來源：An Explicit Surface Potential Calculation and Compact Current Model for AlGaN/GaN HEMTs（EDL 15年）

摘要

在本文中,我們提出了一種新的緊湊模型,用于基于費米能級和表面電位的顯式解來描述AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管。該模型計算簡單,且在預測表面電位和電流-電壓特性方面具有高精度,非常適合電路仿真應用。這種基于表面電位的緊湊模型還考慮了溫度依賴的自由載流子遷移率,從而考慮了自加熱效應。該模型已經通過數值結果和廣泛偏置條件下的測量數據進行了驗證。

關鍵詞:AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管(HEMT)、漏電流、緊湊模型、自熱效應。

文章的研究內容

1. 提出了一種新的緊湊模型,用于描述AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管(HEMTs)的特性。

2. 該模型基于對費米能級和表面電位的顯式求解,計算簡單且精度高。

3. 模型考慮了自熱效應,通過溫度依賴的自由載流子遷移率來描述。

4. 該模型對預測AlGaN/GaN HEMT的表面電位和電流-電壓特性都很理想,適用于電路仿真。

5. 該模型的性能已經通過數值結果和測量數據在廣泛偏置條件下進行了驗證。

這篇文章提出了一種新的緊湊模型,能夠準確、高效地描述AlGaN/GaN HEMT的特性,對GaN器件和電路的設計和仿真很有應用價值。

文章的研究方法

1. 提出了一種新的顯式求解方法來計算AlGaN/GaN HEMT的費米能級和表面電勢。與之前的模型相比,這種方法更加直接和基于物理原理。

2. 對于強2DEG區域,作者得到了費米能級的精確立方方程解,計算誤差只有10^-6 V量級。

3. 這種計算方法是非迭代的,因此計算過程更加簡單和高效。

4. 基于這種顯式求解方法,作者開發了一個包含自加熱效應的緊湊模型,能夠預測AlGaN/GaN HEMT的電流-電壓特性。

5. 作者通過數值仿真結果和實測數據對該模型在廣泛偏置條件下進行了驗證。

這篇文章的主要研究方法包括:1) 提出新的顯式求解方法; 2) 基于此開發緊湊模型; 3) 通過仿真和測試數據進行驗證。這些方法保證了該模型既準確又高效。

文章的創新點

1. 提出了一種新的顯式求解方法來計算AlGaN/GaN HEMT的費米能級和表面電勢,相比之前的模型更加直接和基于物理原理。

2. 對于強2DEG區域,得到了費米能級的精確立方方程解,計算誤差只有10^-6 V量級,大幅提高了計算精度。

3. 這種顯式求解方法是非迭代的,計算過程更加簡單和高效,非常適合用于電路仿真。

4. 基于這種顯式表面電位計算方法,作者開發了一個新的緊湊模型,能夠準確預測AlGaN/GaN HEMT的電流-電壓特性,同時還考慮了自熱效應。

5. 該模型已經通過數值仿真結果和廣泛測試條件下的實驗數據進行了全面驗證,證明了其準確性和適用性。

這篇論文的主要創新點在于提出了一種新穎的顯式表面電位計算方法,并基于此開發了一個高精度、高計算效率的AlGaN/GaN HEMT緊湊模型,對GaN器件和電路的設計開發具有重要意義。

文章的結論

1. 提出了一種新的基于顯式表面電位計算的緊湊模型,用于描述AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管(HEMT)的特性。

2. 該模型采用了一種精確、非迭代的方法來求解費米能級和表面電勢,大大提高了計算效率和精度。

3. 該緊湊模型不僅能準確預測HEMT的電流-電壓特性,還考慮了自熱效應,通過溫度依賴的載流子遷移率進行建模。

4. 該模型的性能已經通過與數值模擬結果和廣泛實驗數據的對比驗證,證明了其準確性和適用性。

5. 這種基于顯式表面電位計算的緊湊模型非常適合用于電路仿真,為GaN功率器件和集成電路的設計提供了有力的建模工具。

這篇論文提出了一種創新的緊湊模型,在計算效率、精度以及對自熱效應的描述等方面都有顯著優勢,對GaN器件和電路的建模和仿真具有重要的應用價值。