[发明专利]栅漏电模型的优化方法及基于其的高电子迁移率器件模型

说明书

本发明公开了一种栅漏电模型的优化方法及基于其的高电子迁移率器件模型，其中，该优化方法包括：基于表面势计算，建立高电子迁移率器件模型；建立栅电流模块；结合高电子迁移率器件模型的内部模块对栅电流模块进行分段近似和拟合；以及，在栅漏电模型中加入变温反馈模块，并与所述高电子迁移率器件模型相对接。本发明提供的该栅漏电模型的优化方法及基于其的高电子迁移率器件模型，实现了对不同栅漏电机制的数学整合，能够在兼顾物理意义和准确性的前提下对器件栅漏电机制进行有效的拟合；同时其变温函数的引入也使得模型对变温的预测性更加准确。

技术领域

本发明涉及高电子迁移率晶体管建模领域，尤其涉及一种栅漏电模型的优化方法及基于其的高电子迁移率器件模型。

背景技术

高电子迁移率晶体管(HEMT)由于其高频性能好，导通电阻低等优势，在微波功率应用领域有着广阔前景，是目前研究和应用的热点，也在通信、雷达等领域得到了越来越广泛的应用。为了建立工艺参数与器件微波特性的联系，从而进行工艺稳定性和电路成品率分析，准确的HEMT器件仿真模型是非常有必要的。III-V族经验基大信号模型已经有过很多相关报道和研究，其建模技术也已日趋成熟。但大多数经验基器件模型包含大量的拟合参数，模型参数的多值性会使模型参数失去物理意义，往往会给模型的多偏置适用性、宽带特性的准确性等带来极大的挑战，加大了模型参数提取的难度；另外，经验基大信号模型的参数通常缺少物理意义，很难与器件特性建立直观的联系，从而无法对器件工艺与制作提供指导。不同于传统的经验基大信号模型，物理基大信号模型绝大多数参数均由器件物理参数推导获得，因此模型参数大多数都具有物理意义，可以对器件工艺及加工制作起到指导作用。同时模型的收敛性问题也有较大改善。因此，近两年，物理基大信号模型正逐步取代传统的经验基大信号模型，成为非线性大信号模型的研究热点。

现有技术中提出了一套多偏置大信号模型参数提取流程，不同于传统的经验基和人工神经网络基模型，该参数提取流程不需要复杂的优化算法，仅通过拟合器件的DC-IV特性即可完成多偏置条件下的大信号模型参数提取。该工作虽然从器件表面势物理基开始计算，但是其已公开的模型对机制考虑的并不完全，诸如在氮化镓高电子迁移率器件上主导关态和偏置电压下栅漏电的Poole-Frenkel机制等效应都未纳入考量范围。

发明内容

为了克服现有高电子迁移率器件物理基模型建模的缺点，本发明提供一种栅漏电模型的优化方法及基于其的高电子迁移率器件模型，其目的在于优化高电子迁移率器件模型栅漏电的计算方法以及受此影响的大信号精度和收敛性。

为完成上述目标，本发明所采取的技术方案包括：

本发明一方面提供了一种栅漏电模型的优化方法，包括：

基于表面势计算，建立高电子迁移率器件模型；

建立栅电流模块，在一些实施例中，该步骤包括：

在栅电流模块中引入蒲尔-弗朗克效应模块、陷阱辅助的隧穿效应模块、肖特基效应模块和/或跳跃传导效应模块；

结合高电子迁移率器件模型的内部模块对栅电流模块进行分段近似和拟合。

一些实施例中，该优化方法还包括：

在栅漏电模型中加入变温反馈模块，并与所述高电子迁移率器件模型相对接；

提取所述高电子迁移率器件模型中待测模块在不同温度下的变温特性，作为所述栅漏电模型的变温特性的修正项。

其中：

一些实施例中，上述栅电流模块的分段近似包括：

将高电子迁移率器件模型中电压的取值分为三个范围：小于-100mV、-100mV～37.4mV和大于37.4mV；