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GaNHEMT功率器件建模建庫(kù)技術(shù)研究
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資料類別
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電子電工畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） |
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課程(專業(yè))
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電磁場(chǎng)與微波技術(shù) |
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關(guān)鍵詞
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情志|辨析體系 |
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適用年級(jí)
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研究生 |
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身份要求
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普通會(huì)員 |
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金 幣
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60 �。�金幣如何獲得？） |
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文件格式
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caj |
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文件大小
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1540K |
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發(fā)布時(shí)間
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2014-10-22 16:43:00 |
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無(wú) |
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| 發(fā)布人 |
kj008 |
內(nèi)容簡(jiǎn)介：
GaNHEMT功率器件建模建庫(kù)技術(shù)研究（碩士學(xué)位論文），共91頁(yè)。
中文摘要
氮化鎵（GaN）作為近些年來(lái)迅猛發(fā)展起來(lái)的第三代半導(dǎo)體材料之一，同前兩代半導(dǎo)體材料硅(Si)與砷化鎵（GaAs）相比，GaN 具有禁帶寬、電子飽和率高、電子遷移率高、擊穿電壓高、導(dǎo)熱性好、穩(wěn)定性好等眾多優(yōu)點(diǎn)。以 GaN 材料為襯底的 GaN 高電子遷移率場(chǎng)效應(yīng)管（HEMT）具有工作頻率高、輸出功率密度高、抗輻射能力強(qiáng)、耐高溫等特點(diǎn)，在微波通信，雷達(dá)系統(tǒng)，LED 器件、大功率器件方面有廣闊的應(yīng)用前景。但由于 GaN HEMT 的高頻特性以及自熱效應(yīng)等，傳統(tǒng)的FET 模型無(wú)法準(zhǔn)確模擬其特性，因此建立一個(gè)準(zhǔn)確的 GaN HEMT 模型是極其重要的。本文重點(diǎn)研究了 GaN HEMT 功率器件的建模建庫(kù)技術(shù)。
首先，本文在傳統(tǒng)的 FET 小信號(hào)等效電路模型基礎(chǔ)上，結(jié)合高頻下 GaN HEMT 的電容分布效應(yīng)，在傳統(tǒng)的等效電路模型上加入三個(gè)寄生電容表示柵、源、漏級(jí)之間的極間串?dāng)_。采用直接提取法提取小信號(hào)等效電路初值，再利用全頻段數(shù)值優(yōu)化得到小信號(hào)等效電路所有值。改進(jìn)的小信號(hào)等效電路模型在不同偏置下，1-20GHz 內(nèi)與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比 S 參數(shù)幅度相對(duì)誤差小于 5％，相位絕對(duì)誤差小于 5°，改進(jìn)的模型有較高的準(zhǔn)確性，是大信號(hào)等效電路模型的建立的重要基礎(chǔ)。
接著，本文從 GaN HEMT 傳統(tǒng)的 Angelov 非線性漏源電流(Ids)模型基礎(chǔ)上出發(fā)，結(jié)合其顯著的自熱特性，增加表示器件自熱效應(yīng)的熱電路，引入溫度項(xiàng)改進(jìn)輸出特性，使 Ids 模型與實(shí)測(cè)結(jié)果擬合良好。并在傳統(tǒng)的Angelov 非線性電容模型上進(jìn)行改進(jìn)，建立柵源、柵漏電容的表達(dá)式，從而確定完整的大信號(hào)等效電路模型，該模型以符號(hào)定義器件(SDD)的形式嵌入到 ADS 中。同時(shí)結(jié)合溫度對(duì) I-V輸出特性的影響，建立溫度相關(guān)大信號(hào)模型，此模型在 Vds=5V~30V，Vgs=0V~-Vp偏置條件下，溫度范圍 25oC~175oC，直流 I-V 相對(duì)誤差小于 8％。
最后，本文對(duì) GaN 的無(wú)源元件進(jìn)行建模，主要包括電感、電容、通孔、微帶線等，使其仿真得到的 S 參數(shù)與電磁仿真結(jié)果相比有較高的一致性，并建立了GaN 元件的模型庫(kù)。
關(guān)鍵詞：氮化鎵，高電子遷移率場(chǎng)效應(yīng)管，小信號(hào)等效電路模型，溫度相關(guān)大信號(hào)模型，無(wú)源元件，模型庫(kù)
目 錄
第一章 緒論 1
11 GaN 材料的主要特性 1
12 GaN HEMT 功率器件的特性 2
13 GaN HEMT 功率器件國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài) 3
14 GaN HEMT 功率器件建模概述及國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài) 4
15 本文的主要工作 8
第二章 GaN HEMT 小信號(hào)建模與分析 10
21 GaN HEMT 器件結(jié)構(gòu) 10
22 信號(hào)參數(shù)矩陣 11
23 傳統(tǒng)的 FET 小信號(hào)等效電路模型 14
24 改進(jìn)的 GaN HEMT 小信號(hào)等效電路模型 17
25 GaN HEMT 小信號(hào)等效電路參數(shù)提取 17
251 寄生參數(shù)的提取 18
252 本征參數(shù)的提取 21
26 GaN HEMT 小信號(hào)等效電路模型驗(yàn)證 23
27 本章小結(jié) 31
第三章 GaN HEMT 大信號(hào)建模與分析 32
31 GaN HEMT 大信號(hào)模型的分類及其對(duì)比 32
32 GaN HEMT 非線性漏源電流 ds模型 33
321 幾種常見的非線性漏源電流模型 33
322 改進(jìn)的非線性漏源電流模型 35
33 GaN HEMT 非線性電容模型 41
331 柵源電容 Cgs的改進(jìn) 42
332 柵漏電容 Cgd的改進(jìn) 44
34 溫度相關(guān)的大信號(hào)模型 46
35 本章小結(jié) 50
第四章 GaN 無(wú)源元件建模以及模型庫(kù)的建立 51
41 電感模型的建立 51
411 電感的 Π 型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 52
412 電感的 Π 型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等效電路參數(shù)提取 52
413 電感模型的建立與驗(yàn)證 53
42 電容模型的建立 61
421 電容傳統(tǒng)的 Π 型等效電路模型及其參數(shù)提取 61
422 改進(jìn)的電容的 Π 型等效電路模型 62
423 電容模型的建立與驗(yàn)證 63
43 通孔模型的建立 68
44 微帶線模型的建立 69
45 GaN 元件模型庫(kù)的建立和安裝 71
451 模型庫(kù)的基本組成 71
452 GaN 元件模型庫(kù)的建立 72
453 GaN 元件模型庫(kù)的安裝 72
46 本章小結(jié) 74
第五章 結(jié)論 75
致 謝 76
參考文獻(xiàn) 77
攻碩期間取得的研究成果 81
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