氮化镓HEMT器件的新型ColdFET模型

第31卷 第6期

2008年12月

电子器件

Chinese J ournal Of Elect ron Devices

Vol.31 No.6Dec.2008

N e w Cold FET Model for G a N HEMT Devices

Z H EN G W ei 2bi n

13

,L I Cheng 2,L I H ui 1,C H EN G T ang 2shen 1,R EN Chun 2j i ang

1

1.N ational Key L aboratory of Monolit hic I ntegrated Ci rcuits and Modules ,N angj i ng 210016China;

2.Fundament al A part ment of China Elect ronic Technolog y Grou p Corporation ,Bei j i ng 100038,China

Abstract :In order to gain good simulation result s of a small 2signal equivalent circuit model ,it is very im 2portant to imp rove t he ext raction of equivalent parasitic inductors ,especially for GaN http://m.wendangku.net/doc/d9248d03581b6bd97f19eadc.htmlparing to t he traditional ext raction met hod of parasitic inductors ,t his paper deduces a new Cold FET model and parameter ext raction for GaN H EM T devices.By comparing t he simulation and measurement of GaN H EM T wit h gate widt h of 200μm and 1000μm respectively ,shown t hat ,t he new Cold FET model can be used to extract parasitic inductors of GaN H EM T devices.This help s to t he research of FET models.K ey w ords :GaN ;H EM T ;Cold FET model EEACC :2560B

氮化镓HEMT 器件的新型Cold FET 模型

13,李 晨2,李 辉1,陈堂胜1,任春江1

1.单片集成电路与模块国家重点试验室,南京210016;

2.中国电子科技集团公司基础部,北京100038

收稿日期:2008203226

作者简介:郑惟彬(19742),男,2003年获东南大学博士学位,目前在南京电子器件研究所工作,主要研究化合物半导体的器件模型.

摘 要:改进等效寄生电感的提取对提高小信号等效电路模型的仿真精度具有重要意义,尤其是氮化镓器件(G aN )。针对传

统的等效寄生电感提取方法,本文推导了用于G aN H EM T 器件的新型Cold FET 模型及参数提取。通过对栅宽分别为200μm 和1000μm GaN H EM T 的仿真/测试,表明:新的Cold FET 模型可用于G aN H EM T 器件等效寄生电感的提取。这将有助于场效应晶体管模型的研究。

关键词:氮化镓;高电子迁移率晶体管;Cold FET 模型

中图分类号:TN 386.1 文献标识码:A 文章编号:100529490(2008)0621765204 和GaAs 材料相比,以GaN 为代表的宽禁带半导体在微波/毫米波、大功率、高温、抗辐射等方面都表现出优异的性能。自1993年美国A PA 光学公司研制出世界上第一个基于蓝宝石衬底的GaN H EM T 器件以来[1],随着材料生长技术和器件制作工艺的不断完善,GaN H EM T 器件性能取得了长足进展。例如,2004年,美国Cree 公司报到了输出功率密度达32.2W/mm 、功率附加效率为49.6%的Al GaN/GaN H EM T 器件[2];2005年,美国Ni 2t ronex 公司推出了2.1GHz 140W GaN 大功率管[3];2006年,美国RFMD 公司开发了2.1GHz 120W GaN 功率管。伴随着GaN 器件性能和大功

率技术的突破,研制GaN MM IC 正逐渐成为新的热点。

在GaN MM IC 的研制过程中,器件模型不仅影响电路设计的仿真精度,而且可为工艺优化提供数值依据;它是电路设计和工艺设计之间的“桥梁”。利用GaAs 器件的建模经验,开发基于测试的等效电路模型已成为目前GaN 器件模型研究的主要手段。

本文针对传统的等效寄生电感提取,推导了用于GaN H EM T 器件的新型Cold FET 模型和参数提取,并给出了不同尺寸GaN H EM T 器件的仿真/测试结果。

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