新型4H-SiC 射频功率MESFET 大信号经验电容模型

基于4H-SiC 射频功率MESFET 器件的工作机理,提出了一种新型的大信号经验电容模型。针对此模型参数的提取采用最小二乘法和遗传算法,算法用MATLAB 语言实现,与传统算法相比,经验电容模型参数的初值估计和优化更为简单准确。提取的模型重要参数具有一定的物理意义,其他拟合参数值也具有物理量级。模型仿真结果和实测数据拟合度较好,从而验证了所提出的大信号经验电容模型的准确性。     

4H-SiC MESFET直流I-V特性解析模型

提出了一种改进的4H-SiC MESFET非线性直流解析模型,基于栅下电荷的二维分布,对该模型进行了分析,采用多参数迁移率模型描述速场关系.在分析了电流速度饱和的基础上,考虑沟道长度调制效应对饱和区漏电流的影响,建立了基于物理的沟道长度调制效应模型,模拟结果符合高场下漏极的MC(蒙特卡罗)计算的结果.与以前的研究模型相比较,结果说明了该研究的有效性,饱和电流的结果与实测的Ⅰ-Ⅴ特性更加吻合.     

4H-SiC MESFET直流Ⅰ-Ⅴ特性解析模型

提出了一种改进的4H-SiC MESFET非线性直流解析模型,基于栅下电荷的二维分布,对该模型进行了分析,采用多参数迁移率模型描述速场关系.在分析了电流速度饱和的基础上,考虑沟道长度调制效应对饱和区漏电流的影响,建立了基于物理的沟道长度调制效应模型,模拟结果符合高场下漏极的MC(蒙特卡罗)计算的结果.与以前的研究模型相比较,结果说明了该研究的有效性,饱和电流的结果与实测的Ⅰ-Ⅴ特性更加吻合.     

一种用于非线性分析的新型4H-SiC MESFET大信号经验模型

提出了一种简洁的新型4H-SiCMESFET经验大信号模型.在Materka漏电流模型基础上,改进了沟道调制因子和饱和电压系数的建模方式,电容模型采用了改进的电荷守恒模型.参数的提取和优化采用了Levenberg-Marquardt优化方法.在偏置点VDS=20V,IDS=80mA和工作频率1.8GHz下,模型直流电流-电压扫描曲线、输出功率、功率附加效率和增益的模拟结果与实验数据符合良好.     

一种用于非线性分析的新型4H-SiC MESFET大信号经验模型

提出了一种简洁的新型4H-SiCMESFET经验大信号模型.在Materka漏电流模型基础上,改进了沟道调制因子和饱和电压系数的建模方式,电容模型采用了改进的电荷守恒模型.参数的提取和优化采用了Levenberg-Marquardt优化方法.在偏置点VDS=20V,IDS=80mA和工作频率1.8GHz下,模型直流电流-电压扫描曲线、输出功率、功率附加效率和增益的模拟结果与实验数据符合良好.     

4H-SiC MESFET新结构的特性研究

提出了一种具有阶梯沟道和浮空金属板的新型4H-SiC MESFET结构。在双凹型4H-SiC MESFET的栅漏之间加入浮空金属板,并引入阶梯沟道,减少了靠近漏端的栅边缘的电场积聚,提高了击穿电压。对提出的结构进行二维数值模拟,结果表明,该结构的击穿电压达到232 V,相对于双凹型4H-SiC MESFET的击穿电压103 V,提高了125%,其饱和漏电流相对提高了4.1%,截止频率为15.1 GHz,最大振荡频率为69.2 GHz。该结构在击穿电压提高125%时,没有严重降低截止频率。     

4H-SiC MESFET大信号非线性特性分析

采用Voherra级数法对4H-SiC射频MESFET的大信号非线性特性进行了分析,并研究了器件尺寸与线性度的关系.模型考虑了陷阱效应对非线性特性的影响,模拟结果能够较好地反映实验结果.进一步分析表明,在1GHz和1.01GHz频率下,当栅长从0.8μm增大到1.6μm,器件的输入(输出)三阶截取点从33.55dBm(36.26dBm)减小到18.1dBm(13.4dBm),1dB压缩点从24dBm下降到7.43dBm.为实际器件的线性化设计提供理论依据.     

6H-和4H-SiC功率VDMOS的比较与分析

采用二维器件模拟器ISE TCAD 7.0,对比研究了6H-SiC和4H-SiC VDMOS的基本特性.结果表明,在Vgs为8 V时,4H-SiC VDMOS的漏极电流比6H-SiC高约1.5倍,证实了4H-SiC具有较高的体迁移率,且受准饱和效应的影响较小,因此比6H-SiC器件具有更高的饱和电流密度,而两种器件的阈值电压基本相同,均为7 V左右.对器件开关时间和单位面积损耗的分析表明,4H-SiC比6H-SiC更适合用于VDMOS功率器件.此外,还研究了沟道长度对器件漏极饱和电流的影响,结果表明,随着沟道长度的减小,器件的漏极电流增大.     

SiCMESFET的大信号电容解析模型

考虑4H-SiC常温下不完全离化和高饱和电子漂移速度的特点,采用载流子速度饱和理论和电荷控制理论, 结合双曲正切函数的描述方法,导出了适用于4H-SiC MESFET在射频功率应用时的大信号电容解析模型,其模拟结果与实验值有很好的一致性.该模型具有物理概念清晰且算法简单的优点, 非常适合于微波器件结构及电路的设计.     

4H-SiC功率MESFET的击穿特性

研究了4 H- Si C MESFET器件的电学击穿特性和热学稳定性.建立了金属半导体场效应晶体管器件二维数值模型,分析了雪崩碰撞离化效应、隧穿效应和热效应在器件击穿中的作用.综合考虑了栅极偏置、自热效应等因素对击穿的影响.采用准静态方法,求解瞬态偏微分方程组,分析了器件的耐热耐压性能和可靠性     

基于实验与物理分析的4H-SiC射频功率MESFET大信号非线性精确电容模型

采用电荷控制理论和载流子速度饱和理论的物理分析方法,并结合Statz、Angelov等经验模型的描述方法,提出了常温下针对4H-SiC射频功率MESFET的大信号非线性电容模型.此模型在低漏源偏压区对栅源电容Cgs强非线性的描述优于Statz、Angelov等经验模型,计算量也远低于基于器件物理特性的数值模型,因而适合于大信号的电路设计与优化.     

一种改进的4H-SiC MESFET大信号解析模型

提出了一种基于器件物理和结构参数并可直接应用于射频电路CAD工具的4H-SiC MESFET大信号解析模型.大信号模型基于4H-SiC MESFET的物理工作机理,源漏电流模型采用Materka的改进模型,沟道长度调制系数和饱和电压系数采用了栅源电压的一次函数建模;大信号电容模型采用电荷-电压(Q-V)的电容积分形式.该大信号模型已经应用在CAD工具中.模拟结果与实验结果符合良好,模型的有效性得到验证.     

4H-SiC MESFET直流I-V特性解析模型

提出一种改进的4H-SiC MESFET非线性直流解析模型,该模型基于栅下电荷的二维分布进行分析,在分析电场相关迁移率、速度饱和的基础上,考虑沟道长度调制效应对饱和区漏电流的影响,建立基于物理的沟道长度调制效应模型,模拟结果与实测的I-V特性较为吻合。在器件设计初期,可以有效地预测器件的工作状态。     

基于陷阱的4H-SiC MESFET频散效应分析

在建立正确模型的基础上,运用ISE软件的二维仿真,模拟了4H-SiC MESFET在交流小信号条件下,表面陷阱和体陷阱对跨导和漏电导随频率变化的影响。分析了产生频散效应的原因以及内部机理,同时考虑了不同环境温度对跨导的频散影响。结果表明,在低频条件下,陷阱会导致跨导和漏电导频散,漏电压越大,环境温度越高,频散越不明显。     

n沟道4H-SiC MESFET研究

报告了4H-SiCMESFET的研制。通过对SiC关键工艺技术进行研究,设计出初步可行的工艺流程,并且制成单栅宽120μmn沟道4H-SiCMESFET,其主要直流特性为在Vds=30V时,最大漏电流密度Idss为56mA/mm,最大跨导Gm为15mS/mm;漏源击穿电压最高达150V;微波特性测试结果在fo=1GHz、Vds=32V时该器件最大输出功率7.05mW,在fo=1.8GHz、Vds=32V时最大输出功率3.1mW。     

一种基于数值模型的4H-SiC MESFET大信号建模方法

提出了一种基于数值模型的4H-SiC MESFET大信号建模方法.该方法基于4H-SiC MESFET的物理参数和结构参数,采用MEDICI的小信号正弦稳态分析法和高频小信号等效电路,模拟得到电流和电容的非线性特性,通过大信号等效电路,分析了建立4H-SiC MESFET大信号模型的途径.模拟与实验测试值的比较表明这种方法是可行的,可用于预先评估器件大信号工作时的非线性特性,指导4H-SiC MESFET的器件设计.