ترانزیستور با تحرک الکترون بالا بر پایه گالیم نیترید (GaN HEMT)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع ترانزیستورها (Transistor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
ترانزیستور با تحرک الکترون بالا بر پایه گالیم نیترید (GaN HEMT) :
GaN HEMT نوعی HEMT است که در آن کانال از گالیم نیترید (GaN) و لایه سد (Barrier) معمولا از AlGaN یا InAlN ساخته می شود. GaN یک نیمه هادی با گاف انرژی وسیع (۳.۴ eV) است که ویژگی های بسیار خوبی برای کاربردهای توان بالا و فرکانس بالا دارد.
مهم ترین مزیت GaN HEMT، میدان شکست بحرانی بسیار بالا (حدود ۳.۳ MV/cm) نسبت به GaAs (۰.۴ MV/cm) و سیلیکون (۰.۳ MV/cm) است. این بدان معناست که برای یک ولتاژ معین، ناحیه رانفت (Drift Region) می تواند بسیار کوتاه تر باشد و در نتیجه مقاومت
\[ R_{DS(on)} \]کاهش یابد. همچنین چگالی توان بالایی (چند وات بر میلی متر) می تواند ارائه دهد.
\[ \text{شکست بحرانی} \ E_{crit} \approx 3.3\,\text{MV/cm} \quad , \quad \text{GaAs} \ E_{crit} \approx 0.4\,\text{MV/cm} \]کاربردهای GaN HEMT: تقویت کننده های توان در ایستگاه های پایه مخابراتی (۴G/5G)، رادارهای نظامی (مانند رادارهای AESA)، منابع تغذیه سوئیچینگ پرتوان، و شارژرهای سریع. GaN HEMTها به دلیل تحرک الکترون بالا و سرعت سوئیچینگ عالی، می توانند در فرکانس های بالا (چند گیگاهرتز تا چند ده گیگاهرتز) با بازده بالا کار کنند.
چالش ها: trapping effects (که باعث کاهش توان و پدیده Current Collapse می شود) و قابلیت اطمینان. با پیشرفت تکنولوژی، این مشکلات کاهش یافته و GaN HEMTها در حال جایگزینی با LDMOS در بسیاری از کاربردهای RF و قدرت هستند. نمونه های تجاری: Cree/Wolfspeed، Qorvo، و MACOM.
