Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1090806), страница 9

Файл №1090806 Диссертация (Монолитная интегральная схема малошумящего усилителя на нитриде галлия для диапазона 57-64 ггц) 9 страницаДиссертация (1090806) страница 92018-01-18СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

Онопозволило создать усилитель по микрополосковой технологии и обеспечитьстабильность в рабочем диапазоне частот.Рисунок 2.12 – Поперечное сечение пластины с межэлектрическимисоединениями, обеспечивающими общую заземляющую плоскость2.4 Построение моделей транзисторов на широкозонных гетероструктурахAlGaN/AlN/GaNПроведены исследования построенных по технологии со сквознымиотверстиями через слой фотолака тестовых транзисторов: измерения S-параметрови вольт-амперных характеристик.

Затем рассчитаны параметры нелинейной—65 —модели транзистора в среде Microwave Office по наилучшему совпадениюизмеренных и расчетных S-параметров в диапазоне частот 0.01-67 ГГц [73].Для создания нелинейных моделей была выбрана модель полевоготранзистора Fujii, имеющаяся в составе программного пакета AWR MicrowaveOffice [74]. Для расчета коэффициента шума малошумящего усилителяиспользовалась линейная шумовая модель Поспешальского [75], [76].2.4.1 Построение нелинейной модели транзистора FujiiНа рисунке 2.13 показана эквивалентная схема нелинейной моделитранзистора Fujii [77].Рисунок 2.13 – Эквивалентная схема нелинейной модели транзистора FujiiВмоделивольтампернаяхарактеристикатранзистораописываетсянелинейным источником тока, в котором зависимость тока стока от напряжения назатворе и напряжения на стоке определяется следующим выражением:r a , r = (# a , r + ^ r )(2.9)—66 —где:# a , r = (1 + tanh( Ψ))tanh (αr )(1 + r )(2.10)^ r = # r + ^ r^ + ⋯(2.11)Ψ=P1(a − |@ ) + 2 a − |@^+ 3 a − |@~+...(2.12)α=ALPH0+ALPH1·a(2.13)λ=LAMBDA0+LAMBDA1·a(2.14)|@ = 0 + · r(2.15)Токи утечек через затвор описываются двумя нелинейными источниками.При положительных напряжениях на затворе (Vg) и между затвором и стоком (Vgd)используются выражения для выпрямляющего контакта:aF = 0 · (exp ∗ a − 1)(2.16)ar = 0 · (exp ∗ ar − 1)(2.17)При напряжениях –Vgd>Vbd или –Vgs>Vdg токи описываются выражениями:aF = −0 · (exp · (−aF − †a ) − 1)(2.18)ar = −0 · (exp · (−ar − †a ) − 1)(2.19)где пробивные напряжения (Vbg и Vbd) определяются следующим образом:†a = · (1 + Ψr )(2.20)†r = ∗ (1 + Ψa )(2.21)Ψr = 1 a − + 2(a − )^ + 3(a − )~ + ⋯(2.22)Ψa = 1 ar − + 2(ar − )^ + 3(ar − )~ + ⋯(2.23)Ёмкости затвор-исток и затвор-сток описываются через зависимостифункций зарядов от напряжения на затворе и стоке:aF a , r = · 0 a +− · 0Š‹Œ•ŽŠ‹Œ•Žlog cosh a a − + · tanh @F rlog(cosh a − + · tanh @F r)−(2.24)—67 —ar a , r = · 0 ar +− · 0Š‹Œ•ŽŠ‹Œ•Žlog cosh a ar − + · tanh @F rlog(cosh a − + · tanh @F ra =‘F =)CŠC−(2.25)(2.26)ŠC9X·Š‹ŒŠC9XKŠI(2.27)ŠC9XПодбор параметров модели осуществлялся в среде AWR Microwave Office.Вначале, для качественного описания значений токов в рабочих точкахтранзистора, оптимизационными методами подбирались параметры P1, P2, P3,VPK0, IPK, GAMMA, ALP0, ALP1, LAMBDA0 и LAMBDA1.

В качестве целевойфункции была взята разность измеренных и рассчитанных значений тока стока.Затем аналогичным способом подбирались параметры CGS0, CF, GCG, DCG,CDS, LS, LG и LD для качественного описания S-параметров, измеренных вразличных рабочих точках и при холостом ходе.Для более точного описания статических и динамических измеренийпроизводилась итоговая оптимизация всех параметров модели, при этом целеваяфункция являлась комбинацией разности измеренных и рассчитанных значенийтоков стока во всех рабочих точках транзистора и разности значений S-параметровдля всех рабочих точек во всём частотном диапазоне. Окончательные значенияпараметров модели представлены в таблице 6.Таблица 6 - Значения параметров нелинейной модели FujiiПараметрP1P2P3P4P5P6ОписаниеПолиномиальный коэффициентПолиномиальный коэффициентПолиномиальный коэффициентПолиномиальный коэффициентПолиномиальный коэффициентПолиномиальный коэффициентЗначение0.7042431339-0.1024766550.059041078-0.006692530.0647164-0.011—68 —ПараметрVPK0IPKDEL1DEL2DEL3DEL4DEL5DEL6GAMMAALP0ALP1LAMBDA0LAMBDA1TAUCGS0CFGCGDCGDKGSIG0FALPGFPB1PB2PB3PB4PB5VGSPKIG0RALPGRBVGDPKRGRSRGSRDRGDRDSFCDSОписаниеНапряжение на затворе при максимальнойкрутизне, ВТок при максимальной крутизне, мА/ммПолиномиальный коэффициентПолиномиальный коэффициентПолиномиальный коэффициентПолиномиальный коэффициентПолиномиальный коэффициентПолиномиальный коэффициентПараметр, описывающий насыщения тока стокаПараметр, описывающий насыщения тока стокаПараметр, описывающий насыщения тока стокаПараметр, описывающий сопротивление стокистокПараметр, описывающий сопротивление стокистокФазовая задержка сигнала, псПараметр, описывающий ёмкость затвора, пФ/ммПараметр, описывающий ёмкость затвора, пФ/ммПараметр, описывающий ёмкость затвора, пФ/ммПараметр, описывающий ёмкость затвора, ВПараметр, описывающий ёмкость затвора, ВПрямой ток через выпрямляющий контакт, мА/ммПоказатель экспоненты для прямого токаПолиномиальный коэффициентПолиномиальный коэффициентПолиномиальный коэффициентПолиномиальный коэффициентПолиномиальный коэффициентПиковое напряжение пробоя, ВТок пробоя, мА/ммПоказатель экспоненты для тока пробояНапряжение пробоя, ВСопротивление затвора, Ом/ммСопротивление истока, Ом·ммВнутреннее сопротивление Rgs, Ом·ммСопротивление стока, Ом·ммВнутреннее сопротивление Rgd, Ом·ммСопротивление сток-исток, Ом/ммЁмкость сток-исток, пФ·ммЗначение-1.7966031470.957117.448294e-58.5532454e-50000-0.04138381.24481790.191268330.003613040.00499980.000952050.793824361.44542970.0823234472.08377050.0708865572e-174010000-601e-50.158605.13864080.035465541.276500861.38226541.45210369127.1578670.16827869—69 —ПараметрCPDSCPGSCPGDLSLGLDОписаниеЁмкость площадок сток-исток, пФЁмкость площадок затвор-исток, пФЁмкость площадок затвор-сток, пФИндуктивность истока, нГнИндуктивность затвора, нГнИндуктивность стока, нГнЗначение0.0065490.0014772540.0019090390.0009464730.0501857770.0375966Как видно из рисунка 2.14 вольтамперная характеристика полученнойнелинейной модели хорошо описывает измеренные значения токов в рабочихточках.Модель также достаточно хорошо описывает измеренные значения Sпараметров.

В качестве примера на рисунках 2.15 и 2.16 представлено сравнениеизмеренных и рассчитанных с помощью полученной модели S-параметровтранзистора, а также значений |h21| и MaxGain в одной из рабочих точек.Нелинейная модель хорошо согласуется с результатами измерений вольтамперных характеристик и S-параметров и пригодна для создания МИС МШУдиапазона 57-64 ГГц.Рисунок 2.14– Вольтамперная характеристика транзистора («○» – измеренные врабочих точках значения, «-» – значения, рассчитанные по нелинейной модели)—70 —S12S11б)S22S21а)в)г)Рисунок 2.15 – Действительные (синие линии) и мнимые (красные линии)значения S11 (а), S12 (б), S21 (в) и S22 (г) («○» – измеренные значения, «-» –значения, рассчитанные по нелинейной модели)Рисунок 2.16 – Значения |h21| и MaxGain (пунктирные линии – измеренныезначения, сплошные линии – значения, рассчитанные по нелинейной модели)—71 —2.4.2 Построение шумовой линейной модели транзистора ПоспешальскогоДля оценки коэффициента шума используется модель транзистораПоспешальского [78], [79].

На рисунке 2.17 показана эквивалентная схема данноймодели.Рисунок 2.17 – эквивалентная схема линейной модели транзистораПоспешальскогоДля оптимизации параметров этой модели используется одна рабочая точка,для которой также измерены значения коэффициента шума (рисунок 2.19 сераялиния). Параметры, полученные в ходе оптимизации, представлены в таблице 7.Таблица 7 - Значения параметров линейной модели ПоспешальскогоПараметрОписаниеЗначениеTATDGMCGSRGSRDSTAUCDSCDGRSRDТемпература кристалла, °СТемпература RDS, °СКрутизна, СмФиксированная емкость затвор-исток, пФСопротивление затвор-исток, ОмСопротивление сток-исток, ОмФазовая задержка сигнала, нсЕмкость сток-исток, пФЕмкость сток-затвор, пФСопротивление истока, ОмСопротивление стока, Ом2440000.03964430.0544961.4300272.40.000531860.0045150.0174491.432140.78313—72 —ПараметрОписаниеЗначениеRGLSLDLGCPGCPDСопротивление затвора, ОмИндуктивность истока, нГнИндуктивность стока, нГнИндуктивность затвора, нГнЁмкость площадки затвора, пФЁмкость площадки стока, пФ3.819140.0109490.0468140.044930.0109960.014916В качестве примера на рисунке 2.18 представлено сравнение измеренных ирассчитанных с помощью полученной модели значений |h21| и MaxGain, а нарисунке 2.19 зависимость рассчитанного коэффициента шума от частоты.Рисунок 2.18 – Значения |h21| и MaxGain для линейной модели Поспешальского(синие пунктирные линии – измерения, красные сплошные линии – значения помодели).—73 —6NF, NFmin, дБ5432NF(модель)NFmin(модель)NF(измерения)10010203040Частота, ГГц506070Рисунок 2.19 – Значения коэффициента шума в 50-Омном включении (краснаялиния) и минимального коэффициента шума (синяя линия) по модели транзистораПоспешальского и измеренный коэффициент шума (серая линия)Как видно из рисунка 2.19, рассчитанное значение коэффициента шумаоколо 4.6 дБ на частоте 60 ГГц, что допускает возможность изготовлениямалошумящих усилителей с коэффициентом шума менее 6.5 дБ.2.5 Электродинамическое моделирование малошумящего усилителяВсе топологические проекты рассчитывались с использованием моделиHEMT транзисторов, описанной выше, на гетероструктурах AlGaN/GaN/сапфир снеутоненной подложкой толщиной 340 мкм и обратной металлизацией.

Так какиспользуемые транзисторы имеют величину коэффициента MaxGain около 6 дБ вдиапазоне частот от 57 до 64 ГГц, то использование 4 каскадов должно позволитьдостигнуть коэффициент передачи более 16 дБ.Припроектированиивходнойсогласующейцепивыполняетсяпреобразование импеданса входа – стандартных 50 Ом, во входной импеданстранзистора [80].

Характеристики

Список файлов диссертации

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6384
Авторов
на СтудИзбе
308
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее