新型器件SiGe HBT和GaN HEMT Scalable模型開發(fā).pdf

1、近年來,全球通信產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,微波單片集成電路的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,對器件要求也越來越高。由于具有電流增益大、截止頻率高、驅(qū)動能力強(qiáng)、相位噪聲低、功率密度大等一系列優(yōu)點(diǎn),異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(Heterojunction Bipolar Transistor)在衛(wèi)星通信、移動通信等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著HBT應(yīng)用領(lǐng)域的不斷開拓發(fā)展,在精確的HBT器件模型基礎(chǔ)上建立可縮放的模型對電路設(shè)計與仿真越來越具有重要意義。
　　 近幾年,寬

2、禁帶半導(dǎo)體開時成為研究的熱點(diǎn),目前尤其以氮化鎵(GaN)為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體由于其寬禁帶的特點(diǎn),相比BJT、MOS和GaAs器件,GaN高電子遷移率晶體管(HEMT)表現(xiàn)出了高功率密度性能；同時研究還表明GaN HEMT還具有高工作頻率,低噪聲、高效率和高線性度等性能優(yōu)勢。由于HEMT越來越廣泛的應(yīng)用,建立基于HEMT的可縮放模型也將具有重要意義。
　　 針對確定的模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和拓?fù)浞匠?通過精確的模型參數(shù)提取技術(shù)和方法,

3、并在此基礎(chǔ)上開發(fā)基于特定模型的可縮放模型對于單片微波集成電路的發(fā)展將帶來非常重要的意義。模型參數(shù)提取算法的合理性和優(yōu)劣程度決定了模型的精度和可用性同時也決定了基于此模型開發(fā)的可縮放模型的可行性。本文針對HBT和HEMT scalable建模將分兩部分別進(jìn)行展開。
　　 第一部分,對于建立基于HICUM的SiGe HBT scalable模型研究,首先對BJT晶體管的工作原理及應(yīng)用進(jìn)行了描述,其次是對SiGe HBT工藝進(jìn)行了概述

4、,然后是對HICUM模型及參數(shù)提取方法進(jìn)行了詳盡的介紹及其改進(jìn),最后在基于HICUM模型的基礎(chǔ)上,建立了HICUM可縮放模型,并且在ADS和Hspice中都得到了很好的應(yīng)用?？煽s放模型是基于不同的尺寸的器件而建立的,所有可縮放模型中的參數(shù)都是直接從不同尺寸器件的測量數(shù)據(jù)中取得的,并且通過比較直流、電壓電容關(guān)系、截止頻率和S參數(shù)的測量和仿真數(shù)據(jù),可以看出擬合結(jié)果比較好,HICUM可縮放模型得到了很好的驗證。
　　 第二部分,對于建

5、立基于EEHEMT的GaN HEMT scalable模型研究,首先對GaN材料的特性進(jìn)行了介紹,其次是介紹了AlGaN/GaN HEMT的工作原理,然后從改進(jìn)HEMT器件性能出發(fā)提出了一種新型的外延層結(jié)構(gòu),最后通過對復(fù)合溝道AlxGa1-xN/AlyGa1-yN/GaNHEMT器件進(jìn)行測試與仿真,并在運(yùn)用Agilent的EEHEMT模型對器件進(jìn)行參數(shù)提取的基礎(chǔ)上建立EEHEMT scalable模型,同時在ADS和Hspice中得到了