AlGaN-GaN HEMT器件微波功率特性與內(nèi)匹配技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，第三代半導(dǎo)體材料GaN 以其禁帶寬度大、飽和漂移速度高、臨界擊穿電場(chǎng)高和熱導(dǎo)率高等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，成為最令人矚目的新型半導(dǎo)體材料之一。各項(xiàng)研究表明，GaNHEMT 微波內(nèi)匹配大功率器件, 因其具有體積小、重量輕、輸出功率大、工作溫度高等方面的優(yōu)勢(shì)，將在各類(lèi)通信、雷達(dá)、導(dǎo)航等設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在航空、航天、相控陣?yán)走_(dá)等特殊領(lǐng)域要求整機(jī)小型化方面, 具有較大的應(yīng)用前景。在以上背景下，對(duì)GaNHEMT 進(jìn)行了微波功率特性研究和

2、大功率內(nèi)匹配GaN HEMT 器件的研制的工作。 對(duì)自主研制的2mm 柵寬GaN HEMT 的直流和微波功率性能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，該GaN HEMT 電流崩塌小于15％，飽和電流可以達(dá)到1000mA/mm，跨導(dǎo)為240mS/mm，截至頻率ft 可以達(dá)到40GHz 以上。最大功率輸出高于10W，功率增益高于6dB，功率附加效率高于36％。 利用Curtice 立方模型，對(duì)2mm 柵寬GaN HEMT 進(jìn)行了大信號(hào)建

3、模。首先進(jìn)行精確I-V 和S 參數(shù)測(cè)量，從這些數(shù)據(jù)中提取C_FET3 I-V 模型、柵源電容和柵漏電容模型中的參數(shù)，以及其他寄生參數(shù)。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，這種模型可以達(dá)到使用要求。在Vds=28V、Vgs=-3.6V時(shí)，模型的輸入阻抗和輸出阻抗分別為：(14.2-j8.3) Ω和（5.2-j4.4）Ω。 最后，基于2mm 柵寬GaN HEMT 阻抗和輸出功率的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并制作了四管芯合成的內(nèi)匹配電路，進(jìn)行了封裝和微波功率測(cè)試。利用wilk