文档介绍：学校代号 10532 学号 B0907T0011
分类号密级
博士学位论文
GaN高电子迁移率晶体管特性
及其功率放大器研究
学位申请人姓名冷永清
培养单位物理与微电子科学学院
导师姓名及职称曾云教授
学科专业物理学微纳器件与集成
研究方向功率放大器件及应用
论文提交日期 2013年02月27日
学校代号:10532
学号:B0907T0011
密级:
湖南大学博士学位论文
GaN高电子迁移率晶体管特性
及其功率放大器研究
学位申请人姓名: 冷永清
导师姓名及职称: 曾云教授
培养单位: 物理与微电子科学学院
专业名称: 物理学微纳器件与集成
论文提交日期: 2013年02月27日
论文答辩日期: 2013年05月16日
答辩委员会主席: 张民选教授
Characteristic and Power Amplifier Investigation on GaN High
Electron Mobility Transistor
by
LENG Yongqing
B. S. (Hunan University) 2004
M. S. (Hunan University) 2009
A dissertation submitted in partial satisfaction of the
Requirements for the degree of
Doctor of Science
in
Physics
in the
Graduate School
of
Hunan University
Supervisor
Professor ZENG Yun
February, 2013
湖南大学
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作者签名: 日期: 年月日
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E
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作者签名: 日期: 年月日
导师签名: 日期: 年月日
- I -
GaN高电子迁移率特性及其功率放大器研究
摘要
全球无线通信技术的迅速发展增加了无线通信系统中收发机的市场需求,并
对收发机的性能提出了更高的要求。在整个无线通信系统中,功率放大器作为发
射机关键组件,其带宽、输出功率、效率和工作温度等性能将严重影响系统的整
体功能。功率放大器中最主要、最关键的部分是功率晶体管。现在用于功率放大
器的功率器件主要有硅-横向扩散金属氧化物半导体器件、砷化镓、磷化铟和碳化
硅材料的器件等,由于受到材料本身物理特性的限制,不能满足应用的需求,发展
新型材料的功率器件迫在眉睫。作为第三代半导体材料代表,宽禁带氮化镓(GaN)
材料凭借其优异的电学和热学性能成为研究热点。宽禁带半导体GaN高电子迁移
率晶体管(HEMT)器件具有高击穿电压、大电流密度、高功率密度、低噪声及
良好的频率特性,在高效、高频、宽带、大功率无限通信系统中具有广泛的应用
前景。GaN高电子迁移率晶体管物理特性及其在功率放大器中的应用是目前功率
器件的前沿研究内容,具有重要的研究价值和实际意义。本论文即针对GaN 高电
子迁移率晶体管的特性及其在功率放大器中的应用进行研究。
研究GaN HEMT器件的小信号模型,根据现有的器件和实验条件,提出了一
种小信号等效电路模型,采用直接提取法提取小信号参数,给出了详细的参数提
取流程,对比了模型仿真与实际测量的S参数,验证了模型的准确性。基于Agilent
ADS大信号非线性模型中的EEHEMT1模型,建立了GaN HEMT的大信号非线性模
型,并对直流模型进行了改进,引入了膝点电压随栅源电