射频功率放大器应用中GaN HEMT的表面电势模型

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射频功率放大器应用中GaN HEMT的表面电势模型

标题：A surface-potential based model for GaN HEMTs in RF power amplifier applications

来源：IEEE IEDM 2010

本文中的任何第一人称都为论文的直译
摘要：我们提出了第一个基于表面电位的射频GaN HEMTs紧凑模型，并将我们的工作与数值模拟和器件测量进行了基准测试。预计在需要准确失真建模至关重要的应用中，这种方法在可扩展性和模型性能方面将优于其他建模技术。

文章研究了什么

该文章研究了在射频功率放大器应用中开发基于表面电位的GaN HEMTs紧凑模型。该模型通过与数值模拟和器件测量进行基准测试，评估其性能和准确性。该研究旨在提供一种可扩展且高性能的建模技术，用于在关键应用中进行准确的失真建模。该研究将新的基于表面电位的模型与现有的GaN HEMTs模型进行了比较，后者主要是基于表格、阈值电压或经验性的。通过与数值模拟和大量的测量数据直接比较，证明了该模型的质量。研究还对无栅源极和漏极接触区的偏置相关电阻模型进行了评估，并通过晶片上的测量验证了其性能。该文章还通过S参数测量表征了GaN HEMTs的射频特性，并展示了该模型在描述电容和高频跨导的偏置依赖性方面的准确性。

文章的创新点

• 针对射频GaN HEMTs开发了首个基于表面电位的紧凑模型，预计在射频功率放大器应用中，该模型在可扩展性和模型性能方面将优于其他建模技术，用于准确的失真建模。
• 将新的基于表面电位的模型与现有的GaN HEMTs模型进行了比较，后者主要是基于表格、阈值电压或经验性的。新模型提供了具有物理意义的模型参数，并促进了简单的参数提取。
• 通过与数值模拟和大量的测量数据直接比较，验证了新的核心模型的准确性，包括描述电流与偏置、电容和无栅源极和漏极接触区的偏置相关电阻模型的关系。
• 将新的核心模型嵌入宏模型，该宏模型包括非线性电阻、理想二极管模型、电阻、电容和电感等组件，以准确建模实际的GaN HEMT器件。

文章的研究方法

• 该研究的方法涉及在射频功率放大器应用中开发基于表面电位的GaN HEMTs紧凑模型。该模型通过与数值模拟和器件测量进行基准测试，评估其性能和准确性。
• 该研究将新的基于表面电位的模型与现有的GaN HEMTs模型进行了比较，后者主要是基于表格、阈值电压或经验性的。
• 通过与数值模拟和大量的测量数据直接比较，验证了模型的性能。
• 进行了S参数测量，以表征GaN HEMTs的射频特性，该模型准确描述了电容和高频跨导的偏置依赖性。
• 研究还通过晶片上的测量验证了无栅源极和漏极接触区的偏置相关电阻模型。

文章的结论

• 该文章提出了首个基于表面电位的用于射频功率放大器应用中的GaN HEMTs的紧凑模型。该模型通过与数值模拟和器件测量进行基准测试，展示了其质量和准确性。
• 新模型预计在可扩展性和模型性能方面优于其他建模技术，尤其适用于需要准确失真建模的应用。
• 模型参数具有物理意义，如掺杂水平或层厚度，并被选择为与数值模拟相对应，消除了参数拟合的需求。
• 新的核心模型很好地模拟了电容和电流的偏置依赖性，无需经验拟合。
• 通过与数值模拟和大量的测量数据直接比较，验证了该模型的准确性和可靠性。