Lapisan epi GaN biasanya ditanam oleh MOCVD pada pelbagai substrat, seperti substrat nilam, Si dan SiC. Pilihan substrat berbeza mengikut keperluan aplikasi. Jadi untuk aplikasi RF MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), substrat SiC, yang boleh memberikan tahap kuasa tertinggiwafer Gan, dengan ciri-ciri cemerlang lain untuk memastikan penggunaannya dalam persekitaran yang paling mencabar, adalah bahan pilihan untuk pertumbuhan hoteroepitaxial GaN. Di bawah disenaraikan struktur GaN MOSFET berasaskan SiC ditanam untuk aplikasi RF. Selain itu, kami boleh mengembangkan struktur transistor GaN epitaxial tersuai untuk peranti RF.

1. Epitaksi Struktur MOSFET GaN pada Substrat SiC untuk Aplikasi RF

PAM200409-MOSFET

No.Struktur MOSFET AlGaN / GaN

No.2GaN pada wafer SiC dengan struktur EPI untuk RF MOSFET

Untuk ruang dalaman telefon bimbit, struktur GaN pada SiC epi boleh mencapai kawalan penggunaan kuasa yang baik. Dalam komunikasi satelit dengan frekuensi tinggi dan keperluan output kuasa tinggi, ia menganggarkan bahawa teknologi galium nitrida (GaN) akan menggantikan GaA dan Si secara beransur-ansur sebagai penyelesaian baharu sejak kelebihan MOSFET GaN.

Antaranya, wafer MOSFET GaN-on-SiC menggabungkan kekonduksian terma yang sangat baik bagi SiC dengan ketumpatan kuasa tinggi dan keupayaan kehilangan rendah GaN. Berbanding dengan Si, SiC ialah substrat yang sangat lesap, menjadikan peranti beroperasi pada voltan tinggi dan arus longkang tinggi, suhu simpang akan meningkat secara perlahan dengan kuasa RF, menghasilkan prestasi RF yang lebih baik dan bahan yang sesuai untuk aplikasi RF.

2. Mengapa Wafer GaN-on-SiC MOSFET Lebih Baik daripada Semikonduktor Lain dalam Pasaran RF?

MOSFET GaN-on-SiC dijangka menggantikan penguasaan LDMOS berasaskan silikon dalam pasaran RF dalam masa terdekat. Dan GaN pada wafer epi SiC menonjol dalam aplikasi RF atas sebab berikut:

GaN mempunyai medan elektrik pecahan tinggi kerana jurang jalurnya yang besar, yang membolehkan peranti GaN beroperasi pada voltan yang lebih tinggi daripada peranti semikonduktor lain. Apabila tertakluk kepada medan elektrik yang cukup tinggi, elektron dalam semikonduktor boleh memperoleh tenaga kinetik yang mencukupi untuk memecahkan ikatan kimia (suatu proses yang dikenali sebagai pengionan hentaman atau kerosakan voltan). Jika pengionan hentaman tidak dikawal, prestasi peranti mungkin merosot. Memandangkan peranti GaN boleh beroperasi pada voltan yang lebih tinggi, ia boleh digunakan dalam aplikasi kuasa yang lebih tinggi.

Elektron pada GaN mempunyai halaju tepu yang sangat tinggi (halaju elektron pada medan elektrik yang sangat tinggi). Apabila digabungkan dengan keupayaan pengecasan yang besar, MOSFET GaN pada substrat SiC mampu memberikan ketumpatan arus yang lebih tinggi.

Output kuasa RF ialah hasil ayunan voltan dan arus, jadi lebih tinggi voltan dan lebih tinggi ketumpatan arus, lebih banyak kuasa RF boleh dihasilkan dalam transistor bersaiz hidup. Ringkasnya, peranti yang direka pada MOSFET GaN menegak menghasilkan ketumpatan kuasa yang lebih tinggi.

Peranti GaN-on-SiC mempamerkan sifat terma yang luar biasa, terutamanya disebabkan oleh kekonduksian terma yang tinggi SiC. Khususnya, suhu peranti pada struktur MOSFET GaN tidak menjadi setinggi peranti GaAs atau Si untuk penggunaan kuasa yang sama. Semakin rendah suhu peranti, semakin boleh dipercayai.

3. Mengenai MOSFET

MOSFET ialah sejenis IGFET (Insulated-Gate Field Effect Transistor) yang direka oleh pengoksidaan terkawal semikonduktor. Ia adalah transistor kesan medan yang boleh digunakan secara meluas dalam litar analog dan litar digital. Mengikut kekutuban saluran (pembawa kerja), MOSFET boleh dibahagikan kepada jenis-N dan jenis-P, yang juga dikenali sebagai NMOSFET (NMOS) dan PMOSFET (PMOS). Untuk GaN MOSFET lwn Si MOSFET, GaN MOSFET boleh bertukar lebih pantas daripada silikon, dan kadar slew dV/dt melebihi 100 V/sec.

Terdapat banyak teknologi MOSFET biasa, seperti MOSFET dwi-pintu, mod penyusutan MOSFET, MOSFET kuasa, MOSFET penyebaran dua kali dan sebagainya. Di antara semua jenis, MOSFET dwi-pintu biasanya digunakan dalam litar bersepadu RF. Kedua-dua pintu MOSFET ini boleh mengawal jumlah arus. Dalam aplikasi litar RF, gerbang kedua MOSFET dwi-pintu kebanyakannya digunakan untuk kawalan penukaran keuntungan, pengadun atau frekuensi.

Struktur MOSFET Dwi-Gate Biasa pada Substrat Si

Untuk maklumat lebih lanjut, sila hubungi kami melalui e-mel di victorchan@powerwaywafer.com dan powerwaymaterial@gmail.com.