طراحی و شبیه سازی دیود اثرمیدانی با تحرک الکترونی بالا مبتنی بر AlGaN/GaN

طراحان سیستم روی تراشه های جدید سعی در گنجاندن ملزومات بیشتری در طراحی بلوک های ساختاری دارند تا مدارهای مجتمع دیجیتالی قابل اطمینان با چگالی بالا، سرعت کلیدزنی بالا و توان مصرفی پایین ارایه دهند. در این مقاله، افزاره جدیدی به نام دیود اثر میدانی با تحرک الکترونی بالا (HEMFED) بر پایه AlGaN/GaN با موفقیت طراحی شده است. به منظور جلوگیری از نشت لایه بافر GaN و کاهش تاثیر مخرب تله های این لایه بر روی رفتار انتقالی گاز الکترون دو بعدی (2-DEG)، یک لایه جداساز AlN در ساختار ناهمگون به کار رفته است. ساختار پیشنهادی، نسبت جریان روشن به خاموش (ION/IOFF) را تا 107×88/4 برابر نسبت به همتای ترانزیستور با تحرک الکترونی بالا (HEMT) بر پایه AlGaN/GaN، 108×20/8 برابر نسبت به همتای ترانزیستور اثر میدانی فلز-اکسید-نیمه هادی (MOSFET)، و 104×05/9 برابر نسبت به همتای دیود اثر میدانی (FED) بر پایه Si در ولتاژ تغذیه V 8/1 بهبود می دهد. این برتری ناشی از برقراری یک میدان الکتریکی قوی به میزان kV/cm 800 در ناحیه 2-DEG ساختار ناهمگون پیشنهادی وتسریع حرکت حامل های الکترون صفحه ای در کانال می باشد. از این رو، این افزاره در کاربردهای دیجیتالی سرعت بالا و توان مصرفی پایین قابلیت استفاده دارد.