4H-SiC金属-半导体场效应晶体管大信号I-V特性和小信号参数的计算

计算物理 ›› 2011, Vol. 28 ›› Issue (1): 145-151.

4H-SiC金属-半导体场效应晶体管大信号I-V特性和小信号参数的计算

王平^1,2, 杨银堂³, 刘增基¹, 尚韬¹, 郭立新²

1. 西安电子科技大学通信工程学院综合业务网理论及关键技术国家重点实验室, 陕西西安 7l0071;
2. 西安电子科技大学理学院, 陕西西安 71007l;
3. 西安电子科技大学微电子学院, 陕西西安 710071

收稿日期:2009-12-23 修回日期:2010-08-05 出版日期:2011-01-25 发布日期:2011-01-25
作者简介:王平(1977-),男,陕西西安,副教授,博士,主要从事计算物理、光通信及光电子、微电子集成方面的研究.
基金资助:
国家重点实验室人才基金(ISN1003006);中国博士后科学基金(20100481322)资助项目

Evaluation of DC I-V Characteristics and Small Signal Parameters of 4H-SiC Metal-Semiconductor Field Effect Transistors

WANG Ping^1,2, YANG Yintang³, LIU Zengji¹, SHANG Tao¹, Guo Lixin²

1. School of Telecommunications Engineering, State Key Laboratory on Integrated Services Networks, Xidian University, Xi'an 710071, China;
2. School of Science, Xidian University, Xi'an 710071, China;
3. School of Microelectronics, Xidian University, Xi'an 710071, China

Received:2009-12-23 Revised:2010-08-05 Online:2011-01-25 Published:2011-01-25

摘要/Abstract

摘要： 基于碳化硅金属-半导体场效应晶体管内部载流子输运的物理特性分析,建立适于精确计算4H-SiCMESFET器件大信号电流-电压特性和小信号参数的解析模型.该模型采用场致迁移率、速度饱和近似,并考虑碳化硅中杂质不完全离化效应及漏源串联电阻的影响,栅偏置为0 V时,获得最大跨导约为48 mS·mm^-1.计算结果与实验数据有很好的一致性.该模型具有物理概念清晰且计算较为准确的优点,适于SiC器件以及电路研究使用.

关键词: 碳化硅, 金属-半导体场效应晶体管, 电流-电压特性, 小信号参数, 模型

Abstract: With analysis on internal carrier transport mechanism in silicon carbide(SiC),an improved analytical model for dc current voltage and small signal parameters of 4H-SiC metal-semiconductor field effect transistor(MESFET) is proposed considering carrier velocity saturation and charge controlling.Incomplete dopant ionization and parasitic drain-source resistances are considered simultaneously.The simulated maximum transconductance is 48 mS·mm^-1 at a gate voltage of 0 V.Simulations and physical measurements show good agreement.The model is simple in calculation and distinct in physical mechanism.It is suitable for design and research of SiC devices and circuits.

Key words: silicon carbide, metal-semiconductor field effects transistor, current voltage characteristics, small signal parameters, model

中图分类号:

TN304.2

王平, 杨银堂, 刘增基, 尚韬, 郭立新. 4H-SiC金属-半导体场效应晶体管大信号I-V特性和小信号参数的计算[J]. 计算物理, 2011, 28(1): 145-151.

WANG Ping, YANG Yintang, LIU Zengji, SHANG Tao, Guo Lixin. Evaluation of DC I-V Characteristics and Small Signal Parameters of 4H-SiC Metal-Semiconductor Field Effect Transistors[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2011, 28(1): 145-151.

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