Investigação de parâmetros elétricos, analógicos e ruído de baixa frequência em transistores de alta mobilidade de elétrons - Bergamim, Luis Felipe de Oliveira [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022)
Neste trabalho, propriedades analógicas e a densidade espectral de potência (PSD) de ruído de baixa frequência de transistores AlGaN/GaN (Nitreto de Gálio e Alumínio/Nitreto de Gálio) de alta mobilidade de elétrons (HEMT) são experimentalmente investigados com a variação no comprimento (L) e na largura (W) do canal em diferentes temperaturas para qualificação de seu desempenho. Importantes figuras de mérito para o desempenho analógico, tais como Eficiência do transistor (gm/ID), condutância de saída (gd), tensão Early (VA) e ganho intrínseco de tensão (AV) serão analisadas na faixa de temperaturas (T) de 25°C até 200°C. Adicionalmente, o ruído de baixa frequência é analisado na faixa de temperatura de aproximadamente 5°C até 100°C, a fim de se entender os mecanismos físicos envolvidos no tipo de dispositivo. Os resultados analógicos indicam que, devido à mudança no potencial de Fermi e da mobilidade dos elétrons, ocorrem variações nos parâmetros analógicos com o aumento de temperatura e variação do comprimento do canal, respectivamente. Com base na análise do ruído, é visto que a variação significativa em sua densidade espectral é dominada pelo ruído flicker (1/f), originado de flutuações no número de portadores. Além disso, observou-se do aumento de ruído de dispositivos com menor comprimento de canal. As características de ruído de baixa frequência (LF) indicam que os dispositivos HEMT podem ser candidatos promissores para aplicações que requerem alta potência de saída, largura de banda ampla e alto ganho, como é o caso de aplicações analógicas, sistemas de medição e rádio frequência (RF).

In this work, analog properties, and noise power spectral density (PSD) of the high electron mobility (HEMT) AlGaN/GaN (Gallium Aluminum Nitride/Gallium Nitride) transistors are experimentally investigated with the variation in the channel length (L) and width (W) at different temperatures to qualify their performance. Important figures of merit for analog performance such as Transistor Efficiency (gm/ID), Output Conductance (gd), Early Voltage (VA) and Intrinsic Voltage Gain (AV) will be analyzed in the temperature range (T) from 25°C to 200°C. Additionally, the origin of the low frequency noise is analyzed in the temperature range of approximately 5°C to 100°C in order to understand the physical mechanisms involved in device. Analog results indicate that, due to the change in Fermi potential and electron mobility, variations in analog parameters are observed with increasing temperature and channel length variation. Based on the noise analyses, it is seen that the significant variation in the spectral density of noise is dominated by flicker noise (1/f), originated from fluctuations in the number of carriers. In addition, an increase in noise was observed in devices with shorter channel lengths. The low frequency (LF) noise characteristics indicate that HEMT devices can be promising candidates for applications that require high output power, wide bandwidth, and high gain, such as analog, measurement systems, and radio frequency applications. (RF).
Investigation of electrical, analogy and low frequency noise parameters in high electron mobility transistors
Keywords: Microeletrônica; Transistores; Semicondutores