氮化鎵是第三代先進半導體材料,兼具寬禁帶、高熱容量、高熱傳導系數(shù)、低電阻率、高電子遷移率等特性。半導體工藝制程的終極目標是芯片設計,而好的集約模型則是芯片設計和半導體工藝之間的橋梁。本論文聚焦于射頻高功率氮化鎵基晶體管集約建模研究,主要的創(chuàng)新工作可以概括如下:1.基于優(yōu)化算法的氮化鎵小信號等效電路參數(shù)提取方法:提出了內(nèi)部Y參數(shù)和外部Y參數(shù)誤差損失函數(shù)。傳統(tǒng)優(yōu)化方法一般使用本征參數(shù)對頻率的方差作為參考誤差,缺陷是受測試不確定性和噪聲的影響很大,而本論文提出的內(nèi)部和外部Y參數(shù)誤差函數(shù)有效地解決了這個問題。另外使用外部Y參數(shù)作為誤差參考面是根據(jù)π型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)所設計的,相比于傳統(tǒng)的S參數(shù)誤差,其計算損失函數(shù)時更加高效。論文還創(chuàng)新性地使用人工智能蜂群算法作為優(yōu)化算子,為保證結(jié)果具有物理意義,利用校準結(jié)構(gòu)件和零偏置場效應管提取法為參數(shù)提供上下邊界。這一方法的優(yōu)點在于,當物理提取法失效或者等效電路發(fā)生改變時,該方法也可以繼續(xù)使用,是現(xiàn)有寄生參數(shù)提取方法的一個重要補充。2.基于降維技術的半導體器件大信號經(jīng)驗模型:該模型方法的核心把經(jīng)驗公式和泰勒級數(shù)進行了有機地融合,強非線性的維度用傳統(tǒng)的經(jīng)驗公式來表征,... 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：178 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１：?（ａ）為各類半導體材料及器件的典型工作頻率與功率之間的關系；（ｂ）為各種通訊情景應用??

圖１．２：芯片設計制造產(chǎn)業(yè)流程示意圖??１．２國內(nèi)外研宄現(xiàn)狀??集約模型目標是重現(xiàn)器件的端口電學特性，其本質(zhì)是對器件的電流和電荷進行建模

博士學位論文?射頻和微波高功率氮化鎵基晶體管集約建模研宄??Ｒｏｏｔ模型屬于查找類型，由Ｄａｖｉｄ?Ｒｏｏｔ于１９９１年提出，該模型由柵極電流源（心）、??電荷源（＆），以及漏極電流源（／〃）和電荷源（少）構(gòu)成［６，７３］，大信號模型內(nèi)部拓撲??結(jié)構(gòu)如圖１．３所示。??Ｇａｔｅ?Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ?Ｐａｒｔ?Ｄｒａｉｎ??今Ｑｇ?Ｑｄ?Ｉｄ（）??丄?Ｓｏｕｒｃｅ??圖１．３：?Ｒｏｏｔ大信號模型內(nèi)部拓撲結(jié)構(gòu)示意圖??Ｒｏｏｔ模型的小信號電流電壓和Ｉ－Ｖ／Ｑ－Ｖ的關系為??．?ｄｌｋ?．?ｄｌｋ?．?．?ｄＱｋ?，?．?ｄＱｋ??４?（ｉ．ｉ）??其中／ｃ?＝?｛＾?ｉ為小信號電流；％ｓ為小信號柵－源激勵電壓；ｖｄｓ為小信號漏－源激勵??電壓；為／ｆｃ本構(gòu)電流源；為本構(gòu)電荷源，其中本構(gòu)源和小信號Ｙ參數(shù)的關系為??Ｆ１：ｔ?＝?—?＝?ｇｌｔ?＋?ｊｃｊｃｘｌ?＝?＋?ｊｃｏ＾ｒ１＇?（１２）??１１?ｖａｓＶｄｓ＝０?＾１１?Ｊ?１１?ｄｖｇｓ?Ｊ?ｄｖｇｓ??Ｙｌ２＝＾ｌｇｓ，〇＝３ｌ２＋Ｊａ）Ｃｉ２＝＾ｔ?＋?ｊ（〇＾ｔ?〇－３）??７２１＝＾Ｌ＝ｏ?＝?＂２１＋ｙ＂Ｃ２１＝＾＋；＇＾?〇．４）??－ｒ?ｉｄ?．?．?＿?ｄｉｄ?．?？?ｄＱｄ??＾２２?＝?Ｖ５Ｓ＝０?＝?５２２?＋?Ｊ（Ｘ）Ｃ２２?＝＾ｓ＋］（ｌ）＾Ｕｓ?０．５）??而大信號模型本構(gòu)關系則可以直接對本征Ｙ參數(shù)進行路徑積分得到：??ｌｇ（Ｖｇｓｆ?＾ｄｓ）?＝?ｆ?９ｉｉｄＶｇｓ?＋?ｊ?ｇｉ２＾ｄｓ?（１．６）??ｌｄ（Ｖｇｓ＾?＾ｄｓ）?＝?ｊ?ｇ２１＾ｇｓ?＋?ｉ?９２２＾ｄｓ?（１．７）??ＱｇＯ＾ｇｓ

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Formation of two-dimensional electron gas at AlGaN/GaN heterostructure and the derivation of its sheet density expression[J]. 何曉光,趙德剛,江德生.  Chinese Physics B. 2015(06)



本文編號：3387317