Abstract
A comparison of nine different nonlinear I–V models for the simulation of submicron GaAs MESFET dc characteristics has been made. Drain-to-source current, Ids as a function of gate-to-source, Vgs and drain-to-source, Vds voltages has been simulated and then compared with experimental data. To determine the accuracy of a model, root-mean-square (RMS) errors were calculated. The lowest RMS error was observed for Ahmed model whereas it was highest for Statz model. An ideal Schottky barrier junction free from interface states has been assumed in these models and thus their applications in device simulation are limited. To simulate output characteristics of a GaAs MESFET having finite density of sates at Schottky barrier, Ahmed model has been modified. It has been demonstrated that the proposed model is a comprehensive one and can simulate the device characteristics, with significant improved accuracy, for varying Schottky barrier conditions
چکیده
یک مقایسه ای از نُه مدل مختلف V-I غیر خطی، برای شبیه سازی مشخصات dc GaAs MESFET زیر میکرون، انجام شده است. جریان دِرِین به سورس، Ids بصورت تابعی از ولتاژهای گیت به سورس، Vgs و درین به سورس، Vds، شبیه سازی شده است و سپس با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده است. جهت تعیین دقت یک مدل، خطاهای مربع-میانگین-ریشه (RMS)، محاسبه شد. کمترین خطای RMS، برای مدل Ahmed مشاهده شد، درحالیکه آن (خطای RMS)، برای مدل Statz، بیشترین مقدار بود. یک پیوند ایده آل سد شاتکی، بدون حالت های مرزی، در این مدل ها، فرض شده است و بنابراین، کاربرد هایشان، در شبیه سازی قطعه، محدود شده است. جهت شبیه سازی مشخصات خروجی یک GaAs MESFET که دارای چگالی محدودی از حالت ها، در سد شاتکی می باشد، مدل Ahmed، تغییر داده شده است. آن ثابت شده است که مدل پیشنهادی، یک مدل جامع بوده و می تواند، مشخصات قطعه را، با دقت فوق العاده بهبود یافته، برای شرایط متغیر سد شاتکی ، شبیه سازی کند.
1-مقدمه
GaAs MESFETهای زیر میکرون، برای دیدگاه های کاربردی و تحقیقات پایه ای، مورد توجه بوده اند. در مداربندی آنالوگ و دیجیتال با فن آوری های پیشرفته، این قطعات، بدلیل ویژگی های بهره ای و نویزی ممتازشان، استفاده می شوند. مشخصات خروجی این قطعات، می تواند با استفاده از روش مدل سازی، شبیه سازی شود: (a) مدل های عددی و (b) مدل های فیزیکی. مدل های عددی دو بعدی مشروح، با مشخصات دقیق وابسته به میدان سرعت حامل در کانال، اگرچه دقیق تر هستند، برای استفاده در برنامه های طراحی مدار، بدلیل پیچیدگی و پارامترهای خیلی زیادشان، مناسب نمی باشند...