Jelaskan Elektronika dari Galium arsenida

GaAs dapat digunakan untuk berbagai jenis transistor:

Transistor efek medan logam-semikonduktor (MESFET)

Transistor mobilitas elektron tinggi (HEMT)

Transistor efek medan persimpangan (JFET)

Transistor efek medan logam-oksida-semikonduktor (MOSFET)

HBT dapat digunakan dalam logika injeksi terintegrasi (I2L). Gerbang logika GaAs paling awal menggunakan Buffered FET Logic (BFL).

Dari 1975 hingga 1995 keluarga logika utama yang digunakan adalah:

Source-coupled FET logic (SCFL) tercepat dan paling kompleks, (digunakan oleh TriQuint & Vitesse)

Capacitor – diode FET logic (CDFL) (digunakan oleh Cray)

Direct-coupled FET logic (DCFL) daya paling sederhana dan terendah (digunakan oleh Vitesse untuk array gerbang VLSI)

Perbandingan dengan silikon untuk elektronika

Beberapa sifat elektronik galium arsenida lebih unggul dari silikon. Senyawa ini memiliki kecepatan elektron jenuh dan mobilitas elektron yang lebih tinggi, memungkinkan transistor galium arsenida berfungsi pada frekuensi lebih dari 250 GHz. Perangkat GaAs relatif tidak sensitif terhadap panas berlebih, karena celah pita energinya yang lebih luas, dan juga cenderung membuat lebih sedikit derau (gangguan pada sinyal listrik) di sirkuit elektronik daripada perangkat silikon, terutama pada frekuensi tinggi. Ini adalah hasil dari mobilitas pembawa yang lebih tinggi dan parasitik perangkat resistif yang lebih rendah. Sifat superior ini merupakan alasan kuat untuk menggunakan sirkuit GaAs di ponsel, komunikasi satelit, tautan titik-ke-titik gelombang mikro dan sistem radar frekuensi tinggi. Ini juga digunakan dalam pembuatan dioda Gunn untuk pembuatan gelombang mikro.

Keuntungan lain dari GaAs adalah memiliki celah pita langsung, yang berarti dapat digunakan untuk menyerap dan memancarkan cahaya secara efisien. Silikon memiliki celah pita tidak langsung dan relatif buruk dalam memancarkan cahaya.

Sebagai meterial celah pita lebar langsung dengan resistensi yang dihasilkan terhadap kerusakan radiasi, GaAs adalah meterial yang sangat baik untuk elektronik luar angkasa dan jendela optik dalam aplikasi berdaya tinggi.

Karena memiliki celah pita yang lebar, GaAs murni sangat resistif. Dikombinasikan dengan konstanta dielektrik yang tinggi, properti ini menjadikan GaAs sebagai substrat yang sangat baik untuk sirkuit terpadu dan tidak seperti Si, GaAs menyediakan isolasi alami antara perangkat dan sirkuit. Ini telah membuatnya menjadi bahan yang ideal untuk sirkuit terpadu microwave monolitik (MMIC), di mana komponen pasif aktif dan esensial dapat dengan mudah diproduksi pada satu irisan GaAs.

Salah satu mikroprosesor GaAs pertama dikembangkan pada awal 1980-an oleh RCA dan dipertimbangkan untuk program Star Wars dari Departemen Pertahanan Amerika Serikat. Prosesor ini beberapa kali lebih cepat dan beberapa kali lipat lebih tahan radiasi daripada prosesor silikon, tetapi lebih mahal. Prosesor GaAs lainnya diimplementasikan oleh vendor superkomputer Cray Computer Corporation, Convex, dan Alliant dalam upaya untuk tetap berada di depan mikroprosesor CMOS yang terus berkembang. Cray akhirnya membangun satu mesin berbasis GaAs pada awal 1990-an, Cray-3, tetapi usaha itu tidak sukses dan perusahaan tersebut mengajukan kebangkrutan pada tahun 1995.

Struktur berlapis kompleks dari galium arsenida yang dikombinasikan dengan aluminium arsenida (AlAs) atau logam paduan AlxGa1−xAs dapat ditumbuhkan dengan menggunakan epitaksi berkas molekul (MBE) atau menggunakan epitaksi fase uap metalorganik epitaxy (MOVPE). Karena GaAs dan AlAs memiliki konstanta kisi yang hampir sama, lapisan tersebut memiliki regangan induksi sangat sedikit, yang memungkinkan mereka untuk tumbuh hampir secara sembarangan tebal. Hal ini memungkinkan transistor HEMT berkinerja sangat tinggi dan mobilitas elektron tinggi serta perangkat sumur kuantum lainnya.

Kekhawatiran atas kerentanan GaAs terhadap kerusakan akibat panas telah meningkat, tetapi ada spekulasi bahwa produsen tertentu akan mendapat manfaat dari pembatasan tersebut, mengingat siklus keusangan yang direncanakan yang dirancang untuk diikuti oleh banyak elektronik konsumen.