algangan hemt器件建模及功率合成分析word格式论文.docxVIP

目录目录第一章绪论.........................................................11.1 选题背景........................................................11.2 国内外研究动态..................................................31.3 本文的主要研究内容..............................................54.2.2 双管微波功率合成电路的设计与分析...........................51第五章结论........................................................53致谢.............................................................54参考文献...........................................................54在学期间取得的研究成果.............................................59第一章绪论第一章绪论1.1选题背景在半导体产业的发展中，一般将Si，Ge 称为第一代半导体材料；而将GaAs，InP，GaP，InAs，AlAs及其三元、四元合金称为第二代半导体材料。宽禁带(Eg2.3eV) 半导体材料近十年来发展非常迅速，成为第三代半导体材料，主要包括SiC，ZnSe，金刚石和GaN等。众所周知，以Ge，Si 为代表的第一代半导体，奠定了二十世纪电子工业的基础，形成了巨大的微电子产业群。其主要产品形式是以大规模集成电路为基础的计算机等电子产品，并以大的晶圆尺寸和窄的线条宽度作为其技术水平标志，如12 英寸/65 纳米技术等。以GaAs，InP 等III-V族化合物为代表的第二代半导体，则凭借其更高的截止频率、更低的噪声系数、更高的输出功率以及成熟的工艺广泛地应用于微波器件的制造。特别是在射频微波通讯电路中，GaAs已成为制作微波低噪声放大器，微波功率放大器及其他高速器件的理想材料。表1-1 半导体材料参数对照表材料禁带宽度热导率电子介电饱和电子迁移率漂移速度(eV)(W.cm-1K-1)(cm2V-1s-1)常数(cm.s-1)Si1.19191×107GaAs1.4280.5480013.182×107SiC2.9944.910009.72×107Diamond552.7×107ZnSe2.58－1008.1－GaN3.361.59008.92.5×107近年来，随着卫星通讯，大功率雷达，通讯基站的迅速发展，人们对器件特性提出了新的要求。耐高温、大功率、抗辐射等问题成为半导体材料研究的新热点。事实上，由于第一代和第二代半导体材料本身的性质，决定了上述问题是不电子科技大学硕士学位论文可能在前两代半导体材料体系中得以解决的。以温度特性为例，对第一代半导体材料，Si 工艺的器件、电路工作温度不能超过130℃；而第二代半导体材料的GaAs 工艺产品也最多可以工作到200℃。因此，第三代半导体的发展就成了大势所趋。与第一、第二代材料相比，从上表1-1 可以看出，第三代宽禁带半导体材料具有能隙更宽、饱和电子速率更高、击穿电压更大、介电常数更小、导热性能更好等特点。对GaN而言，其化学性质更稳定、耐高温、耐腐蚀，非常适合于制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成的电子器件以及蓝、绿光和紫外光电子器件。所有这些优良的性质，很好的弥补了前两代半导体材料本身固有的缺点，从而成为飞速发展的研究前沿。GaN现有MOSFET，HEMT，MESFET等类型器件，应用最为广泛是HEMT。与传统的MESFET器件相比，AlGaN/GaN HEMT 具有如下显著的优点：较高的二维电子气浓度。由于AlGaN/GaN异质结特有的极化效应，已经测量到的二维电子气的浓度高达1×1013cm-2，而且由于势阱中的电子与施主杂质在空间上是分离的，电子迁移率得以大大地提高，表现为HEMT器件具有高跨导、高饱和电流以及高截止频率的优良特性。较高的工作温度。GaN禁带宽，在相当大的温度范围内，能够精确的控制自由载流子浓度，适合高温工作。有文献报道，GaN基HEMT 在1000K的高温下仍然保持着良好的直流特性[1]。从而减少甚至取消冷却系统，使系统的体积和重量大大降低，效率大大提高。较高的功率密度。由于GaN材料的热导率较高、热容量大，特别是它有着较高的击穿电场。临界击穿电场的大小大致与能带隙的平方成正比，并且对于GaN 材料临界