功率器件仿真基本方法

功率器件仿真基本方法 对于微波大功率有源器件来说，其输入输出阻抗是一个关键的参数，且不易测量。而在设计中，没有这些参数，设计将无从下手。目前微波大功率的有源器件大多采用金属氧化物半导体场效应晶体管(LDMOSFET-Lateral Diffu sed metallic ox ide semicondu ctor field effect transistor)，因此本文以 LDMOS 功率管的仿真为例探讨微波有源器件仿真。 由于大家所公认的大功率器件仿真的难度，特别是在器件模型建立方面的难度，使得这一工作较其他电路如小信号电路仿真做的晚，且精度也较小信号电路低。目前公司内部在这方面所作的工作也相对较少。 随着技术的发展，目前的很多仿真软件已经做的很完善，如 ADS，它可以提供各种数字和模拟系统及电路的仿真平台，用户的主要任务就是给目标器件建模和搭建电路。而目前我们使用的主流LDMOS 器件即Motorola 的大部分器件均提供ADS 仿真的模型，我们只要直接使用，这给我们的仿真工作带来了极大的方便，极大的减小了工作量，并提高了准确度。 本文主要探讨使用 ADS2002 仿真计算大功率 LDMOS 器件的工作点、输入输出阻抗及其对应的线性指标、电流、增益等电参数。 1 LDMOS器件模型 首先我们了解一下 Motorola 的 LDMOS 器件库的情况。图 1.1 是其在原理图中的符号。 图 1.1 Motorola LDMOS 器件模型 它的器件分为两类：单管(MRF_MET_MODEL & MRF_ROOT_MODEL) 和对管(MRF_MET_PP_MODEL & MRF_ROOT_PP_MODEL)。从上面的名称我们可以看出，每一个管子有两个模型，即MET 模型和ROOT 模型。 MET LDMOS 模型(Moto Electro Thermal Model)是一个经验大信号模型，它可以精确的描述在任意的偏置点和环境温度下的电流电压特性。其大信号和小信号模型分别如图1.2 和图1.3所示[1]。ROOT 模型是一种基于HP Root FET Model generator 产生的数据库模型，该模型生成器根据小信号的S 参数和测量得到的直流数据生成大信号模型。ROOT 模型给出的器件特性是偏置点、频率和功率电平的函数。该模型适用于已经有测量数据但是物理的或经验的模型还没有建立的器件的仿真[2]。 图1.2 大信号等效电路 MET LDMOS 模型 图1.3 小信号等效电路MET LDMOS 模型 根据上面对Motorola LDMOS 器件库的认识，在下面的讨论中，我们首先选用目前使用比较多的中等功率管MRF9045 的MET 模型。下面我们按照设计的一般步骤，对MRF9045 进行仿真、设计。 2 ...