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电子学报 2010年第3期38卷 567-571页

作者：胡晓萍胡建萍郑梁钟叶龙杭州电子科技大学电子信息学院浙江杭州310037 华数华夏视联控股有限公司浙江杭州310018

阐述了一种新的异质结双极型晶体管(HBT)的小信号模型参数提取方法——综合多偏置点优化参数提取法.对HBT小信号模型进行推导并确定外部参数和内部参数的计算公式;介绍了多偏置点优化算法,并在GaInP/GaAsHBT器件上进行了鲁棒性和精确性... 详细信息

阐述了一种新的异质结双极型晶体管(HBT)的小信号模型参数提取方法——综合多偏置点优化参数提取法.对HBT小信号模型进行推导并确定外部参数和内部参数的计算公式;介绍了多偏置点优化算法,并在GaInP/GaAsHBT器件上进行了鲁棒性和精确性测试.实验采用了一系列随机初始值,结果表明提取的参数值具有唯一收敛性和精确性,仿真结果与测量数据的相对误差小于1%.

关键词：异质结双极型晶体管参数提取小信号等效模型

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HBT小信号等效电路参数提取及其仿真软件的研制

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电子器件 2009年第3期32卷 547-549,553页

作者：胡晓萍钟叶龙郑梁杭州电子科技大学电子信息学院杭州310037 华数华夏视联控股有限公司杭州310018

介绍了一种异质结双极型晶体管(HBT)的小信号等效模型参数提取方法及其仿真软件的研制。通过一系列公式推导并确定外部参数和内部参数。介绍多偏置点优化算法,并通过实验证明该方法的优越性。最后介绍软件界面设计。所提出的优化参数提... 详细信息

介绍了一种异质结双极型晶体管(HBT)的小信号等效模型参数提取方法及其仿真软件的研制。通过一系列公式推导并确定外部参数和内部参数。介绍多偏置点优化算法,并通过实验证明该方法的优越性。最后介绍软件界面设计。所提出的优化参数提取法不依赖于初始值,具有唯一收敛性、精确性和快速性的特点。

关键词：异质结双极型晶体管参数提取小信号等效模型仿真软件

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GaN高电子迁移率晶体管特性及其功率放大器研究

GaN高电子迁移率晶体管特性及其功率放大器研究

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作者：冷永清湖南大学

学位级别：博士

全球无线通信技术的迅速发展增加了无线通信系统中收发机的市场需求，并对收发机的性能提出了更高的要求。在整个无线通信系统中，功率放大器作为发射机关键组件，其带宽、输出功率、效率和工作温度等性能将严重影响系统的整体功能。功... 详细信息

全球无线通信技术的迅速发展增加了无线通信系统中收发机的市场需求，并对收发机的性能提出了更高的要求。在整个无线通信系统中，功率放大器作为发射机关键组件，其带宽、输出功率、效率和工作温度等性能将严重影响系统的整体功能。功率放大器中最主要、最关键的部分是功率晶体管。现在用于功率放大器的功率器件主要有硅-横向扩散金属氧化物半导体器件、砷化镓、磷化铟和碳化硅材料的器件等，由于受到材料本身物理特性的限制，不能满足应用的需求,发展新型材料的功率器件迫在眉睫。作为第三代半导体材料代表，宽禁带氮化镓（GaN）材料凭借其优异的电学和热学性能成为研究热点。宽禁带半导体GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）器件具有高击穿电压、大电流密度、高功率密度、低噪声及良好的频率特性，在高效、高频、宽带、大功率无限通信系统中具有广泛的应用前景。GaN高电子迁移率晶体管物理特性及其在功率放大器中的应用是目前功率器件的前沿研究内容，具有重要的研究价值和实际意义。本论文即针对GaN高电子迁移率晶体管的特性及其在功率放大器中的应用进行研究。研究GaN HEMT器件的小信号模型，根据现有的器件和实验条件，提出了一种小信号等效电路模型，采用直接提取法提取小信号参数，给出了详细的参数提取流程，对比了模型仿真与实际测量的S参数，验证了模型的准确性。基于AgilentADS大信号非线性模型中的EEHEMT1模型，建立了GaN HEMT的大信号非线性模型，并对直流模型进行了改进，引入了膝点电压随栅源电压的变化特性，通过仿真和测量数据的对比，证明了模型的准确性和可用性。设计并实现了一种基于GaN HEMT器件的新型宽带平衡功率放大器，分别从宽带匹配、宽带耦合器、偏置电路和热设计等方面对GaN HEMT放大器进行了设计，并制作和测试了实物电路，使用输入/输出端的最优化匹配网络结构，获得高的效率和大的带宽，验证了设计的正确性。同时，针对GaN HEMT器件输入、输出端最佳阻抗特性，研究了分别使用于输入/输出端的最优化匹配网络的结构和设计方法，并给出了设计实例加以验证。研究晶体管输出电容对E类功率放大器性能的影响，证明了在微波频段，晶体管的输出电容会破坏零电流切换（ZCS）和零电流导数切换（ZCDS）条件，输出电容的增加会导致放大器效率和输出功率的下降，输出电容限制了E类功率放大器的工作频率。为了消除晶体管大输出电容对E类放大器工作频率的限制，提出了多频点电感补偿法，用以消除大输出电容的影响，进行了详细的理论推导。提出了两种多频点微带补偿电路结构，可有效地消除晶体管输出大电容对工作频率的限制，并进行了详细的理论分析和参数计算公式推导。通过对理想功率放大器的ADS仿真，验证了微带补偿电路理论分析的正确性。基于该电路结构设计并测试了一款并联电路E类功率放大器，优良的测试结果证明了该电路结构能有效地提高E类放大器工作频率，克服晶体管输出电容对工作频率的限制，显著地提高了放大器的综合性能。提出了一种具有有限扼流电感的逆E类功率放大器电路结构，进行了详细的理论分析和公式推导，并与其他类型E类功率放大器做了详细的性能对比。基于该电路结构设计并测试了一款逆E类功率放大器，谐波平衡仿真和实验测试结果证明了理论分析的正确性和拓扑结构的合理性。为了使有限扼流电感逆E类功率放大器更好在微波频段应用，提出了有限扼流电感逆E类功率放大器的传输线近似结构，并制作和测试了工作频率为3GHz的逆E类功率放大器实例，采用有效扼流电感的谐波抑制作用，利用和补偿管芯漏极电感和输出电容，有效提高了输出功率和效率，获得了良好的测试结果，证明了该电路技术可以广泛地应用于微波频段的高效率功率放大器设计。

关键词： GaN HEMT 小信号等效模型大信号非线性模型 E类功率放大器逆E类功率放大器宽带平衡功率放大器

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InAs/AlSb HEMTs器件研究及LNA电路设计

InAs/AlSb HEMTs器件研究及LNA电路设计

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作者：关赫西安电子科技大学

学位级别：博士

与传统半导体器件GaAs和GaN HEMTs相比,InAs/AlSb HEMTs作为典型的锑基化合物半导体(ABCS)器件具备更高的电子迁移率和电子饱和漂移速度,在高速、低功耗、低噪声等应用方面拥有良好的发展前景。特别在深空探测方面,InAs/AlSb HEMTs作为... 详细信息

与传统半导体器件GaAs和GaN HEMTs相比,InAs/AlSb HEMTs作为典型的锑基化合物半导体(ABCS)器件具备更高的电子迁移率和电子饱和漂移速度,在高速、低功耗、低噪声等应用方面拥有良好的发展前景。特别在深空探测方面,InAs/AlSb HEMTs作为深空探测的低噪声放大器(LNA)的候选核心器件具有无可比拟的优势。因此,本文针对InAs/AlSb HEMTs器件开展了系统研究,在器件特性研究、模型建立、电路设计及制备工艺等方面进行了较为深入的探讨,填补了我国在该领域的空白。对InAs/AlSb HEMTs器件结构及工作机理进行了分析,并对器件特性进行了研究,发现由于窄带隙及Ⅱ类能带交错结构的影响, InAs/AlSb HEMTs存在较大栅极漏电流,同时碰撞离化效应对其直流和RF影响显著。在此基础上,研究了适用于InAs/AlSb HEMTs的小信号等效电路模型,并对传统模型参数提取方法做出改进。对InAs/AlSb HEMTs器件的噪声进行理论分析,建立了改进小信号噪声模型,引入ing和ind分别表示栅极热噪声和漏极热噪声,同时在栅极附加另外的一个噪声源ing,s来表征散粒噪声的影响。改进模型可以精确模拟InAs/AlSb HEMTs器件的碰撞离化效应和栅极漏电流特性对RF性能的影响,可以准确表征器件的S参数、Y参数、稳定性系数、电流增益,mason's增益以及噪声系数等利用上述建模方法,对已发表论文中的InAs/AlSb HEMTs进行小信号噪声等效电路模型提取,并使用该模型完成Ku波段低噪声放大器(LNA)设计与仿真。该InAs/AlSb HEMTs LNA采用两级级联共源共栅源极电感负反馈结构实现,其中第一级主要着眼于低噪声的实现,第二级则用于提高增益。通过ADS软件中的数值优化插件进行宽频带内的匹配电路设计和优化,使得在工作频带内各频点的噪声、增益以及反射系数等性能得到均衡。仿真结果表明在12-18 GHz的宽频带范围内,LNA增益大于15 dB,增益平坦度小于±0.4dB,噪声系数小于1.5 dB,输入输出反射系数小于-10 dB,性能指标良好。对传统肖特基InAs/AlSb HEMTs的主要制备流程及台面隔离、源漏欧姆接触、栅槽刻蚀、肖特基栅接触等主要工艺细节进行了讨论,完成了一款栅宽为2x301μm、栅长为40nm的肖特基栅InAs/AlSb HEMTs的制备。测试结果表明该器件具备初步的直流特性,这是国内首次对该方面进行报道,填补了国内InAs/AlSb HEMTs成品的空白。提出使用InAs/AlSb MOS HEMTs替代肖特基InAs/AlSb HEMTs的方法以便改善栅极漏电性能,使用high-k MOS电容结构隔离栅替代传统肖特基栅。为了单独分析栅性能,对HfO2/InAlAs MOS电容进行制备,与传统肖特基金属半导体接触相比,测试结果表明其漏电特性得到明显改进,漏电流密度可控制在10-5Acm-2数量级以内。同时完成漏电机制分析,结果表明低压区以热电子发射机制为主,而在高压区则以F-N隧穿机制为主。对该HfO2/InAlAs MOS电容作为隔离栅的InAs/AlSb MOS HEMTs器件进行ISE仿真,仿真结果表明其栅控能力相对于传统肖特基InAs/AlSb HEMTs稍有下降,但其主要DC和RF性能基本不受影响。这为后续InAs/AlSb MOS-HEMTs的制备和应用提供了可靠的理论依据。

关键词： InAs/AlSb HEMTs 小信号等效模型 LNA high-k MOS电容

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逆变站稳定性影响分析及控制参数优化整定

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电力学报 2017年第6期32卷 447-453页

作者：廖文辉曾鑫鑫谢星宇长沙理工大学电气与信息工程学院长沙41000

VSC-HVDC(Voltage Source Converter-High Voltage Direct Current)系统的稳定性分析方法是评价系统能否安全稳定运行的关键技术。柔性直流输电系统逆变站的控制参数对系统的控制器设计和稳定性分析都具有重要作用。通过建立VSC-HVDC单... 详细信息

VSC-HVDC(Voltage Source Converter-High Voltage Direct Current)系统的稳定性分析方法是评价系统能否安全稳定运行的关键技术。柔性直流输电系统逆变站的控制参数对系统的控制器设计和稳定性分析都具有重要作用。通过建立VSC-HVDC单端系统小信号等效模型,分析逆变站的控制参数对系统小干扰稳定性的影响。利用PSCAD/EMTDC搭建VSC系统的仿真模型进行仿真验证,仿真结果验证了小信号模型的正确性,并根据逆变站稳定性分析提出了一套参数整定方法。

关键词：柔性直流输电小信号等效模型稳定性分析参数整定

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ZVZCS移相全桥变换器建模与仿真分析

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电子设计工程 2017年第11期25卷 137-141页

作者：卞新高叶奇王乐义徐佳炜河海大学机电工程学院江苏常州213022

系统地分析了零电压-零电流(Zero Voltage Zero Current Switching)移相全桥变换器的工作原理,提出了变换器实现软开关的条件,并在此基础上运用了变压器副边有效占空比的概念,确定主电路参数范围。结合Buck变换器的交流小信号等效模型,... 详细信息

系统地分析了零电压-零电流(Zero Voltage Zero Current Switching)移相全桥变换器的工作原理,提出了变换器实现软开关的条件,并在此基础上运用了变压器副边有效占空比的概念,确定主电路参数范围。结合Buck变换器的交流小信号等效模型,建立了ZVZCS软开关全桥变换器的交流小信号等效模型。利用MATLAB对系统开环传递函数进行仿真,并进一步通过对系统的幅频、相频特性及阶跃响应进行分析,判断系统的开环及闭环稳定性。仿真结果表明系统在开环及闭环情况下均是稳定的,并且相对于常规的Buck变换器具有更高稳定性。

关键词：移相全桥变换器有效占空比小信号等效模型仿真稳定性

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基于有效占空比的ZVZCS全桥变换器建模与仿真

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电子器件 2011年第2期34卷 194-198页

作者：解光军刘海平徐慧芳程心合肥工业大学电子科学与应用物理学院合肥230009

分析了零电压-零电流开关(ZVZCS)全桥脉宽调制(PWM)变换器的工作原理,引入变压器副边电压有效占空比的概念并考虑电路元件的寄生参数,在Buck变换器的PWM开关等效模型的基础上,建立了ZVZCS全桥软开关变换器的小信号等效模型,该方法通用... 详细信息

分析了零电压-零电流开关(ZVZCS)全桥脉宽调制(PWM)变换器的工作原理,引入变压器副边电压有效占空比的概念并考虑电路元件的寄生参数,在Buck变换器的PWM开关等效模型的基础上,建立了ZVZCS全桥软开关变换器的小信号等效模型,该方法通用于任何可以计算出有效占空比的全桥变换器。通过对小信号传递函数的幅频和相频特性以及开环情况下的阶跃函数的仿真分析,证明了该方法具有物理意义明确、计算简单、精确度高等特点,也揭示了ZVZCS全桥软开关变换器相对于常规Buck变换器具有更高的稳定性。

关键词： ZVZCS全桥变换器有效占空比寄生参数小信号等效模型

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电磁发射机DC/DC变换器的建模研究

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通信电源技术 2015年第3期32卷 5-8页

作者：徐晓新张一鸣王亮高俊侠北京工业大学电子信息与控制工程学院北京100124

针对发射机开关功率损耗大的问题,将软开关技术应用于发射机系统中,提出考虑变压器漏感和导通损耗的建模思想,建立了应用于发射机的移相全桥ZVZCS变换器小信号等效模型,仿真验证了所建模型的精确性。根据所建模型,设计了电流内环、电压... 详细信息

针对发射机开关功率损耗大的问题,将软开关技术应用于发射机系统中,提出考虑变压器漏感和导通损耗的建模思想,建立了应用于发射机的移相全桥ZVZCS变换器小信号等效模型,仿真验证了所建模型的精确性。根据所建模型,设计了电流内环、电压外环的双闭环控制系统,实验表明双闭环控制的有效性,同时也证明了所建模型的准确性。

关键词：电磁发射机移相全桥变换器小信号等效模型闭环控制

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