GaN HEMT毫米波器件及建模.pdf

1、功率放大器廣泛應(yīng)用于通信系統(tǒng)，其最核心的部分是功率晶體管。由于GaN高電子遷移率晶體管（HEMT）的高擊穿電壓和高頻性能，成為無線基站及軍事應(yīng)用中功率放大器具有潛力的器件。因?yàn)镚aN基器件的研究歷史比較短，在微波領(lǐng)域有著強(qiáng)大應(yīng)用潛力的GaN HEMT的大小信號(hào)建模研究成果相對(duì)較少，目前較多套用MESFET相關(guān)模型。因?yàn)镠EMT與MESFET在工作原理上有所不同，再加上GaN HEMT器件自身的特有的性能，所以套用MESFET相關(guān)模型的時(shí)

2、候，誤差是在所難免的，因此開展GaN HEMT建模，尤其是毫米波頻段的建模具有重要意義。本文主要從改進(jìn)GaN HEMT毫米波器件模型的精確度著手展開，主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：
　　首先，分析了小信號(hào)參數(shù)提取方法，給出了應(yīng)用S參數(shù)法提取小信號(hào)等效電路本征元件和寄生元件的過程。在流片和測(cè)試的基礎(chǔ)上，應(yīng)用Aglient85190A IC-CAP軟件和EEHEMT1模型對(duì)柵長(zhǎng)為0.3um，柵寬為2×75um（2指，每指柵寬為75um）為代表

3、的新型器件Al0.27Ga0.73N/AlN/GaN HEMT進(jìn)行參數(shù)提取，包括直流和交流參數(shù)提取。建立了基于EEHEMT1的等效電路模型。
　　其次，為了進(jìn)一步提高模型的精度，采用了加拿大卡爾頓大學(xué)張教授提供的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件NeuroModelerPlus_V2.1E對(duì)建立的EEHEMT1模型進(jìn)行了優(yōu)化。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)空間映射（Neuro Mapping）的方法，在Aglient公司的ADS軟件中，以建立的EEHEMT為粗糙模型，對(duì)

4、電路的偏置電壓用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)空間映射優(yōu)化粗糙模型。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用三層結(jié)構(gòu)，包括輸入層、隱藏層和輸出層。對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型反復(fù)的訓(xùn)練，使得擬合的仿真值與樣品值誤差最小。中間掩藏層（Hidden layer）神經(jīng)元的個(gè)數(shù)選擇與訓(xùn)練樣品數(shù)（數(shù)據(jù)量）有關(guān)，以誤差最小為宜。
　　最后，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)直接建模方法建立了高精度的Al0.27Ga0.73N/AlN/GaN HEMT模型。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立直流模型時(shí)，以柵極電壓Vgs和漏極電壓Vds作為輸入，漏極電