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Analisi delle prestazioni di rumore di HEMT per microonde al variare della temperatura e della polarizzazione mediante modellistica

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6 Grazie a questa geometria della conduzione si consegue un miglioramento delle proprietà di controllo del gate sul flusso di corrente che si traduce in elevati valori della transconduttanza g m [3, 4] . Ulteriori vantaggi offerti dall’HEMT sono: a) le elevate frequenze di lavoro raggiungibili grazie alla maggiore velocità di saturazione dei portatori di carica nel canale non drogato, b) una barriera di tipo Schottky più elevata al contatto di gate dovuta alla deposizione del metallo sull’AlGaAs invece che sul GaAs, c) una minore cifra di rumore con un considerevole guadagno associato in quanto è possibile mantenere elevati valori di transconduttanza anche in condizioni di polarizzazione del gate prossime al pinch-off [5] . La struttura dell’HEMT convenzionale in AlGaAs-GaAs presenta di contro degli inevitabili svantaggi come, per esempio, l’esistenza di centri trappola dovuti agli atomi droganti introdotti che riducono la densità degli elettroni nel canale, con una conseguente diminuzione della corrente fornita per basse tensioni applicate tra drain e source. Inoltre il valore del salto energetico associato alla buca quantica di potenziale che si crea per la conduzione del sottile strato di elettroni risulta relativamente basso e in condizioni di elevato campo elettrico nel canale una parte degli elettroni del gas bidimensionale acquista un’energia tale da passare indietro nello strato di AlGaAs dando luogo ad una conduzione di qualità degradata (MESFET parassita). Per migliorare le prestazioni ottenibili da una struttura di tipo HEMT si è introdotto l’uso di una percentuale di indio; infatti, la realizzazione del canale mediante un composto di indio e GaAs (InGaAs) presenta una velocità di saturazione degli elettroni più elevata di quella del GaAs, nonché un salto energetico relativo al confinamento degli elettroni sensibilmente più elevato. In tali dispositivi, detti HEMT pseudomorfici, si ottengono quindi valori di transconduttanza maggiori e più elevati limiti in frequenza, che possono essere ulteriormente migliorati utilizzando substrati di InP, in quanto ciò consente un migliore adattamento reticolare all’interfaccia di conduzione a seguito dell’inserimento di una maggiore quantità di indio nel composto. In conclusione si può affermare che, allo stato attuale, gli HEMT pseudomorfici realizzati su substrato di InP risultano essere i dispositivi attivi aventi le migliori caratteristiche di basso rumore con elevato guadagno associato e alta frequenza di funzionamento [6] . Per polarizzare correttamente un HEMT bisogna applicare una tensione negativa tra il terminale di gate e quello di source perché si possa svuotare il canale di AlGaAs n + , mentre una tensione positiva va applicata tra drain e source affinché si crei il campo elettrico necessario per il moto di drift degli elettroni del gas bidimensionale. Tipici valori di tensioni e correnti di polarizzazione di HEMT per applicazioni a basso rumore sono: a) tensione applicata tra drain e source ( V DS ) : valori positivi e minori di 5 V ; b) corrente fornita tra drain e source ( I DS ) : valori compresi tra 5 e 15 mA ; c) tensione applicata tra gate e source (V GS ) : valori negativi e pari ad alcuni decimi di Volt, infatti si ottengono condizioni di pinch-off già per valori di V GS prossimi ad 1 V, inoltre il range di valori è piuttosto ristretto a causa dell’elevato valore di g m che rende il controllo della corrente tramite la tensione di gate relativamente fine.
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Analisi delle prestazioni di rumore di HEMT per microonde al variare della temperatura e della polarizzazione mediante modellistica

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Informazioni tesi

  Autore: Flavio Di Prima
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 1995-96
  Università: Università degli Studi di Palermo
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Elettronica
  Relatore: Mario Sannino
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 76

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