مدل سازی سیگنال کوچک ترانزیستور توان gan hemt جهت به کارگیری در تقویت کننده ی توان باند x
چکیده
تکنولوژی ساخت قطعات نیمه هادی مایکرویو یکی از مهم¬ترین مسائل در طراحی مدارهای راداری و فرستنده¬های مخابراتی است. قطعات اکتیو مورد استفاده در این مدارها باید توانایی تولید سطوح بالایی از توان rf را در دماهای بالا داشته باشند. لذا هر ساله مطالعات بسیاری در راستای طراحی و مدل¬سازی قطعات توان صورت می¬گیرد. موادی از قبیل gan، gaas، الماس ، یاقوت کبود و sic موارد پیشهادی برای ساخت قطعات توان هستد. اما در این بین تکنولوژیalgan/gan hemt به یکی از بهترین گزینه ها برای طراحی تقویت¬کننده¬های توان بالا و فرکانس بالا تبدیل شده است. قطعات ساخته شده با gan به دلیل شکاف باند وسیع این ماده دارای ولتاژ شکست بالایی هستند، بنابراین ولتاژهای تغذیه بالا را به راحتی تحمل نموده و در کاربردهای توان بالا بسیار مورد استفاده قرار می¬گیرد. یکی دیگر از مزایای مهم ترانزیستورهای gan سرعت بالای اشباع آنها است، بنابراین می¬توان از این قطعات درمدارهای فرکانس بالا بهره برد. همچنین قابل ذکر است که ترانزیستورهای مذکور قابلیت کار در دماهای بالا را به دلیل وجود زیرلایه¬ایی از جنس sic و مقاومت گرمایی کم ماده¬ی gan دارا هستند. اولین قدم جهت به¬کارگیری این قطعات در مدارها، استخراج مدل سیگنال کوچک آنها می¬باشد. مدل سیگنال کوچک بیان کننده¬ی عناصر پارازیتی ذاتی و غیر ذاتی وابسته به تغذیه است که در این پروژه به استخراج آن می¬پردازیم. ابتدا نگاه مختصری به تکنولوژی hemt داشته و سپس مدل سیگنال کوچک ترانزیستور gan hemt با در نظر گرفتن تمام عناصر پارازیتی ارائه می¬شود. روند استخراج مدل سیگنال کوچک با جستجو در راستای یافتن بهترین مقدار خازن-های غیرذاتی شروع می¬شود، سپس با جستجوی مقادیر سلف¬ها و مقاومت¬های غیرذاتی ادامه پیدا کرده و در نهایت مقادیر عناصر ذاتی وابسته به تغذیه استخراج می¬گردد. مدار معادل مورد استفاده در این پروژه دارای 22 عنصر پارازیتی است که شامل 10 پارامتر ذاتی وابسته به تغذیه¬ و 12 عنصر غیرذاتی می¬باشد. در انتها نیز صحت و دقت این روش با استفاده از مقایسه¬ی مقادیر اندازه¬گیری شده و شبیه¬سازی شده¬ی یک ترانزیستور 6 واتی gan hemt با عرض گیت mm1.2 و تعداد گیت 3 به اثبات رسیده است.