基于表面势的GaN HEMT 集约内核模型

从器件表面势机理出发,考虑载流子浓度升高时费米势的变化,首次在二维泊松方程中引入新的费米势近似式,重构表面势源头方程,提出了一种直接基于表面势建立氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)器件模型的方法,建立了包括积累区和过渡区的物理基集约内核模型。表面势引入模型突破了现有的建模技术,给集约模型的建立提供可信的内核模型方程和理论基础。模型采用解析近似求解获得表面势,Pao-Sah模型验证可行性,I-V、C-V特性曲线与TCAD软件仿真的结果有很好的拟合,能准确描述各种偏置条件下GaN HEMT的电流、电荷特性。     

氮化镓HEMT器件的新型Cold FET模型

改进等效寄生电感的提取对提高小信号等效电路模型的仿真精度具有重要意义,尤其是氮化镓器件(GaN).针对传统的等效寄生电感提取方法,本文推导了用于GaN HEMT器件的新型Cold FET模型及参数提取.通过对栅宽分别为200μm和1000μtm GaN HEMT的仿真/测试,表明:新的Cold FET模型可用于GaN HEMT器件等效寄生电感的提取.这将有助于场效应晶体管模型的研究.     

基于神经网络的HEMT大信号模型

运用人工神经网络技术建立了高电子迁移率晶体管(HEMT)的大信号模型。通过脉冲I-V测试和测量不同偏置条件下的S参数,获得了大信号等效电路模型中寄生参数和非线性本征元件的数值。通过BP神经网络,利用偏置相关的非线性元件值作为训练样本,利用误差反向传播的Levenberg-Maquardt方法训练神经网络并得到了网络权重数据。模型中的非线性元件在CAD软件中用神经网络实现,并将权重数据和CAD软件结合进行仿真。测试和仿真结果表明模型具有很高的精度。     

基于表面势的MOSFET模型

基于表面势的模型由于其本质上的优点 ,在小尺寸器件建模中日趋得到重视。文中通过对几种典型的表面势模型的分析 ,论述了基于表面势模型的建模思想、特点和在电路模拟中的优越性。分析表明 ,这是一种基于物理描述的模型 ,具有连续性、物理意义明确、结构简明等特点 ,对建立小尺寸器件整体模型非常适合和有效。     

InP基InAlAs-InAs HEMT

对ＩｎＡｓ沟道ＩｎＡｌＡｓ－ＩｎＡｓ高电子迁移率晶体管材料及器件的设计和器件制作工艺进行了研究，器件样品性能良好，１μｍ栅长ＩｎＡｌＡｓ－ＩｎＡｓＨＥＭＴ器件的最大跨导３００Ｋ时达到２５０ｍＳ／ｍｍ。这是国内首次研制成功的ＩｎＡｓ沟道ＨＥＭＴ器件。     

一种改进EE_HEMT电容方程的GaN HEMT器件模型

在传统的EE_HEMT模型基础上,通过修改电容方程,得到一个新的可适用于GaN HEMT器件的模型。新电容模型主要通过tanh函数拟合和的变化趋势。在ICCAP软件中,完成新模型参数的提取;在ADS软件中,完成S参数仿真和负载牵引仿真,并与实测结果进行了对比,最大功率点性能拟合效果得到改善。文中描述的新模型,可在一定程度上提高GaN HEMT模型仿真精度。     

一种HEMT器件可缩放的非线性紧凑模型

提供了一种应用于高电子迁移率晶体管(HEMT)的非线性紧凑模型。该模型针对传统的EE-HEMT模型理想缩放规律不准确的问题,提出采用一元函数拟合、二元曲面拟合方法,对其尺寸缩放和温度缩放规律进行修正。修正后的非线性模型可以准确地模拟HEMT器件的直流I-U、S参数和大信号特性。并将该模型应用于一款0.25 μm栅长的GaAs pHEMT工艺,对比不同尺寸的器件在高低温条件下模型仿真结果和实测结果,两者吻合良好,验证了该模型的准确性。     

3毫米波段HEMT

描述了３毫米波段ＨＥＭＴ的发展及现状，介绍了低噪声和功率器件的关键技术，即最佳结构的ＭＢＥ材料、０．１μｍ栅长制造和测量技术。     

毫米波GaN HEMT器件大信号模型

介绍了一种毫米波GaN基HEMT器件大信号等效电路模型。该模型采用SDD的建模方法。提出了I-V及C-V表达式,完成了直流及S参数的拟合,并分析了拟合结果。与18GHz的在片loadpull测试结果比较,模型仿真结果显示输出功率及效率与实测数据基本一致。     

表面态对GaN HEMT电流崩塌效应影响的研究

针对GaN HEMT电流崩塌物理效应,测试了各种条件下器件I-V特性。发现在栅脉冲条件下器件最大漏输出电流减小了23.8%,且随着栅脉冲宽度减小或周期增大而下降,并且获得了其输出电流与脉冲宽度W和周期T的定量关系;在漏脉冲测试条件下,器件输出电流有所增大,并随着脉冲宽度减小而缓慢增大。实验结果,可用器件栅漏之间表面态充放电的原理来解释所观察到的测试现象和电流崩塌物理。     

基于表面势的非晶IGZO薄膜晶体管分析模型

报道了一种适于模拟n沟道非晶IGZO薄膜晶体管(a-IGZO TFT)的直流I-V特性的分析模型。该模型充分考虑了深能级类受主态对自由电子的捕获,并将表面势的概念引入a-IGZO TFT结构。在分析器件能带结构和载流子输运的基础上,参考Si基MOSFET中表面势模型的分析方法,利用半导体-绝缘体界面电荷的泊松方程表达,并结合能带-电压关系,导出了器件饱和区和非饱和区的I-V解析表达式。通过Matlab编程模拟了a-IGZOTFT的转移特征曲线和输出特征曲线,对文献中实验数据进行拟合发现,提出的模型与实验数据均能很好地吻合。该模型结构简明,所包含的参数物理意义明确,有很强的实用性。     

An Analytical Model Based on Surface Potential for a-Si:H Thin-Film Transistors

In this paper, an analytical a-Si:H thin-film transistor (TFT) model based on surface potential is presented. Firstly, an explicit approximation for the surface potential as a function of terminal voltages is proposed. In the new analytical solution, simultaneously, the effects of localized trapped charges and free carriers are considered. Moreover, the complex iterative computation is eliminated in the solution. Comparing with the numerical results, the proposed solution shows a high accuracy for predicting the surface potential under various biases. Secondly, a charge sheet model is then developed for the analysis of DC characteristics of a-Si:H TFT. The improved model can describes all operation regions via an unique formula and it is verified by a reasonable agreement between the simulated results and the experimental data.     

基于表面势的N沟4H-SiC MOSFET I-V特性解析模型

报道了一种适于模拟 n沟 4H-Si C MOSFET直流 I-V特性的整体模型。该模型充分考虑了常温下 Si C中杂质不完全离化以及界面态电荷在禁带中不均匀分布的影响 ,通过解析求解泊松方程以及牛顿 -拉夫森迭代计算表面势 ,得到了表面电场以及表面势的分布 ,并以此为基础采用薄层电荷近似 ,计入栅压引起的载流子迁移率退化效应 ,导出了可用于所有器件工作区的统一漏电流解析表达式。当漏偏压为 1 0 V,栅压为 1 2 V时 ,模拟得到的饱和漏电流接近 40 m A。计算结果与实验值符合较好。     

非晶硅薄膜晶体管基于表面势的栅电容模型

基于Lambert W函数,推导出非晶硅薄膜晶体管表面势的解析解,并将其与泊松方程的数值解进行对比.结果显示:该求解大大提高了计算效率,且精确度极高.基于有效温度近似,并利用所求解到的表面势,建立器件的栅电容模型.该模型可连续、准确地描述a-Si:H TFT在所有工作区的动态特性.最后,将模型结果与实验数据进行了对比,两者拟合良好.     

GaN HEMT Potential for Low-Noise Highly Linear RF Applications

This paper presents a study of the capability of gallium-nitride (GaN) high-electron mobility transistors (HEMTs) to achieve low noise and high linearity performance. A packaged GaN HEMT was measured in a 50– $Omega$ system at 2 GHz. Noise figures slightly above 1.8 dB were achieved together with a record third-order intercept point of 54 dBm. The same configuration yields a maximum output power of 30 W, with 50% power-added efficiency. This combination of high power and low-noise performance allows the realization of highly linear low-noise amplifiers, which could significantly reduce protection and filter efforts at receiver inputs.      

GaN基HEMT器件的表面陷阱充电效应研究

设计了一种实验方法用以研究AlGaN/GaN外延表面陷阱充电效应对于薄膜电阻的影响,该效应与GaN基HEMT电流崩塌现象直接相关.测量获得了AlGaN/GaN异质结结构薄膜电阻在周期栅脉冲信号下的变化规律.薄膜电阻在低频区域对脉冲频率十分敏感,而在高频时出现饱和.当信号频率足够高时(≥4kHz),AlGaN/GaN薄膜将呈现高阻,器件关断,说明二维电子气已被表面陷阱电荷耗尽.该实验为研究表面陷阱与电流崩塌效应的关系提供了新的证据.     

Body Surface Potential Mapping Based on Cylindrical Regression

A new statistical method is proposed for evaluating the electric potentials of the human heart measured on the body surface (body surface potential mapping). The method is based on the representation of the measured values in terms of a cylindrical regression model, where the regression is set up horizontally by means of a trigonometric polynomial and vertically by means of an ordinary one. The special experimental equipment required for the optimal exploitation of the model is briefly described. The estimated potential distribution can be graphically displayed in three dimensions; the polynomial degree can be chosen in such a way as to resolve all statistical detail desired. The statistical optimality of the new approximation method is established. The method requires relatively little computational effort and, thus, is suitable for implementation on small computers.     

对表面势为基础的MOSFET片电荷模型的基本检验

本文完成了对多种表面势为基础的MOSFET片电荷(charge-sheet)模型反型层电荷和沟道电流计算的基本检验.相对于以基本的MOSFET器件物理为基础的Pao-Sah模型结果,大多数片电荷模型在不同的工作区域内都会出现不同程度的反型层电荷计算误差.为了模拟沟道电流,MOSFET片电荷模型必须使用一个半经验的沟道电流方程.这个近似会导致沟道电流方程和反型层电荷方程之间物理上的不自恰,从而使计算的沟道电流结果与Pao-Sah模型相比有近10%的误差.这些基本的检验结果表明:为了保持基本的MOSFET器件物理内容和Pao-Sah模型的高精度,以表面势为基础的片电荷模型还需要一些根本的器件物理改进和进一步的模型精度提高.