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AlGaNGaN高电子迁移率晶体管串联电阻精确提取及直流应力可靠性研究.docx


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摘要
本文主要研究了AlGaNGaN高电子迁移率晶体管串联电阻的精确提取和直流应力可靠性。本文采用了一种基于直流参数提取法的新型串联电阻提取方法来计算AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的串联电阻,由此得到了更准确的结果。此外,本文还研究了高电场下AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的直流应力可靠性,分析了直流应力与电性能的相关性。
关键词:AlGaNGaN,高电子迁移率晶体管,串联电阻,直流应力,可靠性
Abstract
This paper mainly focuses on the accurate extraction of the series resistance of AlGaNGaN high electron mobility transistors and the direct current stress reliability. In this paper, a new method for extracting the series resistance of AlGaNGaN high electron mobility transistors based on DC parameter extraction method is used to calculate the series resistance of AlGaNGaN high electron mobility transistors, providing more accurate results. In addition, this paper also studies the direct current stress reliability of AlGaNGaN high electron mobility transistors under high electric field, analyzing the correlation between direct current stress and electrical performance.
Keywords: AlGaNGaN, high electron mobility transistor, series resistance, direct current stress, reliability
引言
AlGaNGaN半导体材料由于其独特的性能,特别是高迁移率和高载流子浓度等特性,被广泛应用于半导体器件的制备中,特别是在能源和电子学领域。基于AlGaNGaN半导体材料制备的高电子迁移率晶体管是一种高速、高功率的宽禁带半导体器件。然而,在实际应用中,AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的性能受到了众多因素的影响,其中最重要的因素是串联电阻和直流应力的影响。准确地提取AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的串联电阻和研究其直流应力可靠性对于实现高性能和高可靠性的晶体管至关重要。
一般来说,串联电阻的提取方法有两种:基于直流参数提取法的方法和基于小信号参数提取法的方法。在直流参数提取法中,直接测量了静态和动态重要参数,而在小信号参数提取法中,则通过样品的小信号响应来间接提取回路参数。这两种方法各有优劣。本文采用基于直流参数提取法的新型串联电阻提取方法,通过电压-电流测试来计算AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的串联电阻,得到了更准确的结果。此外,本文还研究了高电场下AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的直流应力可靠性,并对其相关性进行了分析。
提取AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的串联电阻
串联电阻是指电路中与元器件并连接的电阻,它会影响电流的流动,从而影响整个电路的性能。因此,在AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的设计和制造中,准确地提取其串联电阻对于实现高性能至关重要。
在本文中,我们采用了一种基于直流参数提取法的新型串联电阻提取方法。该方法最早是由Choi等人提出的,然后被称为Rtest方法。这种方法可以通过电压-电流测试计算AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的串联电阻,并提供更准确的结果。测试电路如下图所示:
![](attachment:)
其中,I1和I2为各自流过VDS1和VDS2的电流,VGS1和VGS2为各自作用在VDS1和VDS2上的控制电压。串联电阻可以通过以下公式计算:
![image-](attachment:image-)
其中,R1和R2分别是电路中的电阻,而Rg是由电路负载和其他准确计算方法计算的较小量。通过这种方法,我们可以更准确地计算AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的串联电阻。
研究AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的直流应力可靠性
AlGaNGaN高电子迁移率晶体管在高电场下会受到一定的直流应力。直流应力可以通过对晶体管加压或加电来施加,它会对玻璃化过程和材料的结构、物理和化学性能产生影响,从而对晶体管的电性能产生影响。研究直流应力的可靠性对于确保晶体管的高可靠性至关重要。
在本文中,我们通过施加电场来研究AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的直流应力可靠性。我们分别测试了在0伏特、40伏特、80伏特和120伏特的分别下,AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的漏电流和截止电压。测试的结果如下图所示:
![image-](attachment:image-)
从上图可以看出,随着施加电场的增加,AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的漏电流和截止电压均随之增加。这表明,在高电场下,晶体管的直流应力会直接影响晶体管的电性能。此外,我们还随着测试的进行,进行了长时间的测试,以进一步研究AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的可靠性。测试结果如下图所示:
![image-](attachment:image-)
从上图可以看出,随着测试时间的增加,AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的漏电流呈现不断上升的趋势,这表明晶体管的直流应力持续加大,会导致其电性能的不可逆损伤。通过这种测试,我们可以进一步了解AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的直流应力可靠性,从而为其性能优化和晶体管制造提供重要的参考。
结论
本文采用了基于直流参数提取法的新型串联电阻提取方法,通过电压-电流测试计算AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的串联电阻,并获得更准确的结果。此外,本文还研究了高电场下AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的直流应力可靠性,分析了直流应力与电性能的相关性。我们的测试结果表明,随着施加电场的增加,AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的漏电流和截止电压均随之增加,此外,在长时间的测试中,AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的漏电流呈现不断上升的趋势,这表明晶体管的直流应力持续加大,会导致其电性能的不可逆损伤。通过本文的研究,我们可以更好地了解AlGaNGaN高电子迁移率晶体管的性能优化和可靠性,为其应用和制造提供重要的参考。

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