Source-via-based layout optimization of Gan-on-SİC high-electron-mobility transistors for rf power applications
Rf güç uygulamaları için Gan-on-SİC yüksek elektron hareketlilikli transistörlerin kaynak-via tabanlı yerleşim optimizasyonu
- Tez No: 1018029
- Danışmanlar: PROF. DR. ABDULLAH ATALAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
GaN-on-SiC HEMT yapıları kompakt, yüksek güçlü ve yüksek verimli RF güç yükselteçleri için temel yarıiletken aygıtlardır. Bununla birlikte, mikrodalga frekanslarında elde edilebilir aygıt ve MMIC performansı, özellikle arka yüzey kaynak bağlantı deliklerinden kaynaklanan kaynak-toprak endüktansı başta olmak üzere, dışsal yerleşim parazitiklerinden önemli ölçüde etkilenmektedir. Bu tezde, GaN HEMT'lerde RF performansını, çip alanı kullanımını ve ısıl davranışı iyileştirmek amacıyla kaynak bağlantı delik pozisyonları bir yerleşim seviyesi optimizasyon yöntemi olarak incelenmiştir. Bu kapsamda, bireysel-kaynak-via, dış-kaynak-via ve yan-kaynak-via yerleşimleri olmak üzere farklı kaynak bağlantı deliği konfigürasyonları tasarlanmış, üretilmiş, simüle edilmiş ve deneysel olarak karakterize edilmiştir. Bu yaklaşımlar arasında yan-kaynak-via yerleşiminin azaltılmış kaynak endüktansı ile kompakt çip alanı arasında uygulanabilir bir denge sunduğu gösterilmiştir. Söz konusu yerleşim, üç katlı X-bant GaN MMIC yüksek güçlü yükselteç tasarımında başarıyla uygulanmıştır. Üretilen yükselteç, 8--12.5 GHz frekans bandı boyunca 45 W'ın üzerinde çıkış gücü, 30 dB'nin üzerinde küçük sinyal kazancı ve yaklaşık \%40 güç-eklenmiş verimlilik sağlamıştır. Kaynak endüktansını daha da azaltırken kompakt aygıt boyutlarını korumak amacıyla çift-taraflı-kaynak-via HEMT yerleşimi de önerilmiştir. Küçük sinyal, büyük sinyal, elektromanyetik ve ısıl karakterizasyon sonuçları, bu yerleşimin bireysel-kaynak-via aygıtlarına yakın RF performansı sağlayabildiğini; aynı zamanda yerleşim verimliliğini artırdığını ve kanal sıcaklığını azalttığını doğrulamıştır. Elde edilen sonuçlar, kaynak bağlantı deliği mühendisliğinin GaN RF güç teknolojilerinde RF kazancını, MMIC kompaktlığını ve ısıl güvenilirliği eşzamanlı olarak iyileştirmek için etkili bir tasarım yaklaşımı olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
GaN-on-SiC HEMTs are key devices for compact, high-power, and high-efficiency RF power amplifiers. At microwave frequencies, however, the achievable device- and MMIC-level performance is strongly influenced by extrinsic layout parasitics, especially the source-to-ground inductance associated with backside source vias. This thesis investigates source-via placement as a layout-level optimization strategy to improve RF performance, chip-area utilization, and thermal behavior in GaN HEMTs. Several source-via configurations, including individual-source-via, outer-source-via, and side-source-via layouts, were designed, fabricated, simulated, and experimentally characterized. Among these approaches, the side-source-via layout provided a practical balance between reduced source inductance and compact chip area. This layout was successfully implemented in a three-stage X-band GaN MMIC high-power amplifier. The fabricated amplifier achieved more than 45 W output power, over 30 dB small-signal gain, and approximately 40\% power-added efficiency across the 8--12.5 GHz frequency band. A double-sided-source-via HEMT layout was also proposed to further reduce source inductance while maintaining compact device dimensions. Small-signal, large-signal, electromagnetic, and thermal characterization results confirmed that this layout can achieve RF performance comparable to that of individual-source-via devices while improving layout efficiency and reducing channel temperature. These results show that source-via engineering is an effective design approach for simultaneously enhancing RF gain, MMIC compactness, and thermal reliability in GaN power technologies.
Benzer Tezler
- Antakya tarihi ticaret merkezi mekansal yapı değişim ve gelişim sürecinin kent ticaret merkezi planlamasına etkinliği
The Effectiveness of spatial structural chance and development period of the historical trade center of Antakya in the urban trade planning
NEVİN TURGUT
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Şehircilik ve Bölge PlanlamaGazi ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NURCAN UYDAŞ
- Akaryakıtla çalışan endüstriyel tav fırınlarında yanma, sıcaklık ve basıncın optimum kontrolu
Optimum control of combustion temperature and pressure in industrial tempering furnaces working with fuel-oil
MEHMET EROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YÜCEL ERCAN
- Karıştırıcılar ve karıştırma kabındaki akım olaylarının incelenmesi
Başlık çevirisi yok
NADİR İLTEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ÖMER SAMİH MERTBAŞ
- Temel boyutlarıyla müziksel işitmenin incelenmesi
Research in musical audibility with it's basic dimensions
MEHLİKA DÜNDAR