摘要：为了在高功率体声波谐振器的设计中考虑自热效应的影响,提出一种声-电磁-热多物理场协同仿真方法 ,来模拟自热导致的频率偏移,并针对此频率偏移的消除问题,提出了相应的修正方案。首先,由常用的Mason模型设计出满足谐振频率要求的初始谐振器。接着,通过声-电磁-热多物理场协同仿真得到自热导致的频率偏移。然后,初步调整压电层厚度,来抵消此频率偏移。最后,对调整后的谐振器迭代进行声-电磁-热多物理场协同仿真,以确定压电层厚度的调整量。结果表明:自热效应会导致高功率体声波谐振器的谐振频率明显下偏(谐振器案例的频率偏移量为3 MHz),通过减薄压电层厚度(案例中为1.7nm)可彻底消除此频率偏移。所提出的高功率体声波谐振器的修正方案能有效地解决自热效应导致的谐振频率偏移问题。

摘要：基于互连线的分布式功耗模型,考虑自热效应的同时采用非均匀互连线结构,提出了一种基于延时、带宽、面积、最小线宽和最小线间距约束的互连动态功耗优化模型.分别在90和65nm互补金属氧化物半导体工艺节点下验证了功耗优化模型的有效性,在工艺约束下同时不牺牲延时、带宽和面积所提模型能够降低高达35%互连线功耗.该模型适用于片上网络构架中大型互连路由结构和时钟网络优化设计.

摘要：针对纳米尺度金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)热传输尺度效应对自热效应影响加剧的问题,提出一种考虑尺度影响的真空栅介质垂直堆叠硅纳米线(SiNWs)环栅场效应晶体管(GAA FET)自热效应模型。首先,分析硅薄膜与SiNWs内声子散射自由程之间的关系,量化用于衡量声子边界散射的SiNW热导率衰减因子;然后,根据国际上现阶段关于纳米硅薄膜热导率的解析模型,推导得到考虑尺度效应影响的SiNW热导率解析模型;最后,结合纳尺度器件热传输的关键路径,建立起考虑尺度影响的GAA SiNWs FET自热效应模型。在TCAD软件中采用所提自热效应模型实现了GAA SiNWs FET自热效应的数值计算。仿真结果表明:低热导率真空栅介质、垂直堆叠多热源与热传输尺度效应将导致真空栅介质GAA SiNWs FET热生成与扩散过程更加复杂,加剧器件自热效应;通过真空栅介质间隙与环绕气体压强之间的折中设计能够最大化栅极热传输能力,达到抑制器件自热效应以改善器件性能及其可靠性的目的;与传统自热效应模型估算的热点温度值相比,所提出的自热效应模型预测的真空栅器件内热点温度提高了30%,表明该自热效应模型能够有效的揭示GAA FET内SiNW热传输尺度效应对自热效应的影响机制。

摘要：为了研究自热效应对标准铂电阻温度计测量结果的影响,分别从定点法和比较法两方面开展研究。针对定点法,统计中国计量科学研究院近3年检定的标准铂电阻温度计数据,计算不同温区的铂电阻温度计自热效应修正前后的测量结果并进行对比,结果表明,在溯源标准铂电阻温度计时自热效应修正与否对测量结果的影响达到了1.5 mK以上,最大达到了6 mK。针对比较法,设计了基于恒温槽的自热测量方案并进行实验,对修正自热前后温度测量结果进行对比,结果表明,自热修正与否带来的误差依然达到了1.5 mK。因此,在标准铂电阻温度计量值溯源和精密温度测量中,对测量结果进行自热修正是必要的。

摘要：在SiGeHBT设计中,采用AlTiNTi多层金属系统,可减小基极电阻,提高器件的频率和功率特性(fmax)。但是,本文的研究表明,如果忽略了发射极电阻的减小和TiN、Ti有较小的热导率,而不在设计中做出适当调整,在相同的大电流工作条件下,多层金属HBT的输出特性在自热效应和能带调节共同作用下,将会表现出明显的负阻效应。分析其原因1)由于发射极接触电阻减小,即等效的HBT发射极镇流电阻减小,使得器件调节自热效应的能力减弱;2)由于多层金属中TiN和Ti热导率较低,在相同条件下,器件通过金属连线均衡温度分布的能力变差,与Al系统相比,其BE结温度更高。在大电流工作条件下,较差的自热效应调节能力和较高的结温使得多层金属HBT的值减小较快,器件的频率和功率特性变差。

摘要：研究了CERNOX温度计在液氦温区不同激励电流下因自热效应导致的测温偏差情况,建立了基于有限空间自然对流散热模型来解释自热效应,通过该模型可以预测温度传感器在给定激励电流下的温度示数。为了验证模型的准确性,设计并完成了4.2 K温区不同激励电流下CERNOX温度计的测温实验,实验结果与理论预测符合较好,同时表明如果激励电流选择不当,温度计的自热效应会对测温结果产生较大偏差,并可能对温度传感器造成损坏。

摘要：基于电荷控制模型,分析了极化,载流子迁移率,饱和电子漂移速度,导带断续,掺杂浓度,沟道温度等与自然效应的关系,并考虑了寄生电阻对自热效应的影响,建立了模拟AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管直流I-V特性的解析模型。通过与试验值的对比,该模型具有较高的精度,并且计算过程简单,可以用来指导器件结构和电路的设计。

摘要：随着微电子器件日益微型化和高速化,自热效应已逐渐成为限制其性能提升的重要因素,深入理解纳米尺度器件产热机理对电子器件的设计和优化具有重要意义.针对绝缘体上硅金属-氧化物半导体场效应晶体管(SOIMOS)进行了电热仿真,基于漂移扩散模型详细计算和分析了焦耳热、重组热和帕尔贴-汤姆逊热的生成及其影响.计算结果显示,焦耳热在器件内是主要的功耗来源,主要分布在栅极下方的导电沟道处,最大值出现在漏极端.与此相比,重组热的量级极小,主要分布在沟道区和源漏结区,其对温度场和器件性能的影响较弱.帕尔贴-汤姆逊热与焦耳热的产热量级相当,会影响器件温度分布.然而,由于其在栅极下方存在独特的冷热源交替分布,加热效应和制冷效应得到了抵消,同时引起的温度变化集中在源漏电极下方,导致其对器件性能基本不产生影响.此外,帕尔贴-汤姆逊热的影响与边界条件有关,在基底散热时,忽略帕尔贴-汤姆逊热会导致温度场预测发生较大偏差,这对于评估器件的寿命和可靠性非常关键.

摘要：根据负反馈原理,提出一种复合管结构来补偿异质结双极型晶体管(HBT)的自热效应。仿真和测试曲线结果表明,在较宽环境温度和较大输出电流密度范围内,复合管的自热效应得到了有效抑制,静态工作点稳定,采用此复合管设计的功率放大器的1 dB提高了2 dB,线性得到了改善。

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。