【摘要】：隨著電子信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展,半導(dǎo)體器件作為硬件電路的關(guān)鍵要素,在幾十年的發(fā)展歷程中歷經(jīng)了三代的演變。作為第三代半導(dǎo)體器件的代表,氮化鎵功率器件具備優(yōu)異的禁帶寬度、良好的導(dǎo)熱性和超高的電子遷移速率等特性。但由于氮化鎵功率器件的阻抗偏低,在實(shí)際測(cè)試時(shí)會(huì)因?yàn)槎丝诜瓷溥^(guò)大而影響測(cè)量結(jié)果,因此準(zhǔn)確有效地測(cè)量大功率半導(dǎo)體器件的特性參數(shù)是相應(yīng)研究工作的關(guān)鍵。本課題主要研究大功率半導(dǎo)體器件寬阻抗范圍和高精度的測(cè)試方法,該方法利用測(cè)試夾具在實(shí)現(xiàn)傳輸信號(hào)和固定被測(cè)器件作用的同時(shí),還實(shí)現(xiàn)了一定程度的阻抗預(yù)匹配作用,旨在解決氮化鎵功率器件輸入輸出端口阻抗過(guò)低導(dǎo)致的失配問(wèn)題,將測(cè)試系統(tǒng)中50Ω的阻抗值轉(zhuǎn)換到被測(cè)件輸入輸出阻抗值附近,這樣不但擴(kuò)展了測(cè)試系統(tǒng)的阻抗測(cè)試范圍,還提高了測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)量精度。本文通過(guò)對(duì)比多種阻抗轉(zhuǎn)換方案,最終選擇了基于阻抗?jié)u變線的方案來(lái)設(shè)計(jì)測(cè)試夾具,搭建相應(yīng)的測(cè)試系統(tǒng),研究相應(yīng)的測(cè)量方法,并結(jié)合ADS軟件的仿真結(jié)果,驗(yàn)證該方法的準(zhǔn)確性和可行性。網(wǎng)絡(luò)分析儀是S參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)中最核心的儀器設(shè)備,而基于網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)試系統(tǒng)會(huì)不可避免的產(chǎn)生由于儀器、線纜和測(cè)試夾具不理想特性所導(dǎo)致的測(cè)量誤差。對(duì)此,本文研究了基于12項(xiàng)誤差模型的SOLT校準(zhǔn)法和基于8項(xiàng)誤差模型的TRL校準(zhǔn)法,旨在消除實(shí)際測(cè)試時(shí)產(chǎn)生的各項(xiàng)誤差。在傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法的研究基礎(chǔ)之上,本文提出了適用于寬阻抗高精度測(cè)試方法的夾具去嵌入技術(shù)和校準(zhǔn)方法,設(shè)計(jì)了測(cè)試夾具和相關(guān)校準(zhǔn)件,測(cè)量求解了測(cè)試夾具的S參數(shù),最終利用寬阻抗高精度測(cè)試方法提取到氮化鎵功率器件的S參數(shù),并對(duì)比分析了測(cè)量結(jié)果。本課題來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目—微波大功率半導(dǎo)體芯片熱態(tài)參數(shù)綜合測(cè)試儀。本文通過(guò)對(duì)寬阻抗高精度測(cè)試方法的研究討論、仿真驗(yàn)證和實(shí)際測(cè)試,實(shí)現(xiàn)了以氮化鎵功率器件為代表的大功率半導(dǎo)體器件的寬阻抗范圍和高精度測(cè)試,解決了大功率半導(dǎo)體器件測(cè)試過(guò)程中普遍存在阻抗偏低導(dǎo)致的測(cè)量誤差較高、測(cè)試阻抗范圍不足等問(wèn)題,為大功率半導(dǎo)體器件的測(cè)試提供了新的思路和新的方法,同時(shí)也為超大功率和超高頻率的功率放大器設(shè)計(jì)奠定了相應(yīng)的研究基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖 1.1 為科銳（CREE）公司最新研制的大功率半導(dǎo)體器件 CGH40120F 的其作為一款基于氮化鎵材料的功率放大器，具有相當(dāng)優(yōu)異的性能，輸出功率 120W。從圖 1.1 中不難發(fā)現(xiàn)，該功率器件輸入端口的反射系數(shù)約等于 1，全反射狀態(tài)，輸出端口的反射系數(shù)也很大。在實(shí)際測(cè)量該半導(dǎo)體器件特性參測(cè)試儀器的測(cè)量精度和區(qū)分度的要求就會(huì)變得極為嚴(yán)苛，如果測(cè)試儀器的測(cè)區(qū)分度不足，利用傳統(tǒng)的測(cè)量方法勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。針對(duì)大功率半導(dǎo)體器件的這一突出問(wèn)題，本文將提出一種新型大功率半導(dǎo)體試方法，該方法能實(shí)現(xiàn)對(duì)大功率半導(dǎo)體器件寬阻抗范圍和高精度的測(cè)試。該測(cè)試夾具在實(shí)現(xiàn)固定被測(cè)器件（DUT）作用的同時(shí)，也能實(shí)現(xiàn)一定的阻抗轉(zhuǎn)將矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的 50 Ω 端口阻抗轉(zhuǎn)換到與大功率半導(dǎo)體器件輸入阻抗和相近的一個(gè)阻抗值，從而減小測(cè)試系統(tǒng)和被測(cè)器件之間的失配問(wèn)題，提高測(cè)擴(kuò)展測(cè)試儀器的阻抗測(cè)試范圍。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

.2.1 氮化鎵功率器件的研究現(xiàn)狀外對(duì)于第三代半導(dǎo)體材料的研究起步較早，其研究也多以氮化鎵材料為率器件的研究最早可以追溯到 1993 年，，在這一年，Khan M A、Kuznirai A R 等人成功研制出了第一個(gè)具有穩(wěn)定直流工作點(diǎn)的氮化鎵高電子遷HEMT）[4]；1996 年，WuY．F、KellerB．R、KellerS 等人成功研制出了鎵場(chǎng)效應(yīng)管，其輸出功率附加效率（PAE）超過(guò)了 18%[5]；到了 1999 所示，在 XuJ．J、WuYF、KellerS 等人的努力下，成功研制出了全球GaN／GaN 的高電子遷移率晶體管，他們還利用這個(gè)晶體管設(shè)計(jì)出了寬，這款功率放大器在實(shí)現(xiàn)了頻率范圍從 1GHz 到 8GHz 全覆蓋的同時(shí)，B 的小信號(hào)增益[6]；隨后在 2000 年，科銳公司的 S．T．Sheppard、W.L制出了歷史上首個(gè)基于 GaN/AlGaN 高電子遷移率晶體管的功率放大器體集成于單片微波集成電路中，實(shí)現(xiàn)了在 10GHz 下接近 11dB 的信號(hào)增超過(guò) 40W，獲得了業(yè)界的一致贊許[7]。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN303

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 洪燦標(biāo);;網(wǎng)絡(luò)分析儀在故障定位上的巧用[J];數(shù)字通信世界;2016年12期

2 ;安捷倫科技發(fā)布新型功能更強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)型射頻網(wǎng)絡(luò)分析儀[J];國(guó)外電子測(cè)量技術(shù);2011年06期

3 ;安捷倫推出全新網(wǎng)絡(luò)分析儀[J];電信技術(shù);2002年02期

4 ;Agilent高性能射頻網(wǎng)絡(luò)分析儀[J];電子產(chǎn)品世界;2000年09期

5 ;名門(mén)新秀 再創(chuàng)輝煌Agilent E8356A/57A/58A高性能射頻網(wǎng)絡(luò)分析儀[J];測(cè)控技術(shù);2000年09期

6 ;Agilent E8356A/57A/58A高性能射頻網(wǎng)絡(luò)分析儀[J];世界電子元器件;2000年09期

7 ;名門(mén)新秀 再創(chuàng)輝煌——Agilent E8356A/57A/58A高性能射頻網(wǎng)絡(luò)分析儀[J];國(guó)外電子測(cè)量技術(shù);2000年05期

8 安儀;;Agilent E8356A/57A/58A高性能射頻網(wǎng)絡(luò)分析儀[J];電子測(cè)量技術(shù);2000年03期

9 孟祥增，張從善，馬先;網(wǎng)絡(luò)分析儀及其應(yīng)用[J];山東師大學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1996年01期

10 熊時(shí)澤;手動(dòng)網(wǎng)絡(luò)分析儀的半自動(dòng)化——計(jì)算機(jī)在無(wú)線電測(cè)量中的應(yīng)用[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);1985年12期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 熊時(shí)澤;;國(guó)產(chǎn)半自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)分析儀研制[A];1991年全國(guó)微波會(huì)議論文集（卷Ⅱ）[C];1991年

2 秦德豪;安同一;毛嘉亨;;在頻域網(wǎng)絡(luò)分析儀上建立時(shí)域測(cè)量功能[A];1989年全國(guó)微波會(huì)議論文集（上）[C];1989年

3 劉發(fā)林;;雙六端口網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量多口網(wǎng)絡(luò)[A];1987年全國(guó)微波會(huì)議論文集（下）[C];1987年

4 阮成禮;王子宇;曹康白;;六端口測(cè)量技術(shù)[A];IEEE北京分會(huì)第一屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1987年

5 徐麗;;二端口網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量多端口器件的方法[A];2009安捷倫科技節(jié)論文集[C];2009年

6 楊亮;殷曉星;盧成;;基于多通道信號(hào)記錄儀的毫米波天線測(cè)量方案[A];2015年第十屆全國(guó)毫米波、亞毫米波學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（二）[C];2015年

7 徐群濟(jì);張寶泉;;MMIC的測(cè)試技術(shù)及其網(wǎng)絡(luò)校正[A];1991年全國(guó)微波會(huì)議論文集（卷Ⅱ）[C];1991年

8 季曉楓;李凱;韓冰;青春;;TRL校準(zhǔn)方法原理[A];第十六屆中國(guó)航空測(cè)控技術(shù)年會(huì)論文集[C];2019年

9 鐘勇;劉永清;唐敬賢;;應(yīng)用FFT及HP8410C網(wǎng)絡(luò)分析儀的自動(dòng)時(shí)域微波測(cè)量[A];1989年全國(guó)微波會(huì)議論文集（上）[C];1989年

10 陳婷;劉杰;張娜;;射頻電纜相位特性對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析儀擴(kuò)頻系統(tǒng)的影響分析[A];2013年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集[C];2013年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 迪文;安捷倫完善網(wǎng)絡(luò)分析儀市場(chǎng)[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2002年

2 �？�;OptiView II系列集成式網(wǎng)絡(luò)分析儀[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2004年

3 ;安捷倫新一代射頻網(wǎng)絡(luò)分析儀創(chuàng)立新標(biāo)準(zhǔn)[N];中國(guó)電子報(bào);2000年

4 山楓;Sniffer會(huì)“抓毒”的網(wǎng)絡(luò)分析儀[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2002年

5 本報(bào)記者 諸玲珍;領(lǐng)先，源自不斷的追求[N];中國(guó)電子報(bào);2000年

6 曹江華;部署網(wǎng)絡(luò)分析儀EtherApe[N];計(jì)算機(jī)世界;2007年

7 兆鋒;Agilent名門(mén)新秀 再創(chuàng)輝煌[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2000年

8 艾明;安捷倫拓展新領(lǐng)域[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2002年

9 陳翔;集中故障排除[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2003年

10 本報(bào)記者 霍皓迪;安捷倫重新詮釋網(wǎng)絡(luò)分析市場(chǎng)[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2002年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 吳兵;石英晶體微天平電學(xué)參數(shù)獲取及在物理吸附上的應(yīng)用[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

2 王萍;固—液界面處聚合物高分子層的粘彈性及固化研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王碩;大功率半導(dǎo)體器件寬阻抗范圍高精度的測(cè)試方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2019年

2 時(shí)曉文;基于Android的網(wǎng)絡(luò)分析儀無(wú)線移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2019年

3 梁學(xué)成;用于300GHz片上網(wǎng)絡(luò)分析儀的集成混頻電路中濾波器的研究[D];西南科技大學(xué);2018年

4 張城;一種無(wú)線控制的網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)系統(tǒng)[D];長(zhǎng)安大學(xué);2018年

5 王惠忠;基于MSP430的網(wǎng)絡(luò)分析儀數(shù)據(jù)處理及顯示系統(tǒng)的研制[D];南京航空航天大學(xué);2007年

6 儲(chǔ)開(kāi)華;基于SOC的智能射頻網(wǎng)絡(luò)分析儀的研制[D];南京航空航天大學(xué);2007年

7 王曉暉;SDH網(wǎng)絡(luò)分析儀發(fā)送端電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];杭州電子科技大學(xué);2009年

8 王昆;基于嵌入式Linux系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析儀的研究與實(shí)現(xiàn)[D];昆明理工大學(xué);2011年

9 陳亮;基于Linux的PC104控制系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)分析儀中的應(yīng)用[D];南京航空航天大學(xué);2007年

10 高順強(qiáng);基于USB接口的CAN網(wǎng)絡(luò)分析儀研究與實(shí)現(xiàn)[D];武漢理工大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2673849