氮化镓场效应晶体管的基本结构见图1。与任何功率场效应晶体管一样,氮化镓器件的结构具有栅极,源极和漏极电极。源极和漏极电极穿过 Algan顶层与下面的二维电子气形成欧姆接触,并在源极和漏极之间形成短路,直至二维电子气区域内的电子耗尽,以及半绝缘的氮化镓晶体可以阻隔电流为止。为了耗尽二维电子气的电子,我们需要将栅极电极放置在AGaN层的上面。对于很多早期的氮化镓晶体管来说,这个栅极电极形成为一个与顶部的表面接触的肖特基接触点。在这个接触点施加负电压,肖特基势垒将变成反向偏置,从而使下面的电子耗尽。因此,为了把器件关断需要施加相对于漏极和源极电极的负电压。这种晶体管名为耗尽型或D型异质结构场效应晶体管(HFET)。
图1 典型的AlGaN/Gan异质结构场效应晶体管结构,具柵极、源极和漏极三个金属半导体接触点
在功率转换的应用中,D型器件并不方便,因为在功率转换器启动时寸,必须首先在功率器件施加负偏置,否则会导致短路。反之,增强型(E型)器件没有这个限制。在栅极为零偏置时,E型器件处于“关断”状态,及不会传导电流。图2展示了D型与E型场效应晶体管的输出特性的比较。当商用增强型氮化镓场效应晶体管推出后,大大减低了使用氮化镓晶体管来设计功率转换系统的难度。
图2 增强型(上图)与耗尽型(下图)氮化镓场效应晶体管的输出特性比较。
