器件建模

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基于统一二维电子气密度表达式的通用MIS-HEMT紧凑模型本文提出了一种针对二维电子气（ns）密度和费米能级（E_f）的解析表达式，这些表达式直接依赖于终端偏置，覆盖了强反型、中等反型和亚阈值区域，并且可根据物理参数进行调整。通过与不同器件参数的精确数值解进行比较，验证了该模型的有效性；这些器件的工作区域可能涉及三角阱中最低的两个子带（E0和E1）。基于统一的E_f模型，开发了金属-绝缘体-半导体（MIS）高电子迁移率晶体管（HEMT）的表面势（φs）-基于的漏电流（Ids）模型。源/漏接入区电阻（Rs和Rd）也可通过子电路进行建模拔回路模拟，包括采用经验Rs模

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针对硅基氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN-HEMT)的准物理等效电路模型，包含基板中射频漏电流的温度依赖性该文章提出了一种针对硅基氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN-HEMT）的准物理等效电路模型，旨在模拟基板中的射频漏电流，并考虑了温度的影响。所提议的模型中，考虑了缓冲层与硅基板界面附近电子和空穴的作用以建模射频漏电流。通过技术计算机辅助设计（TCAD）仿真分析了射频漏电的物理机制，发现当漏极电压较高且温度较高时，射频漏电流会增加；这是因为在低受主浓度的缓冲层与硅基板界面处产生了反型层中的电子。

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基于物理的分析模型，用于具有场板结构的GaN HEMT的输入、输出及反向电容该论文提出了一种分析模型，用于描述带有场板结构的常开型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）在亚阈值区时的输入、输出及反向电容。此电容模型与现有的输出I-V特性模型相结合，提供了一整套解析方程，将器件的物理设计参数与其电气特性联系起来。该模型通过实验对HEMT的特性进行验证，并且相比于有限元分析（FEA）工具中实现的基于物理的模型，所获得的电容模型复杂度大幅降低，因此更适合于迭代设计优化算法的实施。

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基于物理的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的紧凑直流和交流模型一套针对 AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管 (HEMT) 的直流和小信号特性的分析模型被提出。改进了转移电子迁移率模型并开发了一种现象学低场迁移率模型。我们计算了通道电荷，考虑了施主的耗尽和 AlGaN 层中自由电子的贡献。栅源极和栅漏极电容是通过分析获得的，并预测了截止频率。这些模型首次被实现到 HSPICE 模拟器中，用于直流、交流和小信号仿真，并通过实验数据进行了验证。设计并通过 HSPICE 模拟了一个高效的 E 类 GaN HEMT 功率放大器，以验证我们模型的适用性。

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一种基于电场连续性的高压MOSFET紧凑模型，用于精确表征电容特性本文提出了一种新的高压MOSFET（HV MOS）紧凑模型，以消除现有模型中过高电容峰值的问题。与现有的改进电容模型方法相比，所提出的模型不再基于内部MOS和漂移区模型之间的电流连续性，而是基于电场连续性，并考虑了由于屏蔽栅（SG）和接触场板（CFP）引起的漂移区的二维效应。引入了一个新的远离SiO2/Si界面的点Ki，并使用点Ki处的静电势ψKi来替代内部漏极电压VK作为内部MOS的漏极电压，用于计算电流和电荷。此外，我们不再使用大多数现有模型中用于获取栅-漏极重叠（GDO）区域表面静电势ψK的一维高斯

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GaN HEMT中短沟道效应的建模在本文中，我们提出了一种用于估算GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）器件中短沟道效应（SCEs）的显式和解析的基于电荷的模型。该模型源自洛桑联邦理工学院（École Polytechnique Fédérale de Lausanne，EPFL）HEMT模型的物理电荷基础核心，该模型将HEMT视为广义MOSFET。本文的主要重点是通过有效捕捉二维沟道电势分布来估算SCEs，包括计算减少的势垒高度、漏致势垒降低（Drain-Induced Barrier Lowering，DIBL）、速度饱和和沟道长度调制

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基于表面势的增强型p-GaN HEMT器件模型为了满足功率电路及系统设计对p-GaN HEMT（High Electron Mobility Transistor）器件模型的需求，本文建立了一套基于表面势计算方法的增强型p-GaN HEMT器件SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）模型. 根据耗尽型GaN HEMT器件和增强型p-GaN HEMT器件结构的对比，推导出p-GaN栅结构电压解析公式. 考虑到p-GaN栅掺杂效应和物理机理，推导出栅电容和栅电流解析公式. 同时，

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GaN肖特基势垒二极管（SBD）的多阴极应用建模与参数提取本文提出了一种适用于多阴极应用的紧凑型可扩展GaN肖特基二极管大信号模型。详细给出了外在和内在模型参数的可扩展规则。实验和理论结果表明，在相同偏置条件下，不同阴极数量的二极管之间可以实现良好的可扩展模型参数。通过对GaN肖特基二极管测量与模拟的直流和S参数进行比较，对模型进行了验证。

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常关型p-GaN栅AlGaN/GaN HEMT作为片上电容器的建模与分析提出了一种精确基于物理的解析模型，用于描述p-GaN栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的栅电容。该模型在形成泊松方程时考虑了p-GaN帽层中受主的不完全离子化以及Mg受主向AlGaN势垒层的外扩散，该方程与AlGaN/GaN量子阱中的电荷方程一起求解。该模型在宽偏置范围内得到了验证，与实验结果显示出良好的一致性。还使用该模型分析了单个设备参数对电容-电压（C-V）特性的影响。此外还提出了一个简化等效电路模型，以直观解释这些通常关断型器件的C-V特性。

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一种新型的AlGaN/GaN HEMTs小信号建模与参数提取方法摘要本文提出了一种新型的用于GaN HEMTs（氮化镓高电子迁移率晶体管）的小信号等效电路，包含20个元件，并相应地开发了一种直接提取方法。与基于GaAs的传统16元件HEMT小信号模型（SSM）相比，新模型考虑了两个额外的寄生分布式电极间外在电容以及两个附加反馈内在电阻。通过对宽频率和偏置范围内的模拟小信号S参数与实测数据进行对比验证了该新型GaN HEMTs建模方法。关键词：GaN HEMT；建模；参数提取；误差分析

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双场板功率GaN HEMT电容模型以精确模拟开关行为本文提出了一种基于表面电位的紧凑模型，用于模拟具有栅极和源极场板（FP）结构的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的电容特性。在HEMT中加入FP结构可以提高击穿电压、减少栅极漏电等，但也会影响器件的电容特性，特别是在亚阈值区域，栅极和漏极之间以及漏极和源极之间会出现反馈米勒电容，从而影响开关特性。本文中，我们模拟了终端电容的偏置依赖性，其中用于电容推导的固有电荷表达式是基于分析和物理性质的，并且适用于器件操作的所有区域。所提出的模型在Verilog-A中实现，并在不同温度下与测量数据非常吻合

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ASM GaN: 行业硅基氮化镓射频和功率设备标准模型—第一部分：直流、CV和射频模型本文介绍了GaN（氮化镓）HEMT（高电子迁移率晶体管）的先进SPICE模型（ASM GaN）的最新发展。ASM GaN模型最近被选为GaN射频（RF）和功率器件的工业标准紧凑模型。本文介绍了该模型中的核心表面电势计算和真实器件效应建模。我们讨论了非线性通道区模型的细节，并对包括对垒厚度物理依赖性的增强进行了介绍。我们还介绍了可配置场板建模的新颖模型特性，并讨论了相应的提取过程。还展示了在高频和增强模式GaN功率器件上使用ASM GaN模型的新结果。关键词：先进SPICE模型ASM GaN、紧凑模型、G

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GaN HEMT的大信号（RF PA）性能使用 TCAD 提取的 I-V 和 C-V 曲线族，结合 Keysight 的 IC-CAP 器件建模套件和先进SPICE模型用于高电子迁移率晶体管 (ASMHEMT) 模型卡，提取 HEMT 模型卡。此外，模型卡提取的 S 参数也与 TCAD 提取的 S 参数相匹配。完成直流、C-V 和 S 参数匹配后，使用 Keysight 的 Advanced Design System (ADS) 对工作于 AB 类偏置的功率放大器进行负载拉动模拟。

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一种新的基于物理的AlGaN/GaN HFET紧凑模型摘要 - 针对AlGaN/GaN HFET，提出了一种无拟合参数的物理解析模型。对于非饱和操作，建立了两个接入区和栅极下方I-V特性的非线性分析模型。所得方程通过边界处的电压和电流连续性连接在一起。证明了该模型与商业模拟器ATLAS的相应模拟之间的良好一致性。此外，所提出的模型与流行的HFET操作曲线拟合模型相比是有利的。

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基于区域划分的GaN HEMT 准物理大信号模型GaN HEMT器件的大信号等效电路模型分为经验基模型和物理基模型。经验基模型具有较高精度但参数提取困难，特别在GaN HEMT器件工艺不稳定的情况下不易应用。相比之下，物理基模型从器件工作机理出发，参数提取相对方便，且更容易更新和维护。在GaN HEMT器件标准化过程中，选择了基于表面势和基于电荷控制的物理基大信号模型。然而，这些模型仍存在方程复杂、收敛性差、精度不足等问题。基于区域划分的可缩放大信号模型，兼顾了简单性和精度，并考虑了自热效应、高低温效应、陷阱效应等。该模型在不同栅宽的GaN HEMT器

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AlGaN/GaN HFET 五参数模型摘要—我们引入了AlGaN/GaN异质结场效应晶体管（HFET）漏极电流Id（Vgs，Vds）的解析表达式，该表达式是其栅极和漏极电压的函数。我们从HFET的紧凑物理模型中推导出这个函数。所提出的电流表达式由五个参数配置，这些参数可以用器件的几何形状和材料来表示。我们通过将其嵌入表示端子馈送阻抗和器件寄生参数的12参数RLC网络，将模型扩展到小信号射频操作。我们调整扩展模型的参数，以同时拟合工业晶体管的直流和射频测量数据。索引术语—AlGaN/GaN，解析，紧凑模型，连续可微，直流，HEMT，异质结场效