Design and Simulation of Enhancement-Mode Vertical Superjunction GaN HEMT with Improved Ron and Cut-Off Frequency

高电子迁移率晶体管 支柱 兴奋剂 材料科学 光电子学 晶体管 电气工程 工程类 电压 结构工程
作者
Devika Jena,Sanghamitra Das,T. P. Dash
出处
期刊:Iete Journal of Research [Taylor & Francis]
卷期号:70 (6): 5849-5857
标识
DOI:10.1080/03772063.2023.2271429
摘要

GaN-based vertical superjunction high electron mobility transistors (HEMT) are recent avenues for power transistors. In this work, an enhancement mode vertical superjunction GaN-HEMT with gradient doping (GDP-SJ HEMT) is proposed and analyzed. In the GDP-SJ HEMT, the n-pillar doping concentration increases in a gradient manner from top to bottom. Whereas the concentration of the p-pillar is uniform and equivalent to the doping of the middle of the n-pillar. By optimizing the device design and doping profile, the specific-on resistance (Ron,sp) of the device has been reduced from 5.0 mΩ-cm2 to 3.79 mΩ-cm2. To the best of our knowledge, the frequency performance of vertical SJ HEMT has not been documented in the literature. As a result, we also performed a frequency study. The cut-off frequency (fT) of the proposed device is 78 MHz and the maximum frequency (fMAX) is 71 MHz. The device optimization increases the fT by 89% i.e. 148 MHz and fMAX by 67% i.e. 119 MHz.
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