增强模式氮化镓高电子迁移率晶体管中四个温度敏感电参数的校准鲁棒性与跨器件可迁移性

《Electronics》：Calibration Robustness and Cross-Device Transferability of Four Temperature-Sensitive Electrical Parameters in Enhancement-Mode GaN HEMTs

　　

摘要

氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）中可靠的温度估算需要温度敏感电学参数（TSEP），这些参数需兼具足够的灵敏度和稳定的标定行为。本研究在三只名义相同的650 V常开型GaN HEMT上，以25 °C、50 °C和75 °C为参考温度，对比了导通电阻（R_ds(on)）、阈值电压（Vth）、反向导通电压（V_sd）和栅源电压（V_gs）。每个TSEP在各参考温度下均进行多次重复测量，并取重复测量的中位数用于标定。标定性能主要依据温度灵敏度、线性度、短期重复性、跨器件一致性以及留一器件标定可迁移性进行评估，同时保留有限的留一温度分析仅作为内部一致性附加检验。R_ds(on) 的K因子幅值均值为0.247 mΩ/°C，平均R²为0.9974，K因子变异系数为1.60%。V_gs 提供了最高的电压域灵敏度，K因子幅值均值为2.053 mV/°C，平均R²为0.9980，变异系数为1.49%；而Vth 和V_sd 的K因子变异系数分别为5.93%和46.11%，后者表现出显著的跨器件差异。留一器件分析得出R_ds(on) 的迁移均方根误差为5.600 °C，V_gs 为6.324 °C，远低于Vth 的55.368 °C和V_sd 的94.631 °C，表明跨器件斜率一致性与标定可迁移性虽相关联，但属于不同特征。这些结果表明，稳健的TSEP选择除灵敏度和线性度外，还应考虑重复性、跨器件一致性和标定可迁移性。