<div>
	Новая аналитическая модель тока стока и параметров малых сигналов AlGaN-GaN транзисторов с высокой подвижностью электронов</div>

Фарти Аззеддин, Тухами Абделькадер

doi:10.17586/2226-1494-2022-22-1-147-154

2022 , ТОМ 22, НОМЕР 1 ( январь-февраль )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

doi: 10.17586/2226-1494-2022-22-1-147-154

УДК 621.382.3

Новая аналитическая модель тока стока и параметров малых сигналов AlGaN-GaN транзисторов с высокой подвижностью электронов

Фарти А., Тухами А.

Читать статью полностью

Язык статьи - английский

Ссылка 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. Т. 22, № 1. С. 147–154 (на англ. яз.). doi:
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

Благодарности. Работа выполнена на факультете наук Айн Чок Km 8, Университет Хасана II, Касабланка, Марокко.

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 current-voltage 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 two-dimensional 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 Physics. 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 two-dimensional 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 Electronics. 1993. V. 36. N 2. P. 201–203. https://doi.org/10.1016/0038-1101(93)90140-L

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License