Simulation of thermal management in AlGaN/GaN HEMTs with integrated diamond heat spreaders

电子设备和系统的热管理 钻石 热的 材料科学 光电子学 复合材料 物理 热力学 机械工程 工程类
作者
A Wang,Marko J. Tadjer,F. Calle
出处
期刊:Semiconductor Science and Technology [IOP Publishing]
卷期号:28 (5): 055010-055010 被引量:71
标识
DOI:10.1088/0268-1242/28/5/055010
摘要

We investigated the impact of diamond heat spreading layers on the performance of AlGaN/GaN high-electron-mobility-transistors (HEMTs). A finite element method was used to simulate the thermal and electrical characteristics of the devices under dc and pulsed operation conditions. The results show that the device performance can be improved significantly by optimized heat spreading, an effect strongly dependent on the lateral thermal conductivity of the initial several micrometers of diamond deposition. Of crucial importance is the proximity of the diamond layer to the heat source, which makes this method advantageous over other thermal management procedures, especially for the device in pulsed operation. In this case, the self-heating effect can be suppressed, and it is not affected by either the substrate or its thermal boundary resistance at the GaN/substrate at wider pulses. The device with a 5 µm diamond layer can present 10.5% improvement of drain current, and the self-heating effect can be neglected for a 100 ns pulse width at 1 V gate and 20 V drain voltage.
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