砷化镓单晶阈值电压特性和自动测试技术研究

摘要

该文首先采用Pspice模拟软件中的Statz模型用实验的方法提取了三种基本GaAs逻辑单元电路的器件参数,然后模拟分析了阈值电压V<,th>跨导系数β、沟道长度调制系λ、源极寄生电阻R<,s>等器件及工艺参数对电路转换特性的影响.通过电路模拟发现,V<,th>和β的变化对转换特性的影响很大,进一步计算由三种逻辑单元电路构成的集成电路在不同成品率,不同集成度时对阈值电压均匀性的要求,发现中有阈值电压均匀性达到一定水平时,才能制造出合格的GaAs集成电路.因此,阈值电压的均匀性可以综合反映材料与器件的关系,应对其进行深入研究.由于对阈值电压进行深入研究需要做大量的数据测量工作,而现有的测理系统由于采用手动操作,不仅费时、费力、而且精度低,无法适应研究工作的要求.因此,我们自主开发了一大阈值电压自动测试系统,利用此系统可以实现快速、高精度的测量,使阈值电压的研究工作可以顺利开展.在对系统的软、硬件进行进一步的扩展以后,该系统还可以用于测量GaAs材料的其他参数,从而为综合开展GaAs材料的各种参数研究提供了有效的方法和手段.

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致谢

图表目录

第一章引言

第二章GaAs材料与电路

§2.1 GaAs材料和器件的特点

§2.2 GaAs集成电路的发展和现状

§2.3 GaAs IC的基本单元电路

第三章GaAs MESFET的阈值电压特性

§3.1 GaAs MESFET的直流特性

§3.2阈值电压的定义

§3.3阈值电压的均匀性和影响因素

第四章GaAs IC单元电路的计算机模拟

§4.1电路的躁声容限

§4.2电路模拟程序Pspice中的MESFET模型

§4.2.1 Curtice(或双曲正切)模型

§4.2.2Statz(或Paytheon)模型

§4.3基本单元电路的模拟

§4.3.1器件模型参数的提取

§4.3.2单元电路的Pspice模拟

§4.4 GaAsIC对阈值电压均匀性的要求

§4.4.1阈值电压均匀性要求的计算方法

§4.4.2阈值电压均匀性要求的计算结果

第五章GaAs MESFET阈值电压自动测试系统

§5.1 MESFET阈值电压实际测试方法的确定

§5.2阈值电压自动测试系统的总体构成

§5.3接口电路的设计

§5.4自动测试系统的软件设计

§5.4.1测控软件描述

§5.4.2数据采集卡的读写

§5.5测试实例

第六章结论

参考文献