基于表面勢的HEMT模型研究.pdf

1、當前，微波/毫米波器件及其電路日益凸顯出其在產(chǎn)業(yè)應用中的重要地位，已經(jīng)成為微電子技術研究的熱點。隨著微電子技術的發(fā)展，對器件的要求也越來越高，硅基器件及其電路的局限性漸漸凸顯出來。相比于業(yè)界主流的硅基MOS器件，化合物HEMT器件在超高速、低功耗、低噪聲以及高擊穿電壓等方面有著明顯的優(yōu)勢，特別表現(xiàn)在高頻以及高功率電路的應用等方面。
　　 隨著HEMT材料和器件的日益成熟和復雜，對HEMT模型的研究的重要性也就日益顯現(xiàn)出來。一個好

2、的HEMT模型對于提高電路設計效率，縮短電路研發(fā)周期，節(jié)約電路開發(fā)成本，使產(chǎn)品更加產(chǎn)業(yè)化有著極為明顯的意義。相比于經(jīng)驗模型，HEMT器件的物理基模型的發(fā)展顯然非常滯后。而隨著PSP模型成為MOSFET深亞微米尺寸下工業(yè)界主流模型，表面勢模型所表現(xiàn)出的優(yōu)勢也日益被人們所認識到。以往的一些對HEMT的研究也表明，用表面勢的概念對HEMT進行建模是可行的。但是基于表面勢的HEMT模型研究工作卻極少見于報道。
　　 本文主要參考MOSF

3、ET中表面勢基模型的分析方法，利用表面勢的概念建立一套物理基的HEMT理論模型。本文首先分析了器件物理結構，利用能帶關系和溝道中的泊松方程建立HEMT的表面勢方程，接著利用解析近似求解的方法求解表面勢，最后用表面勢來建立電流方程和電荷方程。從結果上來看，本模型能基本表征HEMT器件的電流特性和電荷特性，這說明本模型對于HEMT器件物理模型的理論分析以及今后的工業(yè)應用具有積極的意義。而且在以往極少有工作在HEMT中研究表面勢，從這個角度來

4、說，本工作對于擴寬HEMT模型研究的思路具有開創(chuàng)性的意義。但是由于模型方程采用了一些分段和近似的處理，所以本模型在分段連接點和溝道開啟點會存在一定的誤差，這也是以后工作所要突破的重點。
　　 本文在第一章中闡述了HEMT及其模型研究的背景與意義，以及以往的一些HEMT模型研究。第二章中簡單闡述了HEMT器件的基本結構，物理工作機理以及傳統(tǒng)的物理分析方法。第三章中介紹了MOSFET器件中Pao-sah模型和薄層電荷模型這些原始表面