AlGaN/GaN HEMTs工作温升测量技术及相关可靠性研究

• 作 者: 胡培峰
• 机 构: 北京工业大学
• 出 处: 北京工业大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 半导体器件 温升测量 瞬态加热 射频放大电路

作为GaN基半导体器件的代表,AlGaN/GaN HEMTs在高温、大功率、微波等领域具有非常明显的优势,并且在能源开采、雷达系统以及通信技术等方面发挥着越来越重要的作用。因此,进行AlGaN/GaN HEMTs的可靠性研究就显得非常重要。另外,作为器件重要组成部分的栅极肖特基结,其在交变信号下的可靠性也非常值得关注。本论文主要从以下方面进行研究:　　
(1)采用电学法对AlGaN/GaN HEMT在不同工作条件下的温升和热阻进行了测量;采用不同的脉冲加热时间得到器件温升和热阻的瞬态加热响应曲线;对不同器件热阻的瞬态加热响应曲线进行了测量和分析。采用红外热像仪得到了不同器件工作时的表面温度分布图。　　
(2)由于器件常用于射频放大电路中,因此,栅极肖特基结在射频信号下的可靠性变得非常重要。为了探索器件在射频信号下的退化,对栅极肖特基结在正弦交变电压信号下的可靠性进行了研究分析。从势垒高度和反向电流的退化分析了肖特基结的可靠性,得到了肖特基结在正弦波冲击下的退化机理;最后分析了肖特基的失效对沟道控制能力的退化。　　
(3)设计了AlGaN/GaN HEMT匹配电路并对不同电路的测量结果进行了对比和分析。首先,通过设计简单的测试电路对器件在不同频率点下的S参数进行了测量,经过计算得到器件的输入输出阻抗。在此基础上,采用Smith圆图设计了不同的匹配网络。并采用ADS软件对电路进行设计、仿真和测量。最后将测量结果和模拟结果进行了对比分析,并且分析了不同匹配网络下的输出特性,给出一个最优化的匹配网络。