基于模型的氮化镓PA设计基础知识:电流-电压曲线中有什么?——QorvogydF4y2Ba - 金宝搏亚洲登录,新金宝下载app,金博宝官方网址是什么

2018 年 6 月 11 日gydF4y2Ba

这是入门系列（两部分）博客的第二部分，全面介绍基于模型的功率放大器gydF4y2Ba(PA)gydF4y2Ba设计。第一部分介绍了gydF4y2Ba非线性gydF4y2Ba氮化镓gydF4y2Ba模型的基本概念gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

作为一项相对较新的技术，gydF4y2Ba氮化镓gydF4y2Ba(甘)gydF4y2Ba采用的一些技术和思路与其他半导体技术不同。gydF4y2Ba

对于gydF4y2Ba氮化镓PAgydF4y2Ba设计新人来说，了解gydF4y2Ba电流-电压gydF4y2Ba曲线gydF4y2Ba（亦称为gydF4y2Ba电流gydF4y2Ba-gydF4y2Ba电压特性gydF4y2Ba曲线）是一个很好的起点。本篇博客探讨gydF4y2Ba电流-电压gydF4y2Ba曲线的重要性，及其在非线性gydF4y2Ba氮化镓gydF4y2Ba模型（如gydF4y2BaModelithics Qorvo甘gydF4y2Ba库gydF4y2Ba里的模型）中的表示如何帮助您更精确、更高效地完成设计流程。gydF4y2Ba

场范围gydF4y2Ba(沥青)gydF4y2Ba是什么？gydF4y2Ba

您可将电流-电压曲线看作一个足球场(有时也称为“节”),其限值决定了微波信号的边界,如下图所示。简而言之，一旦触及边界，就会发生信号削波，这会导致压缩和非线性失真。边界值由以下参数设置：gydF4y2Ba

拐点电压gydF4y2Ba和gydF4y2Ba最大电流gydF4y2Ba(我gydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}）gydF4y2Ba，由图中角上的标记gydF4y2Bam1gydF4y2Ba表示gydF4y2Ba
零电流线，对应于栅极gydF4y2Ba-gydF4y2Ba源极gydF4y2Ba夹断电压gydF4y2Ba(VgydF4y2Ba_{阿宝gydF4y2Ba}）gydF4y2Ba
击穿电压gydF4y2Ba(VgydF4y2Ba_BRgydF4y2Ba）gydF4y2Ba，由右边电流曲线的上升沿表示gydF4y2Ba

I-V曲线的“足球场”球场gydF4y2Ba

拐点电压、偏置条件和增益gydF4y2Ba

该图还显示了以下信息：gydF4y2Ba

标记gydF4y2Bam1gydF4y2Ba表示拐点电压gydF4y2Ba(VgydF4y2Ba_kgydF4y2Ba）gydF4y2Ba。gydF4y2Ba．gydF4y2Ba
标记gydF4y2Ba平方米gydF4y2Ba、gydF4y2Bam3gydF4y2Ba和gydF4y2Bam4gydF4y2Ba表示标称静态偏置条件，分别代表gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba级、gydF4y2BaABgydF4y2Ba级和gydF4y2BaBgydF4y2Ba级gydF4y2Ba常规gydF4y2Ba巴勒斯坦权力机构gydF4y2Ba工作级gydF4y2Ba或模式。当然，还有其他模式，例如gydF4y2BaCgydF4y2Ba级偏置对应于比夹断电压更低的负栅极电压，因此射频电流导通时间小于栅极电压输入波形的半周期。gydF4y2Ba

不同的曲线代表不同的栅极gydF4y2Ba-gydF4y2Ba源极电压值，从夹断值（本例中约为gydF4y2Ba- 4 VgydF4y2Ba）到微正值gydF4y2Ba(VgydF4y2Ba_gsgydF4y2Ba= 1 V)gydF4y2Ba。本器件允许的绝对最大电流gydF4y2Ba(我gydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}）gydF4y2Ba约为gydF4y2Ba900毫安gydF4y2Ba，击穿电压gydF4y2Ba(VgydF4y2Ba_BRgydF4y2Ba）gydF4y2Ba约为gydF4y2Ba118 VgydF4y2Ba。gydF4y2Ba

不同gydF4y2BaVgydF4y2Ba_gsgydF4y2Ba值的gydF4y2Ba电流-电压gydF4y2Ba曲线的间距与所谓的gydF4y2Ba跨导gydF4y2Ba(ggydF4y2Ba_米gydF4y2Ba≈gydF4y2BaΔgydF4y2Ba我gydF4y2Ba_dsgydF4y2Ba/gydF4y2BaΔgydF4y2BaVgydF4y2Ba_gsgydF4y2Ba）gydF4y2Ba有关，跨导与增益有关。（图中gydF4y2BaVgydF4y2Ba_gsgydF4y2Ba的阶跃电压为gydF4y2Ba0.2 VgydF4y2Ba。）请注意，在gydF4y2Bam4gydF4y2Ba（gydF4y2BaBgydF4y2Ba级偏置）附近，与gydF4y2Bam3gydF4y2Ba（gydF4y2BaABgydF4y2Ba级）相比，曲线间距更近。gydF4y2BaABgydF4y2Ba级具有与gydF4y2BaBgydF4y2Ba级相似的效率优势，并且增益更高，这是其成为首选的原因之一。gydF4y2Ba

可获得多大的射频功率？gydF4y2Ba？gydF4y2Ba

上图还显示了一条蓝色虚线和一条深灰色实线，用于表示交流信号会往复摆动的负载线路。在理想意义上，深灰色线考虑到最大限度地利用gydF4y2Ba电流-电压gydF4y2Ba“运行场”,并允许信号充分利用最大电流和最大电压摆幅。gydF4y2Ba

在本例中，静态偏置电压原则上可设置为gydF4y2Ba61 VgydF4y2Ba。但是，出于可靠性和设计裕量的考虑，我建议使用更低的标称偏置电压（始终小于击穿电压的一半）和不同的最佳负载线路（这里我们选择了gydF4y2Ba28 VgydF4y2Ba，在上图中标记为gydF4y2Ba平方米gydF4y2Ba、gydF4y2Bam3gydF4y2Ba和gydF4y2Bam4gydF4y2Ba）。器件的潜在功率（对于gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba级和gydF4y2BaBgydF4y2Ba级）可以简单地用gydF4y2Ba0.25 * (gydF4y2BaVgydF4y2Ba_dsQgydF4y2Ba- vgydF4y2Ba_kgydF4y2Ba）*gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}来大致估算。此处所示器件的输出功率约为gydF4y2Ba5 WgydF4y2Ba。gydF4y2Ba

对于给定的工艺，击穿电压趋于恒定值，因此可以通过增加栅极宽度来获得更高功率。这将引入一个衡量功率性能的常见参数，称为gydF4y2Ba功率密度gydF4y2Ba，gydF4y2Ba氮化镓gydF4y2Ba的功率密度为gydF4y2Ba5 - 10gydF4y2Ba瓦gydF4y2Ba/gydF4y2Ba毫米gydF4y2Ba(W /毫米)gydF4y2Ba栅极宽度，gydF4y2Ba砷化镓gydF4y2Ba晶体管的功率密度为gydF4y2Ba０．５gydF4y2Ba至gydF4y2Ba1 W /毫米gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

简而言之，为了在削波前使电流gydF4y2Ba/gydF4y2Ba电压峰值达到最大值以优化功率输出，负载电阻将是负载线路斜率的倒数（忽略器件和封装的反应性寄生效应）。最佳功率负载总是不同于按照线性电路理论所得出的最大程度提高器件增益所需的功率负载。gydF4y2Ba

氮化镓gydF4y2Ba扩大gydF4y2Ba电流-电压gydF4y2Ba“运行场”的能力gydF4y2Ba

回到对功率性能的简单估算，gydF4y2Ba0.25 * (gydF4y2BaVgydF4y2Ba_dsQgydF4y2Ba- vgydF4y2Ba_kgydF4y2Ba）*gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}，因此，可以通过使用以下器件获得更高功率：gydF4y2Ba

我gydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}值更高的器件gydF4y2Ba
可在更高静态电压下运行的器件gydF4y2Ba
两者兼具（更高gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}和gydF4y2BaVgydF4y2Ba_dsQgydF4y2Ba）的器件gydF4y2Ba

商用gydF4y2Ba氮化镓gydF4y2Ba工艺的击穿电压在gydF4y2Ba100 VgydF4y2Ba和gydF4y2Ba200 VgydF4y2Ba之间，比gydF4y2Ba砷化镓gydF4y2Ba的击穿电压高出一个数量级，也是典型gydF4y2BaLDMOSgydF4y2Ba工艺的两倍以上。gydF4y2Ba氮化镓gydF4y2Ba有效地扩展了上述gydF4y2Ba电流-电压gydF4y2Ba运行场的边界，对于高功率gydF4y2Ba巴勒斯坦权力机构gydF4y2Ba设计而言，这种gydF4y2Ba电流-电压gydF4y2Ba曲线扩展非常令人振奋。gydF4y2Ba

是否存在让我们担扰的陷阱？gydF4y2Ba

俘获效应gydF4y2Ba是影响gydF4y2Ba砷化镓gydF4y2Ba和gydF4y2Ba氮化镓HEMTgydF4y2Ba器件gydF4y2Ba工作的一个电学现象。它发生于器件的外延层，其中可用于增强gydF4y2BaHEMTgydF4y2Ba沟道中电流的电子实质上被“陷”入缺陷状态,该缺陷发生在gydF4y2Ba砷化镓gydF4y2Ba或gydF4y2Ba氮化镓gydF4y2Ba格栅表面或内部。这种效应具有电压依赖性，并随时间推移会降低器件的运行性能，影响拐点电压之类的参数。gydF4y2Ba

氮化镓gydF4y2Ba俘获效应的一个众所周知的影响称为gydF4y2Ba拐点蠕变gydF4y2Ba，它将使gydF4y2Ba电流-电压gydF4y2Ba曲线的拐点电压右移，如下图所示。gydF4y2Ba I-V型曲线的普通膝盖罢工gydF4y2Ba

好消息是非线性gydF4y2Ba氮化镓gydF4y2Ba模型可帮助预测这种俘获效应的行为。下图显示了gydF4y2BaModelithics Qorvo甘gydF4y2Ba模型中捕获的一个gydF4y2BaQorvogydF4y2Ba裸片模型的gydF4y2Ba电流-电压gydF4y2Ba曲线。它显示了在短脉冲条件下（例如gydF4y2Ba0.05%gydF4y2Ba占空比下gydF4y2Ba0.5µ年代gydF4y2Ba脉冲宽度）的两种不同静态漏极电压（gydF4y2Ba12 VgydF4y2Ba和gydF4y2Ba28 VgydF4y2Ba，下图中标记为gydF4y2BaVgydF4y2Ba_{dsQ1gydF4y2Ba}和gydF4y2BaVgydF4y2Ba_{dsQ2gydF4y2Ba}）的仿真。gydF4y2Ba

您可看到gydF4y2Ba拐点电压gydF4y2Ba和gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}如何受到与陷阱相关的拐点蠕变效应的影响。将gydF4y2Ba自热参数gydF4y2Ba输入值设置为零时，该模型数据很好地再现了在gydF4y2Ba12 VgydF4y2Ba和gydF4y2Ba28 VgydF4y2Ba静态漏极电压（gydF4y2BaVgydF4y2Ba_gsQgydF4y2Ba设置为夹断值）短脉冲条件下测得的gydF4y2Ba电流-电压gydF4y2Ba曲线。gydF4y2Ba

我们从上述讨论中得知，这两个参数会相应地影响器件的最大功率，因此模型随工作电压而跟踪gydF4y2Ba电流-电压gydF4y2Ba变化的能力将十分重要，具体取决于应用。gydF4y2Ba

2种静态漏极电压的I-V曲线仿真gydF4y2Ba

非线性模型可加快设计流程gydF4y2Ba

了解gydF4y2Ba电流-电压gydF4y2Ba曲线的影响和细微差别及其对gydF4y2Ba巴勒斯坦权力机构gydF4y2Ba设计的基本限制和影响十分重要。如果您是这个领域的新手，希望本篇博客有助于您了解gydF4y2Ba电流-电压gydF4y2Ba曲线中许多有用的信息！gydF4y2Ba

选择负载条件以最大程度地提高大信号功率性能，这与线性共轭匹配的思路完全不同，因此在设计流程中使用非线性gydF4y2Ba氮化镓gydF4y2Ba模型可帮助您第一次就获得正确设计。无需过多担心与晶体管的输出阻抗匹配，我们需要考虑的是gydF4y2Ba如何最大程度地提高gydF4y2Ba电流-电压gydF4y2Ba“运行场”上的电流和电压变化摆幅gydF4y2Ba，这由gydF4y2Ba电流-电压gydF4y2Ba曲线的边界值控制，从拐点电压和最大电流沿着选定的负载线路下降至夹断区域。gydF4y2Ba

下载gydF4y2Ba手册gydF4y2Ba或访问gydF4y2BaQorvogydF4y2Ba设计中心gydF4y2Ba的gydF4y2BaModelithics Qorvo甘gydF4y2Ba库gydF4y2Ba页面，了解更多有关gydF4y2BaQorvo甘gydF4y2Ba晶体管非线性模型的信息。申请免费获取，请访问gydF4y2Bahttps://www.modelithics.com/requests/qorvogangydF4y2Ba。gydF4y2Ba

注意：本篇博客中的第一个和最后一个示例图形基于gydF4y2BaModelithics Qorvo甘gydF4y2Ba库gydF4y2Ba的图形而重新创建。gydF4y2Ba

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