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GaAs MESFET晶体管的器件电磁特性研究

阿姆里Houda1以及Zaabat Mourad2

1Mouhamed Cherif Messaadia大学。科学和技术学院。阿尔及利亚Souk Ahrass材料科学研究所

2有源器件和材料实验室“,”Larbi Ben M 'Hidi大学。Oum El Bouaghie,阿尔及利亚

*通讯作者:
阿姆里Houda
Mouhamed Cherif Messaadia大学
科学和技术学院。材料科学系
阿尔及利亚的露天集市

收到日期:23/09/2014;修订日期:13/10/2014;接受日期:17/10/2014

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摘要

本文提出了一种基于迭代法的MESFET晶体管电磁特性研究方法。这种方法是从平面电路中产生入射波和反射波之间的关系。WCIP方法是由快速模态变换算法发展而来的

关键字

WCIP;FMT;平面电路;造型;MESFET晶体管;衍射。

简介

MESFET或GaAs FET,因为它也被称为场效应晶体管的高性能形式,主要用于高性能微波应用和半导体射频放大器。简称MESFET代表金属半导体场效应晶体管。GaAs场效应晶体管的砷化镓标准,该物质用于制造场效应晶体管或场效应晶体管。GaAs FET或MESFET与标准结FET或JFET具有许多相同的特征,尽管MESFET能够提供优越的性能,特别是在射频微波操作领域,特别是在射频放大器中使用。[1

本文将迭代法应用于有源电路,即电路平面与电路两侧之间的连续反射。它在空间域和光谱域之间也有另一种行为。此外,根据边界条件,将不连续平面划分为单元,并用散射算子矩阵对其进行表征。[2

该分析被应用于计算包含MESFET晶体管的矩形波导的S参数。

迭代法Wcip

迭代法的原理波概念迭代过程已在一些研究中描述[3.4]。

这就得到了下面的一组方程:

图像(1)

图像(2)

地点:

J:电流密度。

一个:事件风波。

B:反射波。

Z0我:介质的特性阻抗。i = (1.2)

利用-式(1)、式(2)得到积分方程:

图像(3)

可以在谱域中重写为:

图像(4)

反射运算符Γ通过以下表达式与导纳运算符相关:

图像(5)

Ω各空间子域的边界和连续性条件表示为:

图像(6)

衍射算符Ŝ通过将边界条件应用于方程(7)[与金属、介电和源子域有关][6

Wcip在Mesfet上的应用

分析结构由两侧封闭的矩形波导组成。如在图2,不连续平面Ω分为单元,包括四个子域:隔离、金属、源和MESFET晶体管。电磁结构尺寸为a=b=25mm,衬底特性为epsr=4.73,厚度为1.47 mm。我们用32*32分辨率模拟这个结构。

图像(7.)

图像(7. b)

图像(8.)

图像(8. b)

pure-and-applied-physics-iterative-process

图1:迭代过程的原理[5]

pure-and-applied-physics-discontinuity

图2:不连续平面Ω。

电张力和电强度与导纳参数有关,经验如下:

图像(9)

将式(7.a)、式(7.b)、式(8.a)、式(8.b)应用于式(9),其中d=c,电场和密度可以写成如下形式:

图像(10)

地点:

图像(11)

MESFET晶体管的导纳参数由本征模型定义。MESFET的等效电路如图图3

pure-and-applied-physics-equivalent-circuit

图3:MESFET晶体管的等效电路。[7]

仿真结果

边界条件和连续性方程

的图形验证了子域的边界条件视图

pure-and-applied-physics-electrical-fields

图4:电场的子域:金属,电介质,源和晶体管。

WCIP的收敛

不连续性特征的确定需要收敛性研究,图5结果表明,透射系数的模量收敛于(90个试验函数对300个),Zin收敛于50个函数。

pure-and-applied-physics-Convergence-WCIP

图5:WCIP - a的收敛- S11随函数数的变化。- b- Zin随函数数的变化

频率模拟

图7衍射算符与频率的关系,这道迹显示了共振频率f=“45 - 140 - 235 GHz”的偏移

pure-and-applied-physics-diffraction-operator

图6:衍射算符S作为频率的函数

的痕迹图7验证并确认共振频率。在此模拟之后,我们研究了盒子特性对衍射opérateur值的影响,从以下轨迹,

pure-and-applied-physics-impedance-Zin

图7:阻抗是频率的函数。

pure-and-applied-physics-transmission-coefficient

图8:传输系数S12是频率的函数。

pure-and-applied-physics-transmission

图9:传输系数S12是频率的函数。

pure-and-applied-physics-frequency

图10:传输系数S12是频率的函数。

前面的图确定了当盒尺寸对谐振频率不重要,但介质衬底的材料和厚度改变反射系数和谐振值时,透射系数的盒特性的影响。

这种变化是由介电介质或半导体衬底的组成和原子结构造成的,然后我们回忆起,硅非常适合于MESFET结构中电磁波的衍射和传输

结论

本文对电磁波在mesfet上的传输进行了研究,验证了WCIP方法对这类电子器件也具有很高的灵活性和效率

参考文献

全球科技峰会