AlGaN-GaN HEMT建模與電路設(shè)計(jì).pdf

1、氮化鎵材料有著高電子遷移率與高熱導(dǎo)率而成為第三代半導(dǎo)體材料的代表，隨著外延技術(shù)的進(jìn)步，材料生長(zhǎng)與工藝水平發(fā)展，氮化鎵材料受到各界的關(guān)注越來越多，應(yīng)用于功率放大器方向的氮化鎵材料同樣受到更多的研究。電路設(shè)計(jì)首先要利用計(jì)算機(jī)輔助軟件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，精準(zhǔn)的模型與參數(shù)提取是電路設(shè)計(jì)的前提與重點(diǎn)，只有精確的模型才能增大電路設(shè)計(jì)的可靠性并縮短研究時(shí)間，因而模型的簡(jiǎn)單化與精確化是目前研究的熱點(diǎn)。
　　本論文在第一部分是氮化鎵高電子遷移率晶體管在功

2、率放大器應(yīng)用上的理論介紹。首先簡(jiǎn)單的介紹了氮化鎵高電子遷移率晶體管工作原理以及特性，之后詳細(xì)分析了幾類功率放大器的差別與優(yōu)劣，并介紹我們?cè)O(shè)計(jì)功率放大器時(shí)需要注意的輸出功率、效率等指標(biāo)，分析在設(shè)計(jì)電路時(shí)我們用到的穩(wěn)定電路與偏置電路，匹配電路用到的幾種匹配方式以及微帶線理論。
　　第二部分是氮化鎵高電子遷移率晶體管的建模工作介紹。小信號(hào)模型參數(shù)的提取離不開精準(zhǔn)的S參數(shù)測(cè)試，因而首先介紹了建模需要用到的導(dǎo)納參數(shù)矩陣、阻抗參數(shù)矩陣與S參數(shù)

3、矩陣。其次，針對(duì)經(jīng)典小信號(hào)模型提出一種更適用于氮化鎵基器件的19元件小信號(hào)等效電路，詳細(xì)研究其等效電路與參數(shù)提取流程。其中提取寄生參方法是根據(jù)測(cè)試的冷場(chǎng)條件S參數(shù)（漏壓為0V柵壓小于閾值電壓）與開路結(jié)構(gòu)S參數(shù)，使用ADS軟件將S參數(shù)轉(zhuǎn)換成Y參數(shù)，然后在低頻下得到小信號(hào)等效電路寄生電容值的初值，去嵌寄生電容后的Y參數(shù)轉(zhuǎn)換成Z參數(shù)，最后在高頻條件下得到等效電路寄生電感與電阻的初值。提取本征參數(shù)方法是將漏極電壓Vds為30V柵極電壓Vgs為-

4、1.75V的偏置條件下測(cè)試的S參數(shù)，然后去嵌等效電路中的寄生參數(shù)，得到小信號(hào)等效電路的本征參數(shù)。最后，本文提出一種優(yōu)化方法，將得到小信號(hào)等效電路的初值進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)擬合效果得到最終小信號(hào)等效電路的模型與參數(shù)。
　　第三部分是電路設(shè)計(jì)介紹。根據(jù)最大增益特性原則，本文利用得到的小信號(hào)等效電路模型，設(shè)計(jì)了一個(gè)兩級(jí)小信號(hào)電路。其增益可以達(dá)到20dB，反射小于-25dB。利用Cree公司的CGHV1J006D的晶體管設(shè)計(jì)一個(gè)AB類兩級(jí)大信號(hào)