基于线性叠加技术的0.38 THz四倍频器设计

太赫兹倍频器是实现太赫兹源的重要途径之一。基于线性叠加技术,研制了0.38 THz单级无源四倍频单片。采用平面环形巴伦与正交混合网络级联的方式,设计了四路移相功分结构,通过零电长度合成,实现了单级四倍频,同时基波和其他无用谐波得到了很好的抑制。设计中先对无源结构进行三维电磁场仿真,然后与有源部分联合仿真优化,在370~410 GHz频率范围内,变频损耗小于25 dB。     

太赫兹 InP HEMTs 的神经网络建模方法

包含新技术、新材料的非传统器件的不断涌现使现有的模型已不能完全表征THz 器件的特性。而采用神经网络 建模的方法,可极大地提高建模的效率和精确度,解决一系列传统模型所无法解决的问题,是一种新型的CAD 建模方法。 本文采用神经网络空间映射的方法,在传统的粗模型的基础上对输入信号进行有效地修正,从而得到适合太赫兹器件的 精确模型,器件的截止频率Ft 和最高振荡频率Fmax 分别为220GHz 和310GHz。模型在直流IV 和1-110GHz 范围内的S 参数与测试结果吻合较好,比传统粗模型的精度有了较大的提高。     

太赫兹InP HEMTs的神经网络建模方法

包含新技术、新材料的非传统器件的不断涌现使现有的模型已不能完全表征THz器件的特性。而采用神经网络建模的方法,可极大地提高建模的效率和精确度,解决一系列传统模型所无法解决的问题,是一种新型的CAD建模方法。本文采用神经网络空间映射的方法,在传统的粗模型的基础上对输入信号进行有效地修正,从而得到适合太赫兹器件的精确模型,器件的截止频率Ft和最高振荡频率Fmax分别为220GHz和310GHz。模型在直流IV和1-110GHz范围内的S参数与测试结果吻合较好,比传统粗模型的精度有了较大的提高。     

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。     

栅长为83-nm的毫米波低噪声InP基PHEMTs的研制

本文设计并实现了一种83-nm T型栅的InP基In0.52Al0.48As/In0.65Ga0.35As赝配高电子迁移率晶体管（PHEMT）。该器件的总栅宽为2×30μm,展现了良好的DC直流、RF射频以及低噪声特性,包括最大饱和电流密度Idss和最大有效跨导gm,max分别为894mA/mm和1640mS/mm。基于1~110 GHz全频段在片测试的S参数外推获得的最大截止频率ft和最大振荡频率fmax分别为247GHz和392GHz。测得的器件拐点（稳定因子k=1）频率为102GHz,因此,基于拐点外推获得的fmax更加准确。采用冷源法完成器件的在片噪声参数的测试,测得的最小噪声系数NFmin在30GHz时为1dB,相关增益Gass为14.5dB。这些良好结果的获得是由于沟道层中InAs摩尔组分的增加,沟道层厚度的减小,栅长的缩短以及寄生效应的减小。这些优良的特性使得该器件非常适合于毫米波频段低噪声单片集成电路的应用。     

20 W X波段GaN MMIC的研究

GaN微波单片集成电路(MMIC)具有高工作电压、高输出功率、频带宽、损耗小、效率高、体积小、抗辐照等特点,具有诱人的应用前景,成为国内外许多研究机构研究热点.与GaAs微波功率器件不同,AlGaN/GaN HEMT具有更高的功率密度,因此可以大大节约芯片尺寸;具有高的阻抗特性,更利于电路的匹配.功率MMIC就其电路形式而言分为共面波导和微带电路两种,本文研制的GaN MMIC采用微带电路形式.     

石墨烯场效应晶体管的非线性模型

包含新技术、新材料的新型器件的不断涌现,使现有的传统器件模型已不能完全表征石墨烯场效应晶体管(GFET)的特性。提出了一种基于经验公式的非线性模型来表征GFET的特性,该模型对传统经验模型的公式和拓扑结构进行了改进,使其能更好地表征GFET的特性。该模型包含了GFET的栅源电流模型、源漏电流模型、电容模型和低频散射效应等。此外该模型为可定标的模型,可用于一定尺寸范围的器件的仿真。该模型可集成在仿真软件中进行石墨烯电路的设计,其直流I-V特性和多偏置S参数的仿真结果与测试结果吻合较好,验证了该模型的有效性。     

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.     

用于太赫兹InP基PHEMTs 1~110GHz全频段在片测试的系统校准方法的对比研究

本文分别采用Multiline-TRL (Thru-Reflect-Line)和LRM (Line-Reflect-Match) 在片系统校准方法,与传统的SOLT (Short-Open-Load-Thru) 校准方法在InP基PHEMTs片上S参数测试方面进行定量的对比。首次在70 KHz~110 GHz全频段实现一次校准,减小了传统的分段测试多次校准带来的系统误差,校准更加方便简单。对比结果表明,基于Multiline-TRL校准和LRM校准后测量的S参数一致,且均优于传统的SOLT校准方法,尤其是在高频段结果更加准确。首次基于拐点进行外推,且器件展现了优良的射频特性,包括最大电流增益截止频率ft= 247 GHz,最大振荡频率fmax= 392 GHz,其准确度高于传统的基于无拐点进行的外推。首次基于LRM校准测得器件的1~110 GHz全频段S参数,建立了器件的1~110 GHz全频段小信号模型,而非基于传统的通过低频测试数据外推获得。     

GaAs MIM电容模型

阐述了无源元件在MMIC设计中的重要性及MIM电容模型参数提取的几种方法.以简化的MIM电容等效电路为基础,通过IC-CAP建模软件,建立平板电容的等效模型模拟其电学特性.根据实测数据提取相关模型参数,同时与实际测试的MIM电容值进行对比,对ADS元件库中电容模型的关键参数做了修改和验证.经过在GaAs工艺线实际流片统计、验证,该模型在40 GHz以下实测的S参数与电磁仿真结果基本吻合,平板电容的误差控制在3%以内,可用于40 GHz以下CaAs MMIC的电路设计和仿真.