AlGaN/GaN微波功率器件建模与功率合成研究

摘要

近年来，随着人们对电子器件的高温、高频、大功率、抗辐射等性能的要求不断提高，GaN材料作为第三代半导体材料的代表，得到了迅速的发展。AlGaN/GaN HEMT器件在高温、高频、大功率、抗辐射等应用领域有着广阔的前景和巨大的潜力。准确的器件模型的建立，对于微波和射频电路的设计是至关重要的。本论文围绕 AlGaN/GaN HEMT器件模型开展研究，建立了AlGaN/GaN HEMT器件的等效电路模型并进行参数提取，并对微波功率合成进行分析，设计了基于AlGaN/GaN HEMT的微波功率合成电路。
　　首先，介绍了AlGaN/GaN HEMT的器件结构和工作原理，并对几种小信号模型进行了分析。从小信号线性分析入手，对AlGaN/GaN HEMT小信号等效模型进行详细讨论，建立了合适的小信号等效模型，对模型参数的提取进行研究。
　　接着，基于大信号工作状态，介绍了几种大信号直流I-V特性模型，以Angelov模型为基础进行了大信号模型研究。
　　最后，对微波功率合成放大器分类介绍，设计了中心频率为5.0GHz的微带型Wilkinson功率分配/合成器，并进行了AlGaN/GaN HEMT微波功率放大电路的设计，中心频率5.0GHz下，单管功率放大器的最大输出功率为32dBm，附加功率效率为34％，双管功率放大器最大输出功率为35.3dBm，附加功率效率为28%。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景与意义

1.2国内外研究情况

1.3本论文主要研究内容

第二章 AlGaN/GaN HEMT小信号模型分析

2.1 AlGaN/GaN HEMT器件结构与工作原理

2.2 HEMT小信号模型

2.3 AlGaN/GaN HEMT小信号模型分析

2.4模型验证

第三章AlGaN/GaN HEMT大信号模型分析

3.1 HEMT大信号模型

3.2 AlGaN/GaN HEMT大信号直流I-V特性模型

3.3基于Angelov模型的大信号模型分析

3.4 AlGaN/GaN HEMT 非线性电容模型

第四章 AlGaN/GaN HEMT微波功率合成研究

4.1功率放大器的分类

4.2微带型Wilkinson功率分配器/合成器的设计与仿真

4.3 AlGaN/GaN HEMT单管微波功率放大器的设计与分析

4.4 AlGaN/GaN HEMT双管微波功率合成电路的设计与分析

第五章 结论

致谢

参考文献

在攻硕期间取得的研究成果