微波氮化镓功率器件等效电路建模理论与技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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徐跃杭，徐锐敏，李言荣 著

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• 微波功率器件
• 氮化镓
• GaN
• 等效电路模型
• 电路建模
• 微波电路
• 功率放大器
• 射频器件
• 半导体器件
• 器件仿真

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030520364

版次：1

商品编码：12163844

包装：平装

丛书名： 博士后文库

开本：32开

出版时间：2017-03-01

用纸：胶版纸

页数：332

正文语种：中文

内容简介

本书是作者多年来在微波宽禁带半导体器件及其建模科研工作的总结，核心内容来自于作者或者与中国电科55所、中国电科13所等联合单位发表在国际重要期刊的文章。本书是作者多年来在微波宽禁带半导体器件及其建模科研工作的总结，核心内容来自于作者或者与中国电科55所、中国电科13所等联合单位发表在国际重要期刊的文章。

微波氮化镓功率器件等效电路建模理论与技术 内容简介 本书系统地阐述了微波氮化镓（GaN）功率器件等效电路建模的理论基础、关键技术及实践应用。深入剖析了GaN功率器件，特别是高电子迁移率晶体管（HEMT）在微波频段工作的物理机理，并在此基础上，详细介绍了用于描述其电学特性的各种等效电路模型。 第一章 绪论 本章首先回顾了半导体功率器件的发展历程，着重强调了GaN材料因其优异的宽禁带、高击穿电场、高电子迁移率等特性，在微波功率放大器领域展现出的巨大潜力。介绍了GaN功率器件的典型结构，如MISHEMT（金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管）和Schottky栅HEMT。接着，阐述了等效电路建模在微波功率器件设计、分析和优化中的重要作用，包括预测器件性能、指导电路设计、降低研发成本等。最后，概述了本书的章节安排和主要内容，为读者构建起整体的学习框架。 第二章 氮化镓功率器件的物理基础 本章深入探讨了GaN功率器件工作的物理机制。详细介绍了GaN材料的晶体结构、能带特性以及载流子输运机理。重点讲解了二维电子气（2DEG）的形成机制，包括极化诱导效应和杂质掺杂效应，这是GaN HEMT器件能够实现高迁移率和高电流密度的关键。分析了横向电场分布、载流子饱和效应、以及肖特基接触和欧姆接触的特性。还讨论了器件中的电荷管理问题，如栅极下陷效应、栅漏电等对器件性能的影响。此外，还简要介绍了GaN器件中的寄生效应，如栅漏电容、源极寄生电阻等，为后续等效电路建模打下坚实的物理基础。 第三章 微波功率器件等效电路建模的基本原理 本章系统介绍等效电路建模的基本原理。从集总参数模型和分布参数模型的概念入手，阐述了它们各自的适用范围和优缺点。详细介绍了DC（直流）模型，包括肖特基二极管模型、欧姆接触模型以及用于描述沟道导电特性的非线性模型。接着，引入了AC（交流）模型，重点讲解了电容模型的构建，包括栅-源电容（Cgs）、栅-漏电容（Cgd）、漏-源电容（Cds）以及它们与器件工作状态、栅电压、漏电压、沟道电流等参数的关系。分析了寄生参数（如寄生电阻、电感）对器件高频性能的影响，以及如何将其纳入等效电路模型。强调了模型参数提取的必要性和复杂性，为后续章节的模型建立和参数提取做铺垫。 第四章 氮化镓功率器件的等效电路模型 本章详细阐述了针对GaN功率器件，特别是GaN HEMT的各类等效电路模型。 DC模型： 详细介绍了基于物理的DC模型，如基于肖特基结特性的模型，以及更精细的考虑了2DEG密度调控的模型。分析了阈值电压、饱和漏极电流、跨导等关键DC参数的物理意义和提取方法。 AC模型： 小信号模型： 重点介绍常用的S参数模型，以及基于S参数提取的等效电路模型（如Pi模型、T模型）。详细介绍了如何从S参数推导等效电路元件（电阻、电容、电感）的值，以及这些元件的物理含义。 大信号模型： 深入探讨了大信号模型的设计，包括如何用非线性元件（如非线性电容、非线性跨导）来描述器件在高功率、大信号输入下的行为。详细介绍了基于功率测量（如P1dB, PAE）的建模方法。 混合模型： 探讨了将DC和AC模型相结合，形成能够更全面描述器件特性，并在不同工作状态下都能保持较高精度的混合模型。 考虑寄生效应的模型： 重点介绍如何在等效电路模型中加入寄生电阻、寄生电感等，以更准确地模拟器件在高频下的表现，特别是在微波频段。 特定GaN HEMT结构模型： 针对不同类型的GaN HEMT（如Depletion-mode, Enhancement-mode HEMT），介绍其等效电路模型的特殊考虑。 第五章 等效电路模型参数的提取技术 本章聚焦于等效电路模型的关键环节——参数提取。 DC参数提取： 介绍如何通过DC I-V曲线测量，利用曲线拟合、最优化算法等方法提取DC模型的各项参数，如阈值电压、饱和电流、栅漏击穿电压等。 小信号参数提取： 详细阐述了基于S参数的等效电路模型参数提取技术。包括： 直接从S参数计算： 介绍如何通过S参数直接计算出等效电路的元件值，例如，通过阻抗变换、归一化等方法。 基于优化的模型拟合： 介绍使用数值优化算法（如Levenberg-Marquardt算法）对模型在不同频率下的S参数进行拟合，从而得到最优的等效电路参数。 DC偏置点依赖性参数提取： 强调了GaN功率器件的AC参数（如电容）对DC偏置点的强依赖性，详细介绍了如何通过在不同DC偏置点进行S参数测量，然后提取参数，从而获得随偏置点变化的AC模型。 大信号参数提取： 介绍如何通过RF功率测量（如IP3, P1dB, PAE）来提取大信号模型中的非线性参数。包括： 谐波测量技术： 介绍利用谐波分析仪进行功率测量，并基于非线性模型进行参数拟合。 瞬态模型参数提取： 探讨了瞬态模型参数的提取方法，涉及更复杂的测量和仿真技术。 参数提取中的误差分析与校准： 讨论了在参数提取过程中可能出现的误差来源，如测量误差、模型误差等，并介绍相应的误差分析方法和校准技术，以提高模型的准确性。 自动化参数提取流程： 介绍如何构建自动化参数提取平台，提高提取效率和可重复性。 第六章 等效电路模型在微波功率放大器设计中的应用 本章将等效电路模型应用于实际的微波功率放大器（PA）设计。 器件模型选择： 根据PA的设计目标（如工作频段、功率等级、线性度要求），指导读者如何选择合适的等效电路模型。 输入输出匹配网络设计： 阐述如何利用小信号等效电路模型，结合Smith圆图或ADS/Cadence等仿真工具，设计最优的输入输出匹配网络，以实现最大功率传输。 偏置电路设计： 讨论如何根据DC模型和器件的特性，设计稳定可靠的偏置电路，以确保器件工作在最佳的工作区域。 负载牵引分析： 详细介绍负载牵引技术，即通过改变负载阻抗来优化器件的输出功率、效率和线性度。阐述如何利用大信号等效电路模型进行负载牵引仿真，预测不同负载下的器件性能。 非线性失真分析与抑制： 利用大信号模型，分析PA中的非线性失真（如IP3, IMD）产生机理，并介绍相应的抑制方法，如采用线性化技术、优化器件选择等。 稳定性分析： 介绍如何利用等效电路模型进行PA的稳定性分析，确保放大器在所有工作频率下都不会发生振荡。 仿真与验证： 强调了使用EDA（Electronic Design Automation）工具进行仿真验证的重要性。展示如何将等效电路模型导入到ADS、Cadence等仿真平台，进行从器件级到电路级的仿真，并与实际测量结果进行对比验证。 第七章 高级建模技术与前沿研究方向 本章探讨更高级的等效电路建模技术，并展望未来研究方向。 分布式参数模型： 介绍分布式参数模型在描述长通道器件或高频下电磁效应时更为准确的应用，讨论其建模复杂度和计算成本。 考虑热效应的耦合模型： 氮化镓器件在高功率工作时会产生显著的热效应，分析热效应如何影响器件的性能（如跨导下降、迁移率降低），并介绍如何构建考虑热效应的等效电路模型。 可靠性模型： 讨论器件的长期可靠性问题，如栅氧化层击穿、欧姆接触退化等，以及如何将其初步纳入到等效电路模型中进行预测。 基于机器学习的建模方法： 介绍利用机器学习（如神经网络）和深度学习技术来构建GaN功率器件的等效电路模型，这在处理复杂的非线性关系和加速建模过程方面具有潜力。 多物理场耦合建模： 展望多物理场（电、热、机械）耦合建模技术在更全面地描述GaN器件性能方面的发展。 未来GaN功率器件的建模挑战： 讨论新兴的GaN器件结构（如pHEMT, GaN-on-SiC等）带来的新建模挑战，以及如何适应更高工作频率、更高功率密度的需求。 结论 本书系统地介绍了微波氮化镓功率器件等效电路建模的理论、技术和应用。通过对GaN器件物理特性的深入理解，结合各种等效电路模型，并掌握有效的参数提取技术，设计者能够更准确地预测器件性能，优化电路设计，最终成功开发出高性能的微波功率放大器。本书旨在为从事微波电子学、射频工程、半导体器件建模和IC设计的工程师、研究人员及学生提供一本实用、全面的参考书。

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这本书的书名一下子就击中了我的痛点。我在工作中经常接触到射频功率器件，近年来GaN器件的发展非常迅猛，其性能优势也让业界瞩目。然而，在实际应用中，如何准确地描述这些器件的行为，一直是令人头疼的问题。传统的模型往往难以捕捉GaN器件在高频、大功率下的非线性特性以及复杂的寄生效应，导致仿真结果与实际性能存在较大偏差，给电路设计带来了很大的不确定性。 我非常期待这本书能够提供一套系统性的解决方案。尤其是在“等效电路建模”方面，我希望它能深入讲解各种模型构建的原理，包括物理模型、经验模型、以及数据驱动模型等。更重要的是，我希望能看到书中详细介绍模型参数的提取方法，尤其是在缺乏器件详细物理参数的情况下，如何通过S参数、I-V特性曲线等测量数据来准确地建立模型。此外，这本书是否会涉及模型在不同工作条件下的验证和修正，例如温度变化、直流偏置变化等，这对于确保器件在复杂工况下的可靠性至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字让我眼前一亮，尤其是“等效电路建模”这几个字。我之前在学习射频电路设计的时候，对不同器件的建模问题深感困扰。很多时候，教科书上的模型过于简化，无法准确反映器件在实际工作条件下的性能，导致仿真结果与实际测量差异巨大。而“氮化镓功率器件”这个具体的技术方向，更是当下炙手可热的研究热点。GaN器件的高性能毋庸置疑，但如何将其精确地纳入电路设计体系，就离不开准确的等效电路模型。 我非常期待书中能够详细介绍当前主流的GaN功率器件等效电路模型，例如S-parameter模型、E-M模型（即物理模型，不是电磁仿真）、以及一些基于行为模型的建立方法。更重要的是，我希望书中能够深入剖析这些模型的优缺点，以及它们各自适用的场合。例如，某些模型可能在低频下表现优异，但在高频下精度会急剧下降；有些模型可能参数众多，难以提取，但精度非常高。书中是否会提供一套系统的模型选择和参数提取流程，能够帮助读者根据具体需求，选择最合适的模型，并高效地获取模型参数，这将大大提升电路设计的效率和可靠性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名非常吸引我，特别是“微波氮化镓功率器件”和“等效电路建模”这两个关键词的组合，预示着这本书将触及当前射频和微波工程领域的核心问题。我在学习和工作中，一直深感等效电路模型对于理解和设计复杂电子器件的重要性。尤其是在高频和功率应用领域，准确的模型是实现高性能电路设计的基础。 我非常好奇书中会如何深入浅出地讲解等效电路建模的理论。是否会从最基本的概念讲起，逐步深入到GaN材料特有的物理效应，并将其体现在模型参数的设计中？例如，GaN器件的载流子输运特性、击穿机制、以及寄生效应（如栅漏电容、栅源电容等）在高频下的表现，这些都可能是等效电路模型需要重点考虑的方面。我期望书中不仅会给出各种模型的框图和数学表达式，更会详细解释这些参数的物理意义，以及它们如何影响器件的整体性能。此外，我也希望书中能提供一些建模的实用技巧和窍门，例如如何处理模型的非线性问题，如何提高模型的计算效率，以及如何针对不同的应用场景选择和优化模型。

评分☆☆☆☆☆

初看到这本书的书名，我的第一反应是它可能是一本非常学术的著作，但随即又被“技术”两个字吸引。我一直认为，理论的价值最终要体现在实践中。对于微波氮化镓功率器件这样复杂且前沿的技术，仅仅停留在理论层面是远远不够的。我们迫切需要的是能够直接指导工程实践的建模方法和技术。 我尤其感兴趣的是，书中将如何连接理论与技术。是否会通过大量的实例，展示如何将抽象的等效电路模型应用于实际的功率放大器、开关电路等设计中？例如，书中是否会详细介绍如何利用建立好的GaN器件模型，对一个微波功率放大器的增益、功率输出、线性度、效率等关键指标进行精确仿真，并与实际测试结果进行对比分析？这种“从模型到电路，再到实际性能验证”的完整过程，将是这本书最吸引我的地方。此外，书中对于“技术”的探讨，是否会涉及先进的建模工具和软件的使用？比如，如何利用ADS、MWO等EDA工具，导入、编辑和优化GaN器件的等效电路模型？

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字听起来就很硬核，虽然我还没来得及深入阅读，但仅凭书名和目录，我就对它充满了期待。首先，“微波”和“氮化镓”这两个词组合在一起，就预示着这本书将聚焦于当前射频领域最前沿的技术之一。氮化镓（GaN）功率器件以其高频、高功率、高效率等优势，正在迅速取代传统的硅基器件，尤其是在5G通信、雷达、卫星通信等领域。而“等效电路建模”则是一个至关重要的环节，它直接关系到我们能否精准地预测器件在实际电路中的性能，为电路设计提供可靠的依据。 从书名可以推测，这本书应该会深入探讨如何建立准确描述GaN器件电特性的等效电路模型。这不仅仅是简单地将器件抽象成几个电阻、电容、电感，而是需要考虑GaN材料本身的物理特性，例如其非线性特性、寄生效应、以及在高频下的动态行为。我尤其好奇书中会如何处理这些复杂性，是否会引入一些新的模型或者改进现有的模型，以更好地适应GaN器件的独特性能。此外，理论与技术并重，也意味着这本书不会止步于理论的阐述，而是会提供实际操作的指导，比如如何通过测量数据来提取模型参数，如何验证模型的准确性等等。这对于工程师和研究人员来说，无疑是极其宝贵的。