检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：徐跃抗电子科技大学

学位级别：博士

随着现代化电子设备对半导体器件高性能、低成本、小型化等要求的进一步提高，基于宽禁带半导体材料碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)以及零禁带半导体材料石墨烯(Graphene)的新型高频器件成为国内外研究的热点。与现有的硅(Si)、砷化镓(GaAs)... 详细信息

随着现代化电子设备对半导体器件高性能、低成本、小型化等要求的进一步提高，基于宽禁带半导体材料碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)以及零禁带半导体材料石墨烯(Graphene)的新型高频器件成为国内外研究的热点。与现有的硅(Si)、砷化镓(GaAs)等器件相比，新型器件不仅具有更优越的性能，而且在器件结构和工作机理上也存在较大差距，因此其特性难以用现有模型准确表征，导致无法满足器件制备和电路设计的要求。为了加速新型器件在现代化电子设备中的应用，急需对新型高频场效应器件进行特性分析与建模技术研究。本文主要针对SiC、GaN和Graphene高频场效应器件中部分关键特性进行了分析，并研究了相应的建模技术。\n 1.4H-SiC MESFET大信号非线性建模。针对4H-SiC MESFET由于自热和陷阱效应导致大信号模型准确性不足、实用性不够等问题，本文采用小信号模型外推非线性模型技术，通过改进传统直流电压-电流模型和非线性电容等模型，建立了包含自热和陷阱效应的大信号非线性等效电路模型，并将其成功嵌入到商用微波仿真软件安捷伦Advanced Design System(ADS)中，基于国内工艺线的验证结果表明本文建立的模型具有较高准确性。其中本文基于微波功率4H-SiC MESFET工作机理改进了传统小信号等效电路拓扑，并提出了一种高效的模型参数提取方法，利用该拓扑和参数提取方法建立的模型具有精度高、适用频带宽(0～20 GHz)等优点。此外，针对人工神经网络等非线性数值建模方法中存在过拟合、需大量训练样本、耗时久等问题，本文提出并验证了基于支持向量回归机的非线性建模方法，利用该方法不仅解决了上述问题，而且建立的模型具有更明确的物理意义。\n *** HEMT器件高频噪声特性与建模。针对GaN HEMT低噪声高频器件虽然应用潜力大，但又缺乏准确噪声模型指导器件设计的现状，本文利用噪声参量模型、最小噪声系数经验模型和数值物理模型分别对GaN HEMT高频噪声建模技术、噪声机理和A1组分对噪声特性的影响进行了研究，得到了基于支持向量机的噪声参量模型、准确的最小噪声系数表达式和A1组分与高频噪声特性的关系等成果和结论，并针对GaN HEMT中强极化效应，研究了双异质结GaN HEMT器件高频噪声特性，结果表明双异质结GaN HEMT相对于单异质结GaN HEMT具有更优越的高频噪声性能。其中本文从Boltzmann传输方程出发，提出了源极寄生阻抗模型，并分析了其对最小噪声系数的影响，结果表明源极寄生阻抗的色散是最小噪声系数和频率存在非线性色散关系的根本原因。\n ***谐振沟道晶体管(RCT)研究。针对全背栅晶体管结构的Graphene机械谐振器由于寄生参数较大导致高频机械信号读取困难的缺点，本文利用Graphene FET和机械谐振器特性，提出了基于本地背栅RCT结构的高频机械信号直接读取方法，并研究了其工作原理、器件制备技术和低温测试方法，实验结果表明与全背栅结构及其读取方法相比，本文提出的方法不仅可以同时获得谐振器的幅度和相位信息，而且在读取时间上缩短了两个数量级。此外，本文还提出了一种基于机械剥离技术的Graphene RCT制备方法，利用该方法得到的器件没有接触任何化学药品，可研究Graphene NEMS的本征特性。

关键词：大信号模型宽禁带半导体石墨稀谐振沟道晶体管噪声模型高频场效应器件

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AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的模型研究

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的模型研究

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作者：常远程西安电子科技大学

学位级别：博士

氮化镓(GaN)是近十几年来迅速发展起来的第三代宽禁带半导体材料之一,其化学性质稳定、耐高温、耐腐蚀,非常适合于制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成的电子器件以及蓝光、绿光和紫外光电子器件。所有这些优良的性质,很好的弥补了前... 详细信息

氮化镓(GaN)是近十几年来迅速发展起来的第三代宽禁带半导体材料之一,其化学性质稳定、耐高温、耐腐蚀,非常适合于制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成的电子器件以及蓝光、绿光和紫外光电子器件。所有这些优良的性质,很好的弥补了前两代Si和AsGa等半导体材料本身固有的缺点,从而成为飞速发展的研究前沿。 AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMTs),是以AlGaN/GaN异质结材料为基础而制造的GaN基器件。与传统的MESFET器件相比,AlGaN/GaN HEMTs具有高跨导、高饱和电流以及高截止频率的优良特性。另外,实验证明,GaN基HEMT在1000K的高温下仍然保持着良好的直流特性。从而减少甚至取消冷却系统,使系统的体积和重量大大降低,效率大大提高。由于GaN材料的热导率较高、热容量大,特别是它有着较高的击穿电场。这极大地提高了GaN器件的耐压容量、电流密度,使GaN功率器件可以工作在大功率的条件下。随着GaN材料制造工艺的不断改进和制造成本的下降,AlGaN/GaN HEMT器件必将在高温、大功率、高频、光电子、抗辐照等领域取得广泛的应用。虽然人们对GaN基微波功率器件的研究工作已经持续了多年,深度和广度已经达到了前所未有的水平,但是真正商业化的AlGaN/GaN HEMT功率器件仍然尚未问世。这里面有诸多原因。除了可靠性及GaN缺陷密度等问题尚未解决外,当HEMT器件工作于大功率、高温的环境时,会产生明显的“自热效应”。引起附加的功率损失和电流输出能力的下降,进而降低器件的微波性能,甚至引起功能失效。另一方面对于在微波领域有着良好应用前景的AlGaN/GaN HEMT,由于GaN基器件发展历史相对较短,对AlGaN/GaN HEMT的大信号小信号建模理论研究成果较少,还主要沿用MESFET的相关模型。由于HEMT与MESFET的工作原理有所不同,在加上AlGaN/GaN HEMT器件有其自身的特点,所以套用这些模型误差在所难免。因此建立适合AlGaN/GaN HEMT的大小信号模型是目前理论研究需要努力的方向。以上这些问题的研究都是推进AlGaN/GaN HEMT商业化生产进程中十分重要的步骤。本课题围绕以下几个方面展开具体工作: (1)针对HEMT器件的自热效应,提出了一种用于分析AlGaN/GaN HEMT I-V特性的数值计算模型,在算法上转化为迭代求解泊松方程、薛定谔方程和费米分布。分析了自热效应的起因,以及这种效应对二维电子气浓度分布和漏电流的影响。在此过程中引入了一系列与温度和Al含量有关的参数,如导带断续、载流子

关键词：氮化镓高电子迁移率晶体管异质结极化效应二维电子气数值模拟自热效应跨导大信号模型小信号模型

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基于多层神经网络的HEMT大信号特性研究

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河南大学学报（自然科学版） 2011年第2期41卷 145-148页

作者：向兵成强宗万伟张少辉河南大学集成电路设计研究所河南开封475004 开封供电公司河南开封475004

提出一种利用小信号等效电路模型,通过使用多层神经网络来描述高电子迁移率晶体管(HEMT)与偏置有关的大信号特性方法.通过实验发现,用一个2输入,5层28个神经元的神经网络,可以同时提取出7个本征参数.计算机仿真表明,该网络具有精度较高... 详细信息

提出一种利用小信号等效电路模型,通过使用多层神经网络来描述高电子迁移率晶体管(HEMT)与偏置有关的大信号特性方法.通过实验发现,用一个2输入,5层28个神经元的神经网络,可以同时提取出7个本征参数.计算机仿真表明,该网络具有精度较高的特性以及很好的预测性.

关键词： HEMT 大信号模型神经网络

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改进了渡越时间方程的InP DHBT模型

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半导体技术 2008年第S1期33卷 12-14,27页

作者：葛霁金智程伟苏永波刘新宇中国科学院微电子研究所北京100029

建立了一个改进了渡越时间方程的InP DHBT大信号模型。从HBT电荷方程出发,首先给出了InP DHBT的耗尽电荷方程,接着分析了InP DHBT集电极复合结构对载流子速度的影响,测试了集电极复合结构的InP DHBT的渡越时间,提出了一个简单准确的渡... 详细信息

建立了一个改进了渡越时间方程的InP DHBT大信号模型。从HBT电荷方程出发,首先给出了InP DHBT的耗尽电荷方程,接着分析了InP DHBT集电极复合结构对载流子速度的影响,测试了集电极复合结构的InP DHBT的渡越时间,提出了一个简单准确的渡越时间方程,进而得到了扩散电荷方程。最后,建立了一个基于改进的电荷方程的新的InP DHBT大信号模型。新的模型的直流,S参数在很宽的偏置范围下均与实际测试结果拟合完好,准确地预测了器件的特性。

关键词：磷化铟DHBT 大信号模型基于测试的渡越时间方程

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基于GaAsPHEMT的6～10GHz多功能芯片

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半导体技术 2014年第2期39卷 103-107页

作者：徐伟吴洪江魏洪涛周鑫中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

介绍了一种基于GaAsPHEMT工艺的多功能芯片（MFC）设计。该芯片主要用于双向放大，具有低噪声性能和中等功率能力。综合考虑噪声、功率、效率和有源器件的正常工艺波动，选取合适的器件及其工作点、电路拓扑结构，使电路性能达到最优。... 详细信息

介绍了一种基于GaAsPHEMT工艺的多功能芯片（MFC）设计。该芯片主要用于双向放大，具有低噪声性能和中等功率能力。综合考虑噪声、功率、效率和有源器件的正常工艺波动，选取合适的器件及其工作点、电路拓扑结构，使电路性能达到最优。采用大信号模型、噪声模型和开关模型联合仿真完成该芯片设计，并对版图进行电磁场仿真。测试结果表明，在6～10GHz频带内：小信号增益大于18．5dB，增益平坦度小于±0．2dB，输入／输出电压驻波比小于1．4：1，噪声系数小于2．2dB，1dB压缩点输出功率大于14dBm。芯片尺寸为2．4mm×2．6mm。

关键词：多功能芯片(MFC) 砷化镓赝高电子迁移率晶体管单片微波集成电路大信号模型

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SiC衬底X波段GaN MMIC的研究

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半导体技术 2008年第12期33卷 1112-1114页

作者：张志国冯震武继宾王勇蔡树军杨克武中国电子科技集团公司第十三研究所专用集成电路国家级重点实验室石家庄051051 西安电子科技大学微电子学院西安710071

使用国产6H-SiC衬底的GaN HEMT外延材料研制出高工作电压、高输出功率的AlGaN/GaN HEMT。利用ICCAP软件建立器件大信号模型,利用ADS软件仿真优化了双级GaNMMIC,研制出具有通孔结构的GaN MMIC芯片,连续波测试显示,频率为9.1~10.1 GHz时... 详细信息

使用国产6H-SiC衬底的GaN HEMT外延材料研制出高工作电压、高输出功率的AlGaN/GaN HEMT。利用ICCAP软件建立器件大信号模型,利用ADS软件仿真优化了双级GaNMMIC,研制出具有通孔结构的GaN MMIC芯片,连续波测试显示,频率为9.1~10.1 GHz时连续波输出功率大于10 W,带内增益大于12 dB,增益平坦度为±0.2 dB。该功率单片为第一个采用国产SiC衬底的GaN MMIC。

关键词： GaN 微波单片集成电路大信号模型输出功率

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GaAs大功率器件内匹配技术研究

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半导体技术 2010年第8期35卷 780-783页

作者：邱旭中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

介绍了GaAs大功率器件内匹配技术的基本原理,包括匹配电路原理、内匹配元件的参数计算方法等。以C波段40 W大功率器件为例讲述了内匹配技术在GaAs功率器件设计中的应用。通过大信号建模获得大栅宽器件模型,通过ADS软件进行内匹配电路参... 详细信息

介绍了GaAs大功率器件内匹配技术的基本原理,包括匹配电路原理、内匹配元件的参数计算方法等。以C波段40 W大功率器件为例讲述了内匹配技术在GaAs功率器件设计中的应用。通过大信号建模获得大栅宽器件模型,通过ADS软件进行内匹配电路参数的优化计算。通过电路制作及调试,实现了大功率器件的性能。经测试,当器件Vds=9 V时,在5.2~5.8 GHz频段内,输出功率Po≥40 W,功率增益Gp≥9 dB。测量值和设计值基本吻合。

关键词：内匹配技术大功率砷化镓场效应晶体管大信号模型

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微波功率SiC MESFET大信号建模技术研究

微波功率SiC MESFET大信号建模技术研究

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作者：徐跃杭电子科技大学

学位级别：硕士

碳化硅(SiC)是第三代(宽禁带)半导体电子材料，SiC金属一半导体场效应管(MESFET)在高温、大功率、高频、抗辐射等领域有着广阔的应用前景。与目前已取得较好成果的物理机理模型相比，基于测量的模型具有简单、快速和精确等优点，成为国... 详细信息

碳化硅(SiC)是第三代(宽禁带)半导体电子材料，SiC金属一半导体场效应管(MESFET)在高温、大功率、高频、抗辐射等领域有着广阔的应用前景。与目前已取得较好成果的物理机理模型相比，基于测量的模型具有简单、快速和精确等优点，成为国内外相关学者研究的热点。本文从SiC MESFET小信号等效电路模型出发，分析了SiC MESFET直流I-V解析特性，建立了微波功率SiC MESFET大信号经验模型和黑盒子模型等基于测量的器件模型。首先，本文基于传统FET小信号模型，提出了适合微波功率SiC MESFET的小信号等效电路拓扑和精确的小信号模型参数提取方法。建立的小信号等效电路模型具有比较简单、精确和宽带(0-20GHz)等特性，为大信号分析提供必要的数据。然后，本文分析了SiC MESFET直流I-V解析特性，并结合GaAs FET器件的大信号模型，改进了Triquint's own model(TOM)、Angelov和Curtice Cubic直流I-V特性模型，以及Angelov非线性电容模型，建立了温度相关的SiC MESFET大信号经验模型。该模型以符号定义器件(SDD)的形式嵌入到商用软件ADS中，并通过实测的直流I-V曲线、多偏置下的S参数和ADS谐波平衡(HB)仿真结果进行了验证，结果表明本文模型具有较好的精度。最后，本文介绍了支持向量机(SVM)，及其在建立大信号表格模型中的应用，提出了一种新的黑盒子模型——大信号支持向量回归机(SVR)模型。计算结果表明大信号SVR模型可以快速、准确模拟SiC MESFET的非线性特性。功率器件的精确建模对实现最大功率输出和提高效率至关重要，并可以加快微波功率SiC MESFET器件和电路的研制、商品化，以及在各种领域的应用。

关键词：大信号模型符号定义器件(SDD) 功率金属-半导体场效应管(MESFET) 碳化硅(SiC) 支持向量机(SVM)

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InP HBT器件模型研究

InP HBT器件模型研究

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作者：方晨杭州电子科技大学

学位级别：硕士

磷化铟(InP)作为第二代半导体材料,同硅和砷化镓材料相比具有高电子迁移率、高电光转换效率以及强抗辐射能力的优点,因而被广泛应用于光纤通信、毫米波和无线应用等方面。InP基HBT具有低导通电压、低功耗、高工作速度和高增益等优点,逐... 详细信息

磷化铟(InP)作为第二代半导体材料,同硅和砷化镓材料相比具有高电子迁移率、高电光转换效率以及强抗辐射能力的优点,因而被广泛应用于光纤通信、毫米波和无线应用等方面。InP基HBT具有低导通电压、低功耗、高工作速度和高增益等优点,逐渐成为毫米波器件的主流技术。模型作为器件行为表征的桥梁,其仿真功能完整性和精度,很大程度上决定设计成败,然而目前InP HBT器件模型的发展还处于探索阶段,因此针对InP HBT器件模型的开发是十分必要的,本文就对InP HBT器件模型进行了研究,主要研究工作概括如下: (1)重点研究了InP HBT器件结构、工作机理、直流特性、频率特性和非理想效应。此外,研究了Most EXquisite TRAnsistor Model(Mextram模型)、Vertical Bipolar Intercompany Model(VBIC模型)、High Current Model(HICUM)这三种常用的InP HBT器件大信号模型,分析比较了各模型的优点及缺点。基于HICUM模型存在参数过多的问题,最终选择基于HICUM模型理论,从InP HBT器件特性角度对少数载流子电荷模型方程进行近似处理,简化模型参数及提取流程,优化适用于InP HBT的大信号模型。 (2)提出了器件的测试技术、测试方案。基于传统去嵌算法不准确的问题,针对GSG Pad开路结构和短路结构开发了GSG Pad模型并进行参数提取,基于实验室的在片测试开路和短路结构的S参数,在1-110 GHz频段验证了开发的GSG Pad模型的准确性和适用性,旨在为后续InP HBT模型参数提取准确性奠定基础。 (3)提出了完整的简化InP HBT模型参数提取流程。基于1-110 GHz频段,多偏置条件下的测试数据,在直流、电容电压特性、特征频率、S参数和噪声参数上进行了模型准确性验证,通过稳定性、瞬态噪声进行了模型的可靠性验证,最终所建立的InP HBT器件模型精度高、电路仿真性能良好,并在已建立的InP HBT器件模型基础上,根据器件工艺波动拓展了Corner模型。最后建立了尺寸缩放模型,提高电路仿真的灵活性。

关键词： HICUM InP HBT 大信号模型参数提取

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AlGaN/GaN HEMT建模及GaN MMIC设计

AlGaN/GaN HEMT建模及GaN MMIC设计

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作者：张会龙西安电子科技大学

学位级别：硕士

由于具有大禁带宽度、高电子迁移率、高电子饱和速度和大击穿场强等优点，基于GaN材料的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）在最近十几年成为了微波功率器件及电路领域的研究热点。单片微波集成电路（MMIC）由于其相对其他微波电路有... 详细信息

由于具有大禁带宽度、高电子迁移率、高电子饱和速度和大击穿场强等优点，基于GaN材料的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）在最近十几年成为了微波功率器件及电路领域的研究热点。单片微波集成电路（MMIC）由于其相对其他微波电路有更小的尺寸，所以更适合运用在高频率的微波应用中。本文以AlGaN/GaN HEMT及GaN MMIC为核心内容，开展了以下方面的研究： 1.本文基于实验室已有的AlGaN/GaN HEMT工艺，提出了一套带接地背孔工艺的GaN MMIC制造工艺。该工艺包括了AlGaN/GaN HEMT、金属-绝缘层-金属（MIM）电容、螺旋电感、薄膜电阻以及背孔，具有两层布线金属，可以满足大部分MMIC的设计要求。 2.本文对栅宽为1.25mm，栅长为0.5μm的AlGaN/GaN HEMT器件进行了直流特性、小信号特性以及大信号负载牵引（Loadpull）特性的表征；提出了一套完整的不需要无源开路（open）结构和短路（short）结构的多栅指大栅宽AlGaN/GaN HEMT的小信号建模流程；介绍了Angelov及AngelovGaN模型、CPC模型以及EEHEMT1模型，提取了栅宽为1.25mm的多栅指大栅宽AlGaN/GaN HEMT器件的Angelov直流模型、CPC直流模型以及完整的EEHEMT1模型，与Loadpull测试结果的对比表明提取的EEHEMT1模型可以很好的模拟GaN器件的射频功率特性；提出了一个新的解析模型用来模拟kink效应对器件输出曲线的影响；对无源器件，如MIM电容、螺旋电感、薄膜电阻和接地背孔等，进行了设计和建模；最后，设计了用于参数提取和建立模型的光刻掩模板版图，其包含不同尺寸的AlGaN/GaN HEMT器件、MIM电容、螺旋电感、薄膜电阻和其他无源结构，并且已经完成了掩模板的制造。 3.本文介绍了线性功率放大器的基础知识，基于实验室制造的栅长为0.5μm的AlGaN/GaN HEMT器件，利用Cripps方法和小信号设计方法设计了一款两级ClassAB微波功率放大器。最终版图电磁仿真以及EEHEMT1大信号模型验证结果表明，该功率放大器在20V漏极工作电压下，在6.5GHz到9GHz的范围内都能达到16W以上的微波功率输出，在6.5GHz到8.5GHz的范围内都能达到10dB以上的功率增益，在6.5GHz到8.7GHz的范围内都能达到30%以上的功率附加效率。

关键词： AlGaN/GaN HEMT 功率放大器大信号模型单片微波集成电路

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