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作为一种典型的电磁环境产生源,高功率微波(high power microwave,HPM)因其具有较高的功率越来越多地受到军事及电子信息领域的关注。随着半导体集成电路集成度的不断提高,器件功耗及其特征尺寸亦随之不断缩小,半导体器件的电磁敏感阈值也日趋降低。在复杂的电磁环境和更加脆弱的高密度集成电路环境下,HPM很容易通过天线等向电子系统内部渗透,即以“前门”耦合的方式将其能量转变成随时间、空间变化的大电压、大电流作用于低噪声放大器器件端口,造成电子系统功能扰乱或功能失效,甚至直接造成系统的物理性损伤。作为最常见的微波低噪声放大器器件,砷化镓金属半导体场效应晶体管(GaAs MESFET)和砷化镓高电子迁移率晶体管(GaAs HEMT)器件因其高频率和低噪声的特性,在通信系统中得到广泛应用。因此GaAs MESFET和GaAs HEMT器件的HPM效应系统性研究对于电子系统的高功率微波防护很有必要。本文从器件HPM效应中最常见的、不可逆转的热损伤出发,分别以典型GaAs MESFET和GaAs HEMT器件为研究对象,对其在高功率微波作用下的电热损伤效应进行了研究,主要研究内容和研究成果如下:1、利用有限元软件COMSOL的半导体模块和固体传热模块,实现了GaAs MESFET和GaAs HEMT器件在多物理场下的耦合,构建了GaAs MESFET和GaAs HEMT器件的二维电-热耦合模型。在此基础上通过其基本特性验证了器件模型的正确性,并依据实验数据对高温下器件材料的模型参数进行了修正。通过数值仿真的方式对器件在HPM作用下的热损伤进行了模拟,指出了对于MESFET器件和HEMT器件,其热损伤点均出现在靠近源极一侧的栅极下边缘。2、通过对器件内部参数的提取,以三维视图的形式,直观地显示了器件内部电压、电流及热源的分布:MESFET器件热源点出现在器件栅极两侧、漏极和源极分别靠近栅极一侧的下边缘的四个点;由于在烧毁时刻HEMT器件热源在栅极靠近源极一侧的下边缘明显高于其它区域,因此热源最大值出现在靠近源极一侧的栅极下边缘。3、通过对器件结构参数的调整来研究其在高功率微波下的热损伤效应,研究了栅极的长度和器件掺杂浓度对器件损伤的影响。主要以器件烧毁时间为判据,在相同的注入功率下,通过控制变量法仅改变一种器件参数,得出器件随栅长变化及掺杂浓度的改变引起的热损伤的变化规律,研究结果表明在对器件整体性能影响不大的情况下,增大栅长和降低掺杂对器件的抗HPM效应有较好的改善作用。4、通过对GaAs HEMT LNA的HPM注入实验结果和仿真结果进行对比,验证了仿真结果的正确性。利用数学解析的形式分析了HEMT器件的热阻和结构参数的关系,分析结果表明大栅长、大栅宽、宽的漏极和源极宽度以及薄衬底有助于GaAs HEMT器件的抗HPM优化,并通过仿真的形式对部分分析结果进行了验证。本文仿真利用基于有限元的多物理场软件COMSOL使得对半导体器件的热参数研究更为详尽,关于改变器件参数的仿真和热阻的数学分析对器件的抗HPM加固防护设计具有一定的参考价值。