GaN HEMT大信號模型與高功率放大器驗證.pdf

1、移動通信推動了射頻微波半導體器件和電路技術的多項進步。這些進步不僅促成了移動通信革命，也為電路和系統(tǒng)設計人員提供了許多各種各樣的用于產品實現(xiàn)的方法和途徑。設計人員通過簡單地優(yōu)化GaN集成電路以實現(xiàn)飽和輸出功率和更高效率的時代早已過去，今天的電路和系統(tǒng)工程師必須更多地了解產品開發(fā)的整個過程。例如器件物理學，建模，表征，電路設計，體系結構和應用，信號調制格式，測量和行業(yè)標準等都是成功設計現(xiàn)代接收和傳輸組件所需的。在許多工程和設計的決定的時候

2、，必須考慮到成本平衡，性能和周期時間以及同時滿足具有挑戰(zhàn)性的產品規(guī)格。具體的例子比如選擇最佳的半導體技術，器件特性和建模，電路架構，線性化策略以及整體系統(tǒng)級考慮。微波晶體管建模的重要性來自于晶體管是高頻電路中的關鍵部件，高頻電路是現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)例如移動設備等的核心。目前，我們正在見證無線通信應用的激增以及晶體管技術的不斷進步，這些技術使高頻晶體管建模成為人們非常感興趣的熱門話題。此外，GaN HEMT等寬帶隙半導體在電路，設計和生產方

3、面都非常出色。與高線性度和高效率功率放大器一樣，AlGaN/GaN HEMT將GaN的材料特性與HEMT的工作原理相結合，因此是非常有前途的寬帶隙器件。
　　本論文首先通過結合陷阱效應提供了一個改進的Angelov大信號模型，將其添加到CAD工具庫中，用于更穩(wěn)定的電路設計。其次，使用改進的CAD工具為未來的5G移動應用設計功率放大器。最后，還將BP RTD二極管的通用信號模型從指數(shù)型轉換為2D型材料RTD的正切雙曲線型。
　

4、　本論文第一部分介紹了大信號模型的Angelov提取方法。并描述了GaNHEMT晶體管提取參數(shù)的順序，最后在CAD庫中實現(xiàn)了晶體管模型來設計高功率放大器。第一部分還介紹了用于小型和大型信號分析的去嵌入技術。
　　本論文的第二部分著重介紹一種新的Angelov模型，用于提取GaN HEMT晶體管大信號模型的直流部分，具有陷阱效應和自熱效應。現(xiàn)有的Angelov模型缺乏陷阱效應。與市場上現(xiàn)有的模型如EEHEMT，Stratz和Ange

5、lov提取方法相比，這種表現(xiàn)出良好的準確性和穩(wěn)定性。將改進的Angelov模型提取方法與Angelov舊的方法進行了此較，后者僅有自熱效應和頻散現(xiàn)象，但沒有陷阱效應。最后，利用陷阱影響修正了Angelov漏極電流方程，給出了具有陷阱效應的大信號模型的新概念。
　　在論文第三部分中，介紹了Doherty功率放大器設計，使用新的大信號模型以及較早的Angelov大信號模型，以實現(xiàn)高PAE，高線性功率和5G應用的增益。在論文第四部分，通