封装级联氮化镓场效应晶体管的仿真模型开发

摘要： 本文提出了一种基于实验提取参数的封装级联氮化镓（GaN）场效应晶体管（FET）简化行为模型。该研究通过组合一级金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）、结型场效应晶体管（JFET）和二极管模型来模拟级联GaN FET，其中采用JFET模拟金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMT）。利用JFET模拟MIS-HEMT不仅能确保曲线符合S形转移特性，还可将MIS-HEMT阈值电压提取的夹断电压作为分水岭，用于区分寄生电容下降发生的位置。参数提取基于静态和动态特性，通过模拟所创建GaN FET模型的行为并将提取参数与实验测量值对比，验证了集成电路重点（SPICE）模型的仿真精度。通过实验测量和SPICE仿真分析验证了级联电容，结果表明低压MOSFET的电容对增大级联GaN FET总电容起关键作用。关断电阻机制有效描述了漏电流，采用双脉冲测试仪评估了所制级联GaN FET的开关性能，并使用LTspice仿真软件对比实验开关结果。总体而言，仿真结果与实验结果高度吻合。