I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o El e c tr i c a l   an d   C o m p u te r   En gi n e e r i n g   (I JEC E )   V o l .   7 ,   N o .   1 F e b r ua r y   201 7 ,   pp .   1 69 ~ 1 7 5   IS S N :   2088 - 8708 D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v7 i 1 . pp169 - 17 5             169       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s j o ur nal . c om / on l i n e / i nde x . php/ IJ E C E   E f f e c t   o f   M o b i l i t y   o n   ( I - V )   C h a r a c t e r i st i c o f   G a a s M E S F E T       M   A z i z i ,   C   A z i z i   F a c ul t y   o f   e xa c t   s c i e nc e s   a n na t ur a l   a n l i f e   s c i e nc e s ,   A c t i v e   D e v i c e s   a n M a t e r i a l s   L a bo r a t o r y ,   L a r bi   B e n   M H i di   U n i v e r s i t y ,   O um   E l   B o ua g hi ,   A l g é r i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   J ul   9 ,   201 6   R e v i s e O c t   2 8 ,   2 01 6   A c c e pt e S e p   1 1 ,   201 7       W e   pr e s e n t   i t hi s   pa pe r   a a na l y t i c a l   m o de l   o f   t he   c ur r e nt v o l t a g e   ( I - V )   c ha r a c t e r i s t i c s   f o r   s ubm i c r o G a A s   M E S F E T   t r a ns i s t o r s .   T hi s   m o de l   t a ke s   i nt o   a c c o unt   t he   a na l y s i s   o f   t he   c ha r g e   di s t r i b ut i o i t h e   a c t i v e   r e g i o a nd  i nc o r po r a t e   a   f i e l d e pe nde e l e c t r o m o bi l i t y ,   v e l o c i t y   s a t ur a t i o a nd  c ha r g e   bui l d - up  i t h e   c ha nne l .   W e   p r o po s e   i t h i s   f r a m e   w o r a a l g o r i t hm   o f   s i m u l a t i o b a s e o m a t he m a t i c a l   e xp r e s s i o ns   o bt a i ne d   pr e v i o us l y .   W e   pr o po s e   a   ne w   m o bi l i t y   m o de l   de s c r i bi ng   t h e   e l e c t r i c   f i e l d - de pe n de nt .   T he   pr e d i c t i o ns   o f   t he   s i m u l a t o r   a r e   c o m pa r e d   w i t t he   e xp e r i m e n t a l   d a t a   [ 1]   a n ha v e   be e n   s ho w t o   be   g o o d.   Ke y w or d:   G a A s   M E S F E T   M o b i l i t y   M o de l i ng   C opy r i gh t   ©   201 7   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e   A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   A z i z i   M o u n i r ,   F a c ul t y   of   e xa c t   s c i e n c e s   a n na t u r a l   a n d   l i f e   s c i e n c e s ,     A c t i v e   D e v i c e s   a n M a t e r i a l s   L a b o r a t o r y ,   L a r b i   B e M ’H i di   u n i v e r s i t y ,     O um   E l   B o ua ghi ,   A l r i a .   E m a i l :   m o u n i r. pe r s o @ gm a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N   T h e   G a A s   M E S F E T   a r e   a t t r a c t i v e   de v i c e s   fo r   t h e   us e   i n   m i c r o w a v e   a ppl i c a t i o n s   b e c a us e   of   t h e i r e l a t i v e l y   s i m pl e   p r o c e s s i n a n t h e i r   hi g h - s pe e a n l o w   n o i s e   p e r f o r m a n c e   [2] .   T h e   c urr e n t - v o l t a ge   de pe n ds   o t h e   l a w   o f   c a rr i e r   m o b i l i t y   a s   a   f u n c t i o o f   e l e c t r i c   f i e l d .   T h e   c h o i c e   of   a   m o b i l i t y   l a w   i s   v e r y   i m po rt a nt   f o r   a   p r o pe r   de s c ri pt i o n   o f   ph y s i c a l   p h e n o m e n a   i s ub m i c r o n - ga t e   M E S F E T T h e   p ri n c i pa l   o b j e c t   i n   t hi s   p a pe i s   t o   p r o po s e   a   ph y s i c a l   a n a na l y t i c a l   m o de l   o f   t h e   c ha r a c t e r i s t i c s   c urr e nt   v o l t a ge   o f   t h e s e   de v i c e s   w i t h   a   n e w   e l e c t r o n   m o b i l i t y   l a w .   F i r s t ,   w e   c a l c ul a t e   t h e   po t e n t i a l   f i e l i n   t h e   de pl e t i o n   l a y e r   S . C. Z   due   t o   t h e   e l e c t ri c a l   c h a r ge   f o r m e unde r   t h e   ga t e   w h i c h   c a b e   ob t a i n e b y   r e s o l v i n t h e   P o i s s on ’s   e qu a t i o n   by   t h e   c o n v e n t i o n a l   a pp r o xi m a t i o n .   T h e n   w e   de t e r m i n e   t h e   d r a i n   c urr e nt   Id,   t h e   c h a ra c t e r i s t i c   I - V   ob t a i n e by   t h i s   m o de l ,   us i ng  a n e w   e xpr e s s i o n   of   t h e   e l e c t r o n s   v e l oc i t y   v (E fo r   di f fe r e nt   di m e n s i o n s   o c h a nn e l .   T h i s   m o de l   t a ke s   i nt o   a c c o un t   i n   t h e   ha n d   t h e   s pe c i f i c s   ph y s i c a l   ph e n o m e na   i n   de v i c e s   a n o n   t h e   o t he r   h a nd   s i m pl i c i t y   of   m a t h e m a t i c a l   e xp r e s s i o n s .     W e   h a v e   e l a bo r a t e s o f t w a r e   of   s i m ul a t i o n   t ha t   w i l l   e n a b l e   us   t o   s o l ve   t h e   s y s t e m   of   di ffe r e n t i a l   e qua t i o n s   a n t o t r a c e   t h e   v a ri o us   s e r i e s   o f   c ur v e s .       2.   C A LC U LA TI O N   O F   TH P O T EN TI A A N D   T H E   D R A I N   C U R R EN T   I N   TH C H A N N EL   A N D   TH E   EL EC T R I C A L   F I E LD   T o   c a l c ul a t e   t h e   po t e n t i a l   a n t h e   e l e c t r i c   f i e l un de r   t h e   ga t e ,   t h e   c h a nn e l   i s   di v i de i n t o   t w pri n c i p a l   r e gi o n s   F i gu r e   1.   a.   T h e   f i rs t   r e gi o n   ( 1)  t h e   g a t e   di r e c t l y   i s   c o n t r o l l e by   t h e   ga t e .   b.   T h e   s e c o n r e gi o n   (2)  o ut w a r ds   of   t h e   fi r s t   r e gi o k n o w a s   r e gi o n   n o t   c o nt r o l l e by   t h e   ga t e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   IJ E CE     V o l .   7 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2017   :     1 69     1 7 5   170       F i gu r e   1 .   D e pl e t i o n   R e gi o n s :   (1)   C o nt r o l l e b y   t h e   g a t e ,   (2)   N o t   Co n t r o l l e b y   t h e   g a t e       T h e   e l e c t ri c   po t e nt i a l   due   t o   t h e   e l e c t ri c a l   c h a r ge   f o rm e u n d e r   t h e   g a t e   c a gi v e by   [2]:         (       )        (       )                      (       )     (   )                    ( 1)     N d(x, y )= N d( y ) - n (x, y ) w i t h   N d(y )   i s   t h e   de n s i t y   of   t h e   do n o r s   w h i c h   c a b e   v a r i e w i t y ,   a nd  n (x , y )   t h e   de n s i t y   of   t h e   f r e e   e l e c t r o n s   i n   t h e   de pl e t i o n   l a y e r .   V b i   i s   t h e   b u i l t   i n   po t e n t i a l   o f   S c h o t t ky   b a r ri e ga t e   a n ε  i s   t h e   pe r m i t t i v i t y .   It   s h o ul b e   n o t e t ha t   t h e   a pp r o xi m a t i o n s   i (1)  i s   b a s e o n   t h e   f a c t   t h a t   t h e   de pl e t i o n   l a y e r   t h i c k n e s s   u n de r   t h e   g a t e   h ( x)   i s   a   s l o w l y   v a r y i n f un c t i o i t h e   c h a nn e l   a n d   i s   gi v i n g   by :       (   )       *    (           )     +         (2)     T h e   c ha nn e l   po t e nt i a l   i s   o b t a i n e d   by   i nt e gra t i o l i m i t s   w i t y = h (x)       (   )         *            +   (3)     T h e     e qu a t i o   o f     t h e     po t e nt i a l     t a ke s     a   m a x i m u m     o f     v a l ue s     i   di f f us i o n     po t e n t i a l     V b i   (y = ).             (       )     (       )   (4)     T h e   di m e n s i o na l   po t e nt i a l   o f   t h e   c h a nn e l   u nd e t h e   ga t e   i s   gi v e n   a s   f o l l o w s :       (   )           (   )                   (5)     Ca l c ul a t i o o f   dr a i n   c u rr e n t   i t h e   c h a nn e l :   T o   c a l c ul a t e   t h e   d r a i n   c u rr e n t   e xp r e s s i o n   a s   a   f un c t i o n   o f   t h e   d ra i v o l t a ge ,   w e   m us t   m a ke   s o m e   a pp r o xi m a t i o n s   [3]:   a.   O n e   n e gl e c t s   t h e   c u rr e n t   f l ow   i t h y - di r e c t i o n .   T h i s   a pp r o xi m a t i o i s   v a l i d   f o r   t h e   c o m po n e nt s   w i t h   t h e   s h o rt   l e ngt ga t e .   b.   A a b rupt   j u n c t i o S c h o t t ky   b a r ri e r.   c.   A   c ha nn e l   o f   un i f o r m   do pi n g   N ( x,   y =   N d Nd   i s   c o n s t a nt .   d.   N e gl e c t i n g   e dge   e f fe c t s ,   t h e   o ve r f l ow   a r e a   de po pul a t e o t he   s i de s   o f   t h e   g a t e   T h e   de n s i t y   of   t h e   c u rr e nt   i s   gi v e b y :             (           )           ( 6)     W i t h     (       )     (   )     (     )                                          (   )      (7)     µ n (E x )   i s   t h e   e l e c t r o n   m o b i l i t y   w h i c h   de pe n ds   o f   t h e   e l e c t r i c   f i e l d.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ E CE     IS S N :   2088 - 8708       E f f e c t   of   Mob i l i t y   on   ( I - V )   Char ac t e r i s t i c s   o f   G aas   M E SF E T   ( A z i z i )   171   T h e   dra i n   c u rr e nt   Id   c o un t e po s i t i v e l y   i n   t h e   s e n s e   dr a i n   s o ur c e   i s   ob t a i n e by   i n t e g ra t i n a c r o s s   t h e   J x - c o n duc t o r   s e c t i o o f   t h e   c ha nn e l :                                          (   )     (   )       (8)         (     )           (   )     T h e   c a l c ul a t i o n s   m a de   a b ove ,   una w a r e   o t h e   c o n t ri b ut i o de pl e t i o n   l a y e r   l o c a t e b e l ow   t h e   f r e e   s ur f a c e   i t h e   po t e n t i a l ,   w e   put :           (       )                      q:   e l e c t r o c ha r ge .   N d :   c a rri e r   de n s i t y   i t h e   c ha nn e l .   a :   c ha nn e l   t hi c kn e s s .   L :   i nt r i n s i c   c ha nn e l   l e n gt (c o nt r o l l e by   t h e   ga t e ).                                             [          (            ) ]             (   )     [          (   )                  ]     T h e t h e   f i na l   e xp r e s s i o n   o f   t h e   c u rre nt   Id   [ 4]  i s   g i v e n   by :         (           )       [               [ (                      )         (                )       ] ]   (9)       3.   EF F EC T   O F   V A R I A B L E   M O BI LI T Y   T h e   de pe n de n c e   of   t h e   e l e c t r o n   d ri f t   ve l oc i t y   o n   t h e   a ppl i e f i e l r e m a i n s   o n e   o t h e   m o s t   i m po r t a nt   r e l a t i o n s   r e qu i r e i t h e   n u m e ri c a l   s i m ul a t i o n s   o f   G a A s   de v i c e s .   F o r   l ow   e l e c t r i c   f i e l t h e   c a rr i e r   m o b i l i t y   r e m a i n s   c o n s t a nt   a n v a r i e s   f r o m   o n e   m a t e ri a l   t o   a n o t h e r,   a n t h e   c a rri e v e l o c i t y   i s   di r e c t l y   pr o po r t i o n a l   t o   t h e   e l e c t r i c   f i e l d.   It   i s   de f i n e by   t h e   e qua t i o [5] .       (   )               μ 0 :   t h e   m o b i l i t y   of   e l e c t r o n s   a t   l o w   e l e c t r i c   f i e l d .     H ow e ve r ,   w h e t h e   a ppl i e e l e c t r i c   f i e l b e c o m e s   i m po rt a nt ,   t h e   e l e c t r o t ra n s f e r   i n t e r v a l s   i n duc e i n   t h e   G a A s   a   de c r e a s e   of   t h e   c a rr i e r   v e l oc i t y   a n l e a ds   t o   s t r o n n e g a t i v e   di ff e r e n t i a l   m o b i l i t y   [6].   T h i s   de c r e a s e   r e s ul t s   i n   a   n o n - l i n e a r   v a r i a t i o n   o f   t h e   dri f t   v e l oc i t y   of   t h e   c a rr i e r s .   T h e r e fo r e ,   s e v e r a l   a p p r o xi m a t e       a n a l y t i c a l       e xp r e s s i o n s       ha v e       b e e n   p r o po s e fo r   t h i s   f un c t i o n   [7] .   F o r   o ur   s t ud y ,   w e   h a v e   t e s t e d   t w o   m o b i l i t y   l a w s   fo r   t h e   r e a s o n   t ha t   t h e y   h a v e   g oo a ppr o xi m a t i o n s   c o m pa ri n t o   t h e   e xpe r i m e nt a l   d a t a .   W h e n   E < E 0   w h i c h   c o rre s po n ds   t o   t h e   c r i t i c a l   f i e l d,   t h e   t w o   e xpr e s s i o n s   a r e   gi v e by :   F i r s t   e xp r e s s i o [8 ] ,   [ 9 ]:           (   )             (           )     (       )     (10)     F i r s t   e xp r e s s i o [10] :       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   IJ E CE     V o l .   7 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2017   :     1 69     1 7 5   172       (   )                 (           )   (11)                     [11] ;                 *       (                 )     +       E c :   t h e   c r i t i c a l   f i e l a t   w h i c t h e   v e l o c i t y   i t h e   l i n e a r   r e g i m e   i s   e qu a l   t o   t h e   s a t u r a t i o v a l ue .     E s :   t h e   t hr e s h o l f i e l d,   c o rr e s po n di n t o   t h e   m a x i m um   v a l ue   of   t h e   e l e c t r o n s   v e l o c i t y ,   w h i c h   c a b e   c a l c ul a t e d   f r o m   t h e   f o l l ow i n g   r e l a t i o n s hi p:             |                   In   t hi s   s e c t i o n ,   w e   de s c r i b e   t h e   i nt r o duc t i o n   o f   a   n e w   e m pi ri c a l   a pp a r e n t   v e l o c i t y   f i e l r e l a t i o n s hi p   s ui t a b l e   f o r   G a A s   M E S F E T ’s   w i t h   d i f f e r e n t   g a t e   l e n gt h.   W e   pr o po s e   a   n e w   m o de l   w h i c h   i s   a   v e r y   s i m pl e   e xpr e s s i o n   a n d   e a s y   t o   us e   i t h e   di f f e r e n t   c urr e nt - v o l t a ge   a na l y t i c a l   m o de l s .   T h e   n e w   e xpr e s s i o n   i s   a   v a ri a t i o n   w i t h   t w os e gm e n t s   a pp r o a c h   o f   t h e   v e l oc i t y   v e r s us   e l e c t r i c   f i e l d.   A   l i n e a r   v a ri a t i o o f   t h e   c a rr i e r   v e l o c i t y ,   w i t h   t h e   i n c r e a s i n of   t h e   a ppl i e e l e c t ri c   f i e l d.   t h e n   s a t u ra t i o n   a t   a   l a r ge   d ra i n   v o l t a ge   [ 12].   T h e   p r o po s e e xpr e s s i o n   o f   t h e   v e l oc i t y   i s   gi v e by :         (   )       (   )           (     (       )       )         (12)     S o ,   t h e   e xp r e s s i o n   o f   t h e   m o b i l i t y   i s   a s   f o l l ow s :               (     (       )       )         (13)     n   m a y   b e   t a ke e qua l   t o   o r   2   f o r   a   b e s t   f i t t i ng  o f   t h e   Cu rre n t   - V o l t a ge   c h a ra c t e r i s t i c s   a n d   t o   b e   a s   c l o s e   a s   po s s i b l e   t o   t h e   t w o   s e gm e n t s   a pp r o a c h .   T h e   ge n e ra l   e qua t i o o f   t h e   c urr e nt   us i n µ n   b e c o m e s :                 [        (           )               (                                  )             (                           )       ]     (14)     w i t           ,     (          (           )         )       -             R s   i s   t h e   S o ur c e   s e r i e s   r e s i s t a n c e   a nd  R d   i s   t h e   d ra i s e ri e s   r e s i s t a n c e .       4.   R ES U L TS   A N D   D I S C U S S I O N S   T h e   n u m e ri c a l   c a l c ul a t i o n   o t h e   c urr e n t   o dr a i n   a c c o r di n t o   t h e   b i a s i n c a l l s   upo n   t h e   e xp r e s s i o n s   (8),   (9) ,   (1 0)  e s t a b l i s h e p r e v i o us l y .   T h e   s t udy   w a s   c a rr i e o ut   o n   a   s ub m i c r o n   ga t e   G a A s   M E S F E T ’s   w h i c t h e   p h y s i c a l   a n d   ge o m e t ri c a l   p a r a m e t e r s   a r e   ga t h e r e d   i t h e   T a b l e   1 .       T a b l e   1 .   P a ra m e t e o f   t h e   G A T 1   T ra n s i s t o r   L   ( m)   A   ( n m )   Z   ( m)   V b i   (V )   N d   (c m - 3 )   0   (m 2 V - 1 s - 1 )   v s   (m s - 1 )   GA T1   0 . 2 8   90   100   0 . 8   5   x   1 0 17   0 . 3 7 4   0 . 9 7 1     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ E CE     IS S N :   2088 - 8708       E f f e c t   of   Mob i l i t y   on   ( I - V )   Char ac t e r i s t i c s   o f   G aas   M E SF E T   ( A z i z i )   173   F i gu r e   r e p r e s e n t s   t h e   de pe n de n c e   o f   m ob i l i t y   a s   a   f unc t i o n   o f   e l e c t r i c   f i e l us i n g   t h e   t hr e e   e xpr e s s i o n s .             F i gu r e   2 .   Co m p a r i s o o f   t h e   E x pe ri m e n t a l   R e s ul t s   a n T h e o r e t i c a l   M o de l i n g   o f   Ca rr i e r   M o b i l i t y   f o r   S ub m i c r o G a a s   M E S F E T ’s   a s   a   F u n c t i o n   o f   t h e   A ppl i e E l e c t r i c     F i gu r e   3 .   Co m p a r i s o o f   t h e   E x pe ri m e n t a l   R e s ul t s   a n T h e o r e t i c a l   M o de l i n g   o f   Ca rr i e r   V e l o c i t y   f o r   S ub m i c r o G a a s   M E S F E T ’s   a s   a   F u n c t i o n   o f   t h e   A ppl i e E l e c t r i c       F i gu r e   s h o w s   t h a t   t h e   s i m u l a t e dra i n   c u rr e n t   us i n g   t h e   n e w   m o de l   a n m e a s u r e I - V   c h a ra c t e ri s t i c s   a r e   i n   go o a gr e e m e n t   i n   d i f f e r e n t   de v i c e   ope r a t i o n   r e g i o n s ,   e s pe c i a l l y   t h e   l i n e a r   a n k n e e   r e gi o n s   t h a t   a r e   di f f i c ul t   t o   m o de l .   T h e   m o de l e dr a i n   c urr e n t   go e s   s m oo t h l y   t o   z e r o   w h e n   V gs  a pp r o a c h e s   pi n c h - o ff .   T h e   n e w   m o d e l   a l s o   gi v e s   a n   a c c ura t e   pi n c h   of f   m o de l i ng,   a s   i n d i c a t e i n   F i gu r e   w h i c h   s h o w s   t h e   c o m pa r i s o o f   m e a s ur e d   a nd  m o de l e d r a i n   c u rr e n t   c h a ra c t e r i s t i c s   i pi n c o ff   r e gi o n.               F i gu r e   4 .   M e a s u r e D ra i C u rr e n t   C h a ra c t e r i s t i c s     Ids - V ds   o f   G a A s   [do t a nd  C o m pa ri s o n   t o   Im p r o v e M o de l   w i t h   a   N e w   M o b i l i t y   P r of i l e   a s   a   F i t t i n g   P a ra m e t e [S o l i L i n e ]     F i gu r e   5 .   Co m p a r i s o o f   m e a s u r e [do t ]   a n d   M o de l e [S o l i L i n e ]   D r a i n   Cu rr e n t   C ha r a c t e r i s t i c s   n e a pi n c h   o ff   Re gi o n         T h e   R M S   e r r o r s   o f   t h e   m o de l   a r e   c a l c ul a t e a nd  l i s t e i n   T a b l e   2.   T h e   c a l c u l a t i o n   i s   m a de   a t   f o ur   b i a s   l e v e l s   fo r   V gs ,   w h i l e   V ds   c ha n ge s   f r o m   0. 5V   t o   3 . 0V .   T a b l e   s h o w s   t h e   R M S   e rr o r   i s   i n s i g ni f i c a nt   a n d   gr e a t l y   r e duc e n e a pi n c h o ff   c o n di t i o n ,   t h e   n e w   m o de l   pr o d uc e s   ve r y   a c c ur a t e   f i t t i n g   r e s ul t .     0 2 4 6 8 x   1 0 5 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5 0 . 3 0 . 3 5 0 . 4 Ele ctric fie ld E(V /m ) Carrier mobility  µ n (m 2 /V.s)     µ1 µ2 n e w   m o d e l 0 2 4 6 8 x   1 0 5 0 2 4 6 8 10 12 x   1 0 4 Carrier velocity Vs(m/ s) Ele ctric fie ld E(V /m )     V1 V2 n e w   m o d e l   0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 0 10 20 30 40 50 60 V ds(v ) Ids(m a)     V g s= - 1 . 1 v V g s= 0 v V g s= - 2 . 2 v V g s= - 3 . 3 v 0.2 0.4 0.6 0.8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 V ds (V ) Ids ( mA)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   IJ E CE     V o l .   7 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2017   :     1 69     1 7 5   174   T a b l e   2 .   R M S   E r r o r s   o f   t h e   N e w   M o d e l   a t   d i f fe r e nt   V gs   Va l ue s   V gs ( V )   0   - 1 . 1   - 2 . 2   - 3 . 3   RM S   E rr o r   ( % )   0 . 9 7 7   1 . 6 5 8   0 . 3 3 7   0 . 1 9 6       5.   C O N C LU S I O N   T h e   G a A s   M E S F E T   t ra n s i s t o r s   a r e   a t t ra c t i v e   de v i c e s   fo r   t h e   us e   i n   m i c r o w a ve   a ppl i c a t i o n s   b e c a us e   of   t h e i r   r e l a t i v e l y   s i m pl e   pr o c e s s i n a n t h e i r   h i g h - s pe e a nd  l o w   n o i s e   p e r f o r m a n c e s   [13 ] , [ 14] .   T h e   de ve l o pm e n t   a n t h e   i m p r o v e m e n t   o f   n e w   di e s   of   c o m pon e n t s   r e qu i r e   n e w   r e s ul t s   f r o m   m o de l l i n g ,   n e w   r e a l i s a t i o n s   a nd  n e w   c h a r a c t e r i s a t i o n s   [15].   I n   o ur   s t udy   w e   ha v e   de ve l o pe d   a n   a na l y t i c a l   m o de l   t o   c a l c ul a t e   t h e   I - V   c h a ra c t e ri s t i c s   o s h o r t   g a t e   l e ngt h   G a A s   M E S F E T   w h i c h   t a ke s   i n t o   a c c o un t   t h e   o n e - di m e n s i o na l   a n a l y s i s   of   t h e   c h a r ge   di s t r i b ut i o n   i n   t h e   a c t i v e   r e gi o n   a n i n c o r po ra t e s   a   f i e l de pe n de e l e c t r o n     m o b i l i t y ,     v e l o c i t y   s a t ura t i o n   a n e f f e c t   of   t h e s e   pa ra m e t e r   t o   t h e   c urr e n t   v o l t a ge   e xpr e s s i o n s .   T h e   m o de l   c o m pa r e s   f a vo r a b l y   f r o m   a   s ub m i c r o G a A s   M E S F E T .   M o r e   e v e r ,   c o m pa r i s o n s   b e t w e e n   t h e   a na l y t i c a l   m o de l s   w i t di f fe r e nt   v a l ue s   of   m ob i l i t y   pr o po s e s h o w n   t h e   e f fe c t   o f   m ob i l i t y   i t   a f fe c t s   di r e c t l y   t h e   o ut put   c ha r a c t e r i s t i c s   (I - V o f   G a A s   M E S F E T .   T h e   c a rri e r   m o b i l i t y   a c qui r e s   m a j o r   i m po rt a n c e   i n   de t e rm i ni n t h e   o ut put   c ha r a c t e r i s t i c s   of   a   G a A s   M E S F E T ’s .   A   go o f i t t i n o f   m o b i l i t y   h a s   a   g r e a t   i n f l ue n c e   o n   t h e   a c c ura c y   of   t h e   e l e c t r i c a l   c o n duc t i v i t y   a n m a n y   o t h e p h y s i c a l   pa ra m e t e r s .   T h e r e f o r e ,   w e   pr o pos e   a   n e w   e xpr e s s i o n   fo r   t h e   m o b i l i t y - f i e l de pe n de n c e   i n   G a A s . W e   s h o w   t h a t   t h e   r e s ul t s   c a l c ul a t e us i ng  t hi s   m o de l   a g r e e   w e l l   w i t h   e xpe ri m e n t a l   da t a .   T hi s   e xp r e s s i o n   c a n   e xpl a i v e r y   w e l l   t h e   c a rr i e r   b e h a v i o r   a t   a   w i de   r a n ge   of   e l e c t r i c   f i e l d.   It   c a n   a l s o   b e   i m pl e m e n t e e a s i l y   i n t o   c o m put e r   m o de l s   de s c r i b i ng  G a A s   de v i c e s ;   i pa rt i c u l a r,   G a A s   i o i m pl a n t e d   F E T ’s   w i t h   n o n - u ni f o r m   m o b i l i t y   pr o f i l e s .   T h e y   a l s o   m a y   b e   us e i n   a na l y t i c a l   c a l c ul a t i o n s   of   t h e   de v i c e   pe r fo r m a n c e   (f o r   e xa m pl e ,   w h e n   a a n a l y t i c a l   e xp r e s s i o n   f o r   t h e   di f f e r e n t i a l   m o b i l i t y   a s   a   f un c t i o o f   t h e   f i e l d   i s   n e e de d).         A C K N O WL ED G E M EN TS   T h e   a ut h o r s   g ra t e f ul l y   a c kn ow l e dge   t h e   s uppo r t s   f r o m   t h e   U n i v e r s i t y   of   L a r b i   B e n   M h i d i ,   O u m   E l   Bo ua ghi .       R EF ER EN C ES   [ 1]   H .   M a t h i e u P hy s i que   d e s   s e m i c o nduc t e ur s   e t   de s   c o m po s a nt s   é l e c t r o ni q ue s ,”   E d i t i o M A S S O N ,   1990 .   [ 2]   C .   A z i z i e t   al . L e   t r a ns i s t o r   à   e f f e t   de   c ha m à   g r i l l e   S c ho t t ky   a G a A s .   A na l y s e   e t   m o l e   de   f o nc t i o nne m e nt   a v e c   l a   g r i l l e   e po l a r i s a t i o d i r e c t e ,”   R e v ue   de   ph y s i que   a ppl i q e v o l .   16 ,   pp .   303 - 31 5,   19 83.   [ 3]   T .   G o nz a l e z ,   e t   al . ,   M o nt e   C a r l o   A na l y s i s   o f   t he   be h a v i o r   a n s p e c i a l   o r i g i n e   o f   e l e c t r o ni c   N o i s e   i G a A s   M E S F E T s ,   I E E E   T r an s ac t i on   on   e l e c t r on   D e v i c e ,   v o l / i s s ue :   42 ( 5 ) 19 95.   [ 4]   C .   K a r l ,   M E S F E T   m o de l s   ba s e do G a A s , ”  C o l o r a do   s t a t e   un i v e r s i t y ,   1996 .   [ 5]   S .   M o r a r ka   a n d   S .   M i s h r a ,   ha s   2 - D   m o de l   f o r   t he   po t e nt i a l   di s t r i but i o a nd  t hr e s ho l v o l t a g e   o f f     f ul l y   de pl e t e d   s ho r t - C ha n e l   i o n - i m pl a nt e s i l i c o M E S F E T '   S , ”  ne w s pape r   of f   s e m i c on duc t or   t e c hno l og y   and  s c i e nc e v ol / i s s ue :   5 ( 3 ) p p .   173 - 18 1,   20 05.   [ 6]   K.   S h i n,   e t   al . ,   C u r r e nt   v o l t a g e   c ha r a c t e r i s t i c s   o f f   s ubm i c r o m e t r e   G a A s   M E S F E T ' S   w i t no nuni f o r m   C ha n e l   do pi ng   pr o f i l e s , ”  So l i d   S t a t e   E l e c t r o ni c s v o l / i s s ue :   35 ( 11 ) ,   p p 1 63 9 - 1644,   1 99 2.   [ 7]   S.   H l o   a n C.   P.   L e,   N um e r i c a l   a na l y s i s   o f   t h e   l o o pi ng   e f f e c t   G a A s   M E S F E T , ”  I E E E   T r an s one l e c t r   D e v i c e s , 199 2.   [ 8]   S .   B o s e e t   al . ,   Id V c ha r a c t e r i s t i c s   o f   o pt i c a l l y   bi a s e s ho r t   c ha nne l   G a A s   M E S F E T ,”   E L SE V I E R .   M i c r oe l e c t r o ni c s   J ou r na l ,   v o l .   32 ,   p p.   24 1 24 7 ,   2 001 .   [ 9]   H .   K i y oy uki ,   I m po r t a nc e   o f   L o w - F i e l D r i f t   V e l o c i t y   C ha r a c t e r i s t i c s   f o r   H E M T   M o de l i ng ,   I E E E   E l e c t r on   D e v i c e   L e t t e r s v o l / i s s ue :   E D L - 8 ( 2 ) ,   19 87 .   [ 10]   S.   B o uz i na ,   L i nf l ue nc e   d e s   p a r a m è t r e s   phy s i que s   e t   g é o m é t r i que s   s ur   l e s   p r o pr i é t é s   s t a t i que s   du  t r a ns i s t o r   M E S F E T   G a A s ,   T h è s e   d e   m a g i s t e r ,   U ni v e r s i t é   D e   C o ns t a n t i n e ,   2 0 03.   [ 11]   S .   C he m i s e ,   e t   a l . ,   I nf l ue nc e   o f   ph y s i c a l   a nd  g e o m e t r i c a l   pa r a m e t e r s   o ne   e l e c t r i c a l   pr o pe r t i e s   o f f   s ho r t   g a t e   G a A s   M E S F E T ' S , ”  Se m i c ond uc t or   P hy s i c s   Q ua nt um   E l e c t r on i c s   a nd  O pt oe l e c t r on i c s v ol / i s s u e :   9 ( 2) ,   p p .   34 - 39 ,   2 006 .   [ 12]   N .   M a t s u na g a e t ,   e t   al .,   A i m p r o v e G a A s   m o de l   f o r   s i m u l a t i o o f   a na l o g   i nt e g r a t e c i r c ui t , ”  I E E E   t r ans ac t i o ns   on  e l e c t r on   de v i c e s v ol / i s s u e :   50 ( 5 ) ,   20 03.   [ 13]   Y .   S a i d i e t   a l . ,   E f f e c t   o f   m o bi l i t y   o ( I V )   c ha r a c t e r i s t i c s   o f   G a A s   M E S F E T , ”  J ou r na l   o f   E l e c t r on   D e v i c e s v o l .   11,   pp .   602 - 60 8,   20 11.   [ 14]   A .   H o uda   a nd   Z .   M o ur a d,   E l e c t r o m a g ne t i c   M o de l i ng   o f   A c t i v e   C i r c ui t   us i ng   W a v e   C o nc e pt   I t e r a t i v e   P r o c e s s ,   B ul l e t i n   o f   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i ng  and   I nf o r m a t i c s v ol / i s s ue :   5 ( 2 ) pp.   18 7~ 1 93 ,   2 016 .   [ 15]   S.   M e l l a l e t   a l . ,   I nf l ue nc e   o f   t he   t w o - di m e ns i o na l   a na l y s i s   o t he   M E S F E T   t r a n s i s t o r   c ha r a c t e r i s t i c s , ”  J ou r n a l   of   E l e c t r on   D e v i c e s v o l .   20 ,   p p.   17 24 - 172 8,   20 14.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ E CE     IS S N :   2088 - 8708       E f f e c t   of   Mob i l i t y   on   ( I - V )   Char ac t e r i s t i c s   o f   G aas   M E SF E T   ( A z i z i )   175   B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S       M o u n i r   A z i z i   w a s   bo r i C o ns t a nt i n e ,   A l g e r i a   o 1977 .   H e   r e c e i v e t h e   D E U S   ( S upe r i o r   U ni v e r s i t y   S t udy   D i pl o m a )   f r o m   t he   U ni v e r s i t y   of   M e nt o ur i ,   C o ns t a n t i ne ,   A l g e r i a   i 2001 .   A nd  t he   M a g i s t e r   D e g r e e   f r o m   t h e   s a m e   u ni v e r s i t y   o 2005.   H e   i s   a c t u a l l y   pr e pa r i ng   t he   P hD   d e g r e e   a t   t he   uni v e r s i t y   of   L a r bi   B e M hi di ,   O um   E l   B o ua g hi ,   A l g e r i a .   H i s   i n t e r e s t s   i nc l ude   M E S F E T s   e s pe c i a l l y   G a A s .   s m a l l - s i g na l   m o de l i ng   o f   a c t i v e   de v i c e s ,   a nd  m i c r o w a v e   a nd  m i l l i m e t e r - w a v e   c i r c ui t   de s i g n .     C h e r i f A z i z i   w a s   bo r i S i g us ,   O um   E l   B o ua g hi ,   A l g e r i a ,   o 1951.   H e   r e c e i v e t h e   L i c e ns e   es - s c i e nc e   d e g r e e   i phy s i c   f r o m   U ni v e r s i t y   o f   C o ns t a nt i ne ,   A l g e r i a   i 19 73,   a nd  t he   M a g i s t e r   a nd  D o c t o r a t e   de g r e e s   i n   s o l i d - s t a t   phy s i c s   P a u l   S a ba t i e r   U ni v e r s i t y ,   T o ul o us e ,   F r a nc e   i n   197 6   a nd  19 81 ,   r e s pe c t i v e l y .   S he   w o r ke d   i t h e   P hy s i c s   D e pa r t m e n t ,   U ni v e r s i t y   of   C o ns t a n t i ne ,   A l g e r i a   i 19 81  t o   2006 .   S h e   w a s   H e a o f   t he   phy s i c s   de pa r t m e nt ,   u ni v e r s i t y   o f   C o ns t a nt i ne ,   A l g e r i a   f r o m   i n   19 82    19 86 ,   a nd  s he   r e c e i v e t he   pr o f e s s o r   de g r e e   i n   198 4.   P r   A z i z i   i s   c u r r e nt l y   i s   a   P r o f e s s o r   a nd  a   de a w i t t h e   F a c ul t y   of   S c i e nc e s ,   U n i v e r s i t y   o f   O um   E l   B o ua g hi ,   A l g e r i a .   S he   i s   r e s e a r c i n t e r e s t s   i nc l u de   m i c r o w a v e   a nd   m i l l i m e t e r - w a v e   m e a s u r e m e nt s ,   s m a l l - s i g na l   m o de l i ng   o f   a c t i v e   de v i c e s ,   a nd   m i c r o w a v e   a nd  m i l l i m e t e r - w a v e   c i r c ui t   de s i g n.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.