功率放大器作為收發(fā)組件中的核心部件,已經(jīng)在軍用航天領(lǐng)域以及民用通信領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。隨著通信技術(shù)和航天技術(shù)的不斷發(fā)展,體積更小、頻率更高、輸出功率更大成為功率放大器的重要發(fā)展趨勢(shì)。單片微波集成電路(MMIC)功率放大器以其小型化、高集成度的特點(diǎn)毋庸置疑地成為最佳選擇。同時(shí),氮化鎵材料作為第三代半導(dǎo)體材料的代表,具有擊穿場(chǎng)強(qiáng)大、電子遷移率高以及禁帶寬度寬等諸多優(yōu)點(diǎn),使氮化鎵半導(dǎo)體器件能夠在較高頻率下輸出較大的功率,備受相關(guān)研究者的青睞。本文首先介紹了AlGaN/GaN HEMT器件的工作機(jī)理,其次對(duì)MMIC制備工藝進(jìn)行介紹,主要提出了一種背通孔循環(huán)刻蝕方案并研究了刻蝕條件對(duì)通孔形貌的影響。接著本文對(duì)MMIC電路中涉及的無源元件建立了可伸縮等效電路模型,針對(duì)有源器件提出了一種提取寄生模型參數(shù)的方法,研究了溫度以及不同器件結(jié)構(gòu)對(duì)小信號(hào)模型參數(shù)的影響,并建立了大信號(hào)模型。然后本文分析了提升功放效率的方案基于該方案研制了一款X波段高效率MMIC功率放大器。最終,針對(duì)毫米波頻段MMIC功率放大器應(yīng)用需求,設(shè)計(jì)了兩款Q波段MMIC功率放大器。本文主要研究成果如下:(1)優(yōu)化了背通孔刻蝕工藝,采用...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)對(duì)照表
縮略語(yǔ)對(duì)照表
第一章 緒論
    1.1 氮化鎵基材料及器件優(yōu)勢(shì)
    1.2 GaN HEMT器件模型研究
        1.2.1 器件模型研究意義
        1.2.2 器件模型研究進(jìn)展
    1.3 GaN MMIC功率放大器研究進(jìn)展
    1.4 本文研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第二章 AlGaN/GaN HEMT工作原理及MMIC制備工藝
    2.1 AlGaN/GaN HEMT器件工作原理
        2.1.1 GaN材料的極化效應(yīng)
        2.1.2 AlGaN/GaN HEMT器件基本結(jié)構(gòu)
        2.1.3 AlGaN/GaN HEMT器件測(cè)試表征
    2.2 AlGaN/GaN HEMT MMIC正面關(guān)鍵工藝技術(shù)
        2.2.1 表面清洗
        2.2.2 歐姆接觸
        2.2.3 MESA刻蝕
        2.2.4 第一次SiN鈍化處理
        2.2.5 淀積Ni Cr薄膜
        2.2.6 柵槽刻蝕及源漏開孔
        2.2.7 柵金屬蒸發(fā)
        2.2.8 互連金屬蒸發(fā)
        2.2.9 第二次SiN鈍化處理以及互連開孔
        2.2.10 空氣橋光刻及二層互連電鍍
    2.3 AlGaN/GaN HEMT MMIC背通孔精細(xì)刻蝕技術(shù)研究
        2.3.1 AlGaN/GaN HEMT MMIC背面關(guān)鍵工藝
        2.3.2 背通孔精細(xì)刻蝕技術(shù)研究
    2.4 本章小結(jié)
第三章 AlGaN/GaN HEMT MMIC器件模型研究
    3.1 無源元件模型研究
        3.1.1 MIM電容
        3.1.2 薄膜電阻
        3.1.3 螺旋電感
    3.2 有源器件小信號(hào)模型研究
        3.2.1 GaN HEMT小信號(hào)模型及參數(shù)提取方法
        3.2.2 溫度對(duì)GaN HEMT小信號(hào)模型影響研究
        3.2.3 Fin結(jié)構(gòu)的GaN HEMT小信號(hào)模型影響研究
    3.3 有源器件大信號(hào)模型建立
    3.4 本章小結(jié)
第四章 X波段高效率MMIC功率放大器設(shè)計(jì)
    4.1 功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)
        4.1.2 增益
        4.1.3 效率
        4.1.4 功率輸出能力
        4.1.5 1dB壓縮點(diǎn)(P-1dB)
        4.1.6 工作頻率帶寬
    4.2 功率放大器效率提升技術(shù)
        4.2.1 功率放大器工作機(jī)理分析
        4.2.2 功率放大器效率提升方案
    4.3 X波段高效率MMIC功率放大器設(shè)計(jì)
        4.3.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇
        4.3.2 匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
        4.3.3 原理圖仿真優(yōu)化
        4.3.4 版圖布局及流片封裝測(cè)試
    4.4 本章小結(jié)
第五章 Q波段MMIC功率放大器設(shè)計(jì)
    5.1 Q波段功率放大器驅(qū)放設(shè)計(jì)
        5.1.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)
        5.1.3 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇
        5.1.4 匹配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        5.1.5 原理圖仿真優(yōu)化及版圖布局
    5.2 Q波段GaN基 MMIC功率放大器設(shè)計(jì)
        5.2.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)
        5.2.3 模型庫(kù)分析及電路拓?fù)溥x擇
        5.2.4 各級(jí)匹配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        5.2.5 原理圖仿真優(yōu)化及版圖布局
        5.2.6 版圖-原理圖聯(lián)合仿真
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本論文的主要工作
    6.2 下一步工作計(jì)劃
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3912300