宽禁带半导体为第三代半导体,其中最具有代表性的是氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN high mobility transistor,HEMT)。GaN HEMT具有二维电子气(Two-dimensional electron gas,2DEG)密度高,击穿电压高,功率密度大,电子饱和漂移速度高等优点,非常适合于制作大功率、高效率、高频率器件。众所周知开关模式,如E类、F类、F-1类,在设计高效率功率放大器中已经得到一定程度的认可,对他们的研究也在不断的深入。本文对E类、F类、F-1类工作模式的功率放大器的原理与设计方法进行了讨论。本文针对GaN HEMT的性能特点,开展的工作和创新如下:基于国产工艺GaN HEMT器件,并且针对GaN HEMT有一较大的输出寄生电容Cds,采用输出端添加补偿结构的方式,设计制作了一款Ku波段工作频带为13.7GHz~14.2GHz的E类功率放大器,晶体管栅宽400μm。实测输出功率大于30dBm,漏极效率大于40%,峰值漏极效率大于46%。针对AB类功率放大器线性度好,效率较差,而逆F类功率放大器效率高,但线性度差的特点,基于某单位自主设计研发的GaN HEMT,设计了一个AB/逆F类多模式功率放大器,工作频段S波段2.7GHz~3.5GHz,实测输出功率大于36dBm,漏极效率大于55%,峰值漏极效率大于72%。通过调节其栅极偏置电压可以控制功率放大器分别工作在AB类工作状态,或者逆F类工作状态。在无线通讯系统中,可根据实际情况,当需要功率放大器提供较高线性度时,调节其栅极偏置电压使其工作在AB类工作状态;当需要功率放大器提供较高效率时,调节其栅极偏置电压使其工作在逆F类工作状态。本文对于宽禁带半导体高效率功率放大器的设计具有指导意义。