一种紧凑的GaN高电子迁移率晶体管大信号模型拓扑

GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）以其复杂的器件特性使其大信号建模变得十分困难,尽管EEHEMT、Angelov等模型结构曾经成功应用于GaAs HEMT/MESFET的大信号模型,但当它们被用于GaN HEMT建模时却不再准确和完备.面向GaN HEMT器件的大信号模型,本文提出了一种紧凑的模型拓扑,此模型拓扑综合了GaN HEMT器件的直流电压-电流（I-V）特性、非线性电容、寄生参数、栅延迟漏延迟与电流崩塌、自热效应以及噪声等特性.经验证此模型拓扑在仿真中具有很好的收敛性,适用于GaN HEMT器件的大信号模型的建立,满足GaN基微波电路设计对器件模型的需求.     

GaN HEMT器件微波噪声模型参数提取

介绍了两种可以用于GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件建模的噪声模型,Pu-cel等效电路噪声模型和Pospieszalski温度噪声模型.基于Pucel等效电路噪声模型,介绍了利用器件本征噪声参数推导Pucel噪声模型参数的过程,并且给出了微波噪声模型参数的表达式.利用上述方法,针对200 μm栅宽的GaN HEMT器件,提取了噪声模型参数值,并且在ADS仿真软件平台上建立了GaN HEMT器件的Pucel等效电路噪声模型,仿真结果与实测结果在频率为4～18 GHz带宽内吻合较好,说明提出的噪声模型参数提取方法对于GaN HEMT器件噪声仿真的实用性和准确性.     

GaN HEMT开关器件小信号模型

GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)开关器件模型的研究对提高电路性能和缩短研发周期有着重要的意义.为了开发更加精确的电路模型,基于AlGaN/GaN HEMT开关器件的物理结构得到其等效电路模型.利用不同的方法提取开关器件的寄生电容、寄生电感以及寄生电阻.对于栅极附加有千欧姆量级偏置电阻的开关器件提出了一种新的本征参数提取方法.最后通过引入误差因子来评估该模型的准确性和应用在单刀双掷(SPDT)开关电路中检验模型的正确性.结果表明,误差因子E11 =E22＜2.96％,E12 =E21 ＜1.27％,开关电路拟合S参数与实测S参数结果基本吻合.所设计的小信号模型对未来GaN基电路设计提供了一定的理论指导.     

AlGaN/GaN HEMT器件小信号等效电路参数值的提取

利用国际通用的ColdFET以及宽带小信号提取方法对AlGaN/GaN HEMT器件进行小信号参数的提取,用仿真软件ADS(advanced design system)建立HEMT小信号等效电路模型,并对参数值进行优化.可快速提取器件的小信号参数并给予工艺一些反馈和指导.     

AlGaN/GaN HEMT器件小信号等效电路参数值的提取

利用国际通用的ColdFET以及宽带小信号提取方法对AlGaN/GaN HEMT器件进行小信号参数的提取,用仿真软件ADS(advanced design system)建立HEMT小信号等效电路模型,并对参数值进行优化.可快速提取器件的小信号参数并给予工艺一些反馈和指导.     

一种鱼骨型GaN HEMT分布式模型

基于传输线理论,推导了GaN HEMT沟道分布式等效电路模型,为有效提取GaN HEMT小信号模型参数提供了依据。设计了一种新颖的鱼骨型GaN HEMT器件结构,由于采用了较短的栅指,非常有利于纵向散热,与常规型HEMT器件结构相比,热阻有了明显改善,但也增加了建模的复杂度。采用分布式建模技术,为鱼骨型器件建立了一种分布式等效电路模型,模型在1~20 GHz内与实测S参数吻合较好,表明分布式建模技术可以用于准确地模拟鱼骨型GaN HEMT器件的高频特性。     

一种新的AlGaN/GaN HEMT半经验直流特性模型

在EEHEMT1模型的基础上给出一种新的A1GaN/GaN HEMT半经验直流特性模型,考虑了栅源电压对膝点电压的影响,得到描述AlGaN/GaN HEMT器件I-Ⅴ特性的方程.此模型可以应用于蓝宝石和SiC两种不同衬底AlGaN/GaN HEMT器件的I-Ⅴ特性模拟.仿真结果和实验测量结果拟合误差小于3%.     

一种新的AlGaN/GaN HEMT半经验直流特性模型

在EEHEMT1模型的基础上给出一种新的A1GaN/GaN HEMT半经验直流特性模型,考虑了栅源电压对膝点电压的影响,得到描述AlGaN/GaN HEMT器件I-Ⅴ特性的方程.此模型可以应用于蓝宝石和SiC两种不同衬底AlGaN/GaN HEMT器件的I-Ⅴ特性模拟.仿真结果和实验测量结果拟合误差小于3%.     

宽带GaN单片功率放大器研究

基于GaN HEMT器件在微波功率方面的优越性能,设计并实现了宽带GaN单片功率放大器.简述了AlGaN/GaN异质结构的优势以及现状,同时结合热分析的方法给出了所选GaN HEMT器件的基本尺寸和性能,并采用ICCAP提取了合适的大信号模型,通过器件性能优选拓扑结构,最终运用宽带匹配的方法并结合较先进的仿真软件设计了一款GaN宽带单片功率放大器.测试结果表明,单片放大器脉冲工作方式下在2～7 GHz频带内,小信号增益G＞18 dB,输入回损＜-10 dB,脉冲饱和输出功率Po＞5 W,功率增益GP＞15 dB,典型功率附加效率25%(测试条件为脉宽100μs,占空比10%).GaN HEMT器件具有较高的功率密度和良好的宽带特点.     

GaN HEMT器件22元件小信号模型

采用了新型的包含22元件的GaN HEMT小信号模型,通过增加与栅源电容Cgs和栅漏电容Cgd并联的电导Ggsf和Ggdf来表征GaN HEMT栅漏电情况.结果表明22元件小信号模型拟合度提高,物理意义更为明确.同时重点改进了寄生电容参数的提取方法,可有效地提取新型栅场板、源场板器件小信号参数.由算法提取的参数值可准确反映GaN HEMT器件的物理特性.