[發明專利]GaN MIS-HEMT大信號PSPICE模型的建模方法及模型

有效

• 申請號: 201910186965.7
• 申請日: 2019-03-12
• 公開（公告）號: CN109933897B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 劉春雨;王鑫華;黃森;魏珂;劉新宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;G06F119/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種GaN?MIS-HEMT大信號PSPICE模型的建模方法，該大信號PSPICE模型包含直流模型和交流模型，直流模型由一個電流源表示，交流模型由三個非線性電容表示，其特征在于，包括：

步驟S11：在不同溫度下，測量同一批次中多個GaN?MIS-HEMT器件的直流特性和交流特性，基于測量數據獲取GaN?MIS-HEMT器件在不同溫度下的直流特性曲線和交流特性曲線；

步驟S12：根據獲取的直流特性曲線提取得到閾值電壓-源漏電壓曲線，擬合該閾值電壓-源漏電壓曲線得到閾值電壓漂移函數；

步驟S13：將閾值電壓漂移函數得到的閾值電壓表達式代入直流模型中，該直流模型中的閾值電壓V_TH和溝道電流前乘有對應的溫度參數，交流模型中的三個非線性電容采用電流控制的電流源表征；

其中，代入閾值電壓漂移函數和溫度參數的直流模型的電流源方程如下：

其中，I_DS為直流模型的電流源；a₁為飽和電流系數；為溝道電流乘的溫度參數，是與溫度相關的量，下角標T_c表示在不同溫度Temp下對應的溫度參數，以便與系數a_T進行區分；a_T為系數，為固定值；T₀為初始溫度；V_GS為柵源電壓；為閾值電壓V_TH乘的溫度參數，是與溫度相關的量，下角標T_c表示在不同溫度Temp下對應的溫度參數，以便與系數k_T進行區分；k_T為系數，為固定值；k₃為飽和曲率；x_{0_0}為溝道長度調制參數；x_{0_1}為V_GS相關的調制因子；x_{0_2}為溝道長度調制參數；V_DS為漏源電壓；m₁為飽和電流調制因子；n₁為V_DS相關的飽和電流調制因子；ln(*)為對數函數；e^(*)為指數函數；max(*)為最大值函數，非線性電容C_GD的方程如下：

其中，C_GD為柵漏電容；C₀為常數電容，產生控制電流i_C0；V_GD為柵漏電壓；q₁～q₇為待求參數，和

非線性電容C_GS和C_DS的方程如下：

其中，C_GS為柵源電容；C_DS為漏源電容；s₁～s₇為待求參數；t₁～t₇為待求參數，

步驟S14：基于GaN?MIS-HEMT器件在不同溫度下的測量數據求出直流模型和交流模型的各參數初值。

2.根據權利要求1所述的建模方法，其特征在于，所述步驟S11包括：

利用測試平臺，設置偏置電壓，包括柵源電壓V_GS和漏源電壓V_DS，測試不同溫度下的GaNMIS-HEMT的輸出特性曲線和轉移特性曲線，其中以室溫為建模初始溫度；

利用測試平臺的電容模塊，測試室溫下GaN?MIS-HEMT器件的交流特性，即柵漏電容C_GD、柵源電容C_GS和源漏電容C_DS在不同交流偏置下的特性曲線。

3.根據權利要求2所述的建模方法，其特征在于，

所述輸出特性曲線的偏置電壓設置如下：柵源電壓V_GS的取值為從-2V到8V，步長為1V；漏源電壓取值為從0到10V，步長為100mV；和/或，

所述轉移特性曲線的偏置電壓設置如下：柵源電壓V_GS的取值為從-2V到8V，步長為100mV；漏源電壓取值為從0.6V到11V，步長為200mV。