寬帶GaN HEMT器件的建模與仿真.pdf

1、在硅(Si)和砷化鎵(GaAs)之后，氮化鎵(GaN)以其禁帶寬、擊穿電壓高、電子飽和速率高、穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性好等優(yōu)良特性，被人們稱為第三代半導(dǎo)體。GaN材料的這些特性使得AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管(HEMT)在高溫、高頻、大功率等方面的應(yīng)用場合有很大的優(yōu)勢。
　　隨著軍用和民用通訊市場的不斷開拓與發(fā)展，人們對于AlGaN/GaN HEMT器件的可靠性及電路設(shè)計等方面都提出了更高的要求。雖然人們對GaN微波功率器件的研究已

2、經(jīng)持續(xù)了多年，但器件可靠性、AlGaN/GaN HEMT器件的小信號及大信號建模理論方面的研究成果較少，模型方面大多沿用MESFET和GaAs的已有模型理論，無法很好的描述GaN器件特有的高頻特性。
　　本論文提出了一種新的適用于柵偏源結(jié)構(gòu)AlGaN/GaN HEMT器件的18元件19參數(shù)小信號等效電路模型。與經(jīng)典的FET模型相比，新模型考慮了GaN在高頻情況下的分布電容以及柵偏源結(jié)構(gòu)引起的不對稱性，所以在高頻下有更好的模擬精度。

3、從新的等效電路模型的電路結(jié)構(gòu)出發(fā)，我們基于MATLAB開發(fā)了一套完備的電路參數(shù)提取軟件。在比較了模型計算出的器件小信號S參數(shù)與實際測量的S參數(shù)后，我們發(fā)現(xiàn)此模型在4～6 GHz范圍內(nèi)和各種偏置方式下均有較高的精度。在此小信號模型的基礎(chǔ)上，我們又建立了AlGaN/GaNHEMT器件的大信號模型，并取得了較好的模擬效果。
　　Load-Pull系統(tǒng)是測量器件微波大信號特性的重要工具，但較為系統(tǒng)的資料很少。在論文中我們基于自己的使用經(jīng)驗