Estudo da influência das múltiplas conduções do MISHEMT sobre seus principais parâmetros digitais e analógicos

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Canales, Bruno Godoy
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Engenharia elétrica; Microeletrônica; Semicondutores; Transistores
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/236095

Os Transistores de Alta Mobilidade de Elétrons (HEMT) do tipo Metal-Isolante-Semicondutor (MIS) têm sido alvo de diversos estudos devido à sua capacidade de operação com altas frequências (RF), altas potências e em altas temperaturas, além de apresentar corrente de porta mais baixa que seu antecessor (HEMT) por possuir um isolante de porta. Neste trabalho, foram estudadas as diferentes conduções de corrente e como estas afetam os parâmetros elétricos básicos dos MISHEMTs de estruturas AlGaN/ AlN/ GaN. Por fim, o potencial desses dispositivos para aplicações analógicas será estudado. Para entender melhor o comportamento elétrico do dispositivo, foram avaliados o diagrama de bandas de energia e a concentração de elétrons, ambos ao longo da profundidade do dispositivo. Os parâmetros elétricos avaliados foram a tensão de limiar (Vt), a inclinação da região de sublimiar (SS), a transcondutância (gm), a condutância de saída (gD), a tensão Early (VEA) e o ganho intrínseco de tensão (Av). Neste estudo foram consideradas a variação da profundidade dos eletrodos de fonte e dreno (dSD), distância entre os eletrodos de fonte/ dreno e o eletrodo de porta (LGS & LGD), a espessura do isolante de porta (tox), e o comprimento do canal (Lg). O material do isolante de porta e fração molar do alumínio no material AlxGa1-xN (x) também foram alterados. Os resultados mostram que a condução no MISHEMT de estrutura de porta metal/ isolante/ AlGaN/ AlN/ GaN acontece por 3 diferentes canais, os quais são formados pelo acúmulo de elétrons, em ordem crescente de polarização de porta, na 3ª interface (AlN/ GaN) através da região onde se forma o gás bidimensional de elétrons (2DEG), na 2ª interface (AlGaN/ AlN) também através do 2DEG, e na 1ª interface (isolante da porta/ AlGaN) através da acumulação de elétrons por efeito de campo elétrico. Foi constatado que: conforme os eletrodos de fonte e dreno se tornam mais espessos e atingem maiores profundidades, a resistência vertical entre os eletrodos de fonte/ dreno e os canais é reduzida; o aumento da espessura do isolante de porta causa maior queda do campo elétrico ao longo do isolante, o que altera o valor de polarização de porta que faz com que corte o canal nessas regiões (Vt); o aumento da espessura da camada AlGaN aumenta a resistência vertical entre os eletrodos de fonte/ dreno e os canais; a alteração na fração molar do AlGaN altera suas propriedades, que por sua vez, altera o comportamento de todos os canais com relação à predominância de cada canal na corrente total do dispositivo; o comprimento da porta altera principalmente a influência da 1ª interface na condução; os canais são afetados por efeito de saturação, semelhante ao efeito da modulação do comprimento do canal; com uma alta influência da 1ª interface na condução (baixo LGS & LGD), é possível atingir valores maiores de ganhos de tensão para polarizações de porta mais positivas.