mahtabi
مدیر بازنشسته
فناوری UWB توسط FCC در فوریه سال 2002 به عنوان یک طرح بی سیم که معادله ی (BW/fc> %20) را برآورده سازد، معرفی شد(اِلینگِر[1]، 2008). در رابطه ی ارائه شده، fc فرکانس مرکزی باند است. در یک سیستم UWB پهنای باند کل باید بیشتر از 500 مگاهرتز باشد. پهنای باند تعیین شده برای UWB برابر10.6 [SUB]~[/SUB] 3.1 گیگاهرتز باشد. برای طراحی یک تقویت کننده نویز پایین از ترانزیستور استفاده می شود.
ترانزیستور در سال 1947 در آزمایشگاه های بل هنگام تحقيق برای تقویت کننده های بهتر و یافتن جایگزینی بهتر برای رله های مکانيکی اختراع شد. لوله های خلاء، صوت و موسيقی را در نيمه اول قرن بيستم تقویت کرده بودند، اما توان زیادی مصرف می کردند و سریعاً می سوختند. شبکه های تلفن نيز به صد ها هزار رله مکانيکی برای اتصال مدارات به همدیگر نياز داشتند تا شبکه بتواند سر پا بایستد و چون این رله های مکانيکی بودند لازم بود برای عملکرد مطلوب هميشه تميز باشند. در نتيجه نگه داری و سرویس آنها مشکل و پر هزینه بود.
نخستین قطعهی AlGaAs-GaAs pHEMT در سال 1982 و سپس در سال 1986 قطعهی AlGaAs/InGaAs pHEMT توسط شرکت فوجیتسو ژاپن معرفی شد. در ساخت قطعات بهتر تلاش اولیه بر این است که مقاومت کانال را بوسیلهی افزایش چگالی الکترون و همچنین افزایش موبیلیتی کاهش دهیم. اختلاف گاف انرژی بیشتر بین AlGaAs و InGaAsسبب ایجاد چگالی حامل بیشتر و جریان بیشتر شده و باعث بهبود نویز و حالت خطی قطعه شده که این امر بدلیل محدودیت بهتر حامل که همان الکترون است میباشد(لَهسِینی و همکاران، 2013).
ترانزیستور اثر میدان ناهمگون(HEMT: ترانزیستور تحرک بالای الکترون) جزیی است که در نزدیکی MESFET عمل می کند. با این تفاوت که HEMT از یک اتصال بین موادی که باندهای انرژی مختلفی دارند (نا همگون) تا الکترون های تشکیل دهنده جریان تخلیه منبع ها در نیمه هادی های خالص حرکت دهد، برای کم کردن زمان انتقال و در نتیجه افزایش کارآیی در فرکانس استفاده می کنند. سرعت الکترون در واقع حتی از نیمه هادی خالص هم بیشتر است. خالصی ها نیمه های کوچک است زیرا پخش ناخالصی های یونیزه کم شده است(وِندلین[1] و همکاران، 2005).
انواع HEMT ها
اما در حقیقت، دو مادهی همانند AlGaAs روی GaAs ، دارای ثابت شبکههای اندکی متفاوت هستند. این امر سبب میشود که وقتی این مواد را روی هم نشانده می شوند، اثر deep-level traps اتفاق میافتد. این اثر سبب میشود که تلههای انرژی بوجود بیاید که سبب میشود الکترونها در آن تلهها افتاده و انرژی بیشتری برای هدایت آنها به لایهی ظرفیت صرف شود. در نتیجه اثر deep-level traps سبب کاهش کارایی قطعه میگردد. یک HEMT که در آن این قانون نقض شده است pHEMT نامیده میشود که در واقع سرواژهی pseudomorphic HEMT میباشد.
ترانزیستور در سال 1947 در آزمایشگاه های بل هنگام تحقيق برای تقویت کننده های بهتر و یافتن جایگزینی بهتر برای رله های مکانيکی اختراع شد. لوله های خلاء، صوت و موسيقی را در نيمه اول قرن بيستم تقویت کرده بودند، اما توان زیادی مصرف می کردند و سریعاً می سوختند. شبکه های تلفن نيز به صد ها هزار رله مکانيکی برای اتصال مدارات به همدیگر نياز داشتند تا شبکه بتواند سر پا بایستد و چون این رله های مکانيکی بودند لازم بود برای عملکرد مطلوب هميشه تميز باشند. در نتيجه نگه داری و سرویس آنها مشکل و پر هزینه بود.
نخستین قطعهی AlGaAs-GaAs pHEMT در سال 1982 و سپس در سال 1986 قطعهی AlGaAs/InGaAs pHEMT توسط شرکت فوجیتسو ژاپن معرفی شد. در ساخت قطعات بهتر تلاش اولیه بر این است که مقاومت کانال را بوسیلهی افزایش چگالی الکترون و همچنین افزایش موبیلیتی کاهش دهیم. اختلاف گاف انرژی بیشتر بین AlGaAs و InGaAsسبب ایجاد چگالی حامل بیشتر و جریان بیشتر شده و باعث بهبود نویز و حالت خطی قطعه شده که این امر بدلیل محدودیت بهتر حامل که همان الکترون است میباشد(لَهسِینی و همکاران، 2013).
ترانزیستور اثر میدان ناهمگون(HEMT: ترانزیستور تحرک بالای الکترون) جزیی است که در نزدیکی MESFET عمل می کند. با این تفاوت که HEMT از یک اتصال بین موادی که باندهای انرژی مختلفی دارند (نا همگون) تا الکترون های تشکیل دهنده جریان تخلیه منبع ها در نیمه هادی های خالص حرکت دهد، برای کم کردن زمان انتقال و در نتیجه افزایش کارآیی در فرکانس استفاده می کنند. سرعت الکترون در واقع حتی از نیمه هادی خالص هم بیشتر است. خالصی ها نیمه های کوچک است زیرا پخش ناخالصی های یونیزه کم شده است(وِندلین[1] و همکاران، 2005).
انواع HEMT ها
- pHEMT AlGaAs/InGaAs
اما در حقیقت، دو مادهی همانند AlGaAs روی GaAs ، دارای ثابت شبکههای اندکی متفاوت هستند. این امر سبب میشود که وقتی این مواد را روی هم نشانده می شوند، اثر deep-level traps اتفاق میافتد. این اثر سبب میشود که تلههای انرژی بوجود بیاید که سبب میشود الکترونها در آن تلهها افتاده و انرژی بیشتری برای هدایت آنها به لایهی ظرفیت صرف شود. در نتیجه اثر deep-level traps سبب کاهش کارایی قطعه میگردد. یک HEMT که در آن این قانون نقض شده است pHEMT نامیده میشود که در واقع سرواژهی pseudomorphic HEMT میباشد.
- PHEMT InGaP/InGaAs