氮化镓高电子迁移率晶体管的参数提取与灵敏度分析

发布时间：2017-04-27 11:18

  本文关键词：氮化镓高电子迁移率晶体管的参数提取与灵敏度分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：基于宽禁带氮化镓(GaN)制成的高电子迁移率晶体管(HEMT)在大功率、高温和高频应用中具有极大的发展潜力,因此在微波毫米波领域引起了越来越多的关注。半导体器件的建模是微波集成电路设计的基础,在功率放大器、振荡器、混频器等的辅助设计中有着非常重要的作用,而器件模型的准确性往往由模型参数的提取技术决定。HEMT器件小信号等效电路参数提取方法主要分为直接提取法和数值分析优化方法。数值分析优化方法将测量S参数通过数值方法优化得到符合测量结果的模型参数值,但是存在参数值收敛于非物理值的缺点。直接提取模型参数方法虽然速度很快,但通常需要进一步优化来提高参数的准确性。而基于蒙特卡洛的灵敏度分析可用来确定本征参数的最佳值。在器件建模和参数提取中,灵敏度分析可用来优化本征参数,提高参数提取的准确性。本文基于GaN HEMT器件,对模型参数的提取技术和本征参数的灵敏度进行了研究,主要内容包括：1)介绍了半导体器件建模的基本流程和模型参数提取过程中的去嵌技术2)提出了一种改进的小信号等效电路模型参数提取技术,该方法将测试结构参数提取方法、反向截止参数提取方法与灵敏度分析优化方法相结合；3)推导了小信号等效电路模型中本征参数对测量S参数的灵敏度表达式,应用灵敏度分析优化了本征参数；4)对栅宽为2×100μm、栅长为0.25μm的GaN HEMT器件进行了参数提取与灵敏度分析,在多偏置条件下进行了测量S参数与模拟S参数的比较,结果表明在100 MHz-40 GHz的频率范围内均吻合地很好；5)研究了EEHEMT非线性等效电路模型,提取了相应的模型参数并进行了S参数的仿真验证。
【关键词】：氮化镓高电子迁移率晶体管 小信号等效电路模型 参数提取技术 灵敏度分析 EEHEMT模型
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN386
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 英文名词缩写9-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 论文的研究背景12-13
• 1.2 国内外的研究现状13-16
• 1.2.1 小信号模型的研究现状13-15
• 1.2.2 大信号模型的研究现状15-16
• 1.3 论文的主要内容和组织框架16-17
• 第二章 HEMT器件建模与测量综述17-28
• 2.1 GaN HEMT器件的工作原理17-20
• 2.1.1 异质结界面势阱和二维电子气的形成17-18
• 2.1.2 GaN HEMT的器件结构和工作原理18-20
• 2.2 GaN HEMT器件的建模20-24
• 2.2.1 半导体器件射频微波建模与测试20-22
• 2.2.2 GaN HEMT器件的建模流程22-24
• 2.3 去嵌技术24-28
• 2.3.1 串联去嵌技术25-26
• 2.3.2 并联去嵌技术26-28
• 第三章 GaN HEMT小信号模型参数提取与灵敏度分析28-61
• 3.1 GaN HEMT的小信号等效电路模型28-30
• 3.2 小信号等效电路模型的参数提取过程30-31
• 3.3 寄生参数提取技术31-40
• 3.3.1 PAD电容提取技术32-35
• 3.3.2 寄生电感提取技术35-38
• 3.3.3 寄生电阻提取技术38-40
• 3.4 本征参数提取技术40-47
• 3.4.1 本征参数随频率的变化42-44
• 3.4.2 本征参数和偏置的关系44-47
• 3.5 模型参数的灵敏度分析47-57
• 3.5.1 灵敏度的定义47-48
• 3.5.2 本征参数灵敏度的计算48-51
• 3.5.3 本征参数的灵敏度分析与结果讨论51-57
• 3.6 多偏置下的小信号模型验证57-61
• 第四章 EEHEMT非线性模型的参数提取与分析61-73
• 4.1 GaN HEMT器件的大信号模型简介61-63
• 4.2 EEHEMT非线性等效电路模型63-65
• 4.3 EEHETM非线性模型的参数提取65-71
• 4.3.1 电流模型的参数提取65-68
• 4.3.2 电荷模型的参数提取68-70
• 4.3.3 色散效应的参数提取70-71
• 4.4 EEHEMT非线性模型仿真71-73
• 第五章 总结与展望73-75
• 5.1 总结73
• 5.2 展望73-75
• 参考文献75-81
• 攻读硕士学位期间发表论文81-82
• 致谢82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 张明兰;杨瑞霞;王晓亮;胡国新;高志;;高击穿电压AlGaN/GaN HEMT电力开关器件研究进展[J];半导体技术;2010年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 范彩云;HEMT器件的小信号建模[D];华东师范大学;2013年

2 王宜辉;微波无源器件建模与测试技术研究[D];华东师范大学;2012年

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本文编号：330530