摘要：第三代宽禁带氮化镓高电子迁移率晶体管(gan hemt)的反向传导特性由于受到栅极偏置的控制作用,限制了器件在双向DC/DC变换器等场景中的实用化发展。通过采用源极控制p-gan区域的结构设计,使得部分异质结导电沟道受到源极控制,实现了反向传导电压与栅极偏置电压的解耦合,有效解决了负栅偏压下器件的反向传导特性退化难题。研究表明,当器件p-gan层上方的源控金属块和栅极金属块长度比值为1∶1时,有利于实现正向与反向传导性能的最佳折中。在150℃高温下,采用新结构设计的gan hemt维持了低开启反向传导能力。双脉冲动态开关测试表明,器件具有快速开关能力。器件制备工艺简单,兼容现有的gan hemt工艺流程,有望促进gan功率半导体器件技术在变换器应用领域的实用化发展。

摘要：为了研究氮化镓高电子迁移率晶体管功率放大器在不同环境温度下的性能退化情况,根据我国东、西、南、北4个地区的极端温度、平均温度以及电路的工作温度对其进行了系统的温度特性测试。测试结果显示,随着温度升高,该功率放大器的直流特性和交流特性都出现了不同程度的退化,当温度升高至125℃时,小信号增益较常温减少了1.26 dB,三阶交调点下降了6.03 dBm,输出功率与增益最大差值为1.31 dB。分析可得其主要原因是温度升高直接引起阈值电压正向偏移和二维电子气迁移率下降,进而导致饱和电流减小和膝点电压增加,最终使得输出功率显著减小。为保证电路在不同温度下正常工作,提出了一种温度补偿措施来抵消由温度引起的性能退化,这为电路的可靠性设计提供了重要参考。

摘要：针对射频功率放大器存在的效率及带宽问题,文中设计了一款高效宽带gan hemt功率放大器(power amplifier,PA),采用阶跃式匹配结构实现其输入输出匹配网络设计,结合典型的十字型谐波控制技术实现了二、三次谐波的控制,极大地提高了输出效率。以gan hemt晶体管为核心器件,通过设置合适的偏置网络和匹配网络结构实现了电路设计。仿真结果表明,在2.3~2.9 GHz内其输出功率(P_(out))为41~42.1 dBm,增益(Gain)达12~13.1 dB、漏极效率(drain efficiency,DE)达69.1%~77.7%、功率附加效率(power added efficiency,PAE)达67.1%-74.3%。

摘要：为实现纳秒级的输出光脉宽,使用gan hemt作为激光器放电回路的开关管。由于gan HMET的栅极总电荷小,提出使用小尺寸的gan hemt建立驱动电路的输入级,响应控制信号,控制放电回路开关管。搭建电路驱动860 nm激光器,并进行测试。放电回路电源电压为12 V,测试结果显示,最大输出光脉宽8.8 ns对应大于8 W的峰值功率,输出最小光脉宽为4 ns。为实现更大的脉宽可调范围,设计另一款电路并测试。该电路实现输出光脉宽大于8.4 ns可调,在电源电压20 V、输入信号脉宽100 ns的条件下,输出光峰值功率可达46 W。电路尺寸分别为10 mm×6 mm和13 mm×11 mm,为实现进一步小型化,对设计的电路提出了集成方法。提出的电路结构简单、容易实现集成且成本低,为窄脉冲激光器驱动电路的设计提供了新的思路。

摘要：为了研究温度对开关类功率放大器可靠性的影响,对gan hemt E/F3类功率放大器开展了一系列的温度可靠性测试。测试表明,该E/F3类功率放大器在-20~120℃范围内都工作在高效模式。随着温度的升高,其直流特性、S参数以及射频输出特性均呈现不同程度的下降。同时,电路本身及其寄生元件所消耗的能量也随之增加。因此,温度变化对E/F3类功率放大器的性能带来了显著的影响。为了扼制温度升高导致该gan hemt E/F3类功率放大器的退化,文中提出提高衬底掺杂浓度、减小漏源结面积、选择合适的栅极宽度以及设计合理的温度补偿电路等措施提升电路性能,该研究为E/F3开关类功率放大器的可靠性设计研究提供了重要的参考。

摘要：以SiC MOSFET和gan hemt为代表的宽禁带电力电子器件代表电力电子期间未来的发展方向,有望在航天和超导储能等低温领域得到应用。为了对两种器件的低温特性有个全面的认识,对SiC MOSFET和gan hemt器件的低温特性进行了对比测试和分析。实验结果显示,温度从300 K降至77 K,MOSFET阈值电压增大至2.77倍,而hemt降低了42.45%;MOSFET的漏源击穿电压降低了32.99%,hemt升高了20.12%;MOSFET的导通电阻增大至11.42倍,而hemt降低了47.34%。基于器件的物理模型,对两种器件低温特性进行分析,分析结果表明,导致两种器件性能不同的原因主要是SiC MOSFET较差的界面品质和hemt独特的二维电子气结构。

摘要：为了解决F类和逆F类(F-1类)功率放大器设计过程中受晶体管寄生参数影响,导致功放效率低以及输出匹配电路结构复杂的问题,提出了一种新型的输出匹配电路结构.首先,在直流偏置线中加入谐波调谐功能,避免单独设计谐波控制电路;其次,为满足F类和F-1类功放在器件本征漏极端所需的阻抗状态,匹配寄生参数呈现的封装端谐波阻抗,采用一段L型传输线结构代替传统的L-C集总元件寄生补偿方法;最后,由两段串联的传输线实现最优基波阻抗与50Ω负载间的匹配.为验证方法的有效性,采用CGH40010氮化镓高电子迁移率晶体管(Gallium nitride high electron mobility transistor,gan hemt)器件,设计并加工了两款工作在2.4 GHz的F类和F-1类功放.测试结果显示:F类功放的峰值功率附加效率(power added efficiency,PAE)为75.5%,饱和输出功率为40.8 dBm;F-1类功放的峰值PAE为77.6%,饱和输出功率为40.3 dBm.该方法降低了电路复杂度和设计难度,可以较容易地补偿晶体管寄生参数,功放在高频工作时的效率得到提升,为利用gan hemt器件设计高效功放提供了一种可行的方案.

摘要：DToF(Direct Time-of-Flight)激光雷达通过直接测量激光的飞行时间完成距离测量和地图成像,应用于自动驾驶的DToF激光雷达需要具备更高的分辨率和更宽的检测范围。gan高电子迁移率晶体管(hemt)相对于传统Si基功率MOSFET的优异特性使其非常适合应用于自动驾驶中的DToF激光雷达,而gan hemt性能的发挥依赖于高速、高驱动能力和高可靠性的gan栅驱动电路。针对应用于自动驾驶的DToF激光雷达系统,从系统电路到核心元器件,分析了激光二极管驱动电路面临的设计挑战、gan hemt的优势以及gan栅驱动电路面临的设计挑战,并介绍了适合该应用的gan栅驱动电路。

摘要：本文基于一款商用gan hemt功率器件设计了一款工作在2.45GHz的高效F类功率放大器。该电路的设计利用负载牵引—源牵引仿真技术的方法,确定基波的最佳功率和最佳效率阻抗区域。输出匹配网络在功率器件电流源面对二次谐波短路,对三次谐波开路。另外,为该放大器设计了一款时序保护电路,可提供栅极电压-2.7V,漏极电压28V。仿真结果显示,在2.45GHz时,饱和输出功率为44.17dBm,功率附加效率为73.1%,增益14.1dB。可以应用于微波无线能量传输、微波加热等领域。

摘要：gan hemt功率器件通常用于高频开关频率下(MHZ以上),尤其开关频率达到10 MHZ以上之后,对栅驱动芯片的内部的电源电路设计要求更加苛刻[1]。本文设计了一种带欠压保护功能的LDO电源产生电路,能实时检测电源电压是否处于欠压状态,进而通过关闭电源对芯片进行保护,避免欠压状态对芯片内部电路造成的损害。采用华润微电子0.18 um BCD工艺,完成了电路的仿真设计验证,LDO的输入电压为5 V、输出电压为1.8 V,负载电流在0 mA到20 mA,1 MHz频率跳变时测得下冲电压为500 mV左右,其负载瞬态响应的时间420 ns左右。输入电源电压从欠压到正常跳变,以及正常状态到欠压跳变过程中,欠压保护电路均能很好实现控制信号输出。