Новая аналитическая модель тока стока и параметров малых сигналов AlGaN-GaN транзисторов с высокой подвижностью электронов
https://doi.org/10.17586/2226-1494-2022-22-1-147-154
Аннотация
Предложена новая аналитическая модель тока стока в устройствах AlGaN-GaN транзисторов с высокой подвижностью электронов (HEMT) на основе полиномиального выражения для уровня Ферми как функции концентрации носителей заряда. В ходе исследования изучено влияние паразитных сопротивлений (стороны истока и стока), высокоскоростного насыщения, количества алюминия в барьере AlGaN и низкой подвижности поля. Для выделения выходных характеристик, частоты среза и крутизны разработаны параметры гиперчастотного сигнала. Сравнение аналитических расчетов с экспериментальными измерениями подтвердило справедливость предложенной модели.
Ключевые слова
AlGaN-GaN,
транзистор с высокой подвижностью электронов,
HEMT,
двумерный электронный газ,
вольтамперная характеристика,
частота среза,
крутизна характеристики
При поддержке: Работа выполнена на факультете наук Айн Чок Km 8, Университет Хасана II, Касабланка, Марокко.
Об авторах
А. Фарти
Университет Хасана II, Факультет наук Касабланки
Марокко
Марокко
Фарти Аззеддин — PhD, доцент
Касабланка, 20190
А. Тухами
Университет Хасана II, Факультет наук Касабланки
Марокко
Марокко
Тухами Абделькадер — D.Sc, профессор, профессор
sc 8158211000
Касабланка, 20190
Список литературы
1. Liu J., Guo Y., Zhang J., Yao J., Huang X., Huang C., Huang Z., Yang K. Analytical model for the potential and electric field distributions of AlGaN/GaN HEMTs with gate connected FP based on Equivalent Potential Method // Superlattices and Microstructures. 2020. V. 138. P. 106327. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2019.106327
2. Rashmi, Haldar S., Gupta R.S. 2-D analytical model for currentvoltage characteristics and output conductance of AlGaN/GaN MODFET // Microwave and Optical Technology Letters. 2001. V. 29. N 2. P. 117–123. https://doi.org/10.1002/mop.1102
3. Mohanbabu A., Anbuselvan N., Mohankumar N., Godwinraj D., Sarkar C.K. Modeling of sheet carrier density and microwave frequency characteristics in Spacer based AlGaN/AlN/GaN HEMT devices // Solid-State Electronics. 2014. V. 91. P. 44–52. https://doi.org/10.1016/j.sse.2013.09.009
4. Jebalin B.K., Rekh A.S., Prajoon P., Godwinraj D., Kumar N.M., Nirmal D. Unique model of polarization engineered AlGaN/GaN based HEMTs for high power applications. Superlattices and Microstructures. 2015. V. 78. P. 210–223. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2014.10.038
5. Rashmi, Kranti A., Haldar S., Gupta R.S. An accurate charge control model for spontaneous and piezoelectric polarization dependent twodimensional electron gas sheet charge density of lattice-mismatched AlGaN/GaN HEMTs // Solid-State Electronics. 2002. V. 46. N 5. P. 621–630. https://doi.org/10.1016/S0038-1101(01)00332-X
6. Kumar S.P., Agrawal A., Kabra S., Gupta M., Gupta R.S. An analysis for AlGaN/GaN modulation doped field effect transistor using accurate velocity-field dependence for high power microwave frequency applications // Microelectronics Journal. 2006. V. 37. N 11. P. 1339–1346. https://doi.org/10.1016/j.mejo.2006.07.003
7. Ambacher O., Smart J., Shealy J.R., Weimann N.G., Chu K., Murphy M., Schaff W.J., Eastman L.F., Dimitrov R., Wittmer L., Stutzman M., Reiger W., Hilsenbeck J. Two-dimensional electron gases induced by spontaneous and piezoelectric polarization charges in N- and Ga-face AlGaN/GaN heterostructures // Journal of Applied Phy sic s. 1999. V. 85. N 6. P. 3222–3233. https://doi.org/10.1063/1.369664
8. Fiorentini V., Bernardini F., Ambacher O. Evidence for nonlinear macroscopic polarization in III-V nitride alloy heterostructures // Applied Physics Letters. 2002. V. 80. N 7. P. 1204–1206. https://doi.org/10.1063/1.1448668
9. Chattopadhyay M.K., Tokekar S. Temperature and polarization dependent polynomial based non-linear analytical model for gate capacitance of AlmGa1-mN/GaN MODFET // Solid-State Electronics. 2006. V. 50. N 2. P. 220–227. https://doi.org/10.1016/j.sse.2005.10.016
10. Tyagi R.K., Ahlawat A., Pandey M., Pandey S. An analytical twodimensional model for AlGaN/GaN HEMT with polarization effects for high power applications // Microelectronics Journal. 2007. V. 38. N 8-9. P. 877–883. https://doi.org/10.1016/j.mejo.2007.07.003
11. Li M., Wang Y. 2-D Analytical model for current–voltage characteristics and transconductance of AlGaN/GaN MODFETs // IEEE Transactions on Electron Devices. 2008. V. 55. N 1. P. 261–267. https://doi.org/10.1109/TED.2007.911076
12. Huque M.A., Eliza S.A., Rahman T., Huq H.F., Islam S.K. Temperature dependent analytical model for current–voltage characteristics of AlGaN/GaN power HEMT // Solid-State Electronics. 2009. V. 53. N 3. P. 341–348. https://doi.org/10.1016/j.sse.2009.01.004
13. Rathi S., Jogi J., Gupta M., Gupta R.S. Modeling of hetero-interface potential and threshold voltage for tied and separate nanoscale InAlAs–InGaAs symmetric double-gate HEMT // Microelectronics Reliability. 2009. V. 49. N 12. P. 1508–1514. https://doi.org/10.1016/j.microrel.2009.07.044
14. Mukhopadhyay P., Banerjee U., Bag A., Ghosh S., Biswas D. Influence of growth morphology on electrical and thermal modeling of AlGaN/GaN HEMT on sapphire and silicon // Solid-State Electronics. 2015. V. 104. P. 101–108. https://doi.org/10.1016/j.sse.2014.11.017
15. Gangwani P., Kaur R., Pandey S., Haldar S., Gupta M., Gupta R.S. Modeling and analysis of fully strained and partially relaxed lattice mismatched AlGaN/GaN HEMT for high temperature applications // Superlattices and Microstructures. 2008. V. 44. N 6. P. 781–793. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2008.07.004
16. Chattopadhyay M.K., Tokekar S. Thermal model for dc characteristics of AlGaN/GaN hemts including self-heating effect and non-linear polarization // Microelectronics Journal. 2008. V. 39. N 10. P. 1181– 1188. https://doi.org/10.1016/j.mejo.2008.01.043
17. Madhulika, Malik A., Jain N., Mishra M., Kumar S., Rawal D.S., Singh A.K. Nanoscale structural parameters based analytical model for GaN HEMTs // Superlattices and Microstructures. 2019. V. 130. P. 267–276. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2019.04.040
18. Wu Y.F., Keller S., Kozodoy P., Keller B.P., Parikh P., Kapolnek D., Denbaars S.P., Mishra U.K. Bias dependent microwave performance of AlGaN/GaN MODFET’s up to 100 V // IEEE Electron Device Letters. 1997. V. 18. N 6. P. 290–292. https://doi.org/10.1109/55.585362
19. Dasgupta N., Dasgupta A. An analytical expression for sheet carrier concentration vs gate voltage for HEMT modelling // Solid-State Elect ronics. 1993. V. 36. N 2. P. 201–203. https://doi.org/10.1016/0038-1101(93)90140-L
Рецензия
Для цитирования:
Фарти А., Тухами А. Новая аналитическая модель тока стока и параметров малых сигналов AlGaN-GaN транзисторов с высокой подвижностью электронов. Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2022;22(1):147-154. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2022-22-1-147-154
For citation:
Farti A., Touhami A. A new analytical model of drain current and small signal parameters for AlGaN-GaN high-electron-mobility transistors. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics. 2022;22(1):147-154. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2022-22-1-147-154
Просмотров:
9
Послать статью по эл. почте 