Estudio, caracterización y modelado avanzado de los efectos térmicos y trampa en los Transistores MESFET y HEMT de Microondas

Abstract

En este trabajo se presenta un nuevo modelo no lineal para transistores MESFET/HEMT basados en GaAs y GaN teniendo en cuenta los efectos térmicos y trampa que muestran estos dispositivos. El modelo permite reproducir el comportamiento del dispositivo, a un rango determinado de temperatura, en régimen estático (DC), régimen pulsado y régimen dinámico RF pequeña y gran señal. La ecuación de la fuente de corriente Ids toma como base cualquier modelo DC existente sin alterar su comportamiento en este régimen de funcionamiento. Los valores de sus parámetros se extraen a partir de las características I/V DC y pulsadas llevadas a cabo solamente en unos puntos determinados de polarización. También se presenta el estudio y la caracterización de dichos efectos lo que, de un lado, permite conocer la influencia de los mismos sobre el comportamiento del transistor y, de otro lado, obtener toda la información útil y necesaria para su modelado.

In this thesis, a new nonlinear model of GaAs and GaN MESFET/HEMT transistors including thermal and traps effects shown in this kind of devices has been presented. The model, along with an electric equivalent circuit and an especial extraction process strategy, can accurately predict the DC, pulsed as well as the small and large signal behaviour of the device over a large range of ambient temperature. To model drain to source current source Ids we start with a known DC equation but the approach can be applied to any other existing classical model. The model parameters values are extracted from the DC and pulsed I/V characteristics carried out just at a few bias points. A study and characterization of thermal and traps effects is presented too. This allows us to know the influence of these effects on the transistor behaviour, and to obtain all the necessary information for their modelling.