射頻前端半導體器件的微波脈衝損傷研究

《射頻前端半導體器件的微波脈衝損傷研究》是依託清華大學，由杜正偉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：射頻前端半導體器件的微波脈衝損傷研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：杜正偉
• 項目類別：面上項目

項目摘要

微波脈衝耦合進電子系統後可能損傷射頻前端中的半導體器件，導致系統不能正常工作，本項目將對此開展深入研究。首先，構建以半導體器件管芯的物理和數值模型為核心、無源電磁結構的等效電路為外電路的射頻前端電路的物理和數值模型，實現半導體器件-電路的協同仿真，模型將考慮高溫強場的作用；其次，數值模擬研究脈衝寬度、重複頻率等微波脈衝參數與由典型半導體器件PIN管、GaAs MESFET、HEMT構成的限幅器、低噪聲放大器模組及整個限幅放大系統損傷所需微波脈衝功率的關係的規律；最後，基於物理機制、器件結構、材料特性和微波脈衝的特點並結合數值模擬結果，研究建立上述限幅器、低噪聲放大器及整個限幅放大系統的微波脈衝損傷效應的理論解析模型。同時，將對上述研究結果進行數值和實驗驗證。通過本項目的研究，將加深對微波脈衝作用射頻前端的物理過程和損傷機理的理解，獲取相關規律，為電子設備的電磁兼容和防護設計提供參考和依據。

結題摘要

微波脈衝耦合進電子系統後可能損傷射頻前端中的半導體器件，導致系統不能正常工作，本項目對此開展了研究。首先，在建立了射頻前端典型無源電磁結構（包括偶極子中心饋電的拋物面天線、多天線系統、遠場干擾源和近場干擾源輻照兩種情況下的非禁止多層印刷電路板電路、帶天線的禁止電子系統）的電磁耦合SPICE等效電路模型和典型半導體器件PIN管、GaAs MESFET、GaAs PHEMT、SiGe HBT及其構成的限幅器、低噪聲放大器的物理和數值模型並驗證了模型的正確性後，構建了以半導體器件管芯的物理和數值模型為核心、無源電磁結構的等效電路為外電路的射頻前端電路的物理和數值模型，實現了半導體器件-電路的協同仿真並驗證了仿真結果的正確性和有效性，相關模型考慮了微波脈衝作用下可能出現的高溫強電場效應；其次，利用本項目組實現的半導體器件-電路協同仿真器，數值模擬研究了微波脈衝熱損傷由上述典型半導體器件構成的限幅器、低噪聲放大器模組及整個限幅放大系統所需功率與脈衝寬度、重複頻率和微波頻率的關係的規律和損傷機理；最後，基於物理機制、器件結構、材料特性和微波脈衝的特點並結合數值模擬結果，研究建立了微波脈衝熱損傷上述限幅器、低噪聲放大器及整個限幅放大系統所需功率與脈衝寬度、重複頻率的關係的解析理論模型並驗證了模型的正確性和有效性。通過本項目的研究，加深了我們對微波脈衝作用射頻前端的物理過程和損傷機理的理解，獲取了相關規律，可為電子設備的電磁兼容和防護設計提供參考和依據。