金刚石基氮化镓微波功率放大器研究

发布时间：2021-05-19 23:22

　　与氮化镓（GaN）相比,超宽禁带半导体—金刚石具有更高的禁带宽度、更高的热导率和相当的载流子迁移率,在大功率微波毫米波功率器件领域有着重要的应用潜力。随着基于GaN微波功率器件向更小尺寸、更大输出功率和更高频率的方向发展,“热”的问题越来越突出,逐渐成为制约器件向更高性能提升的重要问题之一。采用高热导率金刚石作为高频、大功率GaN器件的衬底,可以降低GaN大功率器件的自热效应对功率和效率等指标的影响,成为近几年的国际研究热点。本文开展了基于金刚石衬底的氮化镓微波功率放大器研究。首先,论文针对金刚石基氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN-on-diamond HEMTs）开展了准物理区域划分（QPZD）大信号建模,在传统GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）模型基础上,添加了可扩展变量及温度相关参量,将热阻设为和环境温度相关的多项式,使模型可以实现高低温变化下缩放栅指数及栅宽。实现目前传统模型无法实现的高低温变化下的缩放功能。然后通过对2×125μm,4×125μm和10×50μm金刚石基氮化镓高电子迁移率晶体管器件进行了测试,并建立了可缩放模型,验证结果表明所建立的大信号可缩放可以准确预测高... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 国内外研究历史与现状
        1.2.1 器件方面
        1.2.2 大信号模型方面
        1.2.3 内匹配放大器方面
    1.3 本论文的结构安排
第二章 金刚石基氮化镓放大器设计基础理论
    2.1 Diamond-on-GaN HEMT器件结构与工作原理
        2.1.1 Diamond-on-GaN HEMT器件结构
        2.1.2 Diamond-on-GaN HEMT制备流程
        2.1.3 Diamond-on-GaN HEMT工作原理
    2.2 QPZD大信号建模理论
        2.2.1 分区建模基本原理
        2.2.2 基于区域划分的准物理大信号模型建模原理
    2.3 微波放大器理论
        2.3.1 引言
        2.3.2 功率放大器基本指标
        2.3.3 功率放大器分类
        2.3.4 内匹配电路的基片
    2.4 本章小结
第三章 微波金刚石氮化镓热电耦合大信号建模
    3.1 引言
    3.2 小信号等效电路模型
        3.2.1 寄生参数提取
        3.2.2 本征参数提取
        3.2.3 小信号模型验证
    3.3 基于区域划分的微波金刚石氮化镓热电偶大信号模型建模
        3.3.1 与温度相关的热模型
        3.3.2 可缩放的QPZD模型描述
        3.3.3 模型验证
    3.4 本章小结
第四章 内匹配功率放大器电路设计
    4.1 功率放大器设计流程
    4.2 偏置点的选择
    4.3 确定器件的输入和输出阻抗
    4.4 稳定网络设计
    4.5 匹配网络设计
    4.6 加工测试与分析
        4.6.1 基片加工
        4.6.2 外壳封装
        4.6.3 整体装配与测试
    4.7 本章小结
第五章 总结
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
在学期间取得的与学位论文相关的研究成果



本文编号：3196622