华南理工大学学报(自然科学版)

作者：姚若河, 姚永康, 耿魁伟

单位：1.华南理工大学 微电子学院，广东 广州 5114422.中新国际联合研究院，广东 广州 510700

关键词：源漏通道区电阻,GaN HEMTs,自热效应,准饱和效应

基金：国家重点研发计划项目(2018YFB1802100);广东省重点领域研发计划项目(2019B010143003)

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RD，S。准确构建GaN HEMT RD，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RD，S模型。首先由源漏通道区温度TCH与耗散功率Pdiss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RD，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nS，acc（TCH）和迁移率μacc（TCH）随TCH的升高而下降，这导致低偏置条件下的源漏通道区电阻RD0，S0随TCH呈非线性增长。将本研究和文献报道的RD，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0.20 Ω；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0.047 Ω。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0.015 Ω；RS平均相对误差分别为1.22%和2.77%，RMSE分别为0.001 5和0.003 4 Ω。本研究提出的RD，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RD，S随漏源电流IDS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。

来源：2024年第7期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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