• search hit 3 of 6
Back to Result List

GaN HEMT modeling including trapping effects based on Chalmers model and pulsed S-parameter measurements

GaN-HEMT-Modellierung unter Einschluss von Trapping-Effekten basierend auf dem Chalmers-Modell und gepulsten S-Parameter-Messungen

  • Although GaN HEMTs are regarded as one of the most promising RF power transistor technologies thanks to their high-voltage high-speed characteristics, they are still known to be prone to trapping effects, which hamper achievable output power and linearity. Hence, accurately and efficiently modeling the trapping effects is crucial in nonlinear large-signal modeling for GaN HEMTs. This work proposes a trap model based on an industry standard large-signal model, named Chalmers model. Instead of a complex nonlinear trap description, only four constant parameters of the proposed trap model need to be determined to accurately describe the significant impacts of the trapping effects, e.g., drain-source current slump, typical kink observed in pulsed I/V characteristics, and degradation of the output power. Moreover, the extraction procedure of the trap model parameters is based on pulsed S-parameter measurements, which allow to freeze traps and isolate the trapping effects from self-heating. The model validity is tested through small- andAlthough GaN HEMTs are regarded as one of the most promising RF power transistor technologies thanks to their high-voltage high-speed characteristics, they are still known to be prone to trapping effects, which hamper achievable output power and linearity. Hence, accurately and efficiently modeling the trapping effects is crucial in nonlinear large-signal modeling for GaN HEMTs. This work proposes a trap model based on an industry standard large-signal model, named Chalmers model. Instead of a complex nonlinear trap description, only four constant parameters of the proposed trap model need to be determined to accurately describe the significant impacts of the trapping effects, e.g., drain-source current slump, typical kink observed in pulsed I/V characteristics, and degradation of the output power. Moreover, the extraction procedure of the trap model parameters is based on pulsed S-parameter measurements, which allow to freeze traps and isolate the trapping effects from self-heating. The model validity is tested through small- and large-signal model verification procedures. Particularly, it is shown that the use of this trap model enables a dramatical improvement of the large-signal simulation results.show moreshow less
  • Obwohl GaN HEMTs wegen ihrer hohen Durchbruchspannungen und ihrer hohen Driftsättigungsgeschwindigkeit als eine der vielversprechendsten HF-Leistungstransistortechnologien angesehen werden, ist bekannt, dass sie anfällig für Trapping-Effekte sind. Diese verschlechtern die erzielbare Ausgangsleistung und die Linearität. Folglich ist die genaue und umfassende Modellierung dieser Trapping-Effekte entscheidend für ein gutes nichtlineares Großsignalmodell der GaN HEMTs. In dieser Arbeit wird ein Trap-Modell vorgestellt, das auf dem Chalmers Modell beruht, einem allgemein in kommerzieller Entwurfssoftware verfügbaren Großsignalmodell für Transistoren. Anstelle einer komplizierten nichtlinearen Trap-Modellierung müssen im von mir vorgeschlagenen Modell nur vier Parameter zur Beschreibung der wesentlichen Trap-Wirkungen bestimmt werden. Trap-Wirkungen sind hier Drain-Source-Strom-Abfall, Abknicken der gepulst gemessenen Ausgangskennlinie und Verschlechterung der Ausgangsleistung. Die Extraktion der Trap-Modell-Parameter stützt sich aufObwohl GaN HEMTs wegen ihrer hohen Durchbruchspannungen und ihrer hohen Driftsättigungsgeschwindigkeit als eine der vielversprechendsten HF-Leistungstransistortechnologien angesehen werden, ist bekannt, dass sie anfällig für Trapping-Effekte sind. Diese verschlechtern die erzielbare Ausgangsleistung und die Linearität. Folglich ist die genaue und umfassende Modellierung dieser Trapping-Effekte entscheidend für ein gutes nichtlineares Großsignalmodell der GaN HEMTs. In dieser Arbeit wird ein Trap-Modell vorgestellt, das auf dem Chalmers Modell beruht, einem allgemein in kommerzieller Entwurfssoftware verfügbaren Großsignalmodell für Transistoren. Anstelle einer komplizierten nichtlinearen Trap-Modellierung müssen im von mir vorgeschlagenen Modell nur vier Parameter zur Beschreibung der wesentlichen Trap-Wirkungen bestimmt werden. Trap-Wirkungen sind hier Drain-Source-Strom-Abfall, Abknicken der gepulst gemessenen Ausgangskennlinie und Verschlechterung der Ausgangsleistung. Die Extraktion der Trap-Modell-Parameter stützt sich auf gepulst gemessene S-Parameter. Dadurch wird der Trap-Zustand bei der Messung eingefroren und Selbsterwärmung vermieden. Die Gültigkeit des Modells wird anhand von Klein- und Großsignalmessungen überprüft. Speziell wird hier gezeigt, dass durch die Verwendung meines Trap-Modells die Großsignal-Simulationsergebnisse deutlich verbessert werden.show moreshow less

Download full text files

Export metadata

Additional Services

Search Google Scholar Stastistics
Metadaten
Author: Peng Luo
URN:urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-45981
Referee / Advisor:Prof. Dr.-Ing. Matthias Rudolph
Document Type:Doctoral thesis
Language:English
Year of Completion:2018
Date of final exam:2018/08/27
Release Date:2018/10/05
Tag:Drain-Lag Effekt; GaN HEMT Modellierung; Trapping-Effekt Modellierung
Drain-lag effect; GaN HEMTmodeling; Trapping effect modeling
GND Keyword:Galliumnitrid; HEMT; Großsignalverhalten
Institutes:Fakultät 1 MINT - Mathematik, Informatik, Physik, Elektro- und Informationstechnik / Stiftungsprofessur Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik
Licence (German):Keine Lizenz vergeben. Es gilt das deutsche Urheberrecht.
Einverstanden ✔
Diese Webseite verwendet technisch erforderliche Session-Cookies. Durch die weitere Nutzung der Webseite stimmen Sie diesem zu. Unsere Datenschutzerklärung finden Sie hier.