13492

روش هاي مدلسازي ترنزيستورهاي GaN HEMT توان بالا

1402

دكتر جواد ياوند حسني

در اين مقاله قصد داريم به بررسي و مدلسازي ترانزيستورهاي HEMT با استفاده از نيمه‌هادي GaN انجام دهيم كه نسبت به نيمه‌هادي هاي ديگر از قبيل si, Ge, GaAs... مزايايي دارد كه از جمله آن مي‌توان به شكاف باند بالا‌حدود(3.4ev) و هم‌چنين سرعت انتقال الكترون‌ها اشاره كرد. نكته ديگري كه در اين ترانزيستورها وجود دارد آن است كه اكثرا از نوع D (Normally ON) هستند. درفركانس‌ها و توان‌هاي بالاتر دو نيمه هادي SiC و GaN را داريم كه اكثراً از نوع دوم استفاده مي شود. امروزه از GaN براي ساخت HEMT بسيار استفاده مي‌شود ، چون چگالي حامل بالا و قابليت انتقال بالايي دارند كه مهم‌ترين پارامتر براي توان و فركانس بالااست. حال مي‌خواهيم حالت هاي مدلسازي مختلف در اين عنوان و هم‌چنين ارائه پيشنهادات براي بهبود روش كاري را انجام بدهيم. ترانزيستورهاي HEMT به دليل ويژگي‌ها و مزاياي منحصربه‌فردي كه دارند، در بسياري از كاربردها به خصوص در حوزه‌هاي فركانس بالا، توان بالا و دماهاي بالا استفاده مي‌شوند. دلايل استفاده از ترانزيستورهاي HEMT عبارتند از: • تحرك الكترون بالا: HEMT ها به دليل ساختار دو بعدي الكتروني (2 DEG ) و نداشتن ناخالصي‌ها در كانال، تحرك الكترون بسيار بالايي دارند كه منجر به عملكرد سريع‌تر و كارايي بالاتر مي‌شود. •پهناي باند گسترده: به دليل وجود مواد نيمه‌هادي با باندگپ بزرگ مانند GaN، HEMT ها مي‌توانند در فركانس‌هاي بسيار بالا كار كنند كه براي كاربردهاي مخابراتي و راداري بسيار مناسب است. •توان بالا: HEMT ها توانايي تحمل توان‌هاي بالاتري را نسبت به ترانزيستورهاي ديگر دارند. اين ويژگي به خصوص در كاربردهاي مايكروويو و راديويي اهميت دارد. •پايداري حرارتي: ترانزيستورهاي HEMT به دليل استفاده از موادي مانند GaN، پايداري حرارتي بالاتري دارند و مي‌توانند در دماهاي بالاتر بدون كاهش عملكرد كار كنند. •راندمان بالا: به دليل تحرك الكترون بالا و قابليت كار در فركانس‌هاي بالا، HEMT ها راندمان توان بالايي دارند كه به خصوص در تقويت‌كننده‌هاي توان (Power Amplifiers) اهميت دارد. •قابليت تحمل ولتاژهاي بالا: HEMT ها به دليل استفاده از موادي با باندگپ بزرگ، مي‌توانند ولتاژهاي بالاتري را تحمل كنند كه براي كاربردهاي توان بالا ضروري است. اين ويژگي‌ها باعث شده است كه ترانزيستورهاي HEMT در كاربردهاي مختلفي از جمله مخابرات بي‌سيم، رادارها، سيستم‌هاي ماهواره‌اي، سيستم‌هاي الكترونيك قدرت و تقويت‌كننده‌هاي توان بالا به طور گسترده مورد استفاده قرار گيرند.

5/29/2024 12:00:00 AM

83014

1403/04/09

Modeling of GaN HEMT in power Applications

توان بالا

HEMT , GaN , 2DEG , SiC