GaAs MESFET Model using Channel-length Modulation

채널길이변조를 이용한 GaAs MESFET 모델

In the conventional GaAs MESFET circuit simulation, the DC and transient simulation results are often failed due to the discontinuities of the first and second order derivatives arising from the use of separate models in linear, saturation, and transition regions. In this paper, we propose a unified drain current-voltage model by using a unified channel length modulation effect that is derived by extending the channel length modulation effect in the saturation region to the linear region. Calculated results from the proposed drain current-voltage model agree well with the results of Shur model. Also, we propose a unified capacitance model for linear, transition, and saturation regions by using a unified channel length modulation effect. Its results from the proposed capacitance model agree well with 2-D device simulation results. Thus, the proposed models are expected to be useful in circuit simulations.

GaAs MESFET는 동작점에 따라 선형영역, 포화영역으로 구분된 모델을 사용함에 따라, GaAs MESFET 회로 해석을 위한 컴퓨터 시뮬레이션 시 영역의 경계점에서의 1차 및 2차 미분 불연속으로 인한 해의 발산 문제가 발생하곤 하였다. 본 논문에서는 선형영역과 포화영역을 모두 포함한 통합된 채널길이변조식을 제안하였다. 새로이 제안된 채널길이변조식을 이용하여 전류-전압 모델과 커패시턴스-전압 모델을 제안하였다. 제안된 전류-전압 모델은 Shur의 모델과 비교하였으며 제안된 커패시턴스-전압 모델은 디바이스 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 비교된 결과로부터 제안된 모델들은 기존의 모델과 유사한 결과를 얻었으며 연속성이 개선될 것으로 기대된다.