3mm InP HEMT噪声模型研究

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InP基高电子迁移率晶体管(HEMT)具有高的电子迁移率、极低的噪声系数,高功率增益,低功耗等特点,是毫米波单片集成电路和低噪声放大器中最具竞争力的三端器件。本论文主要对InP HEMT器件制备和器件模型进行了研究,所取得的主要研究成果如下:  1.针对InP HEMT器件的工作原理、器件特性和噪声模型进行分析,在Pucel和Pospieszalski噪声模型的基础上,加入器件栅极漏电引入的噪声影响,建立了对应的HEMT噪声模型。  2.针对InP HEMT器件所存在的问题,优化了器件制备的关键工艺。实现了形貌良好的栅长为82 nm的T型栅结构,并制备出了国内领先水平的InP HEMT器件,为噪声模型的建立提供器件基础。其最大饱和电流为724 mA/mm,最大跨导gm.max=1050 mS/mm,击穿电压BVDG为5.92 V,最大震荡频率fmax=415 GHz,截止频率fT=249 GHz。而fT是迄今为止国内报道的HEMT器件领域的最高水平。  3.在GaAs FET小信号模型的基础上,加入了表征栅泄漏电流的电阻Rgs和Rgd,优化了InP HEMT器件的小信号等效电路结构,大大提高了模型的拟合精度。提出了HEMT器件小信号模型的寄生参数和本征参数的提取方法。提出了一种判断小信号参数准确性的评估理论,综合S参数、增益和稳定因子三种评判指标作为优化目标,提高了模型的准确度。  4.针对国内缺乏噪声模型来指导器件和电路设计的现状,本文利用经验噪声模型对InP HEMT噪声模型进行了研究。提出了利用Open-Short去嵌图形的S参数,通过噪声相关矩阵理论进行噪声去嵌的方法。完善了从器件测试到器件本征噪声参数提取的InP HEMT噪声模型建立流程。在小信号模型的基础上,建立了InPHEMT小信号噪声模型,给出了其在8~40 GHz的噪声参数拟合情况。  
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