Scalable AlGaN/GaN HEMTGs Model Including Thermal Effect

In this Paper, 2${\times}$100 $\mu\textrm{m}$ AlCaN/GaN HEMT's(on sapphire substrate) large signal model including thermal effect was extracted. An equation based empirical model was employed to make large signal model for convergence and high speed. Pulsed I-V measurement was performed to extract thermal resistance and capacitance. Power amplifiers with 9 mm and 15 mm AlCaN/GaN HEMTS were designed using scaled modeling results of 2${\times}$100 $\mu\textrm{m}$ device respectively. From comparisons between measured and simulated data, the model considering of thermal effects gave better agreement than without one. It demonstrates that thermal modeling must be performed for power amplifier that uses large size transistors.

스케일링이 가능한 AlGaN/GaN HEMT 소자의 열 모델에 관한 연구

본 연구에서는 고출력 소자로서 각광받고 있는 AlGaN/GaN HEMT 2$\times$100 $\mu\textrm{m}$ 소자(사파이어 기판)에 대해 열 효과가 포함된 대신호 모델링을 수행하였다. 완성된 대신호 모델을 이용하여 9 mm, 15 mm 사이즈 소자로의 스케일링을 통해 전력증폭기를 설계하였으며 제작된 결과와 비교, 해석하였다. 대신호 모델링은 수렴성과 해석 속도면에서 탁월한 장점을 갖는 수식 기반의 경험적 방법을 사용하였다. Pulsed I-V 측정을 통하여 열모델의 가장 중요한 파라미터인 열 시상수 및 열 저항을 추출하였으며 이를 통하여 완벽한 열 모델 제작이 가능하였다. 제작된 전력증폭기 모듈의 측정결과와 비교를 통하여 본 연구에서 제안된 열 모델이 매우 정확함을 확인할 수 있으며 전력증폭기와 같이 큰 사이즈의 소자를 사용해야 하는 회로의 경우에는 열 효과가 포함된 모델을 사용하여 더욱 정확한 모델링 결과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.