内匹配型Ku波段GaAs微波功率场效应晶体管

摘要

主要研究了GaAs 微波功率场效应晶体管的内匹配技术。一个典型的内匹配型GaAs功率器件由管芯、内匹配输入、输出电路和管壳封装组成，即将有源的管芯与无源的匹配元件装配在标准化的管壳封装内，在特定的微波频段内实现功率放大。
　　 内匹配技术的作用是使管芯之间、管芯各部分之间在信号幅度和相位上获得平衡，提升管芯的输入和输出阻抗的实部，对参与内匹配的管芯进行功率分配和合成。内匹配技术是微波技术在半导体功率器件制造中的应用。论文首先介绍了高电子迁移率晶体管的器件结构、工作原理以及HEMT的漏极电流随栅极电压变化的I-V 特性为了利用CAD 技术进行功率管的内匹配设计工作，需要得到功率管管芯在大信号状态下的阻抗。论文着重研究了HEMT的大信号模型及其建模技术。利用偏置相关的小信号S 参数和脉冲I-V 测试数据，提取了等效电路模型中的非线性本征参数和寄生参数。采用人工神经网络作为非线性本征参数的拟合方法，采用LM 算法训练神经网络并建立了HEMT的大信号模型。最后利用所建立的基于神经网络的HEMT 大信号模型，设计了适合Ku 波段功率管的测试夹具和测试电路，结合CAD 技术，组装并调试了内匹配型Ku波段(14.0～14.5 GHz)大功率微波场效应晶体管，解决了Ku 波段GaAs 微波大功率器件内匹配技术的实现途径。