GaN HEMT微波功率器件的內(nèi)匹配模塊研制.pdf

1、GaN材料以其禁帶寬度寬(3.4ev)，耐高壓，電子飽和速度高，電流密度大穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性好等優(yōu)良特性成為目前制作微波功率器件的首選材料。基于GaN的微波內(nèi)匹配模塊具有高工作電壓、高輸出功率、頻帶寬、損耗小、效率高、體積小、抗輻照等特點(diǎn)，已成為當(dāng)前發(fā)展各種高科技武器的重要研究對(duì)象，并廣泛的用于軍事和商業(yè)。在這種背景下本文對(duì)GaN HEMT器件的內(nèi)匹配電路進(jìn)行了研究。
　　 本文對(duì)象為自主研制的SiC襯底GaN HEMT微波功率器件

2、，對(duì)其工藝制造，直流以及微波功率特性做了詳盡的分析，并對(duì)該器件在所需微波頻段工作的阻抗及其相應(yīng)匹配網(wǎng)絡(luò)做了細(xì)致的研究和詳實(shí)的理論分析。所用器件柵長(zhǎng)為0.35μm，柵寬為12×125μm，在+1V的柵壓下，器件飽和電流為1.5A。器件的小信號(hào)特性采用Agilent8364B測(cè)量獲得：電流增益決定的特征頻率ft為30GHz，電壓增益決定的截止頻率fmax為39GHz。采用load-pull負(fù)載牽引的方法測(cè)量得到該器件在5.5GHz頻率點(diǎn)附近

3、的最佳功率參數(shù)的輸入和輸出阻抗，并以此為基礎(chǔ)采用經(jīng)典的Smith原圖匹配法和ADS軟件結(jié)合設(shè)計(jì)制作了內(nèi)匹配網(wǎng)絡(luò)和偏置電路。以威爾金森功分器為功率輸入和合成手段，將2個(gè)3mm SiC襯底的GaNHEMT器件進(jìn)行了內(nèi)匹配模塊的功率合成。模塊由HEMT器件、Wilkinson功率合成/分配器、偏置電路和T型集總元件匹配電路構(gòu)成。為了確保器件的穩(wěn)定工作，我們針對(duì)性的設(shè)計(jì)了RC穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)。在連續(xù)波的條件下(直流偏置電壓為Vds=25V，Vgs=-3