GaN HEMT功率器件的非线性行为模型建模方法研究

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1、跡＆？觀４園硕士学位论文＿參圓ＧａＮＨＥＭＴ功率器件的非线性行为模型建Ｉ模方法研究作者姓名姜飞燕学校导师姓名、职称孙璐副教授企业导师姓名、职称刘军高工Ｎｌ申请学位类别工程硕士GaNHEMT功率器件的非线性行为模型建模方法研究作者姓名姜飞燕学校导师姓名、职称孙璐副教授企业导师姓名、职称刘军高工申请学位类别工程硕士学校代码10701学号1504122083分类号TN386密级公开西安电子科技大学硕士学位论文GaNHEMT功率器件的非线性行为模型建模方法研究作者姓名：姜飞燕领域：仪器仪表工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：孙璐副教授

2、企业导师姓名、职称：刘军高工学院：机电工程学院提交日期：2018年6月ResearchontheMethodofModelingtheNonlinearBehaviorModelofGaNHEMTpowerdeviceAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinInstrumentandMeterEngineeringByJiangFeiyanSupervisor:SunLuTitle:AssociateProfessorSupe

3、rvisor:LiuJunTitle:SeniorEngineerJune2018西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含一为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一学位论文若有不实之处，本人承担切法律责任。飞本人签名

4、：▲灸日期：Ｋ＿西安电子科技大学关于论文使用授权的说明：本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅，、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。垄、＾：焱本人签名：导师签名＼．乂丨：＇．日期：评日期摘要摘要在高频、高温、大功率方面，GaN高电子迁移率晶体管较之其他半导体器

5、件更具优势，因此广泛应用于微波电路设计。如果电路设计需要达到比较好的性能，就要求所选器件的模型比较准确，因此关于GaNHEMT器件的小信号及大信号建模成为当下的研究热点。传统的14元件小信号模型（即由14个电路元件组成的等效电路模型）在高频条件下存在较大的误差，而20元件或者22元件模型由于元件数量较多，提参比较困难，因此本文综合考虑，在14元件模型的基础上增加了寄生电容建立了16元件小信号模型。文中针对型号为CGH40010F的GaNHEMT器件，首先进行了小信号建模。通过比较两种参数提取方法的优劣，使用分步提取法获得模型参数，分别提取与偏置电压没有关系的寄生参数以及

6、与偏置电压大小有关的本征参数。将得到的元件参数代入ADS的16元件模型电路原理图中进行仿真优化，得到了最终的小信号模型。最后通过比较测试数据与模型仿真数据的误差验证了模型的准确性。说明了建立的16元件模型可以准确地反映器件的小信号特性。小信号模型的建立是基于S参数测试数据的，但是随着研究的深入，研究者们发现在描述器件大信号特性的时候，S参数不能正确反映器件或网络的电路特性，由此提出了X参数以及X参数行为模型。国内针对X参数的建模工作开展的比较晚，更多的是关于X参数行为模型理论的研究以及算法的改进，因此根据器件的实际工作特性建立可以表征大信号工作特性的X参数行为模型很有价

7、值。文中对X参数行为模型其数学公式进行了推导，具体阐述了模型中具体的X参数项的物理意义。X参数提取主要有两种方法：非线性矢网测试以及ADS软件中的X参数生产器。根据现有的实验条件，本文利用ADS获得器件的X参数。因为数据量比较大，为了提高模型精度，文中结合神经网络建模的知识，以输入信号功率、频率、偏置电压作为网络输入，X参数项为网络输出，利用MATLAB建立了基于神经网络的微波器件X参数模型。最后将建立的X参数模型导入Simulink中进行模型的验证，通过比较模型输出和测试数据的误差证明了所建模型的准确性。本文针对GaNHEMT器件建立了