关于用于功率和射频的氮化镓(GaN)的分析介绍和应用

氮化镓（GaN) 由于其在高效功率转换和射频开关领域的出色应用，越来越受到工业界的关注。 然而，怎样才能设计出基于GaN器件的高品质电路呢，显然，不断试错的方法不是一个好的方向，一方面价格昂贵，另一方面浪费时间也不一定能解决问题。 在这种背景下，需要一个先进的，准确的模型能够充分描述GaN的器件特性，来获得准确的电路仿真。在本篇文章中，我们简单解读MOS-AK 北京的一篇来自于Dr. Sourabh Khandelwal 的报告 ASM GaN: New Industry Standard Model for GaN-based RF and Power Devices。

ASM GaN 模型, 起源于 Dr. Sourabh Khandelwal的博士论文，在经过了7年的漫长标准模型选择中，脱颖而出，目前已经获得了模型联盟协会的认可。 本篇报告主要讲述ASM模型由来的推导过程，同时用测量的结果加以佐证，当然，模型的发展需要工业界不断的反馈从而进行优化，否则也是纸上谈兵。

ASM GaN 模型是基于物理解释基础的模型，用于不同电路的仿真，比如DC，AC，噪声，开关，以及谐波等。 模型的参数输入有偏置电压，温度以及模型参数（器件尺寸，物理参数，优化参数）。

报告开始，首先列举了模型发展的基础方程，用于GaN器件量子阱中的物理解决方案，利用薛定谔，Poisson方程来导出表面势（Surface potential）。然后与载流子输运方程结合，获得描述电流和终端的电荷方程，然后，在GaN晶体管模型中添加不同效应来描述实际器件的工作特性和状态。

对于电容参数的描述，ASM GaN 是应用场效应板来解决的。当然，模型开发出来后，需要和真正的器件进行对比，比如用于PA和功率转换等：

DC&S&PA ：

POWER SWITCH:

在应用案例的仿真和测试数据比对后，模型的品质检测比如对称性和连续性也需要验证：

总的来说， 此篇报告给大家一个比较清晰的标准模型的开发过程，也覆盖到了热门应用和模型质量的验证， 但是，模型和工艺，和电路之间的互馈一直是一个循环的过程，这也是提升模型完整性，完美性的必经之路。每个模型有其优点和弱点，有其应用的范围，如何在标准模型的基础上，二次开发，以产品为主导方向确实需要不断的实践来获得。

最后，如果大家对完整报告感兴趣的，可以点击下面微信热点文章中的“MOS-AK Beijing 会议演讲稿下载” 或者直接点击阅读原文。如果想应用报告中标准模型到生产或者设计中的，或者有疑问的，也可以联系我们。