针对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的显式表面电势计算和紧凑电流模型

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

摘要

在本文中,我们提出了一种新的紧凑模型,用于基于费米能级和表面电位的显式解来描述AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管。该模型计算简单,且在预测表面电位和电流-电压特性方面具有高精度,非常适合电路仿真应用。这种基于表面电位的紧凑模型还考虑了温度依赖的自由载流子迁移率,从而考虑了自加热效应。该模型已经通过数值结果和广泛偏置条件下的测量数据进行了验证。

关键词:AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)、漏电流、紧凑模型、自热效应。

文章的研究内容

1. 提出了一种新的紧凑模型,用于描述AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMTs)的特性。

2. 该模型基于对费米能级和表面电位的显式求解,计算简单且精度高。

3. 模型考虑了自热效应,通过温度依赖的自由载流子迁移率来描述。

4. 该模型对预测AlGaN/GaN HEMT的表面电位和电流-电压特性都很理想,适用于电路仿真。

5. 该模型的性能已经通过数值结果和测量数据在广泛偏置条件下进行了验证。

这篇文章提出了一种新的紧凑模型,能够准确、高效地描述AlGaN/GaN HEMT的特性,对GaN器件和电路的设计和仿真很有应用价值。

文章的研究方法

1. 提出了一种新的显式求解方法来计算AlGaN/GaN HEMT的费米能级和表面电势。与之前的模型相比,这种方法更加直接和基于物理原理。

2. 对于强2DEG区域,作者得到了费米能级的精确立方方程解,计算误差只有10^-6 V量级。

3. 这种计算方法是非迭代的,因此计算过程更加简单和高效。

4. 基于这种显式求解方法,作者开发了一个包含自加热效应的紧凑模型,能够预测AlGaN/GaN HEMT的电流-电压特性。

5. 作者通过数值仿真结果和实测数据对该模型在广泛偏置条件下进行了验证。

这篇文章的主要研究方法包括:1) 提出新的显式求解方法; 2) 基于此开发紧凑模型; 3) 通过仿真和测试数据进行验证。这些方法保证了该模型既准确又高效。

文章的创新点

1. 提出了一种新的显式求解方法来计算AlGaN/GaN HEMT的费米能级和表面电势,相比之前的模型更加直接和基于物理原理。

2. 对于强2DEG区域,得到了费米能级的精确立方方程解,计算误差只有10^-6 V量级,大幅提高了计算精度。

3. 这种显式求解方法是非迭代的,计算过程更加简单和高效,非常适合用于电路仿真。

4. 基于这种显式表面电位计算方法,作者开发了一个新的紧凑模型,能够准确预测AlGaN/GaN HEMT的电流-电压特性,同时还考虑了自热效应。

5. 该模型已经通过数值仿真结果和广泛测试条件下的实验数据进行了全面验证,证明了其准确性和适用性。

这篇论文的主要创新点在于提出了一种新颖的显式表面电位计算方法,并基于此开发了一个高精度、高计算效率的AlGaN/GaN HEMT紧凑模型,对GaN器件和电路的设计开发具有重要意义。

文章的结论

1. 提出了一种新的基于显式表面电位计算的紧凑模型,用于描述AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的特性。

2. 该模型采用了一种精确、非迭代的方法来求解费米能级和表面电势,大大提高了计算效率和精度。

3. 该紧凑模型不仅能准确预测HEMT的电流-电压特性,还考虑了自热效应,通过温度依赖的载流子迁移率进行建模。

4. 该模型的性能已经通过与数值模拟结果和广泛实验数据的对比验证,证明了其准确性和适用性。

5. 这种基于显式表面电位计算的紧凑模型非常适合用于电路仿真,为GaN功率器件和集成电路的设计提供了有力的建模工具。

这篇论文提出了一种创新的紧凑模型,在计算效率、精度以及对自热效应的描述等方面都有显著优势,对GaN器件和电路的建模和仿真具有重要的应用价值。

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