描述了一种新的阶梯状栅GaAsMESFET结构，与常规凹槽栅结构相比，它的漏电导很低，为了降低漏电导，用二维器件模拟使得与栅结构有关的器件参量最佳化。根据这些最佳化的器件参量制造的器件显示出很低的漏电导。降低了漏电导就可以改进高须GaAS模拟集成电路的最大可用增益。
阶梯状栅结构提出了一种新的阶梯状栅结构，可用它来实现很低的漏电导。在常规的挖槽栅MESFET中，漏栅电场随着漏 压的增加而增加，并且沟道电阻也受漏电压的影响，这在短沟道器件中尤其严重。于是，漏电导随着漏压的增加而增加。但是，阶梯状栅结构 ( 它具有典型的器件参呈 ) 的优点在于它减小了漏侧的耗尽层，进而有可能改善漏 电导g，而且有效栅长变短，于是还可预计到跨导g也得到了改善。
为了设计最佳化的栅结构，必须阐明各个栅结构参量对g和g的影响。分四种情况研究了几何结构对器件参数的影响。固定器件的总栅长、杂质浓度以及源和栅电极之间的间隔，而且假设其他的器件参量几乎是与第四节中实验器件的结构相同。
用二维模拟进行教值分析在模拟中，采用 了早先报导过的边界条件和物理模型。假设在栅电极处肖特基势垒的高度为0.8ev。此外，根据质点模拟建立了静态速度场关系。于是，三组微分方程，即泊松方程和分别对应于电势，载流子密度n和p的电流连续方程迭代求解，在这些方程中，将n和p直接选择为未知变量，而不是各自根据准费米电位来确定。因此，得 到的矩阵具有非对称的形式，而且，不能再用早先适用于对称矩阵的ICCG方法。为了求解非对称矩阵，引入了有前置条件的ICCG方法。
在全部模拟中，计算结果取决于杂质浓度和界面条件。此外，随着栅长降到1.0μm或者更小，则可以预期速度 过冲现象将起主导作用。为了定量地讨论器件特性，首先应该精确地实现早先提到的条件。但是在模拟中，由于工作主要集中于栅结构的器件设计，在假设条件中像杂质浓度等这样一 些器件参量都取为典型值，并且没有考虑速度过冲现象的模型。因此在计算中确定了定性讨论的边界条件。
栅结构最佳化采用描述的四类情况，可以实现栅结构的最佳化，特别是从g值的角度来看更是如此。在这一最佳化过程中，只有栅结构是变化的，而其他器件参量都是固定不变的。
g和g随几何结构变化的模拟结果作为代表值示出的特性 (a)～(e) 分别相应于栅几何结构，同时也与实线相对应。按参量器件的特性可以顺序概要地叙述如下：
l) 随着栅长减小，g值增加。漏电导的这种增加是由于耗尽层从漏侧向外扩展，使得沟道电阻减小引起的。在栅长较短时这种趋势更明显。漏电压对漏电流的关系曲线与栅长的器件是相对应的。当栅长下降时，g的值从198改善到199mS/mm，但是g的值从6.6退化到I6.0mS/mm。此外，在栅长为1μm或更小的器件中，速度过冲现象将起支配作用，它使得g增加而g只是略有增加。因此，不管是否考虑非稳态载流子动力学，在实际器件中由于栅长减小而使g增加是不能避免的。
2) 随着l长度的增加，g值从6.6mS/mm改善到1.0/mm这种改进是由于漏电极一 侧的强电场减弱，在下面将要讨论，在这种情况下沟道电阻对外加电压是不灵敏的。为了讲清楚阶梯状栅的影响，将要计算在源、漏电极互换时的特性，与正常的偏置条件不同，此时漏电场影响沟道电阻，并得到短沟道相应的g值，描述的实验证实了这种性质，因而建议采用阶梯状栅来降低漏电场。
3 ) 随着l长度的减小，漏电场对g值的影响越来越明显。由于很强的漏电场的作用，漏电压的变化直接影响到沟道电阻。
4 ) 当t上升时，g值减小。但是t值进一 步上升时，短沟道效应成为起主导作用的因素，因而使g值上升。阶梯高度有一 最佳值，为0.03μm。在考虑g值时，上面假设的具有0.4μml，0.75μml，0.12μmt以及0.03μm阶梯高度t的器件是最佳化的值。由于在阶梯状栅处漏电场降低，g特性得到改善。显然，对于具有各种栅结构的代表性器件，取得沟道部分的一 维电势分布是十分有用的。
从这些曲线可以看出具有阶梯状栅的器件的沟道部分的电场对外加电压 是最不灵敏的，并且由于减弱了强电场，可以实现最小的g值。另一方面，g特性是依赖于偏置条件和g特性的。这些因素不允许对g成功地实现最佳化。
考虑漏电导时绝缘子串的分布电压当考虑漏电导时，利用差分方程式导出悬垂式绝缘子串的分布电压。为进一步研究绝缘子串的电气强度提供了理论依据。
绝缘子串的精确计算公式的必要性对悬垂式绝缘子串的电压分布的计算，大多采用微分方程，此法较繁且没有考虑绝缘子串的漏电导。然而随着输电线路额定电压的升高，对绝缘子串电气强度的要求也在不断地提高，漏电导对绝缘子串电压分布的影响也越来越不可忽视。正如雷过电压下长绝缘子串的电气强度所述，绝缘子绝缘结构的尺寸根据脏污和潮湿条件下的放电特性选择。又如500kV覆冰绝缘子串的工频和操作电压特性试验所述，覆冰绝缘子串的电气强度与覆冰受污染的程度有极大关系。另一方面，随着电子技术的发展，测量仪器精度的提高，导出绝缘子串的精确计算公式显然是很有必要的。
公式的导出与分析当悬垂式绝缘子串受雨雪的侵蚀或工作于污秽湿润的条件时，绝缘子表面的漏电导就不能忽视，它不仅影响电压的分布，且当超过一定限度时，会引起过电流和绝缘子的破坏。悬垂式绝缘子串的 一部分，各绝缘子有漏电导G，极间部分电容C，对地部分电容C。以及高压导线的部分电容C。在n+1点，因流入电流的代数和等于零，便有
(G +jwC) (U一U) 一 (G +jwC)(U一 U)一jwCU+jwC(U 一U)=0
为容易说明漏电导对电压分布的影响，令C=70pF，k=5/70，k=1/70、k=0，M=12，利用用差分方程计算绝缘子串的压分布导出的公式，把U/U，U的值算出，以便和M=∣U/U∣及N=∣U/U∣值作比较，画出k=0情况下，U/U的曲线 ( 实线 ) 及k=1情况下M=∣U/U∣的曲线 ( 虚线 )，画出k=0情况下Un+1/U的曲线 ( 实线 )。同时画出k=1情况下N=∣U/U∣的曲线 ( 虚线 )。由于绝缘子电导的出现缓和了电压分布的不均匀性，但却增加了绝缘子的电导功率损失，同时破坏了绝缘性能，可是实际上因为环境的潮湿和污染，绝缘子上的漏电导常常不能避免。
绝缘子电导的出现及影响a 、绝缘子电导的出现缓和了电压分布的不均匀性，但却增加了功率损失。
b、由于电导的影响，承受最小电压的绝缘子的位置发生了变化。
