HEMT

Im Grunde ist der HEMT eine spezielle Bauvariante des Feldeffekttransistors. Dieser Transistor (HEMT) ist für äußerst hohe Frequenzen ausgelegt und entspricht von der allgemeinen Konstruktion her einer individuellen Bauform des JFETs. Die Abkürzung HEMT steht vollständig ausgeschrieben für „high-electron-mobility-transistor“, zu Deutsch „Transistor mit großer Elektronenbeweglichkeit“.

Der HEMT setzt sich aus mehreren Halbleiterschichten verschiedener Materialien zusammen. Diese, zur Fertigung des Transistors verwendeten Halbleitermaterialien, weisen unterschiedlich große Bandlücken auf. Oft kommt beim HEMT ein Materialsystem, bestehend aus Gallium-Arsenid und Alluminium-Gallium-Arsenid, zum Einsatz (AIGaAs/GaAs). Bei diesem speziellen FET ist in dieser Kombination das AIGaAs negativ und das GaAs gar nicht geladen. Aufgrund intern ablaufender physikalischer Prozesse entsteht im Betrieb des HEMT ein zweidimensionales Elektronengas (2DEG). Dieses Gas kann als leitender Kanal verwendet werden. Weiterhin besitzen das Elektronengas und folglich auch der Feldeffekttransistor eine sehr hohe Elektronenbeweglichkeit.











 
  Forschungen rund um dieses Thema und den HEMT wurden erstmals vom deutschen Physiker Horst Störmer angestoßen. Er entwickelte ein Verfahren (Modulationsdotierung), das die Ladungsträgermobilität, auch des HEMTs, weiter steigerte. Diese Ergebnisse waren wegbereitend für spätere Entdeckungen rund um den fraktionierten Quanten-Hall-Effekt. Das grundlegende HEMT-Prinzip ist auf unterschiedlichste Halbleitermaterialsysteme anwendbar und bietet somit viele Möglichkeiten bei der Entwicklung von Transistoren zu variieren.

Anliegen moderner Forschung, rund um den FET bzw. HEMT, sind Materialkombinationen aus Aluminium-Gallium-Nitrid (AIGaN) und Galliumnitrid (GaN). Diese ermöglichen eine größere elektrische Betriebsspannung, bevor sich ein Felddurchbruch einstellt. Diese Halbleitermaterialkombination erweist sich insbesondere für Leistungs-MOSFETs bzw. Leistungstransistoren im Allgemeinen als vorteilhaft, da die Anpassung der elektrischen Leistung simplifiziert wird. Ein großes Einsatzgebiet des HEMTs stellen wegen seiner sehr hohen Elektronenbeweglichkeit die Hochfrequenztechnik bzw. generell Hochfrequenzanwendungen dar. Die elektronische Steuerung dieses individuellen FETs ähnelt der eines gängigen MESFETs (Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistor). Sie erfolgt auch beim HEMT quasi über ein Metall-Gate, das in Verbindung mit der negativ geladenen Halbleiterschicht steht.
 

 


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