[发明专利]一种GaN HEMT器件多物理场耦合大信号模型建立方法

权利要求书

1.一种GaN HEMT器件多物理场耦合大信号模型建立方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：分别建立器件热参数、电参数和应力参数与器件物理参数的映射关系；

S2：基于物理基大信号模型建模理论，推导大信号模型内核的解析表达式；

S3：分别将热-电耦合、热-力耦合和力-电耦合量化嵌入大信号模型内核中，得到修正后的大信号模型内核；

对于步骤S3中的热-电耦合，包括以下子步骤：

S311：在步骤S1中建立的电参数与物理参数的映射关系的基础上，进一步加入温度的影响，分析温度对沟道电子浓度和散射机制、以及对陷阱能级的影响规律，建立温度与器件电参数的映射关系；

S312：用解析表达式拟合的方法，描述该映射关系，并将其量化嵌入到步骤S2中得到的大信号模型内核中；

对于步骤S3中的热-力耦合，包括以下子步骤：

S321：在步骤S1中建立的热参数和应力参数与物理参数的映射关系基础上，结合热和应力边界条件，联立求解热传导方程和应力方程，分析温度对GaN沟道层中应力的大小和分布的影响规律，以及不同的热量分布和物理参数对器件应力大小的影响，从而建立温度与应力参数的映射关系；

S322：用解析表达式拟合的方法，描述该映射关系，并将其量化嵌入到步骤S2中得到的大信号模型内核中；

对于步骤S3中的力-电耦合，包括以下子步骤：

S331：在GaN HEMT器件衬底引入额外的应力，将改变原GaN沟道层中压电极化向量，从而造成AlGaN/GaN异质结沟道中的极化感应电荷密度σ发生改变；

S332：在步骤S1中建立的电参数和应力参数与物理参数的映射关系基础上，分析GaN沟道层中的应力对压电极化向量、以及二维电子气浓度的影响规律，从而建立应力大小与沟道电子浓度的映射关系；

S333：用解析表达式拟合的方法，描述该映射关系，并将其量化嵌入到步骤S2中得到的大信号模型内核中；

在步骤S3中，将热-电耦合、热-力耦合和力-电耦合量化嵌入大信号模型内核中后，得到修正后的大信号模型内核；

S4：将修正后的大信号模型内核带入模型等效电路拓扑中，构成完整的电-热-力多物理场耦合大信号模型。

2.根据权利要求1所述的一种GaN HEMT器件多物理场耦合大信号模型建立方法，其特征在于：所述的热参数包括器件的材料热导率、界面热阻，所述的电参数包括器件沟道二维电子气浓度和电子迁移率，所述的应力参数包括器件材料的热膨胀系数、弹性系数、泊松比，所述器件物理参数是指器件物理结构和物理机理相关的参数。