關(guān)于用于功率和射頻的氮化鎵(GaN)的分析介紹和應(yīng)用

氮化鎵（GaN) 由于其在高效功率轉(zhuǎn)換和射頻開關(guān)領(lǐng)域的出色應(yīng)用，越來越受到工業(yè)界的關(guān)注。 然而，怎樣才能設(shè)計出基于GaN器件的高品質(zhì)電路呢，顯然，不斷試錯的方法不是一個好的方向，一方面價格昂貴，另一方面浪費(fèi)時間也不一定能解決問題。 在這種背景下，需要一個先進(jìn)的，準(zhǔn)確的模型能夠充分描述GaN的器件特性，來獲得準(zhǔn)確的電路仿真。在本篇文章中，我們簡單解讀MOS-AK 北京的一篇來自于Dr. Sourabh Khandelwal 的報告 ASM GaN: New Industry Standard Model for GaN-based RF and Power Devices。

ASM GaN 模型, 起源于 Dr. Sourabh Khandelwal的博士論文，在經(jīng)過了7年的漫長標(biāo)準(zhǔn)模型選擇中，脫穎而出，目前已經(jīng)獲得了模型聯(lián)盟協(xié)會的認(rèn)可。 本篇報告主要講述ASM模型由來的推導(dǎo)過程，同時用測量的結(jié)果加以佐證，當(dāng)然，模型的發(fā)展需要工業(yè)界不斷的反饋從而進(jìn)行優(yōu)化，否則也是紙上談兵。

ASM GaN 模型是基于物理解釋基礎(chǔ)的模型，用于不同電路的仿真，比如DC，AC，噪聲，開關(guān)，以及諧波等。 模型的參數(shù)輸入有偏置電壓，溫度以及模型參數(shù)（器件尺寸，物理參數(shù)，優(yōu)化參數(shù)）。

報告開始，首先列舉了模型發(fā)展的基礎(chǔ)方程，用于GaN器件量子阱中的物理解決方案，利用薛定諤，Poisson方程來導(dǎo)出表面勢（Surface potential）。然后與載流子輸運(yùn)方程結(jié)合，獲得描述電流和終端的電荷方程，然后，在GaN晶體管模型中添加不同效應(yīng)來描述實際器件的工作特性和狀態(tài)。

對于電容參數(shù)的描述，ASM GaN 是應(yīng)用場效應(yīng)板來解決的。當(dāng)然，模型開發(fā)出來后，需要和真正的器件進(jìn)行對比，比如用于PA和功率轉(zhuǎn)換等：

DC&S&PA ：

POWER SWITCH:

在應(yīng)用案例的仿真和測試數(shù)據(jù)比對后，模型的品質(zhì)檢測比如對稱性和連續(xù)性也需要驗證：

總的來說， 此篇報告給大家一個比較清晰的標(biāo)準(zhǔn)模型的開發(fā)過程，也覆蓋到了熱門應(yīng)用和模型質(zhì)量的驗證， 但是，模型和工藝，和電路之間的互饋一直是一個循環(huán)的過程，這也是提升模型完整性，完美性的必經(jīng)之路。每個模型有其優(yōu)點(diǎn)和弱點(diǎn)，有其應(yīng)用的范圍，如何在標(biāo)準(zhǔn)模型的基礎(chǔ)上，二次開發(fā)，以產(chǎn)品為主導(dǎo)方向確實需要不斷的實踐來獲得。

最后，如果大家對完整報告感興趣的，可以點(diǎn)擊下面微信熱點(diǎn)文章中的“MOS-AK Beijing 會議演講稿下載” 或者直接點(diǎn)擊閱讀原文。如果想應(yīng)用報告中標(biāo)準(zhǔn)模型到生產(chǎn)或者設(shè)計中的，或者有疑問的，也可以聯(lián)系我們。