基于磷化銦材料的三端電子器件建模研究.pdf

1、InP基高電子遷移率晶體管（HEMT）由于自身具有高的電子遷移率、高的功率增益、低的噪聲系數(shù)以及低功耗等特點(diǎn)，成為毫米波單片集成電路（MMIC）以及太赫茲單片集成電路（TMIC）領(lǐng)域最理想的三端電子器件之一。而在MMIC或者TMIC的設(shè)計(jì)過程中，建立準(zhǔn)確的器件模型是至關(guān)重要的。本文基于自主研發(fā)的 InP基 HEMT器件，利用多種測(cè)試手段獲取器件的直流性能、交流性能、脈沖性能，綜合研究了器件模型的由來并建立了準(zhǔn)確的小信號(hào)模型。隨后研究了陷

2、阱電荷給器件帶來的一些影響。最后在前面兩部分的研究?jī)?nèi)容的基礎(chǔ)上利用EEHEMT模型，對(duì)器件的大信號(hào)模型進(jìn)行了研究，從而獲得了一個(gè)較為準(zhǔn)確的器件大信號(hào)模型。取得的研究成果如下：
　　1.根據(jù)對(duì)InP HEMT器件原理的綜合分析，利用傳統(tǒng)的16個(gè)參數(shù)的HEMT器件小信號(hào)模型，優(yōu)化了提取本征參數(shù)的算法。在Dambrine提出的本征Y參數(shù)公式基礎(chǔ)上，直接推導(dǎo)了器件模型的本征元件參數(shù)，相比較Dambrine引入一個(gè)假設(shè)條件而得到的計(jì)算結(jié)果更

3、為精確。
　　2.由于 InP HEMT器件本身固有的一些效應(yīng)，在某些偏置電壓下測(cè)得的 S參數(shù)會(huì)發(fā)生一些反常的現(xiàn)象。此時(shí)傳統(tǒng)16個(gè)參數(shù)的小信號(hào)模型無法擬合。根據(jù)對(duì)器件物理和二端口網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的分析，引入兩個(gè)特殊的支路進(jìn)入傳統(tǒng)的小信號(hào)模型。根據(jù)傳統(tǒng)模型和新模型的對(duì)比，可以看出新模型能更好地模擬器件的小信號(hào)特性。
　　3.對(duì)于 HEMT器件存在的陷阱電荷問題，通過脈沖 IV測(cè)試裝置對(duì)器件輸出電流的測(cè)試，表征了輸出電流受脈沖寬度和柵端

4、靜態(tài)電壓的影響規(guī)律。從而揭示了器件內(nèi)部的陷阱電荷對(duì)電流崩塌現(xiàn)象的作用機(jī)制，為下一步建立大信號(hào)模型中對(duì)器件陷阱電荷的考慮提供了理論基礎(chǔ)。
　　4.針對(duì)國(guó)內(nèi)缺乏大信號(hào)模型指導(dǎo)電路設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀。以EEHEMT模型作為基礎(chǔ)，利用IC-CAP軟件來對(duì)器件的大信號(hào)模型參數(shù)進(jìn)行提取，然后在 ADS軟件工具里進(jìn)行優(yōu)化仿真，最終建立了一個(gè)較為準(zhǔn)確的InP HEMT器件的大信號(hào)模型，該模型能夠很好地?cái)M合器件的直流性能和交流性能。為下一步InP HEMT