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在硅(Si)和砷化镓(GaAs)之后,氮化镓(GaN)以其禁带宽、击穿电压高、电子饱和速率高、稳定性和导热性好等优良特性,被人们称为第三代半导体。GaN材料的这些特性使得AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)在高温、高频、大功率等方面的应用场合有很大的优势。随着军用和民用通讯市场的不断开拓与发展,人们对于AlGaN/GaN HEMT器件的可靠性及电路设计等方面都提出了更高的要求。虽然人们对GaN微波功率器件的研究已经持续了多年,但器件可靠性、AlGaN/GaN HEMT器件的小信号及大信号建模理论方面的研究成果较少,模型方面大多沿用MESFET和GaAs的已有模型理论,无法很好的描述GaN器件特有的高频特性。本论文提出了一种新的适用于栅偏源结构AlGaN/GaN HEMT器件的18元件19参数小信号等效电路模型。与经典的FET模型相比,新模型考虑了GaN在高频情况下的分布电容以及栅偏源结构引起的不对称性,所以在高频下有更好的模拟精度。从新的等效电路模型的电路结构出发,我们基于MATLAB开发了一套完备的电路参数提取软件。在比较了模型计算出的器件小信号S参数与实际测量的S参数后,我们发现此模型在20GHz范围内和各种偏置方式下均有较高的精度。在此小信号模型的基础上,我们又建立了AlGaN/GaN HEMT器件的大信号模型,并取得了较好的模拟效果。Load-Pull系统是测量器件微波大信号特性的重要工具,但较为系统的资料很少。在论文中我们基于自己的使用经验,对其系统的搭建、校准及测量的步骤进行了说明,并对系统的使用提出了若干建议。基于测试结果,我们完成了X波段AlGaN/GaN HEMT器件的双路合成固态放大器设计。电路采用了2.5mm栅宽的SiC衬底AlGaN/GaN HEMT器件。模块由器件、Wilkinson功率合成/分配器、偏置电路和微带匹配电路构成。为了保证器件的稳定工作,我们特别设计了RC稳定网络。在连续波的条件下(直流偏置电压为Vds=27V,Vgs=-4.0V),放大器在8GHz频率下最大输出功率为41.46dBm,最大效率为23.4%,合成效率为82.3%。