Экстракция параметров модели GaN HEMT для расчета параметров СВЧ ИС, функционирующих в непрерывном режиме, с учетом эффектов саморазогрева
И.О. Метелкин, С.В. Миннебаев, Д.А. Шишкин
Опубликовано в Сборнике статей XIII Всероссийской научно-технической конференции «Электроника и микроэлектроника СВЧ», Санкт-Петербург, СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 27 – 31 мая 2024г., С. 39-43
Аннотация: в данной работе приведена методика экстракции параметров электрической эквивалентной схемы GaN HEMT на основе стандартизованной нелинейной модели ASM-HEMT для расчета параметров СВЧ ИС, функционирующих в непрерывном режиме. Значения параметров, характеризующих эффекты саморазогрева, определялись на основе анализа статических ВАХ и S- параметров тестовых структур HEMT с различными топологическими параметрами, с предварительной идентификацией параметров последовательного сопротивления на основе TLM структур. Верификация полученной модели проводилась на основе расчета характеристик усилителя мощности с диапазоном рабочих частот 4-18 ГГц.
Ключевые слова: GaN HEMT, ASM-HEMT, SPICE-модель, экстракция параметров.
1. Введение
Благодаря обеспечению высокой выходной мощности и работе в СВЧ диапазоне технологические процессы на основе GaN в настоящее время являются востребованными при разработке РЭА. Но разработка СВЧ ИС на их основе существенно осложнена ввиду особенностей моделирования транзисторных структур [1]. Вследствие влияния эффектов саморазогрева и ловушечных уровней в буферном слое и на границах разделов характеристики GaN HEMT могут существенно различаться в непрерывном и импульсном режимах. Между тем, модели, поставляемые фабриками в составе комплекта средств проектирования (PDK), как правило предназначены для использования в импульсном режиме и в ряде случаев демонстрируют некорректное поведение при расчете СВЧ ИС, функционирующих в непрерывном режиме [2].
В рамках данной работы разработана методика экстракции параметров моделей GaN HEMT предназначенных для расчета параметров СВЧ ИС, функционирующих в непрерывном режиме. Апробация разработанной методики была проведена на примере экстракции параметров модели транзистора с топологией 2×100 мкм из состава библиотеки коммерческого технологического процесса с проектной нормой 0,25 мкм. Дальнейшая верификация модели проводилась на примере расчета усилителя мощности.
