1.一种提取GaN HEMT器件热源模型的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、使用半导体参数分析仪对漏极和栅极施加电压,测量GaN HEMT器件的饱和漏电流,并计算耗散功率;
步骤2、利用红外热像仪测试GaN HEMT器件的工作结温T;
步骤3、利用有限元软件建立GaN HEMT器件电热耦合模型,根据步骤2得到的所述工作结温校准GaN HEMT器件电热耦合模型,得到器件电热耦合模型;
步骤4、利用所述器件电热耦合模型获取GaN HEMT器件的结温分布,根据所述GaN HEMT器件的结温分布建立一维热源模型;
步骤5、利用有限元软件根据所述一维热源模型建立三维热模型,并对三维热模型进行调整,使其与校准后的器件电热耦合模型仿真结果一致,得到GaN HEMT器件热源模型。
2.根据权利要求1所述的一种提取GaN HEMT器件热源模型的方法,其特征在于,步骤2具体过程为:利用红外热像仪分别测试不同耗散功率、恒定耗散功率条件下GaN HEMT器件的工作结温,当测试不同耗散功率下GaN HEMT器件的工作结温时,通过调节栅极或漏极电压使耗散功率在0‑10W/mm范围内波动;当测试恒定耗散功率下GaN HEMT器件的工作结温时,同时改变栅极和漏极电压。
3.根据权利要求1所述的一种提取GaN HEMT器件热源模型的方法,其特征在于,步骤3具体包括以下步骤:
步骤3.1、采用步骤二中的栅极电压和漏极电压偏置条件,基于GaN HEMT器件的电极、衬底、GaN缓冲层、AlGaN势垒层、场板的尺寸特征和材料特征,在有限元软件上建立GaN HEMT器件电热耦合模型;
步骤3.2、求解GaN HEMT器件电热耦合模型,得到GaN HEMT器件各区域的结温分布,获取该偏置条件下沟道最大温度TMAX0、平均温度TAVG0;
步骤3.3、重复步骤3.1‑3.2,直至平均温度TAVG0与步骤2得到的工作结温T相等,得到器件电热耦合模型。
4.根据权利要求3所述的一种提取GaN HEMT器件热源模型的方法,其特征在于,步骤
3.1中所述材料特征包括禁带宽度、极化强度、金属功函数、电子亲和能、AlGaN势垒层合金组分、载流子迁移率、介电常数、AlGaN/GaN界面导带差、有效质量、导带和价带有效态密度,以及热导率、质量密度、比热容参数;所述电极的尺寸特征包括栅极长度、栅极宽度、栅漏间距和栅源间距,衬底的尺寸特征包括衬底厚度,GaN缓冲层的尺寸特征包括GaN缓冲层厚度,AlGaN势垒层的尺寸特征包括AlGaN势垒层厚度,场板的尺寸特征包括场板厚度。
5.根据权利要求1所述的一种提取GaN HEMT器件热源模型的方法,其特征在于,步骤4具体为:利用所述器件电热耦合模型提取沿沟道方向单位面积的热分布,并对垂直沟道方向的热分布进行积分,得到沿沟道方向的一维热源模型。
6.根据权利要求1所述的一种提取GaN HEMT器件热源模型的方法,其特征在于,步骤5具体包括以下步骤:
步骤5.1、利用所述一维热源模型,采用步骤三中的栅极电压和漏极电压偏置条件,基于电极、衬底、GaN缓冲层、AlGaN势垒层、场板的尺寸特征和材料特征,在有限元软件上建立三维热模型;
步骤5.2、求解不同耗散功率下所述三维热模型得到沟道温度的最大值TMAX1、平均值TAVG1;
步骤5.3、重复步骤5.1‑5.2,直至最大值TMAX1、平均值TAVG1与最大温度TMAX0、平均温度TAVG0相等,得到GaN HEMT器件热源模型。
7.根据权利要求6所述的一种提取GaN HEMT器件热源模型的方法,其特征在于,步骤
5.1中所述材料特征包括热导率、质量密度、比热容参数;所述电极的尺寸特征包括栅极长度、栅极宽度、栅漏间距和栅源间距,衬底的尺寸特征包括衬底厚度,GaN缓冲层的尺寸特征包括GaN缓冲层厚度,AlGaN势垒层的尺寸特征包括AlGaN势垒层厚度,场板的尺寸特征包括场板厚度。