功率放大器热均匀性结构设计与优化开题报告

 2022-12-12 04:04:23

1. 研究目的与意义

异质结双极晶体管HBT(HeterojunctionBipolor Transistar)是指发射区、基区和集电区由禁带宽度不同的材料制成的晶体管.异质结双极晶体管与传统的双极晶体管不同,前者的发射极材料不同于衬底材料,后者的整个材料是一样的,因而称为异质结器件。异质结双极晶体管的发射极效率主要由禁带宽度差决定,几乎不受掺杂比的限制。这就大大地增加了晶体管设计的灵活性。异质结双极晶体管的结构特点是具有宽带隙的发射区,大大提高了发射结的载流子注入效率。HBT的功率密度高,相位噪声低,线性度好,单电源工作,虽然其高频工作性能稍逊于PHEMT,但它特别适合在低相位噪声振荡器、高效率功率放大器、宽带放大器中应用。

电子信息材料产业的技术水平和发展规模,已经成为衡量一个国家经济发展状况、科技进步和国防实力的重要标志。第一代半导体材料以硅为代表。硅是目前为止人们认识最全面、制造工艺水平最高的半导体材料。第二代半导体材料以低位错密度的垂直梯度凝固法(VGF)和水平(HB)方法生长的导电GaAs衬底材料为主。第三代半导体材料以宽禁带半导体材料为代表。其中GaAs、InP基晶格匹配和应变补偿材料体系发展得相当成熟,已成功地用来制造超高速,超高频微电子器件和单片集成电路。广泛应用于微波振荡器、低噪声放大器、功率放大器、信号混合器、分频器、MMIC、T/R组件、全球定位系统GPS以及微波、毫米波的军用通信等领域。

现代通信系统中的射频系统要求功耗低、效率高以及体积小。近年来,无线通讯朝大容量、多电平、多载波、高峰均比和宽频带方向飞速发展,宽带数字传输技术(如OFDM、CDMA 等)和高频谱效率的调制方式(如QPSK、QAM等)正获得越来越广泛的应用,从而对射频系统性能提出更为苛刻的要求。功率放大器作为射频系统的关键部件,其所消耗的功率在整个射频系统所占比例相当大。低效率的功率放大器严重影响系统的整体性能。所以,设计高效率射频功率放大器对于减少电源消耗,提高系统稳定性,节约系统成本都由十分重大的意义。

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2. 研究内容与预期目标

研究内容:

功率放大器大功率输出产生严重热效应,致使功放性能退化,为得到优良性能的射频功放,应解决热效应瓶颈问题。

预期目标:

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3. 研究方法与步骤

拟采用的方法:

先对散热结构进行设计,增加器件的通孔并连接至外部散热装置,其次制作模型来设计出自适应功率单元技术,增加金属块达到散热目的。

步骤:

1、增加器件通孔,利用面积散热;

2、设计自适应功率单元;

3、增加通孔内金属块从而改善热均匀结构;

4、使用COMSOL得到温度仿真结果。

4. 参考文献

[1] 周守利,崇英哲,黄永清等. 考虑自热效应的重掺杂AlGaAs/GaAs HBT电流特性分析[J]. 电子器件,2004:559-563.

[2] 张彦斌. 功率放大器散热优化设计[C]. 中国电子学会电子机械会议论文集. 云南,2007, 10:324-330.

[3] 王磊,文耀普. 一种微波功率放大器的热设计与验证方法[J]. 航天器工程,2011,02:52-56.

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5. 工作计划

(1)2022.2.20-2022.2.26 图书馆查阅资料;

(2)2022.2.27-2022.3.5网上查阅资料;

(3)2022.3.6-2022.3.12完成开题报告;

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