PHEMT微器件力電耦合特性的測試研究.pdf

1、目前，場效應(yīng)晶體管的力電耦合特性及以此為敏感單元的微納機(jī)械傳感器的相關(guān)研究已經(jīng)引起國際上研究人員的關(guān)注。但作為力電傳感器的敏感單元大多還是選用MOSFET。高電子遷移率晶體管(HEMT)作為場效應(yīng)晶體管中的一種，以其高頻、高速、低噪聲、大功率等優(yōu)勢，已開始在通信等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，作為敏感單元則多用來制作氣體傳感器及射頻功率傳感器。將HEMT結(jié)構(gòu)用于加速度計的研究并不多見?？紤]到贗配型高電子遷移率晶體管(PHEMT)器件具有更高的電子遷移率

2、，所以本文中所設(shè)計的加速度計以GaAs基PHEMT做為敏感單元，并在對GaAs基PHEMT的結(jié)構(gòu)及力電耦合特性的研究的基礎(chǔ)上，主要對GaAs基PHEMT力學(xué)敏感結(jié)構(gòu)的測試方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 本文首先對GaAs基PHEMT微結(jié)構(gòu)的I-V的特性、轉(zhuǎn)移特性，及其主要的電學(xué)特征進(jìn)行測試，測試結(jié)果很好的驗(yàn)證了我們所設(shè)計贗配型高電子遷移率晶體管的結(jié)構(gòu)合理，并為力學(xué)敏感驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的匹配測試電路的設(shè)計提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。另外，根據(jù)GaAs基PHE

3、MT的力電耦合原理，設(shè)計出合理信號測試電路，并將其與相應(yīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備相結(jié)合，設(shè)計出合理的試驗(yàn)方案，對GaAs基PHEMT微結(jié)構(gòu)的物理特性、機(jī)電特性進(jìn)行測試。主要包括：對GaAs基PHEMT微結(jié)構(gòu)的溫度特性進(jìn)行測試與分析，發(fā)現(xiàn)其在相同漏壓與柵壓下，漏源電流值隨溫度的升高而降低：針對GaAs基PHEMT微結(jié)構(gòu)不同工作區(qū)域進(jìn)行了力敏特性的分析，并測試計算漏壓、柵壓與隨外力變化的電信號量的關(guān)系，最終得到GaAs基PHEMT微結(jié)構(gòu)在飽和區(qū)內(nèi)具有最明顯

4、的力電變化；通過對加速度計進(jìn)行振動臺標(biāo)定，得到了GaAs基PHEMT微加速度計的靈敏度，為0.137mV/g；通過頻響試驗(yàn)，得到加速度計信號響應(yīng)理想的頻率段；通過三維轉(zhuǎn)臺靜態(tài)測試及計算，得到了GaAs基PHEMT微加速度計的等效壓阻系數(shù)，其值為0.72234649×10-9pa-1。 測試結(jié)構(gòu)表明，所設(shè)計加速度計結(jié)構(gòu)合理，具有良好的線性度，在低頻范圍內(nèi)，靈敏度相對穩(wěn)定。這就有效驗(yàn)證了GaAs基PHEMT微結(jié)構(gòu)作為力敏傳感器的敏感