微波氮化鎵功率器件等效電路建模理論與技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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徐躍杭，徐銳敏，李言榮 著

圖書標籤:

• 微波功率器件
• 氮化鎵
• GaN
• 等效電路模型
• 電路建模
• 微波電路
• 功率放大器
• 射頻器件
• 半導體器件
• 器件仿真

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030520364

版次：1

商品編碼：12163844

包裝：平裝

叢書名： 博士後文庫

開本：32開

齣版時間：2017-03-01

用紙：膠版紙

頁數：332

正文語種：中文

內容簡介

本書是作者多年來在微波寬禁帶半導體器件及其建模科研工作的總結，核心內容來自於作者或者與中國電科55所、中國電科13所等聯閤單位發錶在國際重要期刊的文章。本書是作者多年來在微波寬禁帶半導體器件及其建模科研工作的總結，核心內容來自於作者或者與中國電科55所、中國電科13所等聯閤單位發錶在國際重要期刊的文章。

微波氮化鎵功率器件等效電路建模理論與技術 內容簡介 本書係統地闡述瞭微波氮化鎵（GaN）功率器件等效電路建模的理論基礎、關鍵技術及實踐應用。深入剖析瞭GaN功率器件，特彆是高電子遷移率晶體管（HEMT）在微波頻段工作的物理機理，並在此基礎上，詳細介紹瞭用於描述其電學特性的各種等效電路模型。 第一章 緒論 本章首先迴顧瞭半導體功率器件的發展曆程，著重強調瞭GaN材料因其優異的寬禁帶、高擊穿電場、高電子遷移率等特性，在微波功率放大器領域展現齣的巨大潛力。介紹瞭GaN功率器件的典型結構，如MISHEMT（金屬-絕緣體-半導體高電子遷移率晶體管）和Schottky柵HEMT。接著，闡述瞭等效電路建模在微波功率器件設計、分析和優化中的重要作用，包括預測器件性能、指導電路設計、降低研發成本等。最後，概述瞭本書的章節安排和主要內容，為讀者構建起整體的學習框架。 第二章 氮化鎵功率器件的物理基礎 本章深入探討瞭GaN功率器件工作的物理機製。詳細介紹瞭GaN材料的晶體結構、能帶特性以及載流子輸運機理。重點講解瞭二維電子氣（2DEG）的形成機製，包括極化誘導效應和雜質摻雜效應，這是GaN HEMT器件能夠實現高遷移率和高電流密度的關鍵。分析瞭橫嚮電場分布、載流子飽和效應、以及肖特基接觸和歐姆接觸的特性。還討論瞭器件中的電荷管理問題，如柵極下陷效應、柵漏電等對器件性能的影響。此外，還簡要介紹瞭GaN器件中的寄生效應，如柵漏電容、源極寄生電阻等，為後續等效電路建模打下堅實的物理基礎。 第三章 微波功率器件等效電路建模的基本原理 本章係統介紹等效電路建模的基本原理。從集總參數模型和分布參數模型的概念入手，闡述瞭它們各自的適用範圍和優缺點。詳細介紹瞭DC（直流）模型，包括肖特基二極管模型、歐姆接觸模型以及用於描述溝道導電特性的非綫性模型。接著，引入瞭AC（交流）模型，重點講解瞭電容模型的構建，包括柵-源電容（Cgs）、柵-漏電容（Cgd）、漏-源電容（Cds）以及它們與器件工作狀態、柵電壓、漏電壓、溝道電流等參數的關係。分析瞭寄生參數（如寄生電阻、電感）對器件高頻性能的影響，以及如何將其納入等效電路模型。強調瞭模型參數提取的必要性和復雜性，為後續章節的模型建立和參數提取做鋪墊。 第四章 氮化鎵功率器件的等效電路模型 本章詳細闡述瞭針對GaN功率器件，特彆是GaN HEMT的各類等效電路模型。 DC模型： 詳細介紹瞭基於物理的DC模型，如基於肖特基結特性的模型，以及更精細的考慮瞭2DEG密度調控的模型。分析瞭閾值電壓、飽和漏極電流、跨導等關鍵DC參數的物理意義和提取方法。 AC模型： 小信號模型： 重點介紹常用的S參數模型，以及基於S參數提取的等效電路模型（如Pi模型、T模型）。詳細介紹瞭如何從S參數推導等效電路元件（電阻、電容、電感）的值，以及這些元件的物理含義。 大信號模型： 深入探討瞭大信號模型的設計，包括如何用非綫性元件（如非綫性電容、非綫性跨導）來描述器件在高功率、大信號輸入下的行為。詳細介紹瞭基於功率測量（如P1dB, PAE）的建模方法。 混閤模型： 探討瞭將DC和AC模型相結閤，形成能夠更全麵描述器件特性，並在不同工作狀態下都能保持較高精度的混閤模型。 考慮寄生效應的模型： 重點介紹如何在等效電路模型中加入寄生電阻、寄生電感等，以更準確地模擬器件在高頻下的錶現，特彆是在微波頻段。 特定GaN HEMT結構模型： 針對不同類型的GaN HEMT（如Depletion-mode, Enhancement-mode HEMT），介紹其等效電路模型的特殊考慮。 第五章 等效電路模型參數的提取技術 本章聚焦於等效電路模型的關鍵環節——參數提取。 DC參數提取： 介紹如何通過DC I-V麯綫測量，利用麯綫擬閤、最優化算法等方法提取DC模型的各項參數，如閾值電壓、飽和電流、柵漏擊穿電壓等。 小信號參數提取： 詳細闡述瞭基於S參數的等效電路模型參數提取技術。包括： 直接從S參數計算： 介紹如何通過S參數直接計算齣等效電路的元件值，例如，通過阻抗變換、歸一化等方法。 基於優化的模型擬閤： 介紹使用數值優化算法（如Levenberg-Marquardt算法）對模型在不同頻率下的S參數進行擬閤，從而得到最優的等效電路參數。 DC偏置點依賴性參數提取： 強調瞭GaN功率器件的AC參數（如電容）對DC偏置點的強依賴性，詳細介紹瞭如何通過在不同DC偏置點進行S參數測量，然後提取參數，從而獲得隨偏置點變化的AC模型。 大信號參數提取： 介紹如何通過RF功率測量（如IP3, P1dB, PAE）來提取大信號模型中的非綫性參數。包括： 諧波測量技術： 介紹利用諧波分析儀進行功率測量，並基於非綫性模型進行參數擬閤。 瞬態模型參數提取： 探討瞭瞬態模型參數的提取方法，涉及更復雜的測量和仿真技術。 參數提取中的誤差分析與校準： 討論瞭在參數提取過程中可能齣現的誤差來源，如測量誤差、模型誤差等，並介紹相應的誤差分析方法和校準技術，以提高模型的準確性。 自動化參數提取流程： 介紹如何構建自動化參數提取平颱，提高提取效率和可重復性。 第六章 等效電路模型在微波功率放大器設計中的應用 本章將等效電路模型應用於實際的微波功率放大器（PA）設計。 器件模型選擇： 根據PA的設計目標（如工作頻段、功率等級、綫性度要求），指導讀者如何選擇閤適的等效電路模型。 輸入輸齣匹配網絡設計： 闡述如何利用小信號等效電路模型，結閤Smith圓圖或ADS/Cadence等仿真工具，設計最優的輸入輸齣匹配網絡，以實現最大功率傳輸。 偏置電路設計： 討論如何根據DC模型和器件的特性，設計穩定可靠的偏置電路，以確保器件工作在最佳的工作區域。 負載牽引分析： 詳細介紹負載牽引技術，即通過改變負載阻抗來優化器件的輸齣功率、效率和綫性度。闡述如何利用大信號等效電路模型進行負載牽引仿真，預測不同負載下的器件性能。 非綫性失真分析與抑製： 利用大信號模型，分析PA中的非綫性失真（如IP3, IMD）産生機理，並介紹相應的抑製方法，如采用綫性化技術、優化器件選擇等。 穩定性分析： 介紹如何利用等效電路模型進行PA的穩定性分析，確保放大器在所有工作頻率下都不會發生振蕩。 仿真與驗證： 強調瞭使用EDA（Electronic Design Automation）工具進行仿真驗證的重要性。展示如何將等效電路模型導入到ADS、Cadence等仿真平颱，進行從器件級到電路級的仿真，並與實際測量結果進行對比驗證。 第七章 高級建模技術與前沿研究方嚮 本章探討更高級的等效電路建模技術，並展望未來研究方嚮。 分布式參數模型： 介紹分布式參數模型在描述長通道器件或高頻下電磁效應時更為準確的應用，討論其建模復雜度和計算成本。 考慮熱效應的耦閤模型： 氮化鎵器件在高功率工作時會産生顯著的熱效應，分析熱效應如何影響器件的性能（如跨導下降、遷移率降低），並介紹如何構建考慮熱效應的等效電路模型。 可靠性模型： 討論器件的長期可靠性問題，如柵氧化層擊穿、歐姆接觸退化等，以及如何將其初步納入到等效電路模型中進行預測。 基於機器學習的建模方法： 介紹利用機器學習（如神經網絡）和深度學習技術來構建GaN功率器件的等效電路模型，這在處理復雜的非綫性關係和加速建模過程方麵具有潛力。 多物理場耦閤建模： 展望多物理場（電、熱、機械）耦閤建模技術在更全麵地描述GaN器件性能方麵的發展。 未來GaN功率器件的建模挑戰： 討論新興的GaN器件結構（如pHEMT, GaN-on-SiC等）帶來的新建模挑戰，以及如何適應更高工作頻率、更高功率密度的需求。 結論 本書係統地介紹瞭微波氮化鎵功率器件等效電路建模的理論、技術和應用。通過對GaN器件物理特性的深入理解，結閤各種等效電路模型，並掌握有效的參數提取技術，設計者能夠更準確地預測器件性能，優化電路設計，最終成功開發齣高性能的微波功率放大器。本書旨在為從事微波電子學、射頻工程、半導體器件建模和IC設計的工程師、研究人員及學生提供一本實用、全麵的參考書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字聽起來就很硬核，雖然我還沒來得及深入閱讀，但僅憑書名和目錄，我就對它充滿瞭期待。首先，“微波”和“氮化鎵”這兩個詞組閤在一起，就預示著這本書將聚焦於當前射頻領域最前沿的技術之一。氮化鎵（GaN）功率器件以其高頻、高功率、高效率等優勢，正在迅速取代傳統的矽基器件，尤其是在5G通信、雷達、衛星通信等領域。而“等效電路建模”則是一個至關重要的環節，它直接關係到我們能否精準地預測器件在實際電路中的性能，為電路設計提供可靠的依據。 從書名可以推測，這本書應該會深入探討如何建立準確描述GaN器件電特性的等效電路模型。這不僅僅是簡單地將器件抽象成幾個電阻、電容、電感，而是需要考慮GaN材料本身的物理特性，例如其非綫性特性、寄生效應、以及在高頻下的動態行為。我尤其好奇書中會如何處理這些復雜性，是否會引入一些新的模型或者改進現有的模型，以更好地適應GaN器件的獨特性能。此外，理論與技術並重，也意味著這本書不會止步於理論的闡述，而是會提供實際操作的指導，比如如何通過測量數據來提取模型參數，如何驗證模型的準確性等等。這對於工程師和研究人員來說，無疑是極其寶貴的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字讓我眼前一亮，尤其是“等效電路建模”這幾個字。我之前在學習射頻電路設計的時候，對不同器件的建模問題深感睏擾。很多時候，教科書上的模型過於簡化，無法準確反映器件在實際工作條件下的性能，導緻仿真結果與實際測量差異巨大。而“氮化鎵功率器件”這個具體的技術方嚮，更是當下炙手可熱的研究熱點。GaN器件的高性能毋庸置疑，但如何將其精確地納入電路設計體係，就離不開準確的等效電路模型。 我非常期待書中能夠詳細介紹當前主流的GaN功率器件等效電路模型，例如S-parameter模型、E-M模型（即物理模型，不是電磁仿真）、以及一些基於行為模型的建立方法。更重要的是，我希望書中能夠深入剖析這些模型的優缺點，以及它們各自適用的場閤。例如，某些模型可能在低頻下錶現優異，但在高頻下精度會急劇下降；有些模型可能參數眾多，難以提取，但精度非常高。書中是否會提供一套係統的模型選擇和參數提取流程，能夠幫助讀者根據具體需求，選擇最閤適的模型，並高效地獲取模型參數，這將大大提升電路設計的效率和可靠性。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名一下子就擊中瞭我的痛點。我在工作中經常接觸到射頻功率器件，近年來GaN器件的發展非常迅猛，其性能優勢也讓業界矚目。然而，在實際應用中，如何準確地描述這些器件的行為，一直是令人頭疼的問題。傳統的模型往往難以捕捉GaN器件在高頻、大功率下的非綫性特性以及復雜的寄生效應，導緻仿真結果與實際性能存在較大偏差，給電路設計帶來瞭很大的不確定性。 我非常期待這本書能夠提供一套係統性的解決方案。尤其是在“等效電路建模”方麵，我希望它能深入講解各種模型構建的原理，包括物理模型、經驗模型、以及數據驅動模型等。更重要的是，我希望能看到書中詳細介紹模型參數的提取方法，尤其是在缺乏器件詳細物理參數的情況下，如何通過S參數、I-V特性麯綫等測量數據來準確地建立模型。此外，這本書是否會涉及模型在不同工作條件下的驗證和修正，例如溫度變化、直流偏置變化等，這對於確保器件在復雜工況下的可靠性至關重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名非常吸引我，特彆是“微波氮化鎵功率器件”和“等效電路建模”這兩個關鍵詞的組閤，預示著這本書將觸及當前射頻和微波工程領域的核心問題。我在學習和工作中，一直深感等效電路模型對於理解和設計復雜電子器件的重要性。尤其是在高頻和功率應用領域，準確的模型是實現高性能電路設計的基礎。 我非常好奇書中會如何深入淺齣地講解等效電路建模的理論。是否會從最基本的概念講起，逐步深入到GaN材料特有的物理效應，並將其體現在模型參數的設計中？例如，GaN器件的載流子輸運特性、擊穿機製、以及寄生效應（如柵漏電容、柵源電容等）在高頻下的錶現，這些都可能是等效電路模型需要重點考慮的方麵。我期望書中不僅會給齣各種模型的框圖和數學錶達式，更會詳細解釋這些參數的物理意義，以及它們如何影響器件的整體性能。此外，我也希望書中能提供一些建模的實用技巧和竅門，例如如何處理模型的非綫性問題，如何提高模型的計算效率，以及如何針對不同的應用場景選擇和優化模型。

評分☆☆☆☆☆

初看到這本書的書名，我的第一反應是它可能是一本非常學術的著作，但隨即又被“技術”兩個字吸引。我一直認為，理論的價值最終要體現在實踐中。對於微波氮化鎵功率器件這樣復雜且前沿的技術，僅僅停留在理論層麵是遠遠不夠的。我們迫切需要的是能夠直接指導工程實踐的建模方法和技術。 我尤其感興趣的是，書中將如何連接理論與技術。是否會通過大量的實例，展示如何將抽象的等效電路模型應用於實際的功率放大器、開關電路等設計中？例如，書中是否會詳細介紹如何利用建立好的GaN器件模型，對一個微波功率放大器的增益、功率輸齣、綫性度、效率等關鍵指標進行精確仿真，並與實際測試結果進行對比分析？這種“從模型到電路，再到實際性能驗證”的完整過程，將是這本書最吸引我的地方。此外，書中對於“技術”的探討，是否會涉及先進的建模工具和軟件的使用？比如，如何利用ADS、MWO等EDA工具，導入、編輯和優化GaN器件的等效電路模型？