InP基HBT GP大信号模型直流参数提取的研究
第32卷 第2期2009年4月电子器件Ch in es e Jo u rnal Of Electro n Devi cesVol.32 No.2Apr.2009Research of DC Parameter Extraction on InP Based HBT GP Large S ignal Model *H U Ding ,H UA N G Yong qing *,W U Qiang ,L I Yi qun,H UA N G H ui,R EN X iao min(K ey L aborator y of Op tical Communication and L ig ht wa ve T ech nologies,M inistry of Ed ucation,Beij ing Univ ersity of Posts and T elecommunic ations ,Beij ing 100876,China)Abstract:Co nsidering the special physical theo ry and structure,w e used GP larg e sig nal m odel fo r InP based H BT (GP model w as used for BJT prev iously ).By constructing error functio n,w e ex tracted 13SPICE DC parameter in this model w ith analytic m ethod and designed the Parameter extraction measure m ent dev ices,finally the InP/InGaAs H BT of 2 m 19 m emitter size w as modeled based on the above results.By comparison betw een simulated r esults of the ex tracted model and measured data,the mo del has a go od agreem ent w ith DC character istics of fabricated H BT.Key words:H BT ;GP lar ge sig nal model;parameter extraction;DC characteristics EEACC :2560JInP 基HBT GP 大信号模型直流参数提取的研究*胡 钉,黄永清*,吴 强,李轶群,黄 辉,任晓敏(北京邮电大学光通信与光波技术教育部重点实验室,北京100876)收稿日期:2008 09 10基金项目:国家 973!项目资助(2003CB314900);教育部 新世纪人才支持计划!资助项目(NCET 05 0111);高等学校学科创新引智计划资助(B07005);教育部 长江学者和创新团队发展计划资助(IR T 0609);国家 863!计划项目资助(2006AA 03Z416);国家 863!计划项目资助(2007A A 03Z418)作者简介:胡 钉(1984 ),北京邮电大学通信光电子实验室硕士研究生,主要从事光通信器件方面的研究;黄永清,女,教授,博士生导师,从事光纤通信和半导体光电子器件方面研究∀G ummel Poo n,一种应用范围很广的晶体管模型,也是晶体管的工业模型摘 要:基于HBT 特殊的物理机理及结构,将适用于BJT 的G P 大信号模型用于I nP 基HBT 的研究中。
通过构建误差函数,采取解析法提取了该模型中的13项SPI CE 直流参数,并设计了参数提取实验装置,最后将研究结果用于发射极为2 m 19 m 的InP/InG aA s H BT 建模中。
通过对比模型仿真和器件实测的数据可以看出,本文采用的HBT G P 模型准确度高,可以较好地表征实际H BT 器件的直流特性。
关键词:H BT ;G P 大信号模型;参数提取;直流特性中图分类号:TN32文献标识码:A 文章编号:1005 9490(2009)02 0285 06异质结双极晶体管(H etero junction Bipolar Transisto r,H BT)作为一种结构独特的晶体管从上世纪七十年代出现以来,由于其所具有的高频特性以及良好的电流注入比等优越性,发展十分迅猛。
随着材料生长技术和器件制作工艺水平的不断完善与发展,H BT 的性能也不断地得以提高。
在卫星通信、移动通信、光纤通信、国防电子系统等通信领域H BT 器件已经得到了非常广泛的应用[1]。
与传统BJT 相比,异质结所特有的物理和电特性给H BT 器件模型的准确建模带来了相当的困难,因此H BT 模型的准确建立已经成为学术界和工业界研究的热点。
尽管H BT 可归于新的器件类型,但其基本工作原理和一般的BJT 相比并没有本质区别[2],因此利用传统的BJT 大信号模型(如GP 模型∀)来表征H BT 的电学特性,利用解析法对其模型参数进行提取是目前较为实用的一种方案。
本文基于H BT 特殊的物理机理及结构,将适用于BJT 的GP 大信号模型用于InP 基H BT 的研究中。
通过构建误差函数,采取解析法提取了该模型中的13项SPICE 直流参数,并设计了参数提取实验装置,最后将研究结果用于发射极为2 m 19 m 的InP/InGaA s H BT 建模中。
通过对比模型仿真和器件实测的数据可以看出,本文采用的H BT GP 模型准确度高,可以较好地表征实际H BT 器件的直流特性。
1 GP 大信号模型HBT 的模型主要分为小信号和大信号模型两种,小信号模型可以认为是大信号模型在特定偏置点附近的线性简化,使其模型所包含的参数较少,但是它在描述器件于特定偏置附近的电特性时仍具有较高精度。
由于小信号模型包含的参数少、物理意义明确、提取方法简单等优点,有着广泛的应用。
大信号模型中含有较多的参数,可以准确且详细地描述HBT 多种特性。
大信号模型能完整描述器件的直流、交流等特性,但模型的提取过程相当繁琐,且还要求有较高的测量精度和有效的参数处理方法[3 5]。
GP(Gum mel Pool)大信号模型的拓扑结构如图1所示[6]。
该模型有着广泛的公共研究和应用基础,自模型提出以来已得到了广泛的应用。
虽然模型还存在多种限制,但迄今为止仍然没有一个能被广泛接受的模型可以取代它[7]。
图1 H BT GP 大信号模型GP 模型中常用的SPICE 参数有30个,其中表征正向直流特性的有IS 、NF 、BF 、ISE 、NE 、IKF 、VAF,表征反向直流特性的有NR 、ISC 、NC 、BR 、IKR 、VAR 。
2 参数提取在H BT 的SPICE 直流参数提取过程中,我们采用解析法。
即根据每个参数表征的模型方程,有选择地对器件三个电极加不同的偏置电压与电流,从而提出我们需要的直流参数。
其中在提取BF 、ISE 、NE 、IKF 、BR 、ISC 、NC 、IKR 时,构建了误差函数以保证模型的精度。
参数提取过程中所涉及到的特性方程如下[8,9]正向电流I f =IS #exp q #V BEN F #kT-1(1)BE 结漏电流I BErec =ISE #ex p q #V BENE #kT -1(2)反向电流I r =IS #ex p q #V BCNR #kT-1(3)BC 结漏电流I BCrec =ISC #ex pq #V BCNC #kT -1(4)基极电流方程I B =I f /BF +I BErec +I r /BR +I BCrec (5)集电极电流方程I C =(I f -I r )/NqB -I r /BR -I BCrec (6)其中:NqB =q 1S2#(1+1+4#q 2S )(7)q 1S =11-V BE VA R -V BCVAF (8)q 2S =IS IKF ex p q #V BENF #kT -1+IS IKR ex p q #V BCNR #kT-1(9)具体的参数提取过程如下:∀正反向厄莱电压VAF 和VAR 的提取厄莱电压VAF 描述了晶体管输出特性的倾斜程度,对公式(6)进行一系列化简推导得:I C =2#I S #ex pq #V BE NF #kT 1+1+4#I S IKF #ex pq #V BENF #kT #1VAF#[VAF +V CE ](10)由式(10)可以看出,在晶体管输出特性的线性范围内作反向延长线,则延长线与V CE 坐标的截距大小就是正向厄莱电压VAF 。
提取VAF 的实验装置如图2所示:图2 提取V A F 实验装置实验中选择V C 从0V 到2V ,步长0.05V ;V B从0.5V 到0.56V ,步长0.02V 。
在基极电压V B 的286电 子 器 件第32卷图3 晶体管的输出特性曲线选择上,既要保证器件BE 结能够开启,又要保证不会产生过大的基极电流,导致热效应的出现。
在不同基极电压下测得的输出特性曲线如下图所示,在曲线的线性段作反向延长线(图中虚线),即可得到VAF 。
反向厄莱电压VAR 描述了晶体管反向输出特性的倾斜程度,VAR 的提取原理与VAF 相同,在集电极接地的情况下,经类似上述推导可以得到发射极电流的表达式如下:I E =2#I S #ex pq #V BC NE #kT 1+1+4#I S IKR#expq #V BCNE #kT #1VAR#[VAR +V EC ](11)由上式可以看出,在晶体管反向输出特性的线性区内作反向延长线,则延长线与V EC 坐标的截距大小就是反向额利电压VAR 。
提取VAR 的实验装置如图4所示:图4 提取VA R 实验装置实验中选择V E从0V 到2V ,步长0.05V ;V B从0.7V 到0.8V ,步长0.02V 。
在不同基极电压下测得的反向输出特性曲线如图5所示,在曲线的线性区域作反向延长线(图中虚线),即可得到VAR 。
图5 晶体管的反向输出特性曲线∃正向输出参数的提取(1)提取IS 、NF依然对式(6)进行一系列的化简推导得:lg (I C )=lg (I S )+q #V BENF #kT#lg (e)=lg (I S )+q 2.3026#NF #kT#V BE(12)为了得到更简洁的关系式,我们对上式进行线性变换,具体如下:y =b +m #x(13)其中:y =lg (I C )、b =lg (I S )、m =q2.3026#NF #kT、x =V BE(14)由以上分析可以看出,在lg (I C )与V BE 呈现线性关系的区域,进行线性回归分析,可得截距b 和斜率m,再对照式(14)可得IS 与NF 。
人参多糖对脂多糖刺激小鼠巨噬细胞的免疫调控作用
人参多糖对脂多糖刺激小鼠巨噬细胞的免疫调控作用陈广勇1，韩乾杰1，张玲玲2，李慧2，杨彩梅1,2*（1.浙江农林大学动物科技学院•动物医学院，浙江省畜禽绿色生态健康养殖技术研究重点实验室，动物健康互联网检测技术浙江省工程实验室，浙江杭州311300；2.浙江惠嘉生物科技股份有限公司，浙江安吉 311703）摘 要：本试验旨在研究脂多糖（LPS）刺激条件下人参多糖（GPS）对小鼠单核巨噬细胞形态及免疫功能的调节作用。
采用LPS刺激小鼠巨噬细胞（RAW264.7），通过测量不同浓度（1、0.5、0.1 mg/mL） GPS对细胞形态、生物酶活性、促炎症因子分泌及TLR4/NF-κB信号通路mRNA表达量的影响来研究不同浓度的GPS 对LPS引起小鼠巨噬细胞免疫应激的调控作用。
结果表明：添加GPS能抑制由LPS引起的细胞形态和细胞增殖能力的变化；1 mg/mL GPS能够显著提高巨噬细胞酸性磷酸酶的活性；0.5、1 mg/mL GPS能够显著缓解由LPS刺激引起的碱性磷酸酶活性的降低；不同浓度GPS均能显著降低由LPS诱导的促炎症因子IL-1β、TNF-α水平；LPS刺激显著提高巨噬细胞TLR4、MyD88、NF-κB的mRNA表达量，而添加GPS后，巨噬细胞TLR4、MyD88、NF-κB的mRNA表达量均表现出不同程度降低（P<0.05）。
结果显示，添加GPS可以改善细胞形态，恢复细胞增殖能力，GPS可通过调节TLR4/NF-κB信号通路降低促炎症因子IL-1β和TNF-α的分泌及表达，减少机体免疫应激反应。
关键词：人参多糖；RAW264.7细胞；细胞形态；免疫功能中图分类号： S816.7 文献标识码： A DOI编号：10.19556/j.0258-7033.20200323-10植物多糖是从天然植物中提取的生物高分子活性物质，具有调节动物机体免疫、抑菌抗病毒和恢复其肠道上皮细胞的活力等作用[1]。
HEMT的研究进展综述
HEMT的研究进展综述1.简介HEMT（High Electron Mobility Transistor），高电子迁移率晶体管是一种异质结场效应晶体管，又称为调制掺杂场效应晶体管（MODFET）、二维电子气场效应晶体管（2-DEGFET）、选择掺杂异质结晶体管(SDHT)等。
这种器件及其集成电路都能够工作于超高频（毫米波）、超高速领域，原因就在于它是利用具有很高迁移率的所谓二维电子气来工作的。
从本质上来说，HEMT 器件是一种场效应器件，漏源间流过的电流受到栅极的调制，栅与半导体形成肖特基接触。
根据半导体物理特性，异质结接触的两种半导体由于禁带宽度的不同，电子会从宽禁带的半导体流向窄禁带的半导体中，从而在半导体界面的窄禁带半导体一侧形成量子阱。
当宽禁带半导体的掺杂浓度较高，异质结间的导带差较大时，会形成很高的势垒，限制量子阱中的自由电子在垂直异质结接触面方向的移动，故称这个量子阱为二维电子气（2 Dimensional Electron Gas）。
2-DEG 就是HEMT 中的沟道，由于沟道所在的窄禁带半导体通常是不掺杂的，沟道中的自由移动电子远离掺杂的宽禁带半导体中的杂质的库伦散射，故载流子能获得很高的电子迁移率。
1.HEMT以GaAs 或者GaN 制备的高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistors）以及赝配高电子迁移率晶体管（Pseudo orphic HEMT）被普遍认为是最有发展前途的高速电子器件之一。
由于此类器件所具有超高速、低功耗、低噪声的特点(尤其在低温下)，极大地满足超高速计算机及信号处理、卫星通信等用途上的特殊需求，故而HEMT 器件受到广泛的重视。
作为新一代微波及毫米波器件,HEMT 器件无论是在频率、增益还是在效率方面都表现出无与伦比的优势. 经过10 多年的发展,HEMT 已经具备了优异的微波、毫米波特性,已成为2～100 GHz 的卫星通信、射电天文、电子战等领域中的微波毫米波低噪声放大器的主要器件。
基于脉搏的心冲击信号特征提取方法研究
基于脉搏的心冲击信号特征提取方法研究王春武;程礼邦;丁煜;刘春玲【摘要】Aiming at the difficult point of ballistocardiogram(BCG) signal feature extraction in heart disease diagnosis process,a new method of BCG feature extraction is presented taking the synchronous acquisition pulse signal as BCG subsection standard.Firstly, this paper introduces the BCG and pulse signals detection theory, and the original BCG signal is pretreated through the trend of elimination and DB5 wavelet transform.Then the correlation of BCG, ECG and pulse signals is analyzed.Finally, the algorithm of the BCG feature extraction is proposed.The experimental results show that, compared with ECG, the method of pulse signals being used as BCG subsection standard has higher accurate rate on subsection and more convenient operation characteristics.The portable system can automatically detects the BCG signals of the subjects at any time.This method lays a foundation for accurate diagnosis of heart disease in the future clinic applications.%针对心脏疾病诊断过程中心冲击(ballistocardiogram,BCG)信号特征提取的难点,提出了一种以同步采集的脉搏信号作为BCG分段基准的特征提取新方法.首先,介绍了BCG和脉搏信号检测原理,并通过趋势项消除和DB5小波变换对原始BCG信号进行了预处理;然后,对BCG、ECG和脉搏信号的相关性进行了分析;最后,提出了BCG 特征提取算法.实验结果表明,与ECG相比,以脉搏作为BCG分段基准具有分段更准确和操作更方便等特点.该系统便携式的设计能够使受试者随时对心脏机械活动进行监测,也为BCG应用于临床诊断提供了可靠依据.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2016(035)022【总页数】4页(P36-39)【关键词】心冲击;心电图;脉搏;特征提取;小波分析【作者】王春武;程礼邦;丁煜;刘春玲【作者单位】吉林师范大学信息技术学院,吉林四平 136000;吉林师范大学信息技术学院,吉林四平 136000;吉林师范大学信息技术学院,吉林四平 136000;吉林师范大学信息技术学院,吉林四平 136000【正文语种】中文【中图分类】TP274心冲击信号(ballistocardiogram,BCG)源于心脏机械收缩以及大血管中的血液被突然加速而对身体产生的反作用力，因此，BCG信号可以反映心脏的机械活动[1-2]。
版图寄生参数提取技术的研究
4.学位论文李宁深亚微米集成电路互连RC网络约简算法分析2005
随着半导体工艺特征尺寸的迅速减小,电路的性能越来越多地取决于互连线而不是器件。互连寄生延迟将大大超过器件延迟而成为制约系统时钟频率的关键因素。就是说,大部分时钟周期将被消耗在数据传输过程当中,而不是像过去那样,是消耗在数据的运算和生成过程中。全局互连线的寄生效应仍将是制约电路性能的瓶颈。不断提高互连质量,准确快速分析互连寄生效应将始终是一个具有挑战性的重要课题。由于寄生参数对电路性能的影响十分重要,设计人员一般把寄生参数的分析分作两个阶段:寄生参数提取和寄生参数分析。寄生参数提取是指将版图中的互连线经过抽象形成寄生的电阻和电容器件,而寄生参数分析是指针对提取的RC电路进行模拟和运算,分析这些RC对电路的影响。经过寄生参数提取形成的电路网表在规模上远远大于没有经过寄生参数提取的网表,这对后续的RC分析效率带来了极大困难。寄生参数提取之后网表规模急剧增长的主要原因是:版图中的互连线长度较长,并且通过通孔连接到不同的布线层上,在参数提取时,对这类互连线要切割为许多小的线段形成多个寄生电阻,此外,由于耦合寄生电容的存在,寄生电容个数也很大。为了提高后续RC分析的效率,在寄生参数提取和寄生参数分析两个阶段之间往往需要加入一个RC约简的步骤。它的基本出发点是:在保持电路近似等价的前提下,通过一定的等价变换,大大减小寄生参数网表的规模。一般来说,RC约简后的网表规模会比约简前减少一个数量级以上。本文针对互连RC约简的技术难点,对经典的RC网络约简算法PACT算法改进计算环节提出了若干解决方法,明显提高了计算的精度与速度。采用了RCM预处理技术来对矩阵的变量重新编号,对经过RCM预处理的矩阵进行Cholesky分解,其分解结果的非零元素比不经过预处理分解的非零元素减少20%以上,大大提高了程序效率。提出一种十分简便的Lanczos计算方法,有效地解决稠密矩阵特征值分解的问题。采用了特殊的Lanczos初始向量设置方法,保证了恶性中断不会发生。克服了经典PACT算法的局限性,使之可以适用于实际应用的各种电路的网络约简,如纯电阻网络,纯电容网络,没有直流通路到端口的特殊电路等,从而提高了该算法的适用性。基于上述算法开发了互连RC网络约简软件ZeniRCR,通过大量来自VLSI实际版图算例的测试结果表明,ZeniRCR具有优越的性能和很强的竞争能力。
异质结双极型晶体管HBT研究背景及简介
异质结双极型晶体管HBT研究背景及简介1 HBT概述2 HBT的发展3 HBT的特点4 HBT的电流传输原理5 HBT的主要性能参数电子信息材料产业的技术水平和发展规模，已经成为衡量一个国家经济发展状况、科技进步和国防实力的重要标志。
上世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明以及硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；上世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并使人类进入了信息时代。
而超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功，则彻底改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。
第一代半导体材料以硅为代表。
硅是目前为止人们认识最全面、制造工艺水平最高的半导体材料。
第二代半导体材料以低位错密度的垂直梯度凝固法(VGF)和水平(HB)方法生长的导电GaAs衬底材料为主。
第三代半导体材料以宽禁带半导体材料为代表。
其中GaAs、InP基晶格匹配和应变补偿材料体系发展得相当成熟，已成功地用来制造超高速，超高频微电子器件和单片集成电路。
但是无论是从异质结材料体系设计和生长，器件性能提升，还是器件模型和模拟平台的建立上而言都还处于起步阶段，远未成熟，这其中既有大量的技术问题需要攻关，同时也有大量的基础科学问题亟待解决。
1 HBT概述异质结双极晶体管（Hetero-junction Bipolar Transistor,简称(HBT)基区(base)异质结SiGe外延(图1)：其原理是在基区掺入Ge组分，通过减小能带宽度,从而使基区少子从发射区到基区跨越的势垒高度降低，从而提高发射效率γ, 因而，很大程度上提高了电流放大系数 。
在满足一定的放大系数的前提下，基区可以重掺杂，并且可以做得较薄，这样就减少了载流子的基区渡越时间，从而提高器件的截止频率(Cut-Off Frequency)，这正是异质结在超高速，超高频器件中的优势所在。
太赫兹inphbt非线性模型及单片放大器研究
摘要近年太赫兹波在高速通信、安检、医疗成像、射电天文、国防等方面取得长足进展，大大刺激了各类高性能太赫兹器件的需求。
在各类太赫兹系统中，放大器的输出功率、噪声系数和线性度决定了系统的作用半径、灵敏度，抗干扰能力以及通信质量，是制约太赫兹技术应用和发展的关键器件。
设计太赫兹频段固态放大器的基础在于：1）性能优异的器件；2）准确的太赫兹线性及非线性器件模型；3）适用于太赫兹的电路设计方法。
磷化铟(InP)异质结晶体管(HBT)以其超高频、大功率、高线性度等特性优势，是最适合太赫兹单片应用的材料，已成为近年来国内外太赫兹固态器件和电路研究的热点。
开展太赫兹InP HBT非线性模型及放大器设计研究对太赫兹系统的发展及应用有着非常重要的意义。
在国家863计划支持下，本文依托国产InP HBT工艺线，针对上述要点，以太赫兹单片放大器为最终目标出发，系统地研究了太赫兹在片测试、太赫兹InP HBT非线性模型的建模技术及太赫兹单片（TMIC）设计技术。
主要研究内容包括：（1）太赫兹去嵌方法及在片校准研究。
针对太赫兹测试中如何准确获得待测件（DUT）本征参数的问题，研究了片外校准+去嵌与在片校准两种测试模式。
首先对比研究了LRRM校准和SOLT校准在太赫兹的表现，选定了精度高、可靠性高的LRRM作为片外校准方法。
分析了低频常用的Open-Short去嵌法失效的机理，提出一种Open pad-Open-Through去嵌方法，实现了太赫兹频段测试结构寄生参数的移除。
研究了片上薄膜微带线的性质，提取出了苯环丁烷（BCB）介质介电常数的频变模型，准确的制作出特定特性阻抗及相移的传输线，实现了太赫兹频段的TRL片上校准。
最后测试了InP晶元上的HBT，MIM电容等有源无源结构，对比了Open-Short，Open pad-Open-Through和TRL三种方法的测试效果，验证了TRL和Open pad-Open-Through方法的有效性，为后续建模工作打下基础。
基于IMPATT管固态器件的太赫兹源
基于IMPATT管固态器件的太赫兹源潘结斌;谢斌;程怀宇【摘要】太赫兹频谱有很多优越特性,在生物医疗、安全检查及军事领域中具有重要的应用前景.太赫兹源是太赫兹波领域研究中的关键技术,制约着太赫兹技术的发展.从介绍太赫兹源的研究与发展动态出发,阐述了雪崩渡越时间二极管(IMPATT)器件的工作机理、等效分析模型及注锁牵引稳频振荡理论,给出了几种基于IMPATT 管获取电子学固态太赫兹源的方法.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2018(018)004【总页数】5页(P33-37)【关键词】固态电子学;IMPATT管;电路模型;稳频振荡;太赫兹源【作者】潘结斌;谢斌;程怀宇【作者单位】华东光电集成器件研究所,安徽蚌埠233030;华东光电集成器件研究所,安徽蚌埠233030;华东光电集成器件研究所,安徽蚌埠233030【正文语种】中文【中图分类】TN312+.71 前言太赫兹（THz）波常称为“太赫兹间隙”，频率介于0.1～10 THz之间，波长范围是 3 mm～30 μm，介于毫米波与红外光之间相当宽的电磁波谱区域，具有低能、安全、穿透、相干及光谱分辨等特性。
太赫兹技术综合了电子学和光子学的特色，是一个典型的交叉前沿学科，在太赫兹成像、光谱分析、生物感知、工业领域产品质量检查、医学和药品检测、太赫兹天文学、反恐与环境监测、保密通信、空间探测、国防军事等领域具有广阔的应用前景[1～2]，将对多个应用领域带来深远影响，世界发达国家争相将THz波技术列为战略性科技研究方向[3]。
太赫兹源是太赫兹技术研究中极为关键的技术之一，太赫兹源的产生主要基于电子学、光子学和光电子学来实现。
图1给出了三类技术产生太赫兹源的功率分布[4]。
图1左侧是一些采用电子学技术产生的太赫兹源，通过负阻器件振荡效应或利用非线性电子元件把低频段微波源向太赫兹频段拓展，工作频率常低于1 THz，功率不到毫瓦量级，具有体积小巧、便携的优势。
InP基HEMT器件的基本特性仿真
InP基HEMT器件的基本特性仿真作者：张超程超夏鹏辉杨兴业来源：《卷宗》2017年第10期摘要：高电子迁移率晶体管（ HEMT）噪声低、电子迁移率高、功耗低、增益高其作为高频半导体器件的一种，对其的研究早已成为热门，并且已取得很好的进展，被视为极其有竞争力的能实际应用的高频半导体器件。
本文介绍了 HEMT 等半导体器件仿真中常用物理模型，继而基于 Sentaurus TCAD 仿真软件，对 InP 基 HEMT 器件的基本特性进行了仿真，得到的结果很好地符合了理论值。
最后，结合 InP 基 HEMT 器件工作原理和工程中所使用的物理模型，分析了其直流特性和交流特性等，并通过改变相关参数，研究了部分因素对器件的影响。
关键词：InP；HEMT；流体力学模型；特性仿真1 前言InP基高电子迁移率晶体管（HEMT），相比与于传统的晶体管器件，以其独特的高迁移率、低噪声、高增益特性，在国防航天、毫米波通信、卫星遥感以及雷达等军民用领域，拥有非常广阔的应用前景[3，4]。
本文通过模拟仿真研究 InP基 HEMT 器件的基本特性，包括直流特性，交流特性等，对器件的工艺设计有着重要的意义。
目前，国内外对 InP 基 HEMT 进行了制备上的大量研究，但是对器件模型以及仿真平台的研究还有大量的工作，以及其他技术和基础科学上的研究有待进一步进行。
本文的工程中，采用 Sentaurus TCAD 半导体器件模拟仿真软件，针对 InP 基HEMT 建立流体力学模型的模拟仿真平台，通过观察分析仿真的结果，为化合物半导体器件的进一步研究提供了理论支持。
2 InP 基 HEMT 仿真模型分析半导体器件在仿真的时候使用的物理模型包括传统的蒙特卡罗模型、传统的漂移扩散模型和适合深亚微米器件的流体力学模型。
出于计算效率的原因，本文主要使用了流体力学模型模拟仿真了 InP 基 HEMT 的转移特性、输出特性和频率特性。
并对其进行了分析研究。
非线性微波电路与系统——第二章：非线性模型
C gs
Company name
非线性微波电路与系统
三极管建模
C gs 0 1 Veff Vt 0 1 1 1 2 2 Vn 2 Veff Vt 0 V 2 1 Vbi V gs V gd 2 Vgs Vgd 2 1
Company name
非线性微波电路与系统
三极管建模
Z11 R g R s R dy j ( Lg Ls )
Z12 Z 21 R s j L s
Z 22 R d R s j (L d L s )
以上参数均可以通过直接计算得到。
非线性微波电路与系统
肖特基势垒二极管
耗尽层宽度：
式中
2 s d ( ) qN d
－扩散电压
1 2
Nd －掺杂浓度 q－电子电荷 结电荷函数：
结电容函数： 式中
Q(V ) 2C j 0 (1 V )
1 2
C j0 dQ(V ) C (V ) dV (1 V )r
C j0 C (V ) V (1 )
Company name
非线性微波电路与系统
二极管建模
c．结电导
qV I Is * (exp( ) 1) nKT
I gdc v
d．寄生电感，寄生电阻，封装电容的计算公式可以参考 文献：【Technology Related Design of Monolithic Millimeter-Wave Schottky Diode Mixers】,IEEE Trans.on Microwave Theory and Techniques,vol. 40, No.7, July, 1992
功率PHEMT器件大信号建模
2006 年 I. Kallfass 等人[8 ] 提出了一种可在数学 形式上即满足栅电荷守恒的 H EM T 栅2源 、栅2漏 电容新模型 , 这给实验室模型的开发带来很大的启 发 。借鉴 Kallfass 模型守恒式的架构形式 , 对其主 体模型方程进行了大幅度的改进 , 使得电容方程在 满足栅电荷守恒的同时 , 亦可实现对栅压的高阶 导 , 这是以往模型都不具备的 。
若定性地对以上模型进行分析 , 可以看到若模 型可精确拟合器件直流电流特性和小信号 S 参数 特性 , 则在拟合区域内模型可较好预见器件基波功 率特性 , 从这点来看 EE H EM T 、Angelov 等模型 均可胜任 , 但拟合区域只能在栅压大于阈值电压的 饱和区 。若需预见器件高次谐波特性 , 则现有模型 均有必要作大的改善 。
总体 而 言 , 目 前 见 于 应 用 和 报 道 P H EM T
16 半导体技术第 33 卷增刊 2008年 12月