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High power GaN-Based HEMTs on Sapphire and Silicon Substrates
Thesis

High power GaN-Based HEMTs on Sapphire and Silicon Substrates

Jia-Yi Wu
Masters, 國立清華大學, 電子工程研究所
2007

Abstract

氮化鎵 異質結構場效電晶體 GaN HEMT high electron mobility transistor
本論文主要研究氮化鎵異質結構場效電晶體在矽基板及藍寶石基板上對於高功率與微波方面的應用。這些具有400 □m閘極寬度的功率元件展現了300 mA/mm高的最大電流密度,以及80 mS/mm 的轉導係數。這些結果也指出元件在矽基板上亦可獲得較佳的特性,並且不同形狀的元件結構被採用來觀察不同的幾何形狀對崩潰耐壓及其他的非理性效應的影響,包含了閘極漏電流與低頻雜訊,而這些形狀則為指叉狀、矩形及圓形結構。如預期中的結果,這些封閉式結構的矩形和圓形電晶體在藍寶石基板中展現了高達650伏特的崩潰耐壓,這同樣也驗證了擁有較多根的指叉狀閘極會展現出較嚴重的缺陷影響,這些缺陷是來自於蝕刻平臺隔離時所伴隨產生的破壞。基於這個現象,封閉式結構的元件有效的避免了這些缺陷並提高了部分元件特性,從實驗的結果觀察到封閉式結構比指叉狀結構擁有較少的低頻雜訊和較好的崩潰耐壓。最後,元件的微波特性也是研究的目標之一,量測閘極長度為2 □m及寬度為2 mm元件,可求得達3.4 GHz的截止頻率及8.0 GHz的震盪最大頻率,倘若閘極長度縮小至可和業界元件相比的長度時,其結果和業界的成果可說是相近的。

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