GaN HEMT功率器件新結(jié)構(gòu)和模型研究.pdf

1、氮化鎵（GaN）材料與硅（Si）和砷化鎵（GaAs）相比，具有禁帶寬度大、熱導(dǎo)率高、臨界擊穿電場高和飽和電子速度高等優(yōu)勢。GaN高電子遷移率晶體管（HEMT），由于同時(shí)具有高功率密度和高速度的特點(diǎn)，使其成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。本文針對GaN HEMT物理建模和新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及大信號等效電路建模開展的工作及其創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　首先，針對勢壘層摻雜使器件擊穿電壓降低的不足，提出了本地柵摻雜 GaN HEMT器件新結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的勢壘層

2、只在柵電極下?lián)诫s，勢壘層其他區(qū)域?yàn)榉枪室鈸诫s，增大了柵漏間耗盡層寬度，提高了器件擊穿電壓。二維數(shù)值分析結(jié)果表明，本文提出的新結(jié)構(gòu)比勢壘層全部摻雜結(jié)構(gòu)的最大理論輸出功率密度提高34％。針對HEMT工作時(shí)柵漏側(cè)柵邊緣電場強(qiáng)度較高的不足，提出了柵邊緣凹槽型源場板GaN HEMT器件新結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過在靠近漏極一側(cè)的柵極邊緣勢壘層中刻蝕形成凹槽，降低了靠近漏極一側(cè)的柵極邊緣的電場強(qiáng)度，提高了HEMT器件的擊穿電壓，從而提高了輸出功率密度，此外，

3、該結(jié)構(gòu)更減小柵漏電容，從而改善器件的頻率特性。研究了不對稱Y形柵GaN HEMT器件數(shù)值仿真方法，并分析了不同傾角對器件擊穿電壓的影響。
　　其次，基于國產(chǎn)工藝線GaN HEMT，利用直流I-V和多偏置下S參數(shù)曲線，建立了包含自熱效應(yīng)的GaN HEMT大信號經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停⒁苑柖x器件（SDD）嵌入商用軟件 ADS中。諧波平衡仿真結(jié)果與在片測試結(jié)果對比表明，模型在 Ku波段以下具有較高的精度。同時(shí)建立了基于 Angelov模型的大信