[发明专利]高电子迁移率晶体管

权利要求书

1.一种HEMT，包括：

第一半导体材料和第二半导体材料，所述第一半导体材料和所述第二半导体材料被设置以形成一个异质结，在所述异质结处出现二维电子气；

一个源极电极、一个漏极电极和一个栅极电极，所述栅极电极被设置以调节在所述源极电极和所述漏极电极之间所述异质结中的导电性，所述栅极具有一个漏极侧边缘；

一个连接栅极的场板，被设置在所述栅极电极的所述漏极侧边缘之上并且朝向所述漏极横向延伸；以及

第二场板，被设置在所述连接栅极的场板的漏极侧边缘之上并且朝向所述漏极横向延伸，

其中所述HEMT被配置为使得在断开状态中并且在所述源极和所述漏极之间的电势差超过栅极摆幅的绝对值时，所述异质结在所述连接栅极的场板的漏极侧边缘附近的部分中的电荷载流子被耗尽，电荷载流子的耗尽有效地使在所述栅极电极的漏极侧边缘附近所述异质结中的横向电场在所述源极和所述漏极之间的电势差超过栅极摆幅的绝对值时饱和，

其中所述HEMT被配置为使得在断开状态中

所述异质结中的第一电场从所述连接栅极的场板的漏极侧边缘朝向漏极延伸，

所述异质结中的第二电场从所述第二场板的漏极侧边缘朝向源极延伸，以及

仅在所述源极和所述漏极之间的电势差超过当所述异质结在所述第二场板的漏极侧边缘附近的部分中的电荷载流子被耗尽时所述源极和所述漏极之间的电势差时，所述第一电场首次与所述第二电场重叠；

其中所述栅极摆幅是所述HEMT的所述栅极和所述源极之间的电势差的可用运行范围。

2.根据权利要求1所述的HEMT，其中所述HEMT被配置为使得在所述源极和所述漏极之间的电势差介于所述栅极摆幅的绝对值的2-5倍之间时，所述异质结在所述连接栅极的场板的漏极侧边缘附近的所述部分中的电荷载流子被耗尽。

3.根据权利要求1所述的HEMT，其中所述HEMT被配置为使得在所述源极和所述漏极之间的电势差介于所述栅极摆幅的绝对值的3-4倍之间时，所述异质结在所述连接栅极的场板的漏极侧边缘附近的所述部分中的电荷载流子被耗尽。

4.根据权利要求1所述的HEMT，其中所述HEMT被配置为使得在断开状态中并且在所述源极和所述漏极之间的电势差超过当所述异质结在所述连接栅极的场板的漏极侧边缘附近的所述部分中的电荷载流子被耗尽时的电势差时，所述异质结在所述第二场板的漏极侧边缘附近的部分中的电荷载流子被耗尽，电荷载流子的耗尽有效地使在所述连接栅极的场板的漏极侧边缘附近所述异质结中的横向电场饱和。

5.根据权利要求4所述的HEMT，其中所述HEMT被配置为使得所述异质结在所述第二场板的漏极侧边缘附近的部分中的电荷载流子被耗尽时的电势差介于所述异质结在所述连接栅极的场板的漏极侧边缘附近的所述部分中的电荷载流子被耗尽时的电势差的三倍至五倍之间。

6.根据权利要求1所述的HEMT，还包括第三场板，所述第三场板被设置在所述第二场板的漏极侧边缘之上并且朝向所述漏极横向延伸。

7.根据权利要求6所述的HEMT，其中所述HEMT被配置为使得，在断开状态中并且在所述源极和所述漏极之间的电势差超过当所述异质结在所述第二场板的漏极侧边缘附近的部分中的电荷载流子被耗尽时所述源极和所述漏极之间的电势差时，由于所述异质结和所述第三场板之间的竖向定向的电压差，所述异质结在所述漏极附近的部分被耗尽。

8.根据权利要求6所述的HEMT，其中所述第三场板是连接源极的场板。

9.根据权利要求1所述的HEMT，其中所述第一半导体材料是GaN且所述第二半导体材料是AlGaN。

10.根据权利要求9所述的HEMT，其中所述栅极电极通过一个氮化铝硅层与所述第二半导体材料隔离。