[发明专利]一种GaN HEMT器件热阻和热容的测量方法

说明书

本发明公开了一种GaN HEMT器件热阻和热容的测量方法，包括以下步骤：S1：在某工作偏置点下，测量GaN HEMT器件的连续波S参数，分别提取低频和高频时的漏极电导和漏极电容；S2：在步骤S1相同偏置点，采用窄脉冲偏置，测量GaN HEMT器件的窄脉冲S参数，分别提取低频和高频时的漏极电导和漏极电容；S3：在S1相同的偏置点，得到脉冲漏极电流I_ds随温度的变化特性；S4：根据步骤S1～S3的结果，提取GaN HEMT器件的热阻和热容。本发明同时提取GaN HEMT器件的热阻和热容，且可以消除陷阱效应及寄生参数的影响，测量结果更准确，同时也保留了电学法自身测试设备常见、测试速度快的优点。

技术领域

本发明涉及射频微波测试领域，尤其涉及一种GaN HEMT器件热阻和热容的测量方法。

背景技术

GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)具有非常高的二维电子气(2-DEG)浓度、高饱和电子迁移速度和高击穿电压等优点，使得GaN HEMT器件在微波功率应用领域具有GaAs器件无法比拟的优势。但正是由于GaN HEMT具有很高的功率密度，约为GaAs pHEMT器件的5～10倍，使得其在工作过程中由于功率耗散引起的自热效应十分明显，因此必须考虑自热效应对器件性能的影响。热阻R_th和热容C_th是描述器件热传输特性最常用的两个热网络参数，在已知热阻和热容的条件下，可以得到器件结温随环境温度及功耗的变化关系，从而可用于分析器件特性以及器件的可靠性。因此，GaN HEMT器件热网络参数(热阻R_th和热容C_th)的准确测试，是器件结构设计、器件建模以及器件可靠性评估的重要环节。

常用的测量器件热阻的方法主要有光学法和电学法。其中光学法主要有拉曼光谱法、发射式热成像法以及红外热成像法等，这类方法有几个缺点，首先光学测试设备复杂且校准困难，而且一般需要与被测器件接触(物理接触或光学接触)，在测量GaN HEMT器件结温时不是很实用，另外光学法很难在测量热阻的同时测量热容。电学法的测量设备为射频微波实验室常用的测量仪器，测试方法灵活，测试速度快，主要有脉冲测试方法和频域测试方法两种。其中脉冲测试方法是利用不同温度和静态偏置条件下的窄脉冲IV测试来提取器件的热阻，测量方法简单，测试速度快，但它很难同时提取器件的热容；而频域测试方法是通过测量器件在低频和高频条件下的阻抗特性差异，可同时提取器件的热阻和热容，但这种方法很难消除GaN HEMT器件陷阱效应的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种GaN HEMT器件热阻和热容的测量方法，解决无法同时提取器件的热容以及很难消除GaN HEMT器件陷阱效应的影响的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种GaN HEMT器件热阻和热容的测量方法，包括以下步骤：

S1：在某工作偏置点下，测量GaN HEMT器件的连续波S参数，分别提取低频和高频时的漏极电导G_ds和漏极电容C_dd；

S2：在步骤S1相同偏置点的条件下，采用窄脉冲偏置，测量GaN HEMT器件的窄脉冲S参数，分别提取低频和高频时的漏极电导G_ds和漏极电容C_dd；

S3：在步骤S1相同的偏置点的条件下，测量在不同环境温度T_amb下的GaN HEMT器件的脉冲漏极电流I_ds，得到脉冲漏极电流I_ds随温度的变化特性；

S4：根据步骤S1～S3的结果，提取GaN HEMT器件的热阻和热容。

进一步地，所述的工作偏置点为V_d＝10V，Vg＝0V。

进一步地，所述的低频小于100kHz，高频大于10MHz。