Математическая модель мощных СВЧ полевых транзисторов для систем автоматизированного проектирования электронных устройств в многочастотных режимах
Диссертация
Удовлетворить требованиям к сокращению сроков, снижению стоимости проектирования и повышению качества проектных работ при наблюдаемом в последнее время увеличении сложности радиотехнических устройств и росте требований к их параметрам и характеристикам невозможно без использования систем автоматизированного проектирования (САПР). К тому же интенсивное освоение в настоящее время монолитной… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Разработка математической модели мощных СВЧ ПТШ с учетом эффекта саморазогрева
- 1. 1. Математические модели ПТШ для анализа многочастотных режимов работы СВЧ устройств
- 1. 1. 1. Эквивалентные схемы
- 1. 1. 2. Нелинейные модели источника тока стока
- 1. 2. Математическая модель ПТШ с учетом эффекта саморазогрева
- 1. 2. 1. Нелинейная модель ПТШ для анализа интермодуляционных искажений высоких порядков
- 1. 2. 2. Анализ влияния температуры на физические параметры модели
- 1. 2. 3. Моделирование саморазогрева канала
- 1. 2. 4. Учет в модели ПТШ пробоя стока и влияния буферного слоя
- 1. 3. Выводы
- 1. 1. Математические модели ПТШ для анализа многочастотных режимов работы СВЧ устройств
- Глава 2. Моделирование статических и высокочастотных характеристик ПТШ с учетом эффекта саморазогрева
- 2. 1. Моделирование ПТШ с учетом эффекта саморазогрева в системе автоматизированного проектирования электронных. устройств OrCAD
- 2. 2. Моделирование выходных характеристик ПТШ с учетом эффекта саморазогрева
- 2. 2. 1. Идентификация элементов тепловой подсхемы
- 2. 2. 2. Идентификация параметров нелинейного источника тока стока
- 2. 2. 3. Моделирование характеристик интегрального ПТШ с учетом эффекта саморазогрева
- 2. 3. Моделирование высокочастотных характеристик ПТШ
- 2. 4. Выводы
- Глава 3. Исследование влияния эффекта саморазогрева ПТШ на характеристики усилителей мощности
- 3. 1. Исследование влияния эффекта саморазогрева ПТШ на характеристики узкополосного усилителя с реактивными цепями согласования
- 3. 1. 1. Анализ влияния эффекта саморазорева на малосигнальные характеристики узкополосного усилителя
- 3. 1. 2. Анализ влияния эффекта саморазогрева при одночастотном и многочастотном воздействии большого сигнала
- 3. 2. Исследование влияния эффекта саморазогрева ПТШ на характеристики УБВ
- 3. 2. 1. Анализ влияния эффекта саморазорева на малосигнальные характеристики УБВ
- 3. 1. 2. Анализ влияния эффекта саморазогрева при одночастотном и многочастотном воздействии большого сигнала
- 3. 3. Выводы
- 3. 1. Исследование влияния эффекта саморазогрева ПТШ на характеристики узкополосного усилителя с реактивными цепями согласования
Список литературы
- Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1986. — 512 с.
- Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. для вузов по спец. «Радиотехника». М.: Высш. шк., 2000. — 462 с.
- Полевые транзисторы на арсениде галлия. Принципы работы и технология изготовления: Пер. с англ./Под ред. Д. В. Ди Лоренцо, Д. Д. Канделуола. М.: Радио и связь, 1988. — 496 с.
- Шварц Н.З. Усилители СВЧ на полевых транзисторах. М.: Радио и связь, 1987.-200с.
- Хотунцев Ю.Л. Полупроводниковые СВЧ устройства: (Анализ и синтез). М.: Связь, 1978. — 256 с.
- Tajima Y., Wrona В., Mishima К. GaAs FET large-signal model and its application to circuit design/ЯЕЕЕ Trans, on Electron Devices. 1981. — V. 28, № 2. -P. 171−175.
- Kasprzak Т., A. Materka. Compact DC model of GaAs FET’s for large-signal computer calculations//IEEE J. Solid-State Circuits. 1983. — V. SC-18, № 4. -P. 211−213.
- Curtice W.R. A MESFET model for use in the design of GaAs integrated circuits//IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques. 1980. — V. MTT-28, № 5. — P. 4456−4480.
- Curtice W.R. GaAs MESFET modeling and nonlinear CAD//IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques. 1998. — V. 36, № 2. — P. 220−230.
- Rodrigez Tellez J., England P. A five-parameter DC GaAs MESFET model for nonlinear circuit design//IEE Proc. G. 1992. — V. 139, № 3. — P. 325−332.
- Statz H., Newmen P., Smith I.W., Pucel R.A., Haus H.A. GaAs FET device and circuit simulation in SPICE//IEEE Trans, on Electron Devices. 1987. — V. 34, № 2. — P. 160−169.
- Rodriguez Tellez J., Al-Daas M., Mezher K.A. Comparizon of nonlinear MESFET models for wideband circuit design//IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques. 1994. -V. 41, № 3. — P. 288−293.
- Hu Z.R., McKeown J.J., Brazil Т., Stewart J.A.C. Comparison of GaAs MESFET DC models// IEEE Int. Micr. Symp. Dig. 1990. — V. 1. — P. 311−314.
- Ahmed M.M., Ahmed N., Ladbrooke P.H. An improved DC model for circuit analysis programs for submicron GaAs MESFETV/IEEE Trans, on Electron Devices. 1997. — V. 44, № 3. — P. 360−363.
- Hirose M., Uchitomi N. A large-signal model of self-aligned gate GaAs FET’s for high-efficiency power-amplifier design//lEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques. 1999. -V. 47, № 12. — P. 2375−2381.
- Maas S.A., Neilson D. Modeling MESFET’s for intermodulation analysis of mixers and amplifiers//IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques. -1990. -V. 38, № 12. P. 1964−1971.
- В.А. Балдин, Ю. А. Лазунин. Вольт-амперные характеристики полевых транзисторов с затвором Шотки//Радиотехника. 1990. — № 8. — С. 23−25.
- В.А. Балдин, Ю. А. Лазунин. Нелинейная модель ПТШ для проектирования управляющих устройств СВЧ//Радиоэлектроника. 1991. -№ 10. — С. 24−28.
- Сивяков Б.К., Сивяков Д. Б. Нелинейная модель ПТШ для анализа искажений сигналов//Изв. высш. учеб. заведений. Электроника. 1998. — № 1. -С, 56−60.
- Paggi M., Williams P.H., Borrego J.M. Nonlinear GaAs MESFET modeling using pulsed gate measurements//IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques. 1998. — V. 36, № 12. — P. 1593−1597.
- Гурьянов A.A., Сивяков Б. К. Модели арсенидгаллиевых полевых транзисторов с барьером Шотки//Актуальные проблемы электронного приборостроения и машиностроения: Сб. науч. статей. Саратов: СГТУ, 2002. -С. 115−120.
- Parker А.Е., Skellern D.J. A realistic large-signal MESFET model for SPICE//IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques. 1997. — V. 45, № 9, P. 1638−1644.
- Selmi L., Ricco B. Modelling temperature effects in the DC I-V characteristics of GaAs MESFET’s//IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques. 1993. — V. 40, № 2. — P. 273−277.
- Wei C.-J., Tkachenko Y.A., Bartle D. An accurate large-signal model of GaAs MESFET which accounts for charge conservation, dispersion and self-heating//IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques. 1998. V. 46, № 11.-P. 1638−1644.
- Angelov I., Rorsman N., Stenarson J., Garsia M., Zirath H. An empirical table-based FET model//IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques 1999. -V. 47, № 12.-P. 2350−2357.
- Maas S.A., Nelson В., Tai D. Intermodulation in heterojunction bipolar transistors//IEEE Int. Micr. Symp. Dig. 1991. — V. 1. — P. 91−93.
- Caverly R.H. Distortion in broad-band gallium arsenide MESFET control and switch circuits//IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques. 1999. — V. 39, № 4. -P. 713−717.
- Yang Y., Jaehyok Y., Bumman K., Youngsik K., Myungkyu P. Measurement and modeling of two tone transfer characteristics of high power amplifiers//IEEE EuMC2000 proceeding, October 2000. 2000. P. 55−58.
- Bue F., Gaquiere C., Hue X., Boudart В., Crosnier Y., De Jaegar J.C., Carnez В., Pons D. Infleunce of recess and epilayers in the 26−40GHz band HEMT’s intermodulation//I EEE EuMC2000 proceeding, October 2000. 2000. — P. 102−104.
- Konig F., Shimizu H., Takahashi H., Miyazawa S., Fukaya J. 4W GaAs MMIC power amplifier for PCS and W-CDMA base station//IEEE EuMC2000 proceeding, October 2000. 2000. — P. 454−456.
- Сивяков Б.К., Гурьянов A.A. Моделирование нелинейных искажений высоких порядков в ПТШ//Актуальные проблемы электронного приборостроения: Материалы Междунар. науч.-техн. конф. Саратов: СГТУ, 2002. — С. 67−70.
- Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х книгах. Пер. с англ. М.: Мир, 1984. — 456 с.
- К.В. Шалимова. Физика полупроводников. М.: Энергия, 1976. — 416с.
- Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учеб. Пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. — 488 с.
- Ruch J.G., Fawsett W. Temperature dependance of the transport properties of gallium arsenid by a Monte-Carlo method//J. Appl Phys. 1970. — V. 41, № 9. — P. 3843−3849
- Fawsett W., Boardman A.D., Swain S. Monte-Carlo determination of electron transport properties in gallium arsenid//J. Phys. Chem. Sol. 1970. — V. 31, № 9.-P. 1963−1990.
- Буробин B.A., Данилин B.H., Евдокимов H.JI., Иванов А. И. Влияние перегрева канала на характеристики мощных полевых транзисторов с барьером ШоткиЮлектронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. Вып. 3(176). 1985.-С. 3−6.
- Левиештейн М.Е., Пожела Ю. К., Шур М.С. Эффект Ганна. М.: Сов. радио, 1975. — 288 с.
- Современные приборы на основе арсенида галлия: Пер. с англ. М.: Мир, 1991. -632 с.
- Rizzoli R., Lipparini A., Esposti V.D., Mastri F., Cecchetti С. Simultaneous thermal and electrical analysis of nonlinear microwave circuits//IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques. 1992. — V. 40, № 7. — P. 1446−1455.
- Гурьянов А.А., Сивяков Б. К. Эквивалентная схема ПТШ для расчета нелинейных СВЧ устройств с учетом тепловых процессовЮлектронные приборы и устройства СВЧ: Материалы науч.-техн. конф. Саратов: Изд. Сарат. ун-та, 2002. — С. 110−118.
- Gobert Y., Salmer G. Comparative behavior and performances of MESFET and HEMT as a function of temperature//IEEE Trans, on Electron Devices. 1994. -V. 41, № 3,-P. 299−305.
- Shoucair F.S., Ojala P.K. High-temperature electrical characteristics of GaAs MESFET’s (25−400°C)//IEEE Trans, on Electron Devices. 1992. — V. 39, № 7. — P. 1551−1557.
- Wong H., Liang C., Cheung N.W. On the temperature variation of threshold voltage of GaAs MESFET’s//IEEE Trans, on Electron Devices. 1992. -V. 39, № 7. — P. 1571−1577.
- Anholt R.E., Swirhun S.E. Experimental investigation of the temperature dependence of GaAs equivalent Circuit//IEEE Trans on Electron Devices. 1992. -V. 39, № 9. — P. 2029−2036.
- Дульнев Г. Н. Методы расчета теплового режима приборов/Г. Н. Дульнев, В. Г. Парфенов, А. В. Сигалов. М.: Радио и связь, 1990. — 312 с.
- Давидов П.Д. Анализ и расчет тепловых режимов полупроводниковых приборов. М.: Энергия, 1967. — 266 с.
- Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования/ Под ред. Р. Г. Варламова. М.: Сов. Радио, 1980.- 480 с.
- Гурьянов А.А. Моделирование СВЧ схем с учетом эффекта саморазогрева ПТШ в системе ОгСАБЮлектротехнология на рубеже веков: Материалы науч.-техн. конф. Саратов: СГТУ, 2001. — С. 26−27.
- Crosnier Y., Gerard Н., Salmer G. Analysis and understanding of GaAs MESFET behaviour in power amplification//Proceedings of the IEEE. 1987. -V.134, № 1. — P. 7−16.
- Winslow T.A., Fan D., Trew R.J. Gate-drain breakdown effects upon the large signal performance of GaAs MESFET’s//IEEE Int. Micr. Symp. Dig. 1990. -V. 1. — P. 315−318.
- Fujii К., Hara Y., Yakabe Т., Yabe H. Accurate modeling for drain breakdown current of GaAs MESFET’s//IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques. 1999. — V. 47. — P. 516−518.
- Trew R.J., Mishra U.K. Gate breakdown in MESFET’s and HEMTs//IEEE Electron Device Lett. 1991. — V. 12, № 10 — P. 524−526.
- Манаев В.И. Основы радиоэлектроники. M.: Радио и связь, 1990.512 с.
- Радченко В.В. Анализ и оптимизация характеристик активных и пассивных микрополосковых СВЧ-устройств на персональных ЭВМ//Электронная техника. Сер. СВЧ-техника, вып. 2(466). 1995. — С. 45−53.
- Разевиг В.Д. Система проектирования цифровых устройств OrCAD. -М.: Солон-Р, 2000, — 160 с.
- Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств DesignLab 8.0. М.: Солон, 2000. — 704 с.
- Карлащук B.C. Электронная лаборатория на IBM PC. М.: Солон-Р, 1999.-506 с.
- Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap 6. М.: Горячая линия-Телеком, 2001. — 344 с.
- Гурьянов А.А., Сивяков Б. К. Моделирование СВЧ схем с учетом эффекта саморазогрева ПТШ в системе ОгСАБ//Новые технологии на железнодорожном транспорте и в образовании: Сб. науч. статей. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2001. — С. 85−88.
- Hewlett-Packard Communication Components. Designer’s Catalog. Hewlett-Packard Company, 1998 (в электронном виде).
- Fukui H. Determination of the basic device parameters of a GaAs MESFET//Bell Syst. Tech. J. 1979. — V. 58, № 3. — P. 771−797.
- Сивяков Д.Б. Математическое моделирование сверхвысокочастотных полевых транзисторов и монолитных интегральных схем в многочастотном режиме работы: Дисс.. канд. техн. наук. Саратов., 1998. — 180 с.
- Шварц Н.З. Линейные транзисторные усилители СВЧ. М.: Сов. радио, 1980.-368 с.
- Weinert F. Scattering parameters speed design of high- frequency transistor circuits//Electronics. 1966. — № 18. — P. 78−88.
- Froehner W.H. Quick amplifier design with scattering parameters//Electronics. 1967. — № 18. — P. 100−109.
- Разработка методов и комплекса программ проектирования широкополосных и сверхширокополосных транзисторных СВЧ усилителей мощности: Отчет о НИР/Руководитель А.В. Бутерин- №-ГРФ33 241- Инв. №А-25 369.- 1989.- 176 с.
- Савельев B.C. Транзисторные усилители СВЧ диапазона. Обзоры по электронной технике. Серия Электроника СВЧ, Вып. 5(617). М.: ЦНИИ Электроника, 1979. — 51 е.
- Сивяков Б.К., Гурьянов А. А. Исследование влияния эффекта саморазогрева на характеристики ПТШ//Электронные приборы и устройства нового поколения: Материалы науч.-техн. конф. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2002.-С. 171−177.
- Сивяков Б.К., Гурьянов А. А. Анализ нелинейных искажений одночастотных и двухчастотных сигналов в ПТШ//Актуальные проблемы электронного приборостроения: Материалы междунар. науч.-техн. конф. -Саратов: СГТУ, 2002. С. 78−81.
- Ayasly Y., Vorhaus J.Г., Mozzi R., Reynolds L. Monolithic GaAs traveling-wave amplifier//Electronics Letters. -1981. V. 17, № 12. — P. 413−414.
- Ayasly Y., Mozzi R.L., Vorhaus J.L., Reynolds L.D., Pucel R.A. Monolithic GaAs l-13GHz traveling-wave amplifier//IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques. 1982. — V. MTT-30, № 7. — P. 976−981.
- Strid E.W., Gleason K.R. A DC-12GHz monolithic GaAsFET distributed amplifier//IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques. 1982. — V. MTT-30, № 7. — P. 969−975.
- Niclas K.B., Wilser W.T., Kritzer T.R., Periera R.R. On theory and performance of solid-state microwave distributed amplifiers//IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques. 1982. — V. MTT-31, № 6. — P. 447−456.135
- Ayalsy Y., Reynolds L.D., Mozzi R.L., Hanes L.K. 2−20GHz GaAs traveling-wave power amplifier//IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques.- 1984. V. MTT-32, № 3. — P. 290−295.
- Beyer J.В., Prasad S.N., Becker R.C., Nordman J.E., Hohenwarter G.K. MESFET distributed amplifier design guidelines//IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques. 1984. — V. MTT-32, № 3. — P. 268−275.
- Ayasly Y., Miller S.W., Mozzi R., Hanes L.K. Capacitively coupled traveling-wave power amplifier//IEEE Trans, on Electron Devices. 1984. — V. ED-31, № 12. — P. 1937−1942.
- Niclas K.B., Pereira R.R., Chang A.P. A 2−18 GHz low-noise/high-gain amplifier module//Trans. on Microwave Theory and Techniques. 1989. — V. 37, № 1. — P. 198−207.
- Niclas K.B., Pereira R.R. On the design and performance of a 6−18 GHz three-tier matrix amplifier//Trans. on Microwave Theory and Techniques. 1989. -V. 37, № 7. — P. 1069−1077.
- Cioffi K.R. Broad-band distributed amplifier impedance-matching techniques//Trans. on Microwave Theory and Techniques. 1989. — V. 37, № 12. -P. 1870−1876.
- Deibele S., Beyer J.B. Attenuation compensation in distributed amplifier design//Trans. on Microwave Theory and Techniques. 1989. — V. 37, № 9.- P. 14 251 433.136