GaN HEMT大信號(hào)模型與高功率放大器驗(yàn)證.pdf

1、移動(dòng)通信推動(dòng)了射頻微波半導(dǎo)體器件和電路技術(shù)的多項(xiàng)進(jìn)步。這些進(jìn)步不僅促成了移動(dòng)通信革命，也為電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了許多各種各樣的用于產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的方法和途徑。設(shè)計(jì)人員通過簡(jiǎn)單地優(yōu)化GaN集成電路以實(shí)現(xiàn)飽和輸出功率和更高效率的時(shí)代早已過去，今天的電路和系統(tǒng)工程師必須更多地了解產(chǎn)品開發(fā)的整個(gè)過程。例如器件物理學(xué)，建模，表征，電路設(shè)計(jì)，體系結(jié)構(gòu)和應(yīng)用，信號(hào)調(diào)制格式，測(cè)量和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等都是成功設(shè)計(jì)現(xiàn)代接收和傳輸組件所需的。在許多工程和設(shè)計(jì)的決定的時(shí)候

2、，必須考慮到成本平衡，性能和周期時(shí)間以及同時(shí)滿足具有挑戰(zhàn)性的產(chǎn)品規(guī)格。具體的例子比如選擇最佳的半導(dǎo)體技術(shù)，器件特性和建模，電路架構(gòu)，線性化策略以及整體系統(tǒng)級(jí)考慮。微波晶體管建模的重要性來自于晶體管是高頻電路中的關(guān)鍵部件，高頻電路是現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)例如移動(dòng)設(shè)備等的核心。目前，我們正在見證無線通信應(yīng)用的激增以及晶體管技術(shù)的不斷進(jìn)步，這些技術(shù)使高頻晶體管建模成為人們非常感興趣的熱門話題。此外，GaN HEMT等寬帶隙半導(dǎo)體在電路，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方

3、面都非常出色。與高線性度和高效率功率放大器一樣，AlGaN/GaN HEMT將GaN的材料特性與HEMT的工作原理相結(jié)合，因此是非常有前途的寬帶隙器件。
　　本論文首先通過結(jié)合陷阱效應(yīng)提供了一個(gè)改進(jìn)的Angelov大信號(hào)模型，將其添加到CAD工具庫中，用于更穩(wěn)定的電路設(shè)計(jì)。其次，使用改進(jìn)的CAD工具為未來的5G移動(dòng)應(yīng)用設(shè)計(jì)功率放大器。最后，還將BP RTD二極管的通用信號(hào)模型從指數(shù)型轉(zhuǎn)換為2D型材料RTD的正切雙曲線型。
　

4、　本論文第一部分介紹了大信號(hào)模型的Angelov提取方法。并描述了GaNHEMT晶體管提取參數(shù)的順序，最后在CAD庫中實(shí)現(xiàn)了晶體管模型來設(shè)計(jì)高功率放大器。第一部分還介紹了用于小型和大型信號(hào)分析的去嵌入技術(shù)。
　　本論文的第二部分著重介紹一種新的Angelov模型，用于提取GaN HEMT晶體管大信號(hào)模型的直流部分，具有陷阱效應(yīng)和自熱效應(yīng)?，F(xiàn)有的Angelov模型缺乏陷阱效應(yīng)。與市場(chǎng)上現(xiàn)有的模型如EEHEMT，Stratz和Ange

5、lov提取方法相比，這種表現(xiàn)出良好的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。將改進(jìn)的Angelov模型提取方法與Angelov舊的方法進(jìn)行了此較，后者僅有自熱效應(yīng)和頻散現(xiàn)象，但沒有陷阱效應(yīng)。最后，利用陷阱影響修正了Angelov漏極電流方程，給出了具有陷阱效應(yīng)的大信號(hào)模型的新概念。
　　在論文第三部分中，介紹了Doherty功率放大器設(shè)計(jì)，使用新的大信號(hào)模型以及較早的Angelov大信號(hào)模型，以實(shí)現(xiàn)高PAE，高線性功率和5G應(yīng)用的增益。在論文第四部分，通