Design and development of X-band GaN-based low-noise amplifiers
X-bant GaN tabanlı düşük gürültülü yükselteç tasarımı ve geliştirilmesi
- Tez No: 776158
- Danışmanlar: PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Düşük gürültülü yükselteç, Galyum nitrür, Sonlu elemanlar analizi, Low noise amplifier, Gallium nitride, Finite element analysis
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Galyum Nitrür (GaN) Yüksek Elektron Hareketlilikli Transistör (HEMT) teknolojisi yüksek güçlü uygulamalar için tercih edilen bir aday olarak ortaya çıktı. Silisyum karbür (SiC) alttaş üzerine üretilen GaN HEMT'ler, yüksek güç yoğunluğu, artırılmış doymuş taşıyıcı hızı, yüksek verimlilik, gelişmiş elektriksel bozulma ve üstün termal iletkenlik sayesinde en iyi hız ve güç kombinasyonunu sağlar. Yıllar geçtikçe, GaN teknolojisi, kompakt tasarımlar ve yüksek doğrusallık için yüksek güç taşıma kapasitesi nedeniyle alıcı-vericilerin alıcı ucunda kullanılan düşük gürültülü uygulamalarda da yerini almaya başladı. GaN tabanlı düşük gürültülü yükselteçler (LNA'lar) için, gürültü faktörünü (NF) iyileştirerek rakip teknolojilere yaklaştırmak zorlayıcıdır. Ayrıca, GaN tabanlı LNA'ların dayanıklılığında, hayatta kalma ve geri dönüş süresi (RRT) açısından daha fazla iyileştirmeye ihtiyaç vardır. Bu amaçla, NANOTAM'ın 0.15 µm SiC tabanlı GaN HEMT fabrikasyasonu kullanılarak beka kabiliyeti 42 dBm'ye kadar çıkabilen ve NF'si 1.2 dB kadar düşük olan LNA'lar gerçekleştirilmiştir. LNA'nın beka kabiliyeti, kazanç kısılması ve ileri kapı akımı açısından incelenirken, RRT, transistörün RC zaman sabiti ve tuzak fenomeni ile ilgili olarak ayrıntılı olarak araştırılmıştır. LNA tasarımında, endüktif kaynak dejenere HEMT'nin önemi ve kararlılık devrelerinin NF'de sağlanan iyileştirmelere yönelik rolü ayrıntılı olarak tartışılmaktadır. Ayrıca, LNA monolitik mikrodalga tümleşik devresinin termal simülasyonları ve kızılötesi termografik ölçümleri, HEMT'nin iki boyutlu elektron gazının içinde görülen maksimum kanal sıcaklığını ortaya çıkarmak için ilişkilendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Gallium nitride (GaN) high electron mobility transistor (HEMT) technology emerged as a preferable candidate for high-power applications. GaN HEMTs on silicon carbide (SiC) substrate provide the best combination of speed and power due to high power density, escalated saturated carrier velocity, high efficiency, enhanced electrical breakdown, and superior thermal conductivity. Over the years, GaN technology also started to take its place in low-noise applications due to built-in power handling capability at the receive end of transceivers for compact designs and high linearity. For GaN-based low-noise amplifiers (LNAs), improving the noise figure (NF) and getting it close to other competitive technologies is always challenging. Moreover, further improvement in the robustness of GaN-based LNAs in terms of survivability and reverse recovery time (RRT) is needed. For this purpose, NANOTAM's 0.15 µm GaN on SiC HEMT process is used to realize LNAs, one with survivability as high as 42 dBm and the other having NF as low as 1.2 dB. Survivability is investigated in terms of gain compression and forward gate current, while RRT is explored in detail with respect to the RC time constant of transistor and trap phenomenon. In the LNA design, the significance of inductive source degenerated HEMT, and the role of stability networks towards NF improvement are discussed in detail. Furthermore, thermal simulations and infrared (IR) thermographic measurements of the LNA monolithic microwave integrated circuit are correlated to unveil the maximum channel temperature buried inside the two-dimensional electron gas of HEMT.
Benzer Tezler
- Design and development of GaN amplifiers for transceiver applications
Alıcı-verici uygulamaları için GaN yükselteclerinin tasarımı ve geliştirilmesi
MUHAMMAD IMRAN NAWAZ
Doktora
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Anahtarlamalı güç kaynaklarında oluşan harmoniklerin elektromanyetik uyumluluk üzerine etkileri ve filtre tasarım yaklaşımları
Effects of noise caused by harmonics generated in switched mode power supply on EMI/EMC and filtering studies
YUNUS FURKAN DİLMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞUAYB ÇAĞRI YENER
- Stochastic bitstream-based vision and learning machines
Stokastik bit akışı tabanlı görü ve öğrenme makineleri
SERCAN AYGÜN
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ECE OLCAY GÜNEŞ
- İmpulsif gürültünün incelenmesi ve V.32 modemin impulsif gürültülü ortamda hata başarımı
Başlık çevirisi yok
ERCAN BÜYÜKKARA
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. ÜMİT AYGÖLÜ
- Hafif siklet bir uçağın kaplama perçin ve rib hesabı
The Calculations of skin rivets and rib design of light airplane
MEHMET SAİT SAFFET BAYSAL