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4H-SiC MESFET参数模型和射频放大器的设计

曹全君  
【摘要】:SiC材料具有宽禁带、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和漂移速度 等优良特性,这些特性决定了它在高温、大功率、高频和抗辐照等领域的有着广 泛的应用前景。因此基于4H-SiC的功率微波器件--金属半导体场效应晶体管 (MESFET)越来越受到人们的重视。本文就4H-SiC MESFET的微波特性研究中 的大信号模型和射频电路设计两个方面进行了研究。 本文提出了两种基于4H-SiC MESFET的材料特性参数和结构参数的大信号 建模方法:一是通过建立适用于4H-SiC MESFET的高频小信号物理模型数值计 算获得不同偏压下的高频小信号二端口Y矩阵参数,利用4H-SiC MESFET高频 小信号等效电路,得到4H-SiCMESFET的直流、电容等非线性特性,建立基于物 理模型的大信号模型;二是结合经验模型和解析模型建立4H-SiCMESFET的准解 析参数模型,该模型能反映器件基本物理工作机理和适合射频电路CAD软件应 用,该模型验证结果表明具有一定的准确性和合理性。利用所建立的 4H-SiCMESFET的准解析参数模型,设计了4H-SiC MESFET射频功率放大器。 本文的工作不仅为进一步研究4H-SiC MESFET的非线性微波特性、器件设 计提供了参考,更重要的为进一步完善适合CAD软件的大信号模型、设计4H-SiC MESFET高频小信号放大器和功率放大器提供了一定的理论指导和实践途径。


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