【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功率器件，尤其是一种改进的氮化镓高电子迁移率场效应晶体管非线性直流模型的仿真方法。
技术介绍
1、在器件特性表征和非线性电路设计方面，大信号模型具有重要的引导作用。经验基大信号等效电路模型以其简洁的结构形式、高准确性和便于嵌入仿真软件等优点，在晶体管器件的大信号建模中得到了广泛应用。
2、为了最大化电路设计的效率并缩短设计时间，提高电流电压模型、输出导纳、传输和跨导准确性一直是场效应晶体管等效电路模型研究的重点。目前，对高电子迁移率场效应晶体管的研究主要使用经验模型来表征其性能。这些经验模型的表达通常相对简单且可调，因此可以广泛应用于各种工业场景。由于氮化镓与砷化镓材料之间的相似性，一些最初为金属氧化物半导体场效应晶体管开发的经典模型，如statz模型、crutice模型和angelov模型，被用于表征氮化镓高电子迁移率场效应晶体管的性能。
3、与金属氧化物半导体场效应晶体管相比，高电子迁移率场效应晶体管的优势在于具有两种带隙不同的材料。当大量电子从高掺杂带隙较高的材料转移到带隙较低的材料时，由于受到沿垂直方向束缚位势井的限制，在两种材料的界面产生了二维电子气。所以传统的经验电压电流模型，尤其是为砷化镓开发的模型，不适合描述新兴氮化镓高电子迁移率场效应晶体管的特性。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种改进的氮化镓高电子迁移率场效应晶体管非线性直流模型的仿真方法，能提高模型的仿真精度，而且对于输出跨导的仿真更加简便。p>
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种改进的氮化镓高电子迁移率场效应晶体管非线性直流模型的仿真方法，包括如下步骤：
3、步骤1、在碳化硅衬底上形成氮化镓高电子迁移率场效应晶体管；
4、步骤2、测量氮化镓高电子迁移率场效应晶体管的直流信号和转移特性曲线；
5、步骤3、根据转移特性曲线提取截止电压vth；
6、步骤4、利用测试数据对建立的非线性直流模型进行优化，提取对应的参数；
7、步骤5、利用测试数据计算氮化镓高电子迁移率场效应晶体管的输出跨导gm和输出电导gds；
8、步骤6、对所述非线性直流模型进行仿真得到仿真曲线，与测试数据进行比较。
9、优选的，步骤4中，建立的非线性直流模型为：
10、
11、其中，a、n为拟合参数，m为电压偏移参数，vds为漏极电压，γ为整形参数，vgs为栅极电压，v$％为截止电压，λ为沟道调制参数，μ为自热参数，α为拟合参数。
12、优选的，步骤4中，利用levenberg-marquardt优化算法，在95％置信区间内对模型进行迭代优化，最大迭代次数为400次，容差为10-9.。
13、优选的，步骤5中，
14、优选的，步骤5中，氮化镓高电子迁移率场效应晶体管的碳化硅衬底的栅宽为0.15微米，栅长为10微米，栅指个数为2；栅长为40微米，栅指个数为4；栅长为60微米，栅指个数为8。
15、优选的，对于转移特性曲线的测量，vgs范围为-5v～0v，步长为0.1v，vds分别设置为4v、8v、12v、16v、20v。
16、优选的，对于漏源电流的测量，vds的范围为0～20v，步长为0.5v，vgs的范围为-5v到0v，步长为0.25v。
17、优选的，截止电压vth为-3.25v。
18、本专利技术的有益效果为：本专利技术引入自热参数μ，提高了器件在饱和区的精度，由于陷阱效应的存在，导致器件在饱和区的电流下降，通过在源电流的表征中引入这个参数，可以有效表示饱和区的电流下降，从而提高在饱和区的精度；引入softplus函数表征栅极电流，在栅电流的表示中引入了softplus函数：该部分形式是在softplus函数基础上进行改进得到的，提高了器件在放大区的精度，简化了输出跨导的拟合过程，提高了拟合精度，对于gm的拟合，避免了对提出的非线性模型进行求偏导的过程，可以直接用于gm的拟合；本专利技术不仅可以直接用于电流的拟合，也可以直接用于gm的拟合；无需求取漏源电流的偏导，可以直接用于输出跨导的拟合和仿真，提高了直流特性、转移特性以及输出跨导和漏源跨导的精度。
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1.一种改进的氮化镓高电子迁移率场效应晶体管非线性直流模型的仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的改进的氮化镓高电子迁移率场效应晶体管非线性直流模型的仿真方法，其特征在于，步骤4中，建立的非线性直流模型为：
3.如权利要求1所述的改进的氮化镓高电子迁移率场效应晶体管非线性直流模型的仿真方法，其特征在于，步骤4中，利用Levenberg-Marquardt优化算法，在95％置信区间内对模型进行迭代优化，最大迭代次数为400次，容差为10-9.。
4.如权利要求1所述的改进的氮化镓高电子迁移率场效应晶体管非线性直流模型的仿真方法，其特征在于，步骤5中，
5.如权利要求1所述的改进的氮化镓高电子迁移率场效应晶体管非线性直流模型的仿真方法，其特征在于，步骤5中，氮化镓高电子迁移率场效应晶体管的碳化硅衬底的栅宽为0.15微米，栅长为10微米，栅指个数为2；栅长为40微米，栅指个数为4；栅长为60微米，栅指个数为8。
6.如权利要求4所述的改进的氮化镓高电子迁移率场效应晶体管非线性直流模型的仿真方法，其特征在于
7.如权利要求4所述的改进的氮化镓高电子迁移率场效应晶体管非线性直流模型的仿真方法，其特征在于，对于漏源电流的测量，Vds的范围为0～20V，步长为0.5V，Vgs的范围为-5V到0V，步长为0.25V。
8.如权利要求1所述的改进的氮化镓高电子迁移率场效应晶体管非线性直流模型的仿真方法，其特征在于，步骤3中，截止电压VTH为-3.25V。
...【技术特征摘要】
1.一种改进的氮化镓高电子迁移率场效应晶体管非线性直流模型的仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的改进的氮化镓高电子迁移率场效应晶体管非线性直流模型的仿真方法，其特征在于，步骤4中，建立的非线性直流模型为：
3.如权利要求1所述的改进的氮化镓高电子迁移率场效应晶体管非线性直流模型的仿真方法，其特征在于，步骤4中，利用levenberg-marquardt优化算法，在95％置信区间内对模型进行迭代优化，最大迭代次数为400次，容差为10-9.。
4.如权利要求1所述的改进的氮化镓高电子迁移率场效应晶体管非线性直流模型的仿真方法，其特征在于，步骤5中，
5.如权利要求1所述的改进的氮化镓高电子迁移率场效应晶体管非线性直流模型的仿真方法，其特征在于，步骤5中，氮化镓高电...
【专利技术属性】
技术研发人员：程加力，袁清宇，唐锦泽，缪宇辰，孙纪洋，肖杭，王洋，程琨然，
申请(专利权)人：江苏海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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