HEMT器件：D-mode 与 E-mode

HEMT，全称高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistor），是一类基于异质结结构的场效应晶体管。它的核心思想是利用两种不同禁带宽度的半导体材料堆叠，在界面处形成能带不连续，从而在界面区域诱导出一种高密度、无杂质散射的二维电子气。由于这些电子不再受杂质离子影响，迁移率远高于常规掺杂形成的载流子，因此器件能够在极高频率下工作，并且保持较低的导通电阻和较高的跨导。D-mode 和 E-mode HEMT 的核心区别在于器件在零栅压下的状态。

D-mode 是常开型，在栅极没有外加电压时就存在二维电子气导电通道，因此需要施加负压才能关断；E-mode 则是常闭型，在零栅压下没有通道，只有在加正压时才会导通。这一差异决定了它们在不同应用场景下的取舍。

在功率电子领域，D-mode HEMT 由于迁移率高、导通电阻低，在早期被广泛使用，但因为常开特性，上电瞬间存在短路风险，需要额外设计负压驱动甚至级联硅 MOSFET 来保证安全。

而 E-mode 由于常闭特性，天然更安全，驱动电路也更简单，可以直接与常见的单极性控制逻辑接口，不容易在系统上电或失效时造成不可控的短路事故。

随着工艺的进步，E-mode GaN 功率器件逐渐成为 650V 甚至更高电压等级的主流选择，而 D-mode 更多保留在级联方案或特定低导通电阻要求的场合。

在射频领域，D-mode 依旧有着较强的优势。由于它的通道是天然存在的二维电子气，电子迁移率和高频特性表现更好，工艺也更为成熟，因此在高功率微波放大器、毫米波通信和雷达等场合被广泛应用。

E-mode 虽然也可以做到高频，但阈值电压的正向调整往往带来额外的工艺复杂度和一致性问题，使得它在高端射频功放中还不及 D-mode 稳定。不过在一些需要与 CMOS 或 SoC 集成的低功率射频前端，E-mode 因为其单极性驱动和更好的兼容性而开始受到青睐。

因此，从应用角度来看，功率场合更偏向选择 E-mode，以获得更安全、更简化的系统设计；而射频场合则更倾向于使用 D-mode，以追求极限的高频性能和高功率密度。

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