【摘 要】
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碳化硅(SiC)材料具有宽禁带、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和漂移速度等优良特性,这些特性决定了它在高温、大功率、高频和抗辐照等领域的有着广泛的应用前景。因此基
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碳化硅(SiC)材料具有宽禁带、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和漂移速度等优良特性,这些特性决定了它在高温、大功率、高频和抗辐照等领域的有着广泛的应用前景。因此基于4H-SiC的功率微波器件——金属半导体场效应晶体管(MESFET)受到了人们的极大关注与重视。4H-SiC MESFET的大信号建模虽然比较复杂,但是对它的准确建模却对微波/射频器件和电路的分析与设计有着至关重要的作用。然而,至今仍然没有非常准确的基于物理的4H-SiC MESFET大信号的建模方法,因此,建立具有清晰的物理意义而且算法简单的4H-SiC MESFET的大信号模型对微波/射频器件和电路的优化是十分必要的。4H-SiC MESFET的大信号非线性模型分析是本文重点工作之一。本文采用MESFET非线性等效电路建模方法,对其中最重要的非线性元件Ids、Cgs、Cgd建立理论模型:从器件内部载流子输运机理的物理特性出发,考虑4H-SiC常温下杂质不完全离化和高饱和电子漂移速度的特点,建立了4H-SiC射频MESFET大信号的沟道电路模型;同时利用电荷控制理论和Statz模型与Angelov模型建立了4H-SiC射频MESFET大信号的电容模型。另外,在这些模型的基础之上,本文利用商用软件ADS对4H-SiC MESFET的射频功率合成进行了模拟与分析。
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