GaN HEMT器件等效電路宏模型與測試分析.pdf

1、GaN HEMT器件表現(xiàn)出良好的微波功率特性，在高頻及大功率領(lǐng)域有廣闊的前景。但由于GaN HEMT存在電流崩塌及自熱等效應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)的FET模型并不能很準(zhǔn)確的模擬GaN HEMT的各種特性，迫切需要建立一個(gè)精確的GaN HEMT模型。
　　本論文正是針對上述問題，在深入分析GaN HEMT工作機(jī)理的基礎(chǔ)上，建立了一個(gè)完整的等效電路宏模型，它由等效電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和電路元件參數(shù)提取兩部分組成。根據(jù)GaN HEMT器件的特點(diǎn)，確定了等效電路

2、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。采用S參數(shù)測量法，對小信號等效電路模型參數(shù)進(jìn)行了提取，建立了小信號等效電路模型。
　　實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)表明，GaN HEMT器件存在著極間寄生BARITT二極管，即勢壘注入渡越時(shí)間二極管。對此二極管建立了等效電路模型；考慮到溝道長度調(diào)制、漏致勢壘降低等效應(yīng)，采用了FET三級模型來表征器件最基本的電壓控制電流源特性；為保證模型精度和計(jì)算效率，采用了行為級模型來處理GaN HEMT固有的非線性電阻，從而對輸出特性進(jìn)行了修正，建立

3、了完整的直流大信號等效電路模型?？紤]了電流崩塌效應(yīng)，用所建立的等效電路模型，對典型器件進(jìn)行了模擬，仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本符合。
　　基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析表明，GaN HEMT器件在直流和高頻下的電流崩塌的機(jī)理是不同的。直流大電壓下的電流崩塌主要與緩沖層中的電子陷阱有關(guān)，隨著漏極電壓的增大，漏柵電場增大，使得溝道二維電子氣中的電子能量增加，一部分電子被激發(fā)注入到GaN緩沖層，造成導(dǎo)電溝道的耗盡，導(dǎo)致漏極電流下降，發(fā)生電流崩塌；而高頻下