AlGaN/GaN HEMT器件建模及功率合成研究

摘要

GaN是近年来迅速发展起来的第三代宽禁带半导体材料之一，AlGaN/GaN HEMT在高温、大功率、高频、抗辐射等领域有着广阔的应用前景。准确的器件建模对提高RF和微波电路设计的成功率、缩短电路研制周期是非常重要的。本论文建立了AlGaN/GaN HEMT器件的等效电路模型，并以建立的模型为基础，设计了AlGaN/GaN HEMT微波功率合成电路。
　　首先，本文基于传统HEMT小信号模型，提出了适合AlGaN/GaN HEMT的小信号等效电路拓扑结构和精确的小信号模型参数提取方法。建立的小信号等效电路模型具有比较简单、精确和宽带(0-10GHz)等特性，为大信号分析提供必要的数据支持。
　　然后，从几种常见的HEMT器件大信号直流I-V特性模型出发，针对GaN HEMT器件较为显著的自热效应，本文以Curtice立方大信号模型为基础，通过修改其大信号等效电路拓扑结构，增加表征器件自热效应的热电路；并改进模型中I-V特性表达式，引入器件温度对输出特性的影响，使器件I-V特性模型更能准确地反映器件实际的工作特性。接着详细地分析了AlGaN/GaN HEMT器件大信号电容模型。
　　最后，为了获得大的输出功率，利用混合电路将多路放大器并联实现功率合成。在本文建立的AlGaN/GaN HEMT器件模型的基础上，利用微带型Wilkinson功率分配器/合成器，设计了GaN HEMT微波功率合成电路。电路在3.5GHz中心频率下，最大输出功率达到3.5W，功率附加效率为32％。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1选题背景

1.2国内外研究动态

1.3 本文的主要研究内容

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小信号等效电路模型分析

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 GaN HEMT大信号I-V特性模型

3.3 GaN HEMT非线性电容模型

3.4 漏栅电流Igd和栅源电流Igs模型

第四章 GaN HEMT微波功率合成研究

4.1 微波功率分配器/合成器的分析与设计

4.2 GaN HEMT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

在学期间取得的研究成果