射頻微波功率場效應管的建模與特征

前言

　　2001年7月間，電子工業(yè)出版社的領導同志邀請各高校十幾位通信領域方面的老師，商量引進國外教材問題。與會同志對出版社提出的計劃十分贊同，大家認為，這對我國通信事業(yè)、特別是對高等院校通信學科的教學工作會很有好處?！　〗滩慕ㄔO是高校教學建設的主要內(nèi)容之一。編寫、出版一本好的教材，意味著開設了一門好的課程，甚至可能預示著一個嶄新學科的誕生。20世紀40年代MIT林肯實驗室出版的一套28本雷達叢書，對近代電子學科、特別是對雷達技術的推動作用，就是一個很好的例子?！　∥覈I導部門對教材建設一直非常重視。20世紀80年代，在原教委教材編審委員會的領導下，匯集了高等院校幾百位富有教學經(jīng)驗的專家，編寫、出版了一大批教材；很多院校還根據(jù)學校的特點和需要，陸續(xù)編寫了大量的講義和參考書。這些教材對高校的教學工作發(fā)揮了極好的作用。近年來，隨著教學改革不斷深入和科學技術的飛速進步，有的教材內(nèi)容已比較陳舊、落后，難以適應教學的要求，特別是在電子學和通信技術發(fā)展神速、可以講是日新月異的今天，如何適應這種情況，更是一個必須認真考慮的問題。解決這個問題，除了依靠高校的老師和專家撰寫新的符合要求的教科書外，引進和出版一些國外優(yōu)秀電子與通信教材，尤其是有選擇地引進一批英文原版教材，是會有好處的?！　∫荒甓鄟恚娮庸I(yè)出版社為此做了很多工作。他們成立了一個“國外電子與通信教材系列”項目組，選派了富有經(jīng)驗的業(yè)務骨干負責有關工作，收集了230余種通信教材和參考書的詳細資料，調(diào)來了100余種原版教材樣書，依靠由20余位專家組成的出版委員會，從中精選了40多種，內(nèi)容豐富，覆蓋了電路理論與應用、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、微電子、通信系統(tǒng)、電磁場與微波等方面，既可作為通信專業(yè)本科生和研究生的教學用書，也可作為有關專業(yè)人員的參考材料。此外，這批教材，有的翻譯為中文，還有部分教材直接影印出版，以供教師用英語直接授課。希望這些教材的引進和出版對高校通信教學和教材改革能起一定作用?！　≡谶@里，我還要感謝參加工作的各位教授、專家、老師與參加翻譯、編輯和出版的同志們。各位專家認真負責、嚴謹細致、不辭辛勞、不怕瑣碎和精益求精的態(tài)度，充分體現(xiàn)了中國教育工作者和出版工作者的良好美德。

內(nèi)容概要

　 本書首先回顧了一般商用微波射頻晶體管的種類和基本構造，介紹了高功率場效應管的集約模型的構成；描述了功率管一般電氣參數(shù)的測量方法，著重討論對功率管的封裝法蘭、焊接裸線、引線等無源部分進行建模和仿真，熱特征的測量仿真與建模；詳細分析了功率管有源部分的復合建模，包括小信號建模、大信號建模，電荷守恒定理，溫度變化條件下的模型建立；還從數(shù)學上分析了集約模型的函數(shù)近似逼近方法，從工程設計的角度出發(fā)闡述了模型在計算機輔助設計工具包中的應用，最后對設計的模型進行了驗證?！　〈藭嬲f明了FET建模，是一本從事RF和微波功率放大器設計及模型領域工作的專業(yè)技術人員、在學研究生所必備的參考書。

作者簡介

Peter H.Aaen，是建模組經(jīng)理，現(xiàn)在主要負責微波晶體管模型和無源元件的開發(fā)和驗證。

書籍目錄

第1章  射頻微波功率晶體管　　　　　　　　　　  1.1  引言　　　　　　　　　　　　　　　　　　  1.2　晶體管建模過程概述　　　　　　　　　　　  1.3　高功率晶體管的商業(yè)應用回顧　　　　　　　  1.4　硅器件技術發(fā)展　　　　　　　　　　　　  1.5　復合半導體（Ⅲ-Ⅴ族）器件技術發(fā)展　　　　  1.6　FET基本工作原理　　　　　　　　　　　　  1.7　封裝　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  1.8　未來發(fā)展趨勢與方向　　　　　　　　　　　  附錄A MESFET中fT的推導　　　　　　　　　  參考文獻　　　　　　　　　　　　　　　　　　第2章  高功率FET‘集約模型導論　　　　　　　　2.1  引言　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2.2　物理建?！　　　　　　　　　　　　　　　　?.3　集約模型　　　　　　　　　　　　　　　　　2.4　記憶效應　　　　　　　　　　　　2.5  結(jié)論　　　　　　　　　　　　　　參考文獻　　　　　　　　　　　　　　　　　　第3章  電氣測量技術　　　　　　　　　　　　　3.1  引言　　　　　　　　　　　　　　　　　　　3.2　電參考面　　　　　　　　　　　　　　　　　3.3　測量環(huán)境　　　　　　　　　　　　　　　　　3.4　模型提取的測量　　　　　　　　　　　　　　3.5　驗證過程的測量　　　　　　　　　　　　　　參考文獻　　　　　　　　　　　　　　　　　　第4章  無源器件：仿真和建?！　　　　　　　　?.1　引言　　　　　　　　　　　　　　　　　　4.2　封裝　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　4.3　鍵合引線　　　　　　　　　　　　　　　　4.4　MOS電容建?！　?.5　分割技術應用舉例　　　　　　　　　　　　　參考文獻　　　　　　　　　　　　　　　　　　第5章  熱特性分析與建?！　　　　　　　　　　?.1  引言　　　　　　　　　　　　　　　　　　　5.2　熱傳遞的方式　　　　　　　　　　　　　　　5.3　熱量測量　　　　　　　　　　　　　　　　　5.4　熱仿真　　　　　　　　　　　　　　　　　　5.5　集約模型　　　　　　　　　　　　　　　　　參考文獻　　　　　　　　　　　　　　　　　　第6章  有源晶體管的建?！　　　　　　　　　　?.1　介紹　　　　　　　　　　　　　　　　　　　6.2　復合管與外部各種元件的建?！　　　　　　　?.3　標度考慮　　　　　　　　　　　　　　　　　6.4　本征晶體管的建?！　　　　　　　　　　　　?.5　在晶體管模型中的頻率離散效應　　　　　　　6.6　包含統(tǒng)計變化的集約模型　　　　　　　　　　6.7　結(jié)束語　　　　　　　　　　　　　　　　　　參考文獻　　　　　　　　　　　　　　　　　第7章  集約模型的函數(shù)逼近　　　　　　　　　　　7.1  引言　　　　　　　　　　　　　　　　　　　7.2　函數(shù)及函數(shù)逼近的特性　　　　　　　　　　　7.3　函數(shù)逼近的實用方法　　　　　　　　　　　　7.4　結(jié)論　　　　　　　　　　　　　　　　　　　參考文獻　　　　　　　　　　　　　　　　　第8章  模型在CAD工具中的應用　　　　　　　　　8.1  引言　　　　　　　　　　　　　　　　　　　8.2　各類仿真器回顧　　　　　　　　　　　　　　8.3　模型執(zhí)行過程概述　　　　　　　　　　　　　8.4　模型驗證過程　　　　　　　　　　　　　　　8.5　模型執(zhí)行的類型　　　　　　　　　　　　8.6　建立一個模型庫　　　　　　　　　　　　　　8.7　模型可移植性及其未來發(fā)展趨勢　　　　　　　參考文獻　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第9章  模型驗證　　　　　　　　　　　　　　　9.1  引言　　　　　　　……縮略語

章節(jié)摘錄

　　第1章　射頻微波功率晶體管　　1.1　引言　　雖然無線通信標準會隨著最近數(shù)字編碼技術或新開發(fā)使用的電磁波波段的發(fā)展而改變，但各種通信系統(tǒng)的共同特征是，它們均要使用功率放大器。在過去的幾十年中，特別是在功率級小于1KW的范圍內(nèi)，從真空電子管或者放大器的其他形式到固態(tài)器件的轉(zhuǎn)變已經(jīng)基本完成了?，F(xiàn)在，功率放大器最核心的部分是功率晶體管?！　≡谏漕l無線通信領域，基站和長距離發(fā)射機幾乎全部使用硅LDMOs（橫向擴散金屬氧化物晶體管）高功率晶體管。除了在現(xiàn)代蜂窩通信系統(tǒng)中，LDMOs還廣泛應用于需要射頻放大的領域——HF、VHF和UHF通信系統(tǒng)，脈沖雷達，工業(yè)、科學和醫(yī)療（ISM）應用，航空電子和最近的WiMAXTM通信系統(tǒng)。這些應用的頻率范圍為從幾MHz至4 GHz以上?！　‘擫DMOS技術在高功率射頻和微波低頻段應用中占優(yōu)勢的時候，許多種化合物半導體（Ⅲ—Ⅴ簇）被用做有效的功率放大器件，特別使用在頻率高于5 GHz的應用中，同時也使用在低功率應用中，比如蜂窩手持機、藍牙技術和其他無線局域網(wǎng)絡（WLAN），這些應用通常要求產(chǎn)生1W或者更小的功率。射頻微波中最常用的復合半導體材料是砷化鎵（GaAs），它在場效應晶體管（比如金屬一半導體FET）、異質(zhì)結(jié)晶體管〔比如高電子遷移率晶體管（HEMT）〕和異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（HBT）中用做基片。這些器件的基本工作原理隨后將在本章中進行概括。砷化鎵FET和擬晶態(tài)HEMT（PHEMT）用于低功率手持機的功率放大器中，同時也用于一些高功率蜂窩基站設備中，它們也可用做毫米寬帶功率晶體管。最近的化合物半導體技術促使了采用氮化鎵為基片的HEMT器件的發(fā)展，這種器件具有很高的功率密度，使用不同的基片材料還可以得到很低的熱電阻的優(yōu)點，非常適用于高功率放大器。與GaAs FET樣，GaN FET技術同樣具有很高的特征頻率，因此這種器件具有應用于微波和毫米波頻段高功率的潛力?！　”M管無線通信系統(tǒng)的復雜度在繼續(xù)增加，迫于縮短設計周期和步入市場時間的壓力，設計者評估和開發(fā)替代設計技術具有挑戰(zhàn)性。基于經(jīng)驗和測量的經(jīng)驗主義設計方法正在逐步被計算機輔助設計（CAD）方法所取代。在一個基于CAD的設計流程中，我們需要一種在設計工具中可實現(xiàn)的準確而有效的模型，并且這是極為重要的。

編輯推薦

　　《射頻微波功率場效應管的建模與特征》全面說明了FET建模，是一本從事RF和微波功率放大器設計及模型領域工作的專業(yè)技術人員、在學研究生所必備的參考書。

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