一种改进的增强型GaN HEMT大信号模型

提出一种改进的增强型GaN HEMT器件建模大信号模型.模型沟道电流方程和电荷方程均连续且高阶可导,栅电荷模型满足电荷守恒原则.提出的沟道电流模型可精确拟合实际器件正、反向区、截止区以及亚阈值区的直流特性.根据GaN HEMT器件特有的物理结构和电学特性,器件的自热效应、电流崩塌效应以及跨导频率分布效应在模型中进行了考虑.模型采用Verilog-A语言进行描述,并编译、链接入Agilent ADS工具.验证结果表明,模型仿真和测试数据在宽的偏压和频率范围内得到很好地吻合.     

一种考虑自热效应的AlGaN/GaN HEMT大信号模型

当AlGaN/GaN HEMT输出高功率密度时,器件沟道温度的升高将引起电流的下降(自热效应).提出了一种针对AlGaN/GaN HEMT改进的大信号等效电路模型,考虑了HEMT自热效应,建立了一种改进的大信号I-V特性模型,仿真结果与测试结果符合较好,提高了大信号模型的精度.     

基于非线性电阻的GaN HEMT经验基大信号模型

为了实现建立准确的氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN high electron mobility transistor,GaN HEMT）大信号模型的目的,提出了一种基于非线性电阻的GaN HEMT经验基大信号模型. 通过对GaN HEMT在高漏极偏置和高电流密度下的电阻特性分析,将受漏源电流控制的非线性电阻模型嵌入经验基大信号模型中. 结合Matlab和ADS提取模型初值,在ADS中建立完整的大信号符号定义模型. 选择栅长为0.25 μm,栅宽分别为2×200 μm、2×250 μm、4×200 μm的GaN HEMT进行直流输出特性和大信号输出特性仿真验证,结果表明本文模型与测试数据具有较高的吻合性. 该大信号模型提高了经验基大信号模型的物理特性,具有较高的精度及良好的缩放性.     

一种新的AlGaN/GaN HEMT小信号模型与提参方法

为得到GaN HEMT器件的小信号等效电路,在传统的GaAs HEMT小信号模型的基础上引入了反应栅漏电流的反馈电阻RIgs,RIgd,并在此基础上引入分布式设计对小信号等效电路模型进一步改进,建立了19元件（20参数）的小信号等效电路拓扑结构．根据此模型提供了一套稳定的直接提参方法,结果表明新的模型系统具有简单、适应频率、偏压范围广、稳定性好和精度高等特点．相比于传统的集总模型能适应更高的频率范围,对器件品质和测量环境要求不高,有更强的稳定性．     

一种鱼骨型GaN HEMT分布式模型

基于传输线理论,推导了GaN HEMT沟道分布式等效电路模型,为有效提取GaN HEMT小信号模型参数提供了依据。设计了一种新颖的鱼骨型GaN HEMT器件结构,由于采用了较短的栅指,非常有利于纵向散热,与常规型HEMT器件结构相比,热阻有了明显改善,但也增加了建模的复杂度。采用分布式建模技术,为鱼骨型器件建立了一种分布式等效电路模型,模型在1~20 GHz内与实测S参数吻合较好,表明分布式建模技术可以用于准确地模拟鱼骨型GaN HEMT器件的高频特性。     

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管大信号I-V特性模型

对非线性电流源Ids(Vgs,Vds)的准确描述是Al GaN/GaN HEMT大信号模型的最重要部分之一.Materka模型考虑了夹断电压与Vds的关系,其模型参数只有三个,但是Ids与Vgs的平方关系不符合实际,计算结果与测量数据有误差.我们在考虑了栅电压与漏电流的关系及不同栅压区漏电流随漏电压斜率改变的基础上,提出了改进的高电子迁移率晶体管(HEMT)的直流特性模型.采用这个模型,计算了Al GaN/GaN HEMT器件的大信号I-V特性,并与实际测量数据进行了比较.实验结果表明改进的模型更精确,Ids与Vgs的呈2.5次方的指数关系.     

一种新型的常通型GaN HEMT器件

对新型常通型GaN HEMT器件的特性和参数进行了研究。阐述了其静态特性、动态特性及电流崩塌问题。针对其动态特性,与相近规格的Si MOSFET器件（TK2Q60D）在开通、关断时间与栅源电压的关系方面进行了对比,探讨了常通型GaN HEMT器件在不同输入电压和不同开关频率下的电流崩塌现象,并采用Boost电路,对常通型GaN HEMT器件和Si MOSFET器件的最高工作频率能力进行了对比。实验结果表明,常通型GaN HEMT器件具有更高的工作频率,且工作频率的升高不影响电流崩塌现象。     

一种新的AlGaN/GaN HEMT小信号模型与提参方法

为得到GaN HEMT器件的小信号等效电路,在传统的GaAs HEMT小信号模型的基础上引入了反应栅漏电流的反馈电阻Rlgs,Rlgd,并在此基础上引入分布式设计对小信号等效电路模型进一步改进,建立了19元件(20参数)的小信号等效电路拓扑结构.根据此模型提供了一套稳定的直接提参方法,结果表明新的模型系统具有简单、适应频率、偏压范围广、稳定性好和精度高等特点.相比于传统的集总模型能适应更高的频率范围,对器件品质和测量环境要求不高,有更强的稳定性.     

SiN钝化前的NF3等离子体处理对AlGaN/GaN HEMT性能的影响

研究了SiN钝化前利用感应耦合等离子体（ICP）对AlGaN/GaN HEMT表面进行NF3等离子体处理对器件性能的影响. 结果表明,运用低能量的NF3等离子体处理钝化前的AlGaN/GaN HEMT表面能有效抑制器件电流崩塌,而器件直流及微波小信号特性则未受影响. 微波功率测试表明,经过6min NF3等离子体处理的AlGaN/GaN HEMT在2GHz, 30V工作电压下达到6.15W/mm的输出功率密度,而未经过处理的器件只达到1.82W/mm的输出功率密度.     

一种新的AlGaN/GaN HEMT半经验直流特性模型

在EEHEMT1模型的基础上给出一种新的A1GaN/GaN HEMT半经验直流特性模型,考虑了栅源电压对膝点电压的影响,得到描述AlGaN/GaN HEMT器件I-Ⅴ特性的方程.此模型可以应用于蓝宝石和SiC两种不同衬底AlGaN/GaN HEMT器件的I-Ⅴ特性模拟.仿真结果和实验测量结果拟合误差小于3%.     

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管小信号等效电路的参数提取

本文在高电子迁移率晶体管(HEMT)小信号等效电路模型的基础上,考虑了AlGaN/GaN HEMT的结构特性,具体分析了寄生参数和本征参数的提取方法.采用这些方法,实际测量了5～10 GHz频率下HEMT器件的小信号S参数并提取了它的电学参数,S参数的计算值与实际测量值进行了比较.实验结果表明此方法简单易行,较为精确.     

质子辐照对场板AlGaN／GaN HEMT器件电特性的影响

分别采用3MeV和10MeV的质子对GaN基HEMT（High Electron Mobility Transistor）器件进行辐照。实验发现：低注量辐照引起了体材料载流子浓度增加,高注量辐照引起了HEMT器件漏电流下降,跨导减小,阈值电压显著退化的结果。通过分析发现辐射感生受主缺陷引起的2DEG浓度降低是上述器件退化的主要原因。此外基于实验结果,采用辐射感生受主缺陷退化模型仿真并计算了HEMT器件主要参数随受主浓度的退化规律,仿真结果与实验结果有较好的一致性。本文实验结果也表明场板结构和SiN钝化层有效地阻止了电子陷落在表面态中,屏蔽了绝大部分的辐照损伤,是很有效的辐射加固手段。     

Low-/spl kappa/ BCB passivation on AlGaN-GaN HEMT fabrication

Due to the stress-induced polarization effect on the GaN HEMTs, the surface passivation of the device is critical and is deserved to conduct a detailed study. It has been proven that the GaN HEMTs demonstrate nondispersive pulsed current-voltage (I-V) characteristics and better microwave power performances after passivating the Si/sub 3/N/sub 4/ film on the GaN surface. In this letter, we proposed to use the BCB material, a negative photoresist with a low-/spl kappa/ characteristic, as the surface passivation layer on GaN HEMTs fabrication. After comparing the dc I-V, pulsed I-V, RF small-signal, microwave power characteristics, and device reliability, this BCB-passivated GaN HEMT achieved better performance than the Si/sub 3/N/sub 4/ passivated device.     

14W X波段AlGaN/GaN HEMT功率MMIC

报道了研制的SiC衬底AIGaN/GaN HEMT微带结构微波功率MMIC,芯片工艺采用凹槽栅场板结构提高AlGaN/GaNHEMTs的微波功率特性.S参数测试结果表明AlGaN/GaN HEMTs的频率特性随器件的工作电压变化显著.研制的该2级功率MMIC在9～11GHz带内30V工作,输出功率大于10W,功率增益大于12dB,带内峰值输出功率达到14.7W,功率增益为13.7dB,功率附加效率为23%,该芯片尺寸仅为2.0mm×1.1mm.与已发表的X波段AlGaN/GaN HEMT功率MMIC研制结果相比,本项工作在单位毫米栅宽输出功率和芯片单位面积输出功率方面具有优势.     

DC and RF Characteristics of AlGaN/GaN/InGaN/GaN Double-Heterojunction HEMTs

We present the detailed dc and radio-frequency characteristics of an Al_0.3Ga_0.7N/GaN/In_0.1Ga_0.9 N/GaN double-heterojunction HEMT (DH-HEMT) structure. This structure incorporates a thin (3 nm) In_0.1Ga_0.9N notch layer inserted at a location that is 6-nm away from the AlGaN/GaN heterointerface. The In_0.1Ga_0.9N layer provides a unique piezoelectric polarization field which results in a higher potential barrier at the backside of the two-dimensional electron gas channel, effectively improving the carrier confinement and then reducing the buffer leakage. Both depletion-mode (D-mode) and enhancement-mode (E-mode) devices were fabricated on this new structure. Compared with the baseline AlGaN/GaN HEMTs, the DH-HEMT shows lower drain leakage current. The gate leakage current is also found to be reduced, owing to an improved surface morphology in InGaN-incorporated epitaxial structures. DC and small- and large-signal microwave characteristics, together with the linearity performances, have been investigated. The channel transit delay time analysis also revealed that there was a minor channel in the InGaN layer in which the electrons exhibited a mobility slightly lower than the GaN channel. The E-mode DH-HEMTs were also fabricated using our recently developed CF₄-based plasma treatment technique. The large-signal operation of the E-mode GaN-based HEMTs was reported for the first time. At 2 GHz, a 1times100 mum E-mode device demonstrated a maximum output power of 3.12 W/mm and a power-added efficiency of 49% with single-polarity biases (a gate bias of +0.5 V and a drain bias of 35 V). An output third-order interception point of 34.7 dBm was obtained in the E-mode HEMTs     

14W X波段AlGaN/GaN HEMT功率MMIC

报道了研制的SiC衬底AIGaN/GaN HEMT微带结构微波功率MMIC,芯片工艺采用凹槽栅场板结构提高AlGaN/GaNHEMTs的微波功率特性.S参数测试结果表明AlGaN/GaN HEMTs的频率特性随器件的工作电压变化显著.研制的该2级功率MMIC在9～11GHz带内30V工作,输出功率大于10W,功率增益大于12dB,带内峰值输出功率达到14.7W,功率增益为13.7dB,功率附加效率为23%,该芯片尺寸仅为2.0mm×1.1mm.与已发表的X波段AlGaN/GaN HEMT功率MMIC研制结果相比,本项工作在单位毫米栅宽输出功率和芯片单位面积输出功率方面具有优势.     

增强型AlGaN/GaN/AlGaN双异质结槽栅HEMT研究

为了在获得高击穿电压的同时实现增强型器件,对AlGaN/GaN/AlGaN双异质结HEMT进行了栅槽刻蚀,得到阈值电压为0.6 V的增强型HEMT。对器件特性的变化机理进行了分析,发现刻蚀引入的陷阱态使器件的击穿性能降低。采用变频电导法,定量研究了反应离子刻蚀在AlGaN/GaN/AlGaN双异质结HEMT中引入的陷阱态。研究表明,刻蚀工艺在双异质结HEMT中引入了大量的浅能级陷阱,这些陷阱的能级主要分布在0.36~0.40 eV。