隨著無(wú)線通信和雷達(dá)探測(cè)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，現(xiàn)代電子設(shè)備對(duì)微波功率晶體管的工作頻率和功率密度等方面的要求越來(lái)越高。與第一代和第二代半導(dǎo)體材料相比，以SiC和GaN為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有更高的耐壓性能、更快的電子遷移率、更高的熱導(dǎo)率以及更好的抗輻射性能，因此成為半導(dǎo)體器件研究的熱點(diǎn)。其中，由于GaN功率器件具有更好的高頻性能和更高的功率品質(zhì)因子，使得它比SiC器件在高頻大功率的應(yīng)用上有著更為廣闊的發(fā)展前景。目前，GaN功率器件的制備已經(jīng)取得了一定進(jìn)展，但其建模工作卻相對(duì)滯后。GaN功率器件的模型在電路設(shè)計(jì)中起著關(guān)鍵性作用，模型的適用性和準(zhǔn)確性對(duì)微波電路設(shè)計(jì)結(jié)果有著非常重要的影響。與傳統(tǒng)功率器件相比，AlGaN/GaN HEMT在溝道形成和電流密度上都存在不小差異。目前的功率器件模型對(duì)其自熱效應(yīng)和非線性特性的描述還存在一定誤差，這在一定程度上限制了GaN功率器件的發(fā)展。為加速GaN功率器件的應(yīng)用，改進(jìn)電路設(shè)計(jì)，促進(jìn)GaN功率器件全面發(fā)展，急需對(duì)GaN功率器件進(jìn)行建模研究。本文對(duì)AlGaN/GaN HEMT功率器件的關(guān)鍵特性進(jìn)行了分析，圍繞功率器件的經(jīng)驗(yàn)基模型展開(kāi)研究，改進(jìn)了非線性等效電...

【文章頁(yè)數(shù)】：159 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 半導(dǎo)體功率器件的發(fā)展歷程
    1.2 國(guó)內(nèi)外 AlGaN/GaN HEMT 建模領(lǐng)域的發(fā)展
    1.3 GaN 功率器件模型存在的問(wèn)題
    1.4 本篇論文的研究任務(wù)及意義
第二章 AlGaN/GaN HEMT 材料特性及工作機(jī)理
    2.1 GaN 材料特性及生長(zhǎng)工藝
        2.1.1 GaN 材料的晶體結(jié)構(gòu)和單晶生長(zhǎng)技術(shù)
        2.1.2 外延層生長(zhǎng)技術(shù)
        2.1.3 歐姆接觸與肖特基接觸
    2.2 AlGaN/GaN HEMT 器件結(jié)構(gòu)特性和導(dǎo)電性能
        2.2.1 AlGaN/GaN 異質(zhì)結(jié)的二維電子氣
        2.2.2 AlGaN/GaN HEMT 的導(dǎo)電機(jī)理和主要參數(shù)
        2.2.3 AlGaN/GaN HEMT 功率器件的結(jié)構(gòu)改進(jìn)技術(shù)
    2.3 AlGaN/GaN HEMT 功率器件自熱效應(yīng)
        2.3.1 溫度對(duì)載流子遷移率的影響
        2.3.2 溫度對(duì)熱導(dǎo)率和漏源電阻的影響
        2.3.3 溫度對(duì)漏源電流的影響
    2.4 本章小結(jié)
第三章 AlGaN/GaN HEMT 等效電路模型研究
    3.1 等效電路模型簡(jiǎn)述
        3.1.1 等效電路模型與器件功能區(qū)的對(duì)應(yīng)關(guān)系
        3.1.2 等效電路模型的建模步驟
    3.2 AlGaN/GaN HEMT 小信號(hào)等效電路
        3.2.1 小信號(hào)等效電路模型中主要等效元件的意義
        3.2.2 小信號(hào)等效電路模型中等效元件數(shù)值的提取方法
        3.2.3 改進(jìn)的小信號(hào)等效電路參數(shù)提取方法
    3.3 AlGaN/GaN HEMT 大信號(hào)等效電路
        3.3.1 常見(jiàn)大信號(hào)等效電路模型
        3.3.2 改進(jìn)的非線性電流模型
        3.3.3 改進(jìn)的非線性電容模型
        3.3.4 改進(jìn)的非線性電路模型對(duì)器件輸出特性的預(yù)測(cè)
        3.3.5 含溫度分布效應(yīng)的電路模型對(duì)器件輸出特性的預(yù)測(cè)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 改進(jìn)的 KNN 算法在 GaN 功率器件建模中的應(yīng)用
    4.1 KNN 算法理論基礎(chǔ)
        4.1.1 KNN 算法的概率論數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
        4.1.2 KNN 算法的計(jì)算步驟
        4.1.3 KNN 算法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
    4.2 AlGaN/GaN HEMT 功率器件黑盒子表格模型
        4.2.1 根據(jù)功率器件特點(diǎn)對(duì) KNN 算法進(jìn)行的改進(jìn)
        4.2.2 非線性參量表格模型的建立
        4.2.3 非線性參量的預(yù)測(cè)
        4.2.4 表格模型對(duì)器件輸出特性的預(yù)測(cè)
    4.3 本章小結(jié)
第五章 X 參數(shù)提取 Volterra 級(jí)數(shù)用于放大器建模
    5.1 X 參數(shù)簡(jiǎn)介
        5.1.1 X 參數(shù)的理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法
        5.1.2 X 參數(shù)的仿真測(cè)試和提取
    5.2 Volterra 級(jí)數(shù)理論基礎(chǔ)
        5.2.1 Volterra 級(jí)數(shù)的時(shí)域表達(dá)式
        5.2.2 Volterra 級(jí)數(shù)的頻域表達(dá)式
    5.3 X 參數(shù)提取 Volterra 級(jí)數(shù)的方法
    5.4 放大器輸出特性預(yù)測(cè)
    5.5 本章小結(jié)
第六章 等效電路模型為基礎(chǔ)的 GaN 高效率功率放大器設(shè)計(jì)
    6.1 功率放大器工作類型簡(jiǎn)介
        6.1.1 基本工作類型
        6.1.2 高效率工作類型
    6.2 AB 類功率放大器的設(shè)計(jì)與測(cè)試
        6.2.1 50W 功率器件非線性 SDD 模型
        6.2.2 AB 類功率放大器的設(shè)計(jì)
        6.2.3 AB 類功率放大模塊的測(cè)試與分析
    6.3 基于諧波調(diào)制技術(shù)的功率放大器設(shè)計(jì)與測(cè)試
        6.3.1 10W 功率器件非線性 SDD 模型
        6.3.2 基于諧波調(diào)制技術(shù)的功率放大電路設(shè)計(jì)
        6.3.3 基于諧波調(diào)制技術(shù)的功率放大模塊的測(cè)試與分析
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
讀博期間發(fā)表的論文
附錄



本文編號(hào)：3783198