ефект модуляції довжини канали в області насичення…………. 27
3.3.3. Алгоритм розрахунку ВАХ pHEMT транзистора………………. 28
3.4. Розрахунок граничної напруги pHEMT транзистора…………….. 29
3.5 Розрахунок концентрації 2D-носіїв в каналі з урахуванням
заповнення чотирьох квантових рівнів………………………………… 32
3.6 Розробка флеш-анімацій, що ілюструють фізичні процеси в HEMT
транзисторах……………………………………………………………… 34
Висновки……………………………………………………………………….. 37
Список використаних джерел………………………………………………… 38
ВСТУП
Польові GaAs-транзиcтори з гетеропереходів і керуючим затвором у вигляді бар'єру Шотткі (ГПТШ) за останні 10 років вийшли на рівень масового виробництва. Основна їхня перевага полягає в високій швидкодії і здатності зберігати ці властивості при високих значеннях струму і напруги. Хоча ГПТШ ще й не потіснили Si- і GaAs- біполярні транзистори з гетеропереходів (HBT), однак така тенденція простежується.
Іншою назвою, використовуваним для GaAs-транзиcторів з гетеропереходів і керуючим затвором у вигляді бар'єру Шотткі, є термінологія HEMT (High Electron Mobility Transistors) або польовий транзистор з високою рухливістю 2D-електронів в каналі.
На сьогоднішній день йдуть дослідження і розробки даного виду транзисторів і вивчення їх властивостей.
Мета курсової роботи полягала у вивченні та аналізі фізичних процесів, що протікають в транзисторах з високою рухливістю електронів (HEMT), і розробці флеш-анімації, що ілюструють їх роботу.
Для досягнення зазначеної мети вирішувалися наступні завдання:
1. Підбір статей із зарубіжних наукових журналів, в яких викладаються фізичні основи роботи HEMT транзисторів.
2. Аналіз фізичних процесів, які обумовлюють роботу HEMT транзисторів.
3. Розрахунок значення характерних параметрів (енергетичних рівнів 2D-електронів в каналі, залежність енергії Фермі від концентрації електронів в потенційній ямі, порогова напруга і струм насичення).
4. Розробити дві флеш-анімації, що ілюструють зміну зонної діаграми і динаміку ВАХ HEMT транзистора при зміні напруги на затворі.
1. ПСЕВДОМОРФНІ ПОЛЬОВІ ТРАНЗИСТОРИ З ВИСОКОЮ РУХЛИВІСТЮ 2D-ЕЛЕКТРОНІВ В КАНАЛІ (pHEMT)
1.1 Структура і класифікація транзисторів HEMT і pHEMT
Перша модифікація польових транзисторів з високою рухливістю 2D-електронів в каналі була реалізована на гетеропереходе pGaAs-nAlGaAs. Типова структура HEMT на основі GaAs приведена на рисунок 1.1.
ВИСНОВКИ
1. Польові GaAs-транзиcтори з гетеропереходів і керуючим затвором у вигляді бар'єру Шотткі (ГПТШ) за останні 10 років вийшли на рівень масового виробництва. Основна їхня перевага полягає в високій швидкодії і здатності зберігати ці властивості при високих значеннях струму і напруги. Хоча ГПТШ ще й не потіснили Si- і GaAs- біполярні транзистори з гетеропереходів (HBT), однак така тенденція простежується. Іншою назвою, використовуваним для GaAs-транзиcторів з гетеропереходів і керуючим затвором у вигляді бар'єру Шотткі, є термінологія HEMT (High Electron Mobility Transistors) або польовий транзистор з високою рухливістю 2D-електронів в каналі. На сьогоднішній день йдуть дослідження і розробки даного виду транзисторів і вивчення їх властивостей.
2. Було розраховано значення енергетичних рівнів в потенційній ямі, побудований графік залежності рівня Фермі від концентрації електронів в потенційній ямі і показано, що ця залежність і аппроксімальних крива DasGupta практично збігаються, ті можна стверджувати, що нелінійна модель, запропонована DasGupta, є цілком придатною для аналітичної моделі pHEMTs AlGaAs / InGaAs / GaAs.
3. Розроблено flash - анімації, що ілюструють зміну концентрації носіїв в потенційній ямі при зміні напруги і демонстрація їх ВАХ.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Remashan K. A compact analytical I-V model of AlGaAs / InGaAs / GaAs p-HEMTs based on non-linear charge control model / K. Remashan and K. Radhakrishnan // Microelectronic Engineering, Volume 75, Issue 2, August 2004 . - p. 127-241.
2. Chia-Shih Cheng. A modified Angelov model for InGaP / InGaAs enhancement- and depletion-mode pHEMTs using symbolic defined device technology / Chia-Shih Cheng, Yuan-Jui Shih, Hsien-Chin Chiu // Solid-State Electronics, Volume 50, Issue 2, February 2006 . - p. 254-258.
3. Soetedjo H. Current-voltage behavior of AlGaAs / InGaAs pHEMT structures and the effect of optical illumination / H. Soetedjo, O. Mohd Nizam, Idris Sabtu, J. Mohd Sazli, Ashaari Yusof, Y. Mohd Razman, AF Awang Mat // Microelectronics Journal, Volume 37, Issue 6, June 2006. - p. 480-482.
4. Yahyazadeha R. The effects of depletion layer on negative differential conductivity in AlGaN / GaN high electron mobility transistor / R. Yahyazadeha, A. Asgarib, M. Kalafib // Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, Volume 33, Issue 1, June 2006 - p. 77-82.
5. Delagebeaudeuf D. Metal - (n) AlGaAs- (p) GaAs Two-Dimensional Electron Gas FET / D. Delagebeaudeuf, NT Linh. // IEEE Transactions on Electron Devices ED-29, (1982). - p. 955-960.
6. DasGupta N. An analytical expression for sheet carrier concentration vs gate voltage for HEMT modeling / N. DasGupta, A. DasGupta // Solid State Electronics № 36 (1993). - p. 201-203.
7. Chen J. Optimization of gate-to-drain separation in submicron gate-length modulation doped FET's for maximum power gain performance / J. Chen, M. Thurairaj and MB Das // IEEE Transactions on Electron Devices № 41 (1994). - p. 465-475.
8. P. Chao DC and microwave characteristics of sub-0.1 μ-m gate-length planar-doped pseudomorphic HEMT's / P.Chao, MSShur, RCTiberio, KHGeorge Duh, PMSmith, JMBallingall, P.Ho and AAJabra. // IEEE Transactions on Electron Devices № 36 (1989). - p. 461-473.
9. Шахновіч І. Твердотільні СВЧ-прилади та технології: стан і перспективи .// Електроніка: Наука, Технологія, Бізнес №5,2005 - С. 58-61.
10. Zee SM Physics of semiconductors devices / SM Zee, Kwok K.Ng.-3-rd edition. - Canada .: A John Willey and sons, inc., 2007. - p. 401-412.
11. Осадчук В.С. Основи функціональної мікроелектроніки. Навчальний посібник. / В.: ВДТУ, 1998 – 245 с. Укр. Мовою
12. Осадчук В.С., Осадчук О.В. Фізична наноелектроніка. –Вінниця: ВНТУ, 2015. – 146 с.
13. Осадчук В.С., Осадчук О.В. Основи наноелектроніки. –Вінниця: ВНТУ, 2016. – 199 с.
14. Долманов И.Н., Толстихин В.И., Еленский В.Г. Полупроводниковые приборы с резонансным туннелированием электронов. Зарубежная радиоэлектроника. М., Радио и связь. №7, 1990. С.66-89.
15. http://plasma.karelia.ru/pub/nano-kurs/NANO8_3tun.shtml
16. http://www.scientific.ru/journal/news/0803/n030803.html
17. Росадо Л. Физическая электроника и микроэлектроника. М.: Высш. Шк., 1991. – 351 с.
18. Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни “Твердотіла електроніка”.- Уклад. Ю.С.Кравченко – Вінниця: ВДТУ, 2001.
19. S. Q. Murphy, J. P. Eisenstein, L. N. Pfeiffer, K. W. West, Phys. Rev. B, 52, 14825 (1995).
20. Туннельные явления в твердых телах, Глава 22. М.: Мир, 2003. – 534 с.