第五章固態(tài)微波元器件

微波工程導論

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1內(nèi)容提要1半導體基礎2微波二極管一

肖特基二極管

二

變?nèi)荻O管

三其它二極管3結(jié)型晶體管

一結(jié)型晶體管工作原理

二

等效電路與結(jié)構(gòu)

三

晶體管的伏安特性曲線

四

晶體管的工作特性場效應晶體管

一

金屬半導體場效應晶體管

二異質(zhì)場效應晶體管

本章主要介紹廣泛應用于微波電子線路的各種固態(tài)微波元器件，主要包括屬于微波二極管的PN結(jié)管、肖特基結(jié)管、變?nèi)莨艿?，屬于微波三極管的雙極晶體管和場效應管等。它們是構(gòu)成各種微波電子線路功能組件，如微波混頻器、微波變頻器、微波放大器、微波振蕩器和微波控制電路的核心。231半導體基礎半導體的概念及分類半導體是導電能力介于導體和絕緣體之間的一種物質(zhì)。金屬半導體絕緣體半導體材料的特性：1)負溫度系數(shù)：其電阻值隨溫度上升而下降，這與金屬正好相反2)載流子：電子/空穴“本征半導體”“N型半導體”“P型半導體”雜質(zhì)不同；3)電阻率對雜質(zhì)敏感；4)溫差電效應顯著；5)光敏特性；MN結(jié)、PN結(jié)、異質(zhì)結(jié)具有非對稱導電特性，整流特性，非線性I/V關(guān)系，半導體器件基礎。半導體材料的種類4分類材料主要用途IV族元素半導體鍺Ge二極管、三極管、集成電路、太陽能電池、……硅Si二元化合物半導體III-V族化合物：砷化鎵GaAs磷化銦InP銻化銦InSb磷化鎵GaP微波元件、光電器件、集成電路、紅外接收器件、霍爾器件、發(fā)光二極管、……II-VI族化合物：硫化鎘CdS硫化鋅ZnS光敏電阻、太陽能電池、熒光材料、……IV-IV族化合物：碳化硅SiC高溫器件IV-VI族化合物：硫化鉛PbS光敏電阻、……其它溫差電材料、……三元化合物半導體鎵砷磷碲鎘汞發(fā)光器件、紅外探測、……四元化合物半導體鎵銦砷磷激光器、……2微波二極管5(1)結(jié)構(gòu)主要種類：主要有點接觸式、面接觸式兩種類型。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)半導體外延層點接觸半導體外延層面結(jié)合氧化層金屬鉬金金絲兩種肖特基勢壘二極管結(jié)構(gòu)金屬觸絲歐姆接觸金屬○點接觸管表面不易清潔，針點壓力會造成半導體表面畸變，因而其接觸勢壘不是理想的肖特基勢壘，受到機械震動時還會產(chǎn)生顫抖噪聲。但面結(jié)合型管子金半接觸界面比較平整，不暴露而較易清潔，其接觸勢壘幾乎是理想的肖特基勢壘。不同的點接觸管子生產(chǎn)時壓接壓力不同，使肖特基結(jié)的直徑不同，因此性能一致性差，可靠性也差。但面結(jié)合型管子由于采用平面工藝，因此管子性能穩(wěn)定、一致性好、不易損壞。一特基二極管6(2)等效電路

稱為二極管的非線性結(jié)電阻，是阻性二極管的核心等效元件。隨著加于二極管上的偏壓改變，正向時約為幾個歐姆，反向時可達兆歐量級。肖特基勢壘二極管等效電路

稱為二極管的非線性結(jié)電容，由于金半結(jié)管子不存在擴散電容，故這一電容就是金半結(jié)的勢壘電容，其數(shù)值在百分之幾到一個皮法（pF）之間。

稱為半導體的體電阻，又叫串聯(lián)電阻。點接觸型管子的值約在十到幾十歐姆，而面結(jié)合型管子的值約為幾歐姆。

引線電感，約為一至幾個納亨。

管殼電容，約為幾分之一皮法。肖特基二極管電路符號(3)伏安特性當勢壘是理想的肖特基勢壘時，，當勢壘不理想時，。對點接觸型管子來說，通常，而面結(jié)合型管子。肖特基勢壘二極管電壓電流特性07

二極管兩端的外加偏壓由兩部分構(gòu)成：直流偏壓和交流時變偏壓（可稱為本振電壓）,為：肖特基勢壘二極管時變電流波形008(4)特性參量

截止頻率

當外加電壓角頻率為，使得時，

高頻信號在上的損耗為3dB，二極管已經(jīng)不能良好工作。定義這時對應的外加信號頻率為肖特

基勢壘二極管的截止頻率：9

噪聲比

噪聲比定義為二極管的噪聲功率與相同電阻熱噪聲功率的比值。肖特基勢壘二極管噪聲等效電路噪聲來源載流子的散粒噪聲串聯(lián)電阻的熱噪聲取決于表面情況的閃爍噪聲噪聲發(fā)生器的均方值為:噪聲發(fā)生器內(nèi)導為二極管小信號電導：10散粒噪聲的資用功率為：等效電阻在室溫下的熱噪聲資用功率為，因此二極管的噪聲比為：當二極管溫度時：

由于對于理想肖特基勢壘，則。考慮到其它各種因素，可認為。實際上對于性能較好的管子，較差的可能達到。11（5）微波效應在肖特基二極管的現(xiàn)象1）趨膚效應二極管的電流聚集在導電介質(zhì)邊緣，微波頻率時的串聯(lián)電阻比直流時的串聯(lián)電阻大的多，必須求高頻率時的串聯(lián)電阻。雖然直流電流分布于整個襯底上，但高頻電流僅存在于管芯表面的極薄的層里，管芯內(nèi)大部分區(qū)域無電流。高頻電流薄層的路徑增加和橫截面的減少，增加了二極管的串聯(lián)電阻。平面二極管芯片剖面原理圖122）分布參數(shù)效應標示陽極附近的二極管芯片原理圖邊緣電容位置平面二極管芯片靠近陽極和表面溝道區(qū)域的等效電路13143）基底等離子共振和若工作頻率滿足條件：

和

，則下式成立

式中

是介電弛豫頻率，

是介電弛豫時間，

散射頻率，

是電子弛豫時間，m為載流子有效質(zhì)量。

右邊第一項是擴散電阻，第二項是趨膚效應產(chǎn)生的電阻。在某一頻率慣性電感

和位移電容

發(fā)生共振，該頻率稱為等離子共振頻率或等離子頻率用

表示

載流子慣性和介電弛豫對對串聯(lián)阻抗的影響主要體現(xiàn)在校正因子截止頻率；

4）外延層等離子共振15介電弛豫和載流子慣性對外延層的影響也非常重要，在忽略外延層趨膚效應的情況下，外延層近似中性區(qū)域的等效電路和基底的等效電路相似，其LRC電路的個元素為外延層阻抗式中

和

分別是外延層的介電弛豫頻率和散射頻率

在塊狀介質(zhì)中，當電場方向發(fā)生變化時，電子速度適應期變化，載流子慣性會延遲，也就是電子被加速到新的運動方向前，電場必須使電子先慢下來，當電場頻率遠小于散射頻率時，載流子通過隨機散失，當電場頻率接近平均散射頻率時，由于隨機散射速度較小，載流子慣性不能消失，則引起的電感不能忽略。載薄的外延層中，電子速率受基底和陽極之間電子交換速率影響。當電子隨機散射由基底流向外延層時，它被電場加速流向陽極，在此過程中，部分電子會穿透肖特基勢壘流向陽極，而部分電子會返回基底，但在強偏壓的情況下大部分電子會穿透肖特基勢壘流向陽極，通常情況下，以釋放電子會被基底熱化電子所代替，此過程等效為準散射過程(1)

結(jié)構(gòu)

由于PN結(jié)上空間電荷層的存在，將會出現(xiàn)結(jié)電容（主要是勢

壘電容），這部分結(jié)電容將隨著加于PN結(jié)上的外電壓改變，利用

這一特性構(gòu)造了變?nèi)荻O管。它可作為非線性可變電抗應用，構(gòu)

成參量放大器、參量變頻器、參量倍頻器（諧波發(fā)生器）、可變

衰減或調(diào)制器等。

兩種PN結(jié)二極管結(jié)構(gòu)N+襯底N層氧化層金屬歐姆接觸金屬P層N+襯底N層氧化層金屬歐姆接觸金屬P層平面型結(jié)構(gòu)臺式型結(jié)構(gòu)二變?nèi)荻O管16

是外加電壓的函數(shù)，在反偏壓下可達兆歐量級。2等效電路PN結(jié)二極管等效電路

在零偏壓下，值約為0.1-1.0pF。

引線電感，通常小于1nH。

管殼電容，通常小于1pF。

通常為1～5，也應該是外加電壓的函數(shù)，由于其值很小，可近似認為是常量。變?nèi)莨茈娐贩?7(3)特性重摻雜突變P＋N結(jié)的勢壘電容可表示為：可認為此電容即是結(jié)電容，對應結(jié)上的電壓考慮到緩變結(jié)或其它一些特殊結(jié)類型，結(jié)電容值可統(tǒng)一表示為：m稱為結(jié)電容非線性系數(shù)，它的大小取決于半導體中摻雜濃度的分布狀態(tài)，反映了電容隨外加電壓變化的快慢。18對于突變P＋N結(jié)，，電容變化較快；對于線性緩變結(jié)，變?nèi)莨茈妷弘娙萏匦?

管子一般工作于反偏狀態(tài)，反偏壓的絕

對值越大，結(jié)電容值越小。當時，稱為超突變結(jié)，其電容在某一反偏壓范圍內(nèi)隨電壓變化很陡，一般可用于電調(diào)諧器件；當時，由于結(jié)電容與偏壓平方成反比，由結(jié)電容構(gòu)成的調(diào)諧

回路的諧振頻率與偏壓成線性關(guān)系，有利于壓控振蕩器實現(xiàn)線性調(diào)頻。當時，近似可認為，結(jié)電容近似不變，稱

為階躍恢復結(jié)。19變?nèi)莨艿墓ぷ麟妷合拗圃诤椭g，即：當變?nèi)莨芡瑫r加上直流負偏壓和交流時變偏壓，即：為泵浦電壓

時的工作狀態(tài)稱之為滿泵工作狀態(tài)或滿泵激勵狀態(tài)，稱為欠泵工作狀態(tài)會欠泵激勵狀態(tài)，稱為過泵工作狀態(tài)或過泵激勵狀態(tài)。20時變電容隨泵浦電壓周期變化波形00是周期為泵頻的周期函數(shù),可以用傅立葉級數(shù)展開為：214特性參量

表征變?nèi)莨芴匦缘奶匦詤⒘砍饲懊嬉呀?jīng)介紹過的相對泵幅、電容（電彈）調(diào)制系數(shù)等以外，還有靜態(tài)品質(zhì)因數(shù)和截止頻率，以及動態(tài)品質(zhì)因數(shù)和截止頻率。

靜態(tài)品質(zhì)因素

它表征變?nèi)莨軆Υ娼涣髂芰颗c消耗能量之比，越高說明管子損耗越小。當偏壓一定時，結(jié)電容值一定，工作頻率越高，就越低。22

靜態(tài)截止頻率定義當頻率升高使得的頻率為變?nèi)莨茉谥绷髌珘合碌慕刂诡l率

上述兩個參量是當變?nèi)莨軆H有直流偏壓作用時性能的表征，故稱為靜態(tài)參量。由于結(jié)電容是偏壓的函數(shù)，因此一般以零偏壓時的

及作為比較管子的參數(shù)指標。另外一般規(guī)定在反向擊穿電壓時的截止頻率為額定截止頻率：23

動態(tài)品質(zhì)因數(shù)

下面兩個參量是在直流偏壓和交流泵浦共同作用下變?nèi)莨芴匦缘谋碚?，稱為動態(tài)參量。

動態(tài)截止頻率

和是在直流偏壓和交流泵浦共同作用下變?nèi)莨茈娙莸淖钚『妥畲笾怠?4

三其它二極管25

晶體管分為兩大類，一類為結(jié)型晶體管，另一類是場效應晶體管。兩類雖然都叫做晶體管，但其工作原理是不同的。結(jié)型晶體管也稱為雙極型晶體管、雙極結(jié)晶體管（Bipolar-JunctionTransistor），習慣上稱作晶體管或晶體三極管，英文簡稱為BJT。由于它的低成本結(jié)構(gòu)、相對較高的工作頻率、低噪聲性能及高功率容量，BJT是目前最廣泛運用的射頻有源器件之一。其名稱的由來是由于在這類晶體管中有兩種極性的載流子-電子和空穴都參與器件的工作。本節(jié)介紹結(jié)型晶體管的工作原理、結(jié)構(gòu)和等效電路、特性。3結(jié)型晶體管26

盡管反向偏壓可以很大，流過的電流總是很小的，因為反向電流是由P、N區(qū)的少子形成的。（1）．基本工作過程PNPN正、反向偏壓PN結(jié)

如果PN結(jié)加上的是正向偏壓，即使電壓較小，也可產(chǎn)生較大電流。

這時P區(qū)中的空穴注入到N區(qū)，產(chǎn)生少子注入，使N區(qū)空間電荷區(qū)邊界處的空穴濃度大大提高，可見少子注入是增加N區(qū)空穴濃度的一種手段。一

工作原理27PPNPNP型雙極晶體管結(jié)構(gòu)WECB

將兩個PN結(jié)的N區(qū)結(jié)合成一塊，而且使合成后的N區(qū)較薄，薄到它的寬度可以比注入空穴的擴散長度小很多，則由左方正偏PN結(jié)注入到N區(qū)的空穴，可以被右方反偏PN結(jié)所“收集”。這樣就構(gòu)成了一個結(jié)型晶體管，稱為PNP型晶體管

左方的PN結(jié)（正偏）叫發(fā)射結(jié)，右方的PN結(jié)（反偏）叫收集結(jié)或集電結(jié)，左方的P區(qū)叫發(fā)射區(qū)，右方的P區(qū)叫做收集區(qū)或集電區(qū)，中間的N區(qū)叫基區(qū)，三個電極分別稱為發(fā)射極（E）、集電極（C）和基極（B）。28晶體管的基本工作原理：

在工作狀態(tài)下，發(fā)射結(jié)的作用在于向基區(qū)提供少子，收集結(jié)的作用在于收集從基區(qū)擴散過來的少子，結(jié)果是：發(fā)射結(jié)的電流能夠控制集電結(jié)的電流。具體地說，在某一瞬間發(fā)射結(jié)注入的空穴多，則集電結(jié)的電流就大；反之，發(fā)射結(jié)注入的空穴少，集電結(jié)的電流就小。如果把一個信號加于發(fā)射結(jié)，使發(fā)射結(jié)電流隨信號改變，則能在集電極的電流變化中把這個信號重現(xiàn)出來。

為保證這一控制過程順利進行，其結(jié)構(gòu)上的先決條件使基區(qū)寬度小于少子擴散長度。

如果三極管是由兩層N區(qū)和一層P區(qū)構(gòu)成的NPN結(jié)構(gòu)，其工作原理與PNP管是完全類似的，區(qū)別僅在于發(fā)射結(jié)向基區(qū)注入的少子是電子。需要說明的是實際上常用的微波雙極晶體管是硅NPN型。29（2）.連接方式

共基極連接、共發(fā)射極連接和共集電極連接。三種連接方式都可以使發(fā)射結(jié)處于正偏、有注入少子作用，使集電結(jié)處于反偏、有收集作用。PNP型雙極晶體管的連接方式共基極連接PPNECBBECPNPBECPNP共發(fā)射極連接共集電極連接30PPNPNP型雙極晶體管各極電流構(gòu)成0WEBC31二等效電路與結(jié)構(gòu)基區(qū)體電阻；基區(qū)歐姆接觸電阻；集電區(qū)體電阻；集電極歐姆接觸電阻；發(fā)射結(jié)的結(jié)電阻；發(fā)射區(qū)的體電阻；可忽略發(fā)射極歐姆接觸電阻；發(fā)射結(jié)的勢壘電容；發(fā)射結(jié)的擴散電容；集電結(jié)的結(jié)電阻；一般由于反偏較大可忽略電流放大系數(shù)；若考慮封裝因素在內(nèi)，等效電路中還必須加上封裝電容和封裝引線電感；32NPN型PNP型雙極型晶體管電路符號ECBECB33三晶體管的伏安特性曲線輸入端與公共端之間的電流-電壓關(guān)系稱為輸入特性；輸出端與公共端之間的電流-電壓關(guān)系稱為輸出特性。這些特性用曲線形式表示出來就是特性曲線。對應于三種連接方式，總共有三種輸入特性曲線和三種輸出特性曲線。晶體管的工作基礎在于兩個結(jié)之間的相互作用，因而會導致輸入對輸出、輸出對輸入存在相互之間的影響，所以還有一種轉(zhuǎn)移特性曲線。34輸入特性發(fā)射極連接輸入特性曲線為參數(shù)電路的輸出端短路，由于發(fā)射結(jié)處于正偏，相當于發(fā)射結(jié)和集電結(jié)處于正偏下并聯(lián)，其曲線與PN結(jié)的正向伏安特性相似。集電結(jié)處于反偏，集電結(jié)空間電荷區(qū)展寬，基區(qū)有效寬度將減小，基區(qū)內(nèi)復合損失也將減小，就減小，因而曲線向右移。發(fā)射極與基極短路，流過基極的將是集電結(jié)反向飽和電流共發(fā)射極連接情況35輸出特性在放大區(qū)，共發(fā)射極輸出特性曲線比共基極情形時上翹更為顯著。

36四晶體管的工作特性1）頻率特性

372）功率特性

一般來說，欲使晶體管輸出較大的功率，可以通過提高集電結(jié)的反向耐壓和增大集電極電流來實現(xiàn)，但這兩方面都有限制。下面介紹晶體管在大信號下的特性改變和極限值。

383）溫度特性

研究結(jié)果表明，溫度對于晶體管的特性影響是相當大的，過高的溫度還會導致“熱擊穿”，溫度和散熱處理是晶體管工作的一個重要方面。394）噪聲特性

405）開關(guān)特性PN結(jié)在正向偏置時，具有低阻抗，可流過很大的電流，在反偏時，具有高阻抗，僅有很小的反向漏電流流過，這種特性稱為“開關(guān)”特性。與PN結(jié)管類似，雙極型晶體管也具有‘開關(guān)“特性”。

只要在晶體管的輸入端加上正、負脈沖，就能使晶體管在截止與飽和狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，起到開關(guān)作用。同樣，由于晶體管也存在電荷儲存，其開關(guān)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換也不可能立刻完成，有一定的“開啟時間”和“關(guān)閉時間”。

一般來說，晶體管的開關(guān)速度跟不上微波頻率的變化。與PIN管類似，利用這一點可以在晶體管輸入端加上低頻的控制電壓，以決定晶體管的通與斷。414場效應晶體管

場效應晶體管（FieldEffectTransistor），習慣上稱作場效應管，英文簡稱為FET。場效應管也稱為“單極型晶體管”，構(gòu)成其工作的只有一種載流子，或是空穴，或是電子，形成的是多子電流。從原理上說，它是一種利用電場的作用，來改變多子電流流通通道的幾何尺寸，從而改變通道導電能力的一種器件。場效應晶體管可以分為四類：結(jié)型場效應晶體管（JunctionFieldEffectTransistor-JFET）；金屬絕緣柵型場效應晶體管（MetalInsulatorSemiconductorFieldEffectTransistor-MISFET），它是一種應用最為廣泛的類型，金屬氧化物半導體場效應管（MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor-MOSFET）即屬于這一類，通稱為MOS管；金屬半導體場效應晶體管（MEtalSemiconductorFieldEffectTransistor-MESFET）；異質(zhì)場效應晶體管（HeteroFieldEffectTransistor-HeteroFET），高電子遷移率晶體管（HighElectronMobilityTransistor-HEMT）即屬于這一類。

由于存在由柵極和絕緣體或負偏置PN結(jié)形成的大電容，MOSFET和JFET具有較低截止頻率，通常工作于低和中等頻率范圍內(nèi)，在1GHz以下。GaAsMESFET可使用在60~70GHz范圍內(nèi)。而HEMT可工作超過100GHz。因為我們傾向于射頻應用，所以將著重介紹后兩種類型。42一

金屬半導體場效應晶體管（1）基本結(jié)構(gòu)與工作原理典型GaAsMESFET的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。

如果在柵極和源極之間加上負電壓V_GS（柵壓），使金半結(jié)處于反偏，這時空間電荷層將展寬，使溝道變窄，從而加大溝道電阻、減小I_D。因此控制柵壓V_GS可以靈敏地改變耗盡層寬窄，從而調(diào)制溝道厚度，達到最終控制漏流I_D的目的。43當

較小時，溝道可視為一個簡單電阻，結(jié)果

與

的關(guān)系是線性的。（b）當

逐漸增大，電流

也會加大，溝道中的歐姆壓降也將隨之加大，

對溝道寬度的控制作用開始顯現(xiàn)出來，柵極與N溝道之間的反向偏置沿著從源到漏的方向越來越大，于是靠近漏極端的空間電荷區(qū)較靠近源極端的空間電荷區(qū)為寬，如圖(c)所示

繼續(xù)增加使

，可導致在靠近漏極端處，溝道厚度減為零，溝道出現(xiàn)“夾斷”狀態(tài)。(d)(2).源、漏間電壓電流關(guān)系－一般情況

1)①若

時，整個器件處于平衡狀態(tài)，N區(qū)中只有平衡狀態(tài)下的空間電荷區(qū)。(a)

②若

時，則應有電流

經(jīng)過N溝道，自漏極流向源極，柵結(jié)處于由

造成的反偏壓下。

4445

在

基礎上，繼續(xù)增大，使

，溝道被夾斷的范圍將擴大。（e）如果進一步使

加大，將會發(fā)生柵結(jié)的雪崩擊穿，電流突然增大。

2)

即在源漏間已經(jīng)存在一個固定的直流負偏壓，這時的源、漏間電壓電流關(guān)系與

完全相似，只是由于存在負偏壓，柵結(jié)的空間電荷區(qū)將展寬，使溝道較

時為窄，電阻更大。這時出現(xiàn)電流飽和時的漏電壓相應降低，飽和電流值也減小。MESFET電壓電流特性（不存在電子速度飽和效應時）MESFET轉(zhuǎn)移特性圖右表示了柵長度為3、漏極電流已飽和的GaAsMESFET情況。此時短溝道內(nèi)電場很高，而且由于溝道厚度不均勻而造成電場分布不均勻(3).源、漏間電壓電流關(guān)系－短柵GaAsMESFET情況

短柵低噪聲GaAsMESFET電壓電流特性46（4）.等效電路

MESFET在電路中的符號見右下圖。47（五）晶體管的工作特性1）頻率特性

單向最大資用功率增益482）功率特性

PCM=VDS·ID右圖表示了MESFET的功率極限情況。493）噪聲特性

②噪聲系數(shù)與工作頻率的關(guān)系?？梢郧蟮妹枋鯩ESFET最小噪聲系數(shù)特性的常用近似表達式為本征MESFET噪聲等效電路503）噪聲特性

MESFET的

～

關(guān)系（

為零偏壓時飽和漏電流）51二

異質(zhì)場效應晶體管（1）．基本結(jié)構(gòu)

異質(zhì)場效應晶體管的典型代表是高電子遷移率晶體管（HEMT）。高電子遷移率晶體管也稱為調(diào)制摻雜場效應晶體管，它利用不相似半導體材料諸如GaAlAs/GaAs異質(zhì)結(jié)帶隙能上的差別，可以大大突破MESFET的最高頻率限制，而同時保持其低噪聲性能和高功率額定值。圖5.6-14給出了HEMT的基本結(jié)構(gòu)。圖中最上部的N+型GaAs層是為了提供一個良好的源極和漏極接觸電阻，形成源極和漏極引線的歐姆接觸；在柵極下形成金屬引線與半導體的金半接觸；最下部為半絕緣的GaAs襯底。在N型GaAlAs和非摻雜的GaAs之間加了一層非摻雜的GaAlAs薄層。52（2）.工作原理HEMT的特性來源于其GaAlAs/GaAs異質(zhì)結(jié)的特殊能帶結(jié)構(gòu)，當GaAlAs和GaAs緊密接觸形成異質(zhì)結(jié)后，其能帶結(jié)構(gòu)如圖。由于電子載流子從摻雜GaAlAs和未摻雜GaAs層之間界面上的施主位置分離出來，進入到GaAs層一側(cè)的量子勢阱中，在那里它們被局限于非常窄（約10nm厚）的層內(nèi)，在垂直于界面方向受到阻擋，只可能平行于界面作運動，由于這部分電子在空間上已脫離了原來施主雜質(zhì)離子的束縛，在運動過程中所受雜質(zhì)散射的作用大大減弱，因此載流子遷移率大為提高。HEMT的GaAlAs-GaAs界面的能帶圖53（3）.電壓電流關(guān)系

544.特性HEMT最突出的特性即是其高工作頻率和低噪聲。與MESFET類似，HEMT的高頻特性也取決于渡越時間和電子遷移率?？梢钥吹?，由于載流子的高遷移率，顯然HEMT的特征頻率和最高振蕩頻率遠高于MESFET。目前工藝水平下，HEMT的工作頻率已經(jīng)可超過100GHz。而目前正在開展的研究，如GaInAs/Al