高线性GaN微波功率器件研究

基本信息
批准号:61874101
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:张凯
学科分类:
依托单位:中国电子科技集团公司第五十五研究所
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:任春江,吴少兵,郭怀新,陆海燕,魏星,郁鑫鑫,李传皓,朱广润
关键词:
高线性度移动通信AlGaN/GaN基HEMT鳍式晶体管低压工作
结项摘要

The wide bandgap semiconductor-gallium nitride has exhibited great advantages for high-power, high requency applications during the last decades. However, due to the some limitations from inherent physical mechanisms, transconductor characteristics in GaN HEMTs based on planar structure suffer from a severe degradation after the peak point.This problem would lead to a severe distortion in output signal of designed power amplifiers based on GaN technology, finally resulting in an increase in volume and cost as well as a reduce in operation efficiency of the whole system. In a device level, this project is going to improve the linearity of GaN technology in order to improve the performance of the whole system and boost the technical advantage of GaN semiconductor over others. In order to make precise schemes, the typical transconductor curve is firstly divided into two regions. By revealing the inherent mechanism behind the nonlinear transconductor behavior, establishing a new design rule for high-linearity structures and resolving the key processes, our ultimate goal is to realize novel GaN devices featuring high-linearity characteristics. Furthermore, the issue that GaN devices can not operate well in low voltage will be tackled through the precise improvement in device structrues and processes. By implementing the project, both the advantages of GaN technology in 5G communication base-stations and further development in mobile machines should be enhanced.

宽禁带半导体GaN由于高的饱和电子速度、高的击穿电压等优势,已经在高频、大功率方面显示了巨大优势。然而由于某些物理机制限制,现有平面结构GaN器件的跨导曲线呈现典型峰值特征,导致基于GaN技术的功率放大器的输出信号失真严重、线性度差,结果带来整机系统的设计复杂度、成本的增加及效率的降低。本项目拟在器件级改善GaN技术的线性度,以带动整个系统性能提升,提高GaN半导体技术优势。项目从区域化、细化GaN典型跨导曲线出发,“精准施策”,通过揭示限制GaN器件跨导线性度的主导机制,建立高线性器件结构设计规则,突破相关关键工艺技术,最终研制出高线性、高频率、高效率的GaN新结构器件,解决GaN低压应用技术难题,不仅提升GaN在未来5G移动通信基站的优势,而且将推动GaN在手机移动终端等低压应用的发展,从而能够在理论与应用上获得创新发展。

项目摘要

线性度、输出功率和附加效率是无线通信应用的关键指标。GaN器件具有显著的功率和效率优势,但是线性度存在明显缺陷。为了解决该问题,本项目首先通过理论与实验相结合的方式,揭示了GaN器件跨导非线性的主要机制,包括内在和外在两种因素。在本征上,大电流下导致的沟道内电子迁移率退化是跨导非线性的根本原因;而源极电阻是恶化跨导线性度的关键外部因素。该机理的揭示指导了实际的高线性器件设计与制备。随后,研究了新型CE-PolFET高线性器件,优化了复合沟道器件。最后,将GaN高线性器件的截止频率fT/fmax提高至84/240GHz。通过FinFET和尺度微缩技术,研制出高性能GaN低压器件,最小工作电压可到3V。4GHz时,Vd=4V下,器件输出功率密度Pout=1.94W/mm,附加效率PAE达66.6%;30GHz时,Vd=3V下,器件输出功率密度Pout=1.4W/mm,附加效率PAE=51.5%,这些结果与世界最高水平相媲美。本项目初步建立了高线性器件数值模型,形成了较为完备的GaN线性理论和高线性器件设计方法,为未来5G通信、移动终端等应用奠定了基础。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
2

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
3

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015
4

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019
5

自然灾难地居民风险知觉与旅游支持度的关系研究——以汶川大地震重灾区北川和都江堰为例

自然灾难地居民风险知觉与旅游支持度的关系研究——以汶川大地震重灾区北川和都江堰为例

DOI:10.12054/lydk.bisu.148
发表时间:2020

张凯的其他基金

批准号:51705140
批准年份:2017
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31801837
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11103051
批准年份:2011
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1632110
批准年份:2016
资助金额:70.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51477063
批准年份:2014
资助金额:89.00
项目类别:面上项目
批准号:61802066
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61901246
批准年份:2019
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41506111
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41205093
批准年份:2012
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41761067
批准年份:2017
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81771399
批准年份:2017
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:81703301
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61802243
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11502202
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21875073
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:11472260
批准年份:2014
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:81171218
批准年份:2011
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:10701039
批准年份:2007
资助金额:15.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81500340
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10902105
批准年份:2009
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11202025
批准年份:2012
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31870016
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:61100055
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11871245
批准年份:2018
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:61703036
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30973085
批准年份:2009
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:30600338
批准年份:2006
资助金额:8.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61504125
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11871347
批准年份:2018
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
批准号:50407011
批准年份:2004
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11804010
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31101192
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71102173
批准年份:2011
资助金额:18.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61472293
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61802248
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21705061
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51806121
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41704044
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1531133
批准年份:2015
资助金额:45.00
项目类别:联合基金项目
批准号:11574349
批准年份:2015
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:31860161
批准年份:2018
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11471141
批准年份:2014
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:11672037
批准年份:2016
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:11205189
批准年份:2012
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81903089
批准年份:2019
资助金额:20.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31200013
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11701454
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51302046
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61903312
批准年份:2019
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11001178
批准年份:2010
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41804121
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61802437
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61875223
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:61573018
批准年份:2015
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
批准号:11872313
批准年份:2018
资助金额:51.00
项目类别:面上项目
批准号:81501905
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61874035
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:31702288
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51104151
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41204086
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21307113
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41906114
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51474215
批准年份:2014
资助金额:83.00
项目类别:面上项目
批准号:81501638
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81801341
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61004095
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31470745
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:51603070
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21808078
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11773047
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51574288
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

GaN 线性功率器件及大信号模型

批准号:60776052
批准年份:2007
负责人:程知群
学科分类:F0404
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
2

GaN基功率器件基础问题研究

批准号:61334002
批准年份:2013
负责人:郝跃
学科分类:F0404
资助金额:280.00
项目类别:重点项目
3

GaN基微波功率器件有源层与异质界面微区瞬态温升特性研究

批准号:61376077
批准年份:2013
负责人:冯士维
学科分类:F0404
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
4

高功率微波对AlGaN/AlN/GaN高电子迁移率晶体管的作用机理研究

批准号:61701461
批准年份:2017
负责人:赵景涛
学科分类:F0119
资助金额:22.50
项目类别:青年科学基金项目