AlGaN/GaN微波功率器件建模与功率合成研究

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近年来,随着人们对电子器件的高温、高频、大功率、抗辐射等性能的要求不断提高,GaN材料作为第三代半导体材料的代表,得到了迅速的发展。AlGaN/GaN HEMT器件在高温、高频、大功率、抗辐射等应用领域有着广阔的前景和巨大的潜力。准确的器件模型的建立,对于微波和射频电路的设计是至关重要的。本论文围绕AlGaN/GaN HEMT器件模型开展研究,建立了AlGaN/GaN HEMT器件的等效电路模型并进行参数提取,并对微波功率合成进行分析,设计了基于AlGaN/GaN HEMT的微波功率合成电路。首先,介绍了AlGaN/GaN HEMT的器件结构和工作原理,并对几种小信号模型进行了分析。从小信号线性分析入手,对AlGaN/GaN HEMT小信号等效模型进行详细讨论,建立了合适的小信号等效模型,对模型参数的提取进行研究。接着,基于大信号工作状态,介绍了几种大信号直流I-V特性模型,以Angelov模型为基础进行了大信号模型研究。最后,对微波功率合成放大器分类介绍,设计了中心频率为5.0GHz的微带型Wilkinson功率分配/合成器,并进行了AlGaN/GaN HEMT微波功率放大电路的设计,中心频率5.0GHz下,单管功率放大器的最大输出功率为32dBm,附加功率效率为34%,双管功率放大器最大输出功率为35.3dBm,附加功率效率为28%。
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