GaN HEMT功率器件建模建庫(kù)技術(shù)研究.pdf

1、氮化鎵（GaN）作為近些年來(lái)迅猛發(fā)展起來(lái)的第三代半導(dǎo)體材料之一，同前兩代半導(dǎo)體材料硅(Si)與砷化鎵（GaAs）相比，GaN具有禁帶寬、電子飽和率高、電子遷移率高、擊穿電壓高、導(dǎo)熱性好、穩(wěn)定性好等眾多優(yōu)點(diǎn)。以GaN材料為襯底的GaN高電子遷移率場(chǎng)效應(yīng)管（HEMT）具有工作頻率高、輸出功率密度高、抗輻射能力強(qiáng)、耐高溫等特點(diǎn)，在微波通信，雷達(dá)系統(tǒng)，LED器件、大功率器件方面有廣闊的應(yīng)用前景。但由于GaN HEMT的高頻特性以及自熱效應(yīng)等，傳

2、統(tǒng)的FET模型無(wú)法準(zhǔn)確模擬其特性，因此建立一個(gè)準(zhǔn)確的GaN HEMT模型是極其重要的。本文重點(diǎn)研究了GaN HEMT功率器件的建模建庫(kù)技術(shù)。
　　首先，本文在傳統(tǒng)的 FET小信號(hào)等效電路模型基礎(chǔ)上，結(jié)合高頻下 GaN HEMT的電容分布效應(yīng)，在傳統(tǒng)的等效電路模型上加入三個(gè)寄生電容表示柵、源、漏級(jí)之間的極間串?dāng)_。采用直接提取法提取小信號(hào)等效電路初值，再利用全頻段數(shù)值優(yōu)化得到小信號(hào)等效電路所有值。改進(jìn)的小信號(hào)等效電路模型在不同偏置下，

3、1-20GHz內(nèi)與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比S參數(shù)幅度相對(duì)誤差小于5％，相位絕對(duì)誤差小于5°，改進(jìn)的模型有較高的準(zhǔn)確性，是大信號(hào)等效電路模型的建立的重要基礎(chǔ)。
　　接著，本文從GaN HEMT傳統(tǒng)的Angelov非線性漏源電流(Ids)模型基礎(chǔ)上出發(fā)，結(jié)合其顯著的自熱特性，增加表示器件自熱效應(yīng)的熱電路，引入溫度項(xiàng)改進(jìn)輸出特性，使Ids模型與實(shí)測(cè)結(jié)果擬合良好。并在傳統(tǒng)的Angelov非線性電容模型上進(jìn)行改進(jìn)，建立柵源、柵漏電容的表達(dá)式，從而確定完