HEMT是采用GaAs／n-AIGaAs，用選擇（調(diào)制）摻雜MUR860G的異質(zhì)結(jié)構(gòu)FET，它以GaAs為電子輸運區(qū)，以n-GaAs為電子供給區(qū)。在HEMT中，用一層寬帶隙半導(dǎo)體材料將柵與溝道隔開，當(dāng)外加?xùn)烹妷捍笥陂撝惦妷簳r，在寬帶隙半導(dǎo)體層和窄帶隙半導(dǎo)體層的界面處，即異質(zhì)結(jié)的溝道中會形成二維電子氣(2DEG)。由于2DEG脫離了母休雜質(zhì)的散射，又被限制在異質(zhì)結(jié)界面附近非常窄的區(qū)域內(nèi)，與異質(zhì)結(jié)界面垂直的電子運動被量子化，故溝道載流子具有很高的遷移率，源一漏電流就是由這樣的2DEG來輸運的。2DEG是極薄的一層，大約在lOnm左右，相當(dāng)于20個原子層厚，而其摻雜濃度ns很高，ns在1011～l012 cnl-2以上。由此形成HEMT中的導(dǎo)電溝道，在一定的漏源電壓作用下，2DEG將作定向漂移，形成相應(yīng)的漏源電流。隨著漏源電壓的升高，2DEG的漂移速度將逐漸增大，并在一定的DS下，達到飽和漂移速度，導(dǎo)致漏源電流出現(xiàn)飽和。從其工作原理而言，與同為場效應(yīng)管的FET器件相似，其不同之處如：HEMT柵壓控制的是二維溝道中的2DEG，而MOSFET控制的是反型層，MESFET控制的則是柵下有源層的未耗盡部分。HEMT的N-AIGaAs層和MOSFET的Si02絕緣層、MESFET柵下的耗盡層地位相當(dāng)，但它的厚度、摻雜濃度、表面狀態(tài)等對器件的工作模式及特性影響很大。HEMT的工作模式也有耗盡(D)型和增強(E)型兩種，導(dǎo)電溝道也有N溝和P溝之分，常見的N溝耗盡型器件，其電子遷移率和飽和漂移速度都比空穴的高得多。
    AIGaAs/GaAs HEMT力了提高該類器件的特性，在器件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計上應(yīng)考慮：

    ①選擇電子遷移率及飽和速度更高的材料。
    ②選擇帶隙范圍較大的異質(zhì)結(jié)材料。
    ③選擇晶格匹配良好的材料。
    ④減少電子供給層的厚度。
    ⑤提高2DEG的濃度。
    ⑥縮短溝道長度L，增大柵寬W。
    ⑦選擇接觸電阻小的金屬化電極材料。
    其中減少柵長L是提高HEMT特性的最有效途徑。L越小就越高則越低，從而有利于f及fM的提高。一般在相同柵長下，HEMT比GaAs MES-FET的fT高出約2倍；當(dāng)fT> 80GHz，要獲得最佳增益，單指柵長須設(shè)計在0. 25pm以下。但隨著柵長的逐步縮小又將出現(xiàn)短溝效應(yīng)和柵電阻增加的新問題。HEMT由于具有調(diào)制摻雜異質(zhì)結(jié)構(gòu)，使低場下電子遷移率及飽和速度明顯提高，故具有比GaAs MESFET更高的截止頻率，更小的噪聲；同時因溝道導(dǎo)電載流子密度大又可具有更大的電流密度和跨導(dǎo)。而且小電流下其跨導(dǎo)仍然很大，在克服短溝效應(yīng)方面具有其獨特的優(yōu)勢。
    PHEMT是一種贗配高電子遷移率晶體管，其主要的結(jié)構(gòu)特點是用未摻雜的InGaAs層代替普通HEMT中的未摻雜GaAs層作為2DEG溝道層，形成N-Al-GaAs／i-InGaAs] i-GaAs核心結(jié)構(gòu)。未糝雜的InGaAs層被稱為“贗”層。實質(zhì)上該器件是一雙異質(zhì)結(jié)量子阱器件。和普通HEMT相比，PHEMT具有下列特點：
    ①載流子遷移率更高。電子在InGaAs中有效質(zhì)量小，室溫下，遷移率可達6000cr12／(V．s)，較GaAs中電子遷移率提高了9%，平均飽和速度提高了約70%。
    ②2DEG的密度更大，比普通HEMT的ns高兩倍。
    ③消除了DX中心的影響，改善了VT的溫度性能及FV特性。
    因此，PHEMT應(yīng)具有更高的頻率，更低的噪聲，更高的跨導(dǎo)和更大的電流處理能力。在InP HEMT中以InAIAs為電子供給層，以InGaAs為2DEG溝道層，N+ -InAIAs／i-InGaAs是其核心異質(zhì)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)對電子具有更好的限制，因而2DEG的密度高，具有更高的截止頻率和更低的噪聲。同時，增大In-GaAs層中的In組分，形成贗配InP HEMT，可獲得更大的電子遷移率及2DEG的面密度，從而進一步提高器件的跨導(dǎo)和工作頻率，是毫米波高端應(yīng)用的支柱器件。