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近年来,第三代半导体材料GaN以其禁带宽度大、饱和漂移速度高、临界击穿电场高和热导率高等独特的优势,成为最令人瞩目的新型半导体材料之一。各项研究表明,GaN HEMT微波内匹配大功率器件,因其具有体积小、重量轻、输出功率大、工作温度高等方面的优势,将在各类通信、雷达、导航等设备中得到了广泛的应用,特别是在航空、航天、相控阵雷达等特殊领域要求整机小型化方面,具有较大的应用前景。在以上背景下,对GaN HEMT进行了微波功率特性研究和大功率内匹配GaN HEMT器件的研制的工作。对自主研制的2mm栅宽GaN HEMT的直流和微波功率性能进行了研究。研究结果表明,该GaN HEMT电流崩塌小于15%,饱和电流可以达到1000mA/mm,跨导为240mS/mm,截至频率ft可以达到40GHz以上。最大功率输出高于10W,功率增益高于6dB,功率附加效率高于36%。利用Curtice立方模型,对2mm栅宽GaN HEMT进行了大信号建模。首先进行精确I-V和S参数测量,从这些数据中提取C_FET3 I-V模型、栅源电容和栅漏电容模型中的参数,以及其他寄生参数。经过验证,这种模型可以达到使用要求。在Vds=28V、Vgs=-3.6V时,模型的输入阻抗和输出阻抗分别为:(14.2-j8.3)Ω和(5.2-j4.4)Ω。最后,基于2mm栅宽GaN HEMT阻抗和输出功率的特点,设计并制作了四管芯合成的内匹配电路,进行了封装和微波功率测试。利用wilkinson功分器设计了一分四功分器。器件栅极通过T型阻抗匹配网络连接至功分器,漏极直接连接至功分器。利用ADS软件对整个电路进行计算机仿真和优化计算,最终确定了电路中各元件参数。各电路元件制作完成后,对器件进行了封装和微波功率测试。结果表明,X波段输出功率高于30W,此时增益为6.8dB,功率附加效率为38.2%。