InGaAs/GaAs PHEMT器件模型的建立与优化
发布时间：2022-12-24 09:59
1951年异质结的概念被提出,自此开始异质结半导体晶体管就得到高速发展。对于传统的同质结器件而言,异质结构所制成的器件拥有载流子浓度高、电子迁移率高,高频噪声指数低等优点,也在一定程度上使得半导体器件的应用向微波/毫米波领域发展。因此,自1985年PHEMT器件被发明之时,PHEMT技术就称为各国研究的重点。并且,由于PHEMT器件拥有优秀的高频特性、功率特性和低噪声特性,其也是当下MMIC集成电路应用领域最具发展前景的器件之一。而近几年来,人们对便利生活的需求逐渐增长,加速了近几年来无线通信系统的快速发展,无线通信也在逐渐取代有线通信,使得不论是学术界还是相关企业界都投入大量人力与物力资源在相关的研究领域中。因此相关的器件与电路研究也逐渐的受到重视。而PHEMT器件的模型在MMIC电路的设计中也起着非常重要的作用,一个精确的器件模型能够在工艺设计和电路应用之间起到桥梁的作用,使得电路设计人员能够直接根据模型仿真出的器件特性结果对器件实际特性有直观的了解,能够提高电路设计的准确性,减少工艺反复,降低产品成本,缩短产品研制周期。但在实际电路应用中,PHEMT器件时常工作在大信号下,这时的...
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 微电子技术的发展历史
1.2 砷化镓高电子迁移率晶体管
1.2.1 砷化镓的材料属性
1.2.2 GaAs高电子迁移率晶体管
1.2.3 GaAs场效应管的应用
1.3 半导体器件建模的必要性和器件模型的发展
1.3.1 半导体器件建模的重要性
1.3.2 半导体器件建模的发展和现状
1.4 本文主要研究工作
第二章 GaAs PHEMT器件电学特性及器件测试系统
2.1 简介
2.2 HEMT器件工作原理
2.3 GaAs PHEMT器件电学特性分析
2.3.1 PHEMT器件直流和小信号参数
2.3.2 PHEMT器件的I-V特性
2.4 器件建模测试系统
2.5 去嵌化（de-embedding）技术
2.6 本章小结
第三章 GaAs PHEMT器件小信号模型建立与验证
3.1 简介
3.2 小信号模型理论分析
3.3 外部寄生元件参数的提取
3.3.1 Cold-FET高频测试-外部元件参数的提取
3.4 内部本征元件的提取
3.5 参数提取结果分析与验证
3.6 本章小结
第四章 GaAs PHEMT器件大信号模型建立与验证
4.1 简介
4.2 大信号模型介绍
4.3 EEHEMT大信号模型
4.3.1 漏源极电流参数（Drain-Source Current Parameters）
4.3.2 EEHEMT跨导压缩参数
4.3.3 电流色散参数(Dispersion Current Parameters)
4.3.4 电荷参数（Charge Parameters）
4.3.5 栅极正向传导和击穿参数（Gate Forward Conduction and BreakdownParameters）
4.3.6 温度参数（Temperature Parameters）
4.4 模拟与测量结果验证与讨论
4.4.1 GaAs PHEMT器件直流特性模拟与测量结果比较
4.4.2 GaAs PHEMT器件电容和小信号S参数特性模拟与测量结果比较
4.4.3 GaAs PHEMT高频功率特性仿真与测量结果比较
4.5 变温下的大信号模型
4.6 本章小结
第五章 GaAs PHEMT器件大信号模型的优化
5.1 简介
5.2 现有GaAs PHEMT器件模型存在的问题
5.3 优化后EEHEMT模型分析
5.3.1 漏源电流-栅源电压关系曲线表达式修正
5.3.2 自热效应网络修正
5.4 优化后EEHEMT模型对比验证
5.4.1 跨导曲线优化对比验证
5.4.2 热电路网络修改验证
5.5 本章小结
第六章 结论与未来工作
6.1 结论
6.2 未来工作
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]On-wafer de-embedding techniques from 0.1 to 110 GHz[J]. 汤国平,姚鸿飞,马晓华,金智,刘新宇. Journal of Semiconductors. 2015(05)
[2]Design of InAlAs/InGaAs PHEMTs and small-signal modeling from 0.5 to 110 GHz[J]. 王志明,吕昕,罗晓斌,崔玉兴,孙希国,默江辉,付兴昌,李亮,何大伟. Journal of Semiconductors. 2015(02)
[3]一种pHEMT小信号等效电路模型提取方法[J]. 曹杰杰,李斌. 中国科学院上海天文台年刊. 2012(00)
[4]功率PHEMT器件大信号建模[J]. 刘军,孙玲玲,吴颜明. 半导体技术. 2008(S1)
[5]改进的Triquint-Materka PHEMT模型[J]. 李辉,洪伟,张斌,施江伟,铁宏安. 固体电子学研究与进展. 2006(01)
博士论文
[1]亚微米GaAs PHEMT器件及其小信号建模[D]. 李拂晓.东南大学 2006
硕士论文
[1]GaN HEMT器件和GaAs PHEMT器件对比特性研究[D]. 霍宇.山东大学 2017
[2]SiC MESFET非线性等效电路模型研究[D]. 张宏亮.电子科技大学 2006
本文编号：3725990
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 微电子技术的发展历史
1.2 砷化镓高电子迁移率晶体管
1.2.1 砷化镓的材料属性
1.2.2 GaAs高电子迁移率晶体管
1.2.3 GaAs场效应管的应用
1.3 半导体器件建模的必要性和器件模型的发展
1.3.1 半导体器件建模的重要性
1.3.2 半导体器件建模的发展和现状
1.4 本文主要研究工作
第二章 GaAs PHEMT器件电学特性及器件测试系统
2.1 简介
2.2 HEMT器件工作原理
2.3 GaAs PHEMT器件电学特性分析
2.3.1 PHEMT器件直流和小信号参数
2.3.2 PHEMT器件的I-V特性
2.4 器件建模测试系统
2.5 去嵌化（de-embedding）技术
2.6 本章小结
第三章 GaAs PHEMT器件小信号模型建立与验证
3.1 简介
3.2 小信号模型理论分析
3.3 外部寄生元件参数的提取
3.3.1 Cold-FET高频测试-外部元件参数的提取
3.4 内部本征元件的提取
3.5 参数提取结果分析与验证
3.6 本章小结
第四章 GaAs PHEMT器件大信号模型建立与验证
4.1 简介
4.2 大信号模型介绍
4.3 EEHEMT大信号模型
4.3.1 漏源极电流参数（Drain-Source Current Parameters）
4.3.2 EEHEMT跨导压缩参数
4.3.3 电流色散参数(Dispersion Current Parameters)
4.3.4 电荷参数（Charge Parameters）
4.3.5 栅极正向传导和击穿参数（Gate Forward Conduction and BreakdownParameters）
4.3.6 温度参数（Temperature Parameters）
4.4 模拟与测量结果验证与讨论
4.4.1 GaAs PHEMT器件直流特性模拟与测量结果比较
4.4.2 GaAs PHEMT器件电容和小信号S参数特性模拟与测量结果比较
4.4.3 GaAs PHEMT高频功率特性仿真与测量结果比较
4.5 变温下的大信号模型
4.6 本章小结
第五章 GaAs PHEMT器件大信号模型的优化
5.1 简介
5.2 现有GaAs PHEMT器件模型存在的问题
5.3 优化后EEHEMT模型分析
5.3.1 漏源电流-栅源电压关系曲线表达式修正
5.3.2 自热效应网络修正
5.4 优化后EEHEMT模型对比验证
5.4.1 跨导曲线优化对比验证
5.4.2 热电路网络修改验证
5.5 本章小结
第六章 结论与未来工作
6.1 结论
6.2 未来工作
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]On-wafer de-embedding techniques from 0.1 to 110 GHz[J]. 汤国平,姚鸿飞,马晓华,金智,刘新宇. Journal of Semiconductors. 2015(05)
[2]Design of InAlAs/InGaAs PHEMTs and small-signal modeling from 0.5 to 110 GHz[J]. 王志明,吕昕,罗晓斌,崔玉兴,孙希国,默江辉,付兴昌,李亮,何大伟. Journal of Semiconductors. 2015(02)
[3]一种pHEMT小信号等效电路模型提取方法[J]. 曹杰杰,李斌. 中国科学院上海天文台年刊. 2012(00)
[4]功率PHEMT器件大信号建模[J]. 刘军,孙玲玲,吴颜明. 半导体技术. 2008(S1)
[5]改进的Triquint-Materka PHEMT模型[J]. 李辉,洪伟,张斌,施江伟,铁宏安. 固体电子学研究与进展. 2006(01)
博士论文
[1]亚微米GaAs PHEMT器件及其小信号建模[D]. 李拂晓.东南大学 2006
硕士论文
[1]GaN HEMT器件和GaAs PHEMT器件对比特性研究[D]. 霍宇.山东大学 2017
[2]SiC MESFET非线性等效电路模型研究[D]. 张宏亮.电子科技大学 2006
本文编号：3725990
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3725990.html
