AlGaNGaNHEMT器件直流扫描电流崩塌机理及其物理模型

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1、摘要摘要电流崩塌效应(Currentcollapse)是影响AlGa刚GaNHEMT器件在微波大功率领域大规模应用的主要因素。随着表面电子陷阱被来自栅电极的电子填充，在栅漏之间接近栅极的器件表面出现了负电荷的积累，从而形成一个带负电的虚栅。在该虚栅的控制下，使得虚栅对应的沟道电阻增大，从而形成电流崩塌。电流崩塌不仅使输出漏电流下降，而且升高了器件的膝点电压，使得输出功率下降，并且严重降低了器件的可靠性。本文从实验出发，介绍了一种在直流扫描过程中出现的电流崩塌现象——直流扫描电流崩塌现象。文中对直流扫

2、描电流崩塌现象进行了大量的实验研究，研究发现：1)直流扫描电流崩塌主要发生于高漏压区；2)直流扫描电流崩塌随着扫描范围的增加而增加，并最终在20v左右达到饱和。在此过程中膝点电压也不断地升高，在20v左右达到最高值；3)直流扫描电流崩塌的发生需要一个闽值，只有当漏栅电压大于该阈值时，才会发生崩塌；4)直流扫描电流崩塌与扫描方式也有密切的关系。本文对直流扫描电流崩塌的机理也做了深入地研究。并且在此基础上提出了一种简单的崩塌模型。模拟结果与实验结果比较，显示了比较良好的一致性。关键宇：AlGaN／GaN

3、HEMT直流扫描电流崩塌模型AbsIractAbstractcu玎entcoll印seisamajorfactorofreliabnitya芏ldoutputpowerwhiche仃ectstheapplicationofAlGaN船aNHEMTsonmicrowaVepowerarea．Currentcollapseiscausedbythechannelresistorundergate—drainsurfacewhichincreasesalongwiththeelectrons矗omgate

4、inject也esuff矗cetrapsb融weengateanddrain．Inthedissertation，one虹Ildofcurrentcoll印sephenomenaispresentwhichWecalkdDCbiascurrcmcollapsc．A‰flafgenumbersofexperiments，itshows：i)theDCbiascu玎entcoll印sejustoccursinhigh—drainarea；ii)ThequantityofDCbiascurrentcoll

5、apseandkneeVoltagegrowastheincreaSeofscanfangcofdrain—sourcevoltageandt11eyallsaturateat20Vdrain—sourcevoltage．iii)Athresholdv01tagebetweendrainarldgateisneedtoinduceDCbiascurrentcollapse．iv)Cnrfentcollapsehassomethingwiththeb融scaIltype．Based0ntheanaly

6、sisofexperimentandtheoryaboutDCb妇cu玎cntcoll印se，ananalyticalmodelforthecurremcollapseisdeVeIopedconsideringthee饪毫ctsofpol撕zationandsurfacestates．ThecomparisonbetweensimulationsandphysicalmeaSurementsshowsagoodagreement．Keywords：AlGaN／GaNHEMTDCsweepCurre

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