问题
上图为一GaN射频器件的基本结构。假如其中的可调变量有：
- 栅电极栅脚长度：Lg；
- 栅电极栅头长度：Lgh；
- 栅-源间距Lgs；
- 栅-漏间距Lgd；
- 钝化层介电常数εpas；
- 棚电极宽度W；
- 势垒层厚度tB；
- 势垒层AlGaN中Al组分xAl；
- 缓冲层背景掺杂浓度nbuf；
- 衬底热导率θsub；
- 衬底厚度tsub；
论述改变上述参数大小时，对器件直流、小信号、高频噪声和大信号特性的影响，并简单说明影响的物理机制。
公式：
栅电极栅脚长度_Lg_
根据膝点电压公式可知栅脚长度_Lg_和沟道电阻_Rch_成正比，因此栅电极栅脚长度_Lg_越大，沟道电阻_Rch_越大，膝点电压_Vknee_越大。
根据漏电公式可知减小栅电极长度_Lg_可以有效地减小表面漏电_Ileak_，但同时也会造成短沟道效应。增大栅电极长度_Lg_可以增大击穿电压，不过同时也会降低器件跨导_gm_。这样同时也会降低匹配时的增益，对于输出功率来说，由于膝点电压增大，会导致输出功率减小。对于高频噪声来说，由于跨导的降低导致等效噪声电阻增大。
根据截止频率公式可知，截止频率_fT_和栅电极长度_Lg_成反比，减小栅电极长度，截止频率增大。
栅电极栅头长度_Lgh_
栅电极栅头长度_Lgh_越大，栅电极电阻_RG_越小，根据最大振荡频率公式，增大栅头长度_Lgh_，可以有效减小栅电阻_RG_，进而增大振荡频率_fmax_。
栅-源间距_Lgs_
根据膝点电压公式可知栅-源间距_Lgs_和栅-源导通电阻_Rs,ac_成正比，栅-源间距_Lgs_越小，栅-源间的导通电阻_Rs,ac_越小，膝点电压_Vknee_越小。
根据跨导公式可知，栅-源导通电阻_Rs_越大，器件跨导越小，减小栅-源间距_Lgs_可以有效地增大器件的跨导。同时根据截止频率公式可知，减小栅-源间距_Lgs_可以减小导通电阻_Rs_可以增大截止频率_fT_，但是减小栅源间距会造成栅源间的电容_Cgs_变大，又会减小截止频率_fT_，因此我们要取一个折衷。
栅-源间导通电阻_Rs_的减小又可以使得器件的热损耗减小，进而提高器件的效率。
栅-漏间距_Lgd_
根据膝点电压公式可知栅-漏间距_Lgd_和栅-漏导通电阻_Rd,ac_成正比，栅-漏间距_Lgd_越小，栅-漏间的导通电阻_Rd,ac_越小，膝点电压_Vknee_越小。同时根据截止频率公式可知，减小栅-漏间距_Lgd_可以减小导通电阻_Rd_可以增大截止频率_fT_，但是减小栅漏间距会造成栅漏间的电容_Cgd_变大，又会减小截止频率_fT_，因此我们要取一个折衷。增加截止频率_fT _又可以减小等效噪声电阻。
但是栅-漏间距_Lgd_增大可以提高器件的击穿电压。
栅-漏间导通电阻_Rd_的减小又可以使得器件的热损耗减小，进而提高器件的效率。但是输出的阻抗比较小时，器件的增益会降低。
钝化层介电常数_εpas_
根据跨导公式可知，跨导_gm_和器件的栅电容_Cg_成正比，栅电容_Cg_和钝化层介电常数_εpas_成正比，介电常数_εpas_越大，栅电容_Cg_越大跨导_gm_越高。跨导的增大又有利于提升器件的增益。
栅电极宽度_Wg_
根据饱和电流公式可知直流饱和电流_Ids_和栅电极宽度_Wg_近似正比关系，因此增大栅电极宽度_Wg_，饱和电流_Ids_也会线性增大。
根据膝点电压公式可知栅电极宽度_Wg_越大，导通电阻_Rs,ac_，_Rd,ac_，_Rch_均变小，膝点电压_Vknee_和导通电阻_Ron_成线性正相关关系，和栅电极宽度_Wg_成反比关系。
根据跨导公式可知，器件的跨导_gm_和栅电极宽度_Wg_成正比，栅电极宽度_Wg_越大，器件的跨导越大。导通电阻的减小同时也有利于器件效率的提高和增益的放大。
增大器件的栅宽_Wg_，器件膝点电压_Vknee_减小，输出功率_Pout_变大。
势垒层厚度_tB_
增加势垒层的厚度_tB_会导致异质结结构中的二维电子气浓度_ns_升高，根据饱和电流公式可知当_ns_变大时，直流饱和电流_Ids_也将线性增大。同时沟道内的二维电子气浓度_ns_增大也会减小沟道内导通电阻，导致器件的膝点电压_Vknee_减小。导通电阻的减小同时也有利于器件效率的提高和增益的放大。
根据跨导公式可知，跨导_gm_和器件的栅电容_Cg_成正比，栅电容_Cg_和势垒层厚度_tB_成反比，势垒层越厚，栅电容_Cg_越小跨导_gm_越低。
势垒层AlGaN中Al组分_xAl_
随着势垒层AlGaN中的Al组分的增大，AlGaN势垒层和GaN沟道层晶格失配增大，应力明显。势垒层的极化系数变大，禁带宽度_Eg_展宽，这样会导致异质结的导带势垒变高，二维电子气浓度_ns_变大，根据饱和电流公式可知当_ns_变大时，直流饱和电流_Ids_也将线性增大。
根据膝点电压公式可知沟道内的二维电子气浓度_ns_增大也会减小沟道内的导通电阻，高铝组分的势垒层也会降低方阻_Rsh_，减小导通电阻，进而降低器件的膝点电压_Vknee_。同时提高器件的输出功率和效率以及匹配时的增益。
在增大AlGaN中的Al组分根据漏电公式可知提高势垒层二维电子气浓度_ns_的同时，势垒层高度的增加对于减小栅极漏电_Ig_也有帮助。
缓冲层背景掺杂浓度_nbuf_
使用C或Fe补偿掺杂可以减小缓冲层的掺杂浓度，进而有效的减小缓冲层漏电_Ibuf_，提高器件的击穿电压。
衬底热导率_θsub_
衬底的热导率越高，器件的散热越好，可靠性越高，器件温度下降会导致导通电阻的降低，进而降低膝点电压增大输出功率，散热性能良好又会降低载流子的散射概率，进而增大输运速度，提高饱和电流的大小，增大器件的跨导，降低高频等效电阻。
衬底厚度_tsub_
衬底的热导率越薄（标准100 um），器件的散热越好，可靠性越高，器件温度下降会导致导通电阻的降低，进而降低膝点电压增大输出功率，散热性能良好又会降低载流子的散射概率，进而增大输运速度，提高饱和电流的大小，增大器件的跨导，降低高频等效电阻。
