摘要：GaN HEMT在栅极与源极和漏极之间存在一段通道区域,在等效电路模型中通常等效为一电阻,称为源漏通道区电阻R_(D,S)。准确构建GaN HEMT R_(D,S)模型,对于分析GaN HEMT直流和射频特性,构建GaN HEMT大信号模型具有十分重要的意义。本研究给出考虑自热和准饱和效应的R_(D,S)模型。首先由源漏通道区温度T_(CH)与耗散功率P_(diss)的关系,推导出非线性自热效应模型。进一步基于准饱和效应和Trofimenkoff模型,给出源漏通道区电子漂移速度与电场强度的关系表达式,构建非线性R_(D,S)模型。在环境温度Tamb=300~500 K时,源漏通道区二维电子气2DEG面密度n_(S,acc)(T_(CH))和迁移率μ_(acc)(T_(CH))随T_(CH)的升高而下降,这导致低偏置条件下的源漏通道区电阻R_(D0,S0)随T_(CH)呈非线性增长。将本研究和文献报道的R_(D,S)模型与TCAD(Technology Computer Aided Design)仿真数据进行对比,结果显示:本研究与文献报道的漏通道区电阻RD模型的平均相对误差分别为0.32%和1.78%,均方根误差(RMSE)分别为0.039和0.20Ω;RS模型的平均相对误差分别为0.76%和1.73%,RMSE分别为0.023和0.047Ω。与文献报道的实验数据进行对比,结果显示:本研究与文献RD模型的平均相对误差分别为0.91%和1.59%,RMSE分别为0.012和0.015Ω;RS平均相对误差分别为1.22%和2.77%,RMSE分别为0.0015和0.0034Ω。本研究提出的R_(D,S)模型具有更低的平均相对误差和均方根误差,能够更加准确地表征GaN HEMT线性工作区R_(D,S)随漏源电流I_(DS)的变化。可将本模型用于器件的设计优化,也可作为Spice模型用于电路仿真。

摘要：借助于SILVACO TCAD仿真工具,研究了高压LDMOS电流准饱和效应(Quasi-saturation effect)的形成原因。通过分析不同栅极电压下漂移区的耗尽情况以及沟道与漂移区电势、电场和载流子漂移速度的分布变化,认为当栅压较低时,LDMOS的本征MOSFET工作在饱和区,栅压对源漏电流的钳制明显,此时沟道载流子速度饱和;而在大栅压下,随着沟道导电能力的增加以及漂移区两端承载的电压的增大,本征MOSFET两端压降迅速降低,器件不能稳定地工作在饱和区而进入线性工作区,此时沟道中的载流子速度不饱和。LDMOS器件的源漏电流的增大主要受漂移区影响,栅压逐渐失去对器件电流的控制,此时增大栅压LDMOS器件的源漏电流变化很少,形成源漏电流的准饱和效应。最后,从器件工作过程对电流与栅压的关系进行了理论分析,并从理论结果对电流准饱和效应进行了深入分析。

摘要：本文详细研究了VDMOS晶体管中的准饱和效应。研究表明,这种效应是由于器件的结型场效应晶体管区域内载流子速度饱和所引起。为了研究准饱和效应及其与不同的器件设计参数的关系,我们进行了两维数字模拟。大范围的电压和电流实验结果证实了计算的直流特性。另外,为了避免准饱和效应,确定了对p型基体间隔设计的限制。

摘要：本课题的研究目的旨在从改变功率VDMOS的结构参数入手得到外延层厚度和栅源电压对功率VDMOS纵向电场的影响,并且在结构参数变化的范围内分析出最大电场位置的变化,为优化器件的性能起到指导作用。通过二维仿真工具TSUPREM4和MEDICI仿真器件的结构和电场并以图表的形式计算得到最大电场位置的变化趋势。通过修改器件的外延层厚度得到了在不同的参数下其纵向电场的分布接近封闭的拱形曲线并且随着外延层厚度的增加最大电场的位置接近线性的变化趋势,外延层厚度每增加1.5um到2.5um,最大电场点的位置会上升外延层厚度的百分之3到百分之6。改变器件的栅源电压使器件在进入准饱和区之后纵向电场分布十分稳定不在受栅源电压的影响而没有进入准饱和区时电场随着栅源电压的增大而增大。