ref:Investigation of Self-Heating Effect on DC and RF Performances in AlGaN/GaN HEMTs on CVD-Diamond
本文的功率22w/mm,金刚石衬底就是硬气
sheetdensity为1*10E13
方块电阻是430欧姆 阻值在430/50=8欧的量级
mobility是1450
Ids=0.6A/mm=6A/cm
饱和电压5V左右
沟道长度为7um
场强约为7.1E3V/cm,
$$
E_{\text{sat}} = \frac{v_{\text{sat}}}{\mu} = \frac{1 \times 10^7}{1450} \approx 6.9 \times 10^3~\text{V/cm}
$$
I=V/R=5/4=1.25A/0.2=6.25A/cm
GaN/Si 的温升30K*mm/W,每1W/mm升高30K
用silvaco也可以得到温度分布,insert具体看cosmol的要求
2D TCAD simulation (SILVACO) was also performed using the GIGA module consistently with BLAZE
ref:Modeling and analyzing near-junction thermal transport in high-heat-flux GaN devices heterogeneously integrated with diamond
#这篇文章讨论了不同简化方式的准确度,主流的简化方式:
- 将封装简化为边界条件
- 三维转二维
- 忽略GaN之上的结构
结论
- substrate下的结构可以被等效为热对流条件
- 3D转2D会造成29%deviation
- 忽略GaN之上结构的做法是可行的
1. substrate简化
文中substrate参数:
a convective boundary condition ( h = 319-404\text{kW}\text{m}^{-2}~\text{K}^{-1} ) and ( T_{\infty} = 300 )
热沉的材料将会很大程度的影响这个值(CuMo410;CuW319)
网格密度:纵向15,横向6~8,网格最小尺寸为100nm 网格在靠近表面的0.05um最密集
将SiN薄层完全简化为TBR,大小为30m2 k/GW,换算成cm就是30cm2 K/100KW=0.3 cm2 K/KW
文献中的值范围为6.5-50,界面热阻是多层结构的等效,包含了界面以及界面附近的低热阻区域,界面热阻对峰值温度的影响很大,可以达到20K(between 6.5~30)
在计算热导方面用了简化的声子模型,将diamond分层计算,为什么要这么做,计算结果是怎么样的(插眼)[1]
Debye-Callaway model was used to calculate anisotropic and nonhomogeneous diamond thermal conductivities in GaN-on-diamond HEMTs.
这篇文章里也有基于声子传热的GaN热导计算流程
2.2D换3D的误差
2D模拟缺乏垂直于纸面的导热路径,所以会造成温度最大29%的高估
3.GaN以上的结构
仅造成最大0.4%的误差,可忽略
###其他参数的影响
热源宽度,GaN层厚度和TBR值的影响,不过我觉得主要是玩变量,意义不大