GaAs PHEMT非線性模型及毫米波功放單片研究.pdf

1、微電子技術(shù)的高速發(fā)展和軍事需求是推動(dòng)微波單片集成電路(MMIC)向前發(fā)展的主要力量，MMIC可廣泛應(yīng)用于制導(dǎo)、雷達(dá)和衛(wèi)星通信等領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)中必將發(fā)揮越來越重要的作用。異質(zhì)結(jié)高電子遷移率器件的出現(xiàn)給GaAs MMIC的發(fā)展注入了新的活力，贗配高電子遷移率晶體管(PHEMT)具有優(yōu)異的高頻特性、功率特性和低噪聲特性，使其成為現(xiàn)今微波單片集成電路發(fā)展中最具應(yīng)用前景的器件之一。PHEMT器件的非線性模型在微波單片集成電路設(shè)計(jì)中

2、起著至關(guān)重要的作用，并且在電路設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)之間發(fā)揮了橋梁的作用，能夠提高電路設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，減少工藝反復(fù)，降低產(chǎn)品成本，縮短研制周期。論文的重點(diǎn)在于GaAs PHEMT器件非線性模型的研究和毫米波單片功率放大器的設(shè)計(jì)，具體研究?jī)?nèi)容如下： 1．針對(duì)微波單片集成電路中主要的無源元件(方螺旋電感和MIM電容)等效電路模型進(jìn)行深入研究，并詳細(xì)地給出等效電路模型中每個(gè)參數(shù)的物理解析表達(dá)式。提出了考慮頻率對(duì)螺旋電感等效電路模型中自感及反饋電

3、容影響新的計(jì)算公式。 2．從PHEMT的物理結(jié)構(gòu)和實(shí)際工藝出發(fā)，建立PHEMT器件的非線性等效電路模型。對(duì)PHEMT的電流模型(包括漏電流模型和反映器件正向?qū)ㄌ匦缘臇烹娏髂Ｐ?和非線性電容模型進(jìn)行深入研究；在測(cè)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)等效電路模型的寄生參數(shù)和本征參數(shù)的提取方法進(jìn)行詳細(xì)的闡述。提出能夠準(zhǔn)確模擬PHEMT漏源電流溫度特性的改進(jìn)的電流模型方程。并成功地將改進(jìn)模型寫入ADS的符號(hào)定義器件來模擬PHEMT的微波特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

4、明論文提出的非線性等效電路模型能夠準(zhǔn)確地模擬PHEMT器件的小信號(hào)S參數(shù)和電流電壓特性。 3．為驗(yàn)證本文提出的非線性等效電路模型及提取方法的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)、加工了Ka頻段單片功率放大器，測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果能夠較好地吻合。并對(duì)功放電路中關(guān)鍵部分對(duì)整個(gè)單片性能的影響進(jìn)行了研究和分析。結(jié)果證明論文提出的非線性等效電路模型及提取方法是可行的、準(zhǔn)確的。 4．對(duì)遺傳算法的基本概念和操作算子作了詳細(xì)的闡述，將遺傳算法成功地應(yīng)用在非線性等