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中国空间科学技术 2017, Vol. 37 Issue (2) :93-100    DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2017.0016
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漏极注入HPM对高电子迁移率晶体管的损伤机理
 薛沛雯, 方进勇, 李志鹏, 孙静*
中国空间技术研究院西安分院,西安710100
DamagemechanismofthehighelectronmobilitytransistorinducedbyHPMfromdrainelectrode
 XUE  Pei-Wen, FANG  Jin-Yong, LI  Zhi-Peng, SUN  Jing*
ChinaAcademyofSpaceTechnology(Xi′an),Xi′an710100,China
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摘要 针对典型GaAs高电子迁移率晶体管(HEMT)低噪声放大器,利用半导体仿真软件Sentaurus-TCAD建立了HEMT低噪声放大器二维电热模型,考虑高电场下的载流子迁移率退化和载流子雪崩产生效应,分析了由漏极注入高功率微波(HPM)情况下器件内部的瞬态响应,通过分析器件内部电场强度、电流密度、温度分布随信号作用时间的变化,研究了其损伤效应与机理。研究结果表明,当漏极注入幅值17.5V、频率为14.9GHz的微波信号后,峰值温度随信号作用时间的变化呈现周期性“增加—减小—增加”的规律。在正半周期降温,在负半周期升温,总体呈上升趋势,正半周电场峰值主要出现在漏极,负半周电场峰值主要出现在栅极靠漏侧,端电流在第二周期之后出现明显的双峰现象。由于热积累效应,栅极下方靠漏侧是最先发生熔融烧毁的部位,严重影响了器件的可靠性,而漏极串联电阻可以有效提高器件抗微波损伤能力。最后,对微波信号损伤的HEMT进行表面形貌失效分析,表明仿真与试验结果基本相符。
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作者相关文章
薛沛雯
方进勇
李志鹏
孙静
关键词高功率微波   高电子迁移率晶体管   损伤机理   漏极   失效分析     
Abstract: Atwo-dimensionalelectro-thermalmodelofthetypicalHEMTwasestablishedbysimulationsoftwareSentaurus-TCAD.Mobilitydegradationinhighelectricfield,Avalanchegenerateeffectandself-heatingeffectwereconsidered,byanalyzingthedistributionsandvariationsoftheelectricfield,thecurrentdensityandthetemperature,adetailedinvestigationofthedamageeffectandmechanismofhighpowermicrowave(HPM)onAlGaAs/GaAspseudomorphichigh-electron-mobilitytransistor(pHEMT)undertheinjectionof14.9GHzequivalentvoltagesignalsfromthedrainelectrodewasperformed.Thesimulationresultssuggestthatintrinsicexcitation,avalanchebreakdown,thermalbreakdownallcontributetodamageprocess,thetemperaturebehavesasperiodic“increasing-decreasing-increasing”oscillationandthewholetrendcontinuouslyincreaseswithtimeanditdecreasesduringpositivehalfcycleandincreasesduringnegativecycle.Thegatecurrentdensityappearsdoublepeakphenomenonbecauseavalanchebreakdownandthermalexcitation.Heataccumulationoccursduringthenegativehalfcycleandbelowthegatenearthedrainsideismostsusceptibletoburnout.Meanwhile,thedrainterminalseriesresistancecanenhancethecapabilityofthedevicetowithstandmicrowavedamageeffectively.
Keywordshighpowermicrowave,   highelectronmobilitytransistor,   damagemechanism,   drainelectrode,   failureanalysis     
收稿日期: 2016-10-25; 出版日期: 2017-01-24
作者简介: 薛沛雯(1992-),女,硕士研究生,xuepeiwenl@163.com,研究方向为高功率微波效应、半导体器件 *通讯作者:孙静(1980-),男,高级工程师,willim_002@126.com,研究方向为高功率微波效应
引用本文:   
薛沛雯, 方进勇, 李志鹏等 .漏极注入HPM对高电子迁移率晶体管的损伤机理[J]  中国空间科学技术, 2017,V37(2): 93-100
XUE Pei-Wen, FANG Jin-Yong, LI Zhi-Peng etc .DamagemechanismofthehighelectronmobilitytransistorinducedbyHPMfromdrainelectrode[J]  Chinese Space Science and Technology , 2017,V37(2): 93-100
链接本文:  
http://219.239.198.239/kjkxjs/CN/10.16708/j.cnki.1000-758X.2017.0016      或     http://219.239.198.239/kjkxjs/CN/Y2017/V37/I2/93
 
没有本文参考文献
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