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AlGaN/GaN HEMT器件建模及功率合成研究

作 者: 陈力
导 师: 夏建新
学 校: 电子科技大学
专 业: 微电子学与固体电子学
关键词: AlGaN/GaN HEMT 等效电路模型 自热效应 功率合成
分类号: TN386
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 302次
引 用: 1次
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内容摘要


GaN是近年来迅速发展起来的第三代宽禁带半导体材料之一,AlGaN/GaNHEMT在高温、大功率、高频、抗辐射等领域有着广阔的应用前景。准确的器件建模对提高RF和微波电路设计的成功率、缩短电路研制周期是非常重要的。本论文建立了AlGaN/GaN HEMT器件的等效电路模型,并以建立的模型为基础,设计了AlGaN/GaN HEMT微波功率合成电路。首先,本文基于传统HEMT小信号模型,提出了适合AlGaN/GaN HEMT的小信号等效电路拓扑结构和精确的小信号模型参数提取方法。建立的小信号等效电路模型具有比较简单、精确和宽带(0-10GHz)等特性,为大信号分析提供必要的数据支持。然后,从几种常见的HEMT器件大信号直流I-V特性模型出发,针对GaNHEMT器件较为显著的自热效应,本文以Curtice立方大信号模型为基础,通过修改其大信号等效电路拓扑结构,增加表征器件自热效应的热电路;并改进模型中I-V特性表达式,引入器件温度对输出特性的影响,使器件I-V特性模型更能准确地反映器件实际的工作特性。接着详细地分析了AlGaN/GaN HEMT器件大信号电容模型。最后,为了获得大的输出功率,利用混合电路将多路放大器并联实现功率合成。在本文建立的AlGaN/GaN HEMT器件模型的基础上,利用微带型Wilkinson功率分配器/合成器,设计了GaN HEMT微波功率合成电路。电路在3.5GHz中心频率下,最大输出功率达到3.5W,功率附加效率为32%。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 选题背景  8-10
  1.2 国内外研究动态  10-12
  1.3 本文的主要研究内容  12-14
第二章 AlGaN/GaN HEMT小信号模型分析  14-30
  2.1 AlGaN/GaN HEMT器件结构与工作原理  14-17
  2.2 HEMT小信号模型  17-19
  2.3 AlGaN/GaN HEMT小信号等效电路模型分析  19-27
    2.3.1 GaN HEMT小信号模型寄生参数提取  21-25
    2.3.2 GaN HEMT小信号模型本征参数的提取  25-26
    2.3.3 GaN HEMT小信号模型元件参数优化  26-27
  2.4 模型验证  27-30
第三章 AlGaN/GaN HEMT大信号模型分析  30-43
  3.1 HEMT大信号模型  31-34
  3.2 GaN HEMT大信号I-V特性模型  34-40
    3.2.1 几种常见的大信号I-V特性模型  34-37
    3.2.2 一种改进的大信号I-V特性模型  37-40
  3.3 GaN HEMT非线性电容模型  40-41
  3.4 漏栅电流I_(gd)和栅源电流I_(gs)模型  41-43
第四章 GaN HEMT微波功率合成研究  43-60
  4.1 微波功率分配器/合成器的分析与设计  43-52
    4.1.1 微带线  45-47
    4.1.2 Wilkinson功率分配器/合成器分析  47-51
    4.1.3 微带型Wilkinson功率分配器/合成器的设计与仿真  51-52
  4.2 GaN HEMT微波功率合成电路的设计与分析  52-60
    4.2.1 GaN HEMT单管微波功率放大器的设计与分析  53-58
    4.2.2 双管微波功率合成电路的设计与分析  58-60
第五章 结论  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-66
在学期间取得的研究成果  66

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 场效应器件
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