طراحي ترانزيستور با قابليت تحرك الكترون بالا با پيوند ناهمگون GaN/AlGaN با گيت پشتي و لايه جدا كننده ذاتي

Design of GaN/AlGaN Heterojunction High Electron Mobility Transistor with Back Gate and Intrisnic Spacer Layer

در اين مقاله، ترانزيستوري با قابليت تحرك الكترون بالا (HEMT) با استفاده از پيوند ناهمگون GaN/AlGaN با لايه جدا كننده ذاتي و گيت پشتي پيشنهاد گرديده است. اثر گيت پشتي و لايه جدا كننده ذاتي GaN بر رفتار DC و AC ترانزيستور مورد مطالعه قرار گرفته است. پارامترهاي عملكرد مانند جريان درين، هدايت انتقالي، فركانس قطع، حداكثر فركانس نوسان، سويينگ زير آستانه و DIBL براي همه طراحي ها محاسبه شده است. پارامترهاي مذكور بين ساختارهاي تك گيتي و دوگيتي پيشنهادي مقايسه شده است كه حاكي از بهبود رفتار ترانزيستور با اضافه شدن گيت پشتي است. همچنين اثر اضافه نمودن لايه جدا كننده ذاتي بر پارامترهاي ترانزيستور دو گيتي پيشنهادي بررسي گرديده است. محاسبه پاسخ فركانسي نشان مي دهد فركانس قطع HEMT دو گيتي پيشنهادي برابر با 272 است كه نسبت به مقدار GHz 132 مربوط به ساختار دو گيتي بدون لايه جدا كننده بهبود قابل ملاحظه اي يافته است. نتايج نشان مي دهد، اضافه نمودن گيت پشتي و لايه جدا كننده ذاتي هر دو باعث بهبود مشخصات DC و AC در HEMT مي شوند.

In this paper, GaN/AlGaN heterojunction high electron mobility transistors (HEMTs) with intrinsic spacer layer and back gate have been proposed. The effect of the back gate and intrinsic GaN spacer layer on transistors’ DC and AC behavior have been studied. Performance parameters such as drain current, transconductance, cutoff frequency, maximum oscillation frequency, subthreshold swing and drain induced barrier lowering (DIBL) have been calculated for all designs. The mentioned parameters have been compared between the proposed single-gate and double-gate structures which show the improved performance of the transistor with added back gate. In addition, the effect of adding the intrinsic space layer to the proposed doube gate HEMT has been investigated. The calculation of the frequency response shows that the cut-off frequency of the proposed HEMT is 272 GHz which has considerably increased compared to the 132 GHz for the double gate HEMT without spacer layer. The results reveal that adding the back gate and the intrinsic spacer layer to the structures, both have resulted in improved DC and AC characteristics of the HEMT.