高電子遷移率晶體管的建模和優(yōu)化.pdf

1、近些年來，固態(tài)半導(dǎo)體器件在微波功率放大器領(lǐng)域正在逐步取代真空電子管，其中AlGaN/GaN HEMT。具有高跨導(dǎo)，高飽和電流，噪聲低，高擊穿電壓，耐高溫等特點(diǎn)，是取代真空電子管的主要候選者。本文從器件結(jié)構(gòu)，極化效應(yīng)，器件的直流和高頻性能等方面對(duì)AlGaN/GaN HEMT進(jìn)行了建模，仿真和優(yōu)化。
　　在AlGaN/GaN HEMT建模方面，論文首先應(yīng)用了ISE-FCAD軟件建立了AlGaN/GaN HEMT仿真模型。為了提高仿真的

2、精度，選取了更適合于仿真的GaN、AIN和AlGaN的材料參數(shù)。在此基礎(chǔ)上設(shè)定了仿真所需要的物理方程和模型，包括泊松方程，連續(xù)性方程，載流子統(tǒng)計(jì)模型(費(fèi)米-狄拉克分布)，輸運(yùn)模型(流體力學(xué)模型)和復(fù)合模型(肖特基-里德-霍爾模型)。
　　論文對(duì)所建立的AlGaN/GaN HEMT修正模型進(jìn)行了綜合仿真，從器件結(jié)構(gòu)、電荷分布、電流特性和頻率特性等幾個(gè)方面得出了能帶圖、二維電子氣密度、轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性等關(guān)系。論文把所得到的仿真結(jié)

3、果和相關(guān)參考文獻(xiàn)提供的實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比，論文結(jié)果與文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)值數(shù)值趨勢基本吻合，從而初步驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性，同時(shí)論文還對(duì)仿真結(jié)果與文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)值的部分偏差原因進(jìn)行了初步的分析。
　　論文利用所建立的HEMT模型對(duì)器件極化電荷密度、AlGaN表面施主陷阱密度、接觸電阻、AlGaN層厚度和柵源距離等方面進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化基于對(duì)主要參數(shù)進(jìn)行掃描，根據(jù)參數(shù)與器件性能的變化關(guān)系，在工藝允許范圍內(nèi)選取優(yōu)化參數(shù)，從閾值電壓、飽和漏電流和峰值跨導(dǎo)等