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高電子遷移率晶體管

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高電子遷移率晶體管（英語：High electron mobility transistor, HEMT），也稱調製摻雜場效應管（modulation-doped FET, MODFET）是場效應晶體管的一種，它使用兩種具有不同能隙的材料形成異質結，為載流子提供溝道，而不像金屬氧化物半導體場效應管那樣，直接使用摻雜的半導體而不是結來形成導電溝道。砷化鎵、砷鎵鋁三元化合物半導體是構成這種器件的可選材料，當然根據具體的應用場合，可以有其他多種組合。例如，含銦的器件普遍表現出更好的高頻性能，而近年來發展的氮化鎵高電子遷移率晶體管則憑藉其良好的高頻特性吸引了大量關注。高電子遷移率晶體管可以在極高頻下工作，因此在移動電話、衞星電視和雷達中應用廣泛。
中文名
高電子遷移率晶體管
外文名
High electron mobility transistor
利    用
異質結或調製摻雜結構
屬    性
場效應晶體管

目錄

  1. 1 場效應管
  2. 2 金屬氧化物半導體場效應管

高電子遷移率晶體管場效應管

場效應管（英語：field-effecttransistor，縮寫：FET）是一種通過電場效應控制電流的電子元件。
它依靠電場去控制導電溝道形狀，因此能控制半導體材料中某種類型載流子的溝道的導電性。場效應晶體管有時被稱為“單極性晶體管”，以它的單載流子型作用對比雙極性晶體管。由於半導體材料的限制，以及曾經雙極性晶體管比場效應晶體管容易製造，場效應晶體管比雙極性晶體管要晚造出，但場效應晶體管的概念卻比雙極性晶體管早。 [1] 

高電子遷移率晶體管金屬氧化物半導體場效應管

金屬氧化物半導體場效晶體管（簡稱：金氧半場效晶體管；英語：Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，縮寫：MOSFET），是一種可以廣泛使用在模擬電路與數字電路的場效晶體管。金屬氧化物半導體場效應管依照其溝道極性的不同，可分為電子佔多數的N溝道型與空穴佔多數的P溝道型，通常被稱為N型金氧半場效晶體管（NMOSFET）與P型金氧半場效晶體管（PMOSFET）。
以金氧半場效晶體管（MOSFET）的命名來看，事實上會讓人得到錯誤的印象。因為MOSFET跟英文單字“metal（金屬）”的第一個字母M，在當下大部分同類的組件裏是不存在的。早期金氧半場效晶體管柵極使用金屬作為材料，但由於多晶硅在製造工藝中更耐高温等特點，許多金氧半場效晶體管柵極採用後者而非前者金屬。然而，隨着半導體特徵尺寸的不斷縮小，金屬作為柵極材料最近又再次得到了研究人員的關注。
金氧半場效晶體管在概念上屬於絕緣柵極場效晶體管（Insulated-Gate Field Effect Transistor,IGFET）。而絕緣柵極場效晶體管的柵極絕緣層，有可能是其他物質，而非金氧半場效晶體管使用的氧化層。有些人在提到擁有多晶硅柵極的場效晶體管組件時比較喜歡用IGFET，但是這些IGFET多半指的是金氧半場效晶體管。
金氧半場效晶體管裏的氧化層位於其溝道上方，依照其工作電壓的不同，這層氧化物的厚度僅有數十至數百埃（Å）不等，通常材料是二氧化硅（SiO2），不過有些新的高級工藝已經可以使用如氮氧化硅（silicon oxynitride, SiON）做為氧化層之用。
今日半導體組件的材料通常以硅為首選，但是也有些半導體公司發展出使用其他半導體材料的工藝，當中最著名的例如國際商業機器股份有限公司使用硅與鍺的混合物所發展的硅鍺工藝（SiGe process）。而可惜的是很多擁有良好電性的半導體材料，如砷化鎵（GaAs），因為無法在表面長出品質夠好的氧化層，所以無法用來製造金氧半場效晶體管組件。
當一個夠大的電位差施於金氧半場效晶體管的柵極與源極之間時，電場會在氧化層下方的半導體表面形成感應電荷，而這時就會形成反轉溝道（inversion channel）。溝道的極性與其漏極（drain）與源極相同，假設漏極和源極是n型，那麼溝道也會是n型。溝道形成後，金氧半場效晶體管即可讓電流通過，而依據施於柵極的電壓值不同，可由金氧半場效晶體管的溝道流過的電流大小亦會受其控制而改變。 [2] 
參考資料
  • 1.    Indium Phosphide: Transcending frequency and integration limits. Semiconductor TODAY Compounds&AdvancedSilicon · Vol. 1 · Issue 3 · September 2006
  • 2.    Takashi Mimura: 'The Early History of the High Electron Mobility Transistor (HEMT)',IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 50, NO. 3, MARCH 2002,.