寬禁帶半導(dǎo)體高效率功率放大器技術(shù)研究.pdf

1、寬禁帶半導(dǎo)體為第三代半導(dǎo)體,其中最具有代表性的是氮化鎵高電子遷移率晶體管(GaN high mobility transistor, HEMT)。GaN HEMT具有二維電子氣(Two-dimensional electron gas,2DEG)密度高,擊穿電壓高,功率密度大,電子飽和漂移速度高等優(yōu)點(diǎn),非常適合于制作大功率、高效率、高頻率器件。
　　眾所周知開關(guān)模式,如E類、F類、F-1類,在設(shè)計(jì)高效率功率放大器中已經(jīng)得到一定程度

2、的認(rèn)可,對他們的研究也在不斷的深入。本文對 E類、F類、F-1類工作模式的功率放大器的原理與設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了討論。本文針對GaN HEMT的性能特點(diǎn),開展的工作和創(chuàng)新如下:
　　基于國產(chǎn)工藝GaN HEMT器件,并且針對GaN HEMT有一較大的輸出寄生電容Cds,采用輸出端添加補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的方式,設(shè)計(jì)制作了一款Ku波段工作頻帶為13.7GHz~14.2GHz的 E類功率放大器,晶體管柵寬400μm。實(shí)測輸出功率大于30dBm,漏極效率

3、大于40％,峰值漏極效率大于46％。
　　針對 AB類功率放大器線性度好,效率較差,而逆 F類功率放大器效率高,但線性度差的特點(diǎn),基于某單位自主設(shè)計(jì)研發(fā)的GaN HEMT,設(shè)計(jì)了一個AB/逆F類多模式功率放大器,工作頻段S波段2.7GHz~3.5GHz,實(shí)測輸出功率大于36dBm,漏極效率大于55％,峰值漏極效率大于72％。通過調(diào)節(jié)其柵極偏置電壓可以控制功率放大器分別工作在 AB類工作狀態(tài),或者逆 F類工作狀態(tài)。在無線通訊系統(tǒng)中,