用于脉冲雷达应用的氮化镓HEMT
对gan组件需求的很大一部分将来自雷达，无论是国防还是民用应用。对于sic上的gan，高电子迁移率晶体管（hemt）具有高增益、高开关速度和高功率密度的优势。
这些优势是目前取代雷达常用的高功率、大带宽行波管（twt）放大器的趋势背后的原因。gan hemt消除了由于阴极耗尽而导致的twt放大器固有的使用寿命相对较短的限制，长时间存储后开启时twt损坏的风险，以及由于管中的所有组件都是潜在的单点硬故障，因此平均故障间隔时间（mtbf）较低。
关键考虑因素
大多数基于gan hemt的雷达设计的核心是使用脉冲rf信号的脉冲放大器，晶体管由直流偏置供电。对于某些应用，对直流偏置进行脉冲处理可降低干扰和功耗。与连续波 （cw） 模式相反，脉冲操作具有减少外部直流电源需求和发热的优点。
这种操作的主要挑战是在漏极侧实现高电流以及较短的开关时间，这两者都可以通过gan器件实现。
然而，gan hemt，例如来自wolfspeed的hemt，确实需要在偏置方面仔细考虑。它们是耗尽模式元件，通常在栅极-源极电压为零时导通。考虑到这一点，必须首先在栅极施加负电压以将其关闭。
漏极脉冲切换
为了实现漏极脉冲，可以在负载开关配置中使用p沟道或n沟道调整mosfet。使用 p 沟道 mosfet 时（图 1a），源极连接到输入电压轨，漏极连接到负载。要打开开关，栅源电压vgs必须大于阈值电压vth。换句话说：
图1：需要 n 沟道控制电路块的 p 沟道负载开关电路 （a） 和 n 沟道负载开关
使用 n 沟道 mosfet 时，漏极连接到输入电压轨，源极连接到负载。输出电压是负载两端的电压。要打开开关，栅源电压vgs必须大于vth。换句话说：
vgs ≥ v输出 + vth
为此，n 沟道负载开关需要第二个电压轨来控制栅极（图 1b）。输入电压轨可以认为与调整管无关，n沟道负载开关可用于非常低的输入电压轨或更高的电压轨，只要vgs保持高于vth。
当开关时间不重要时，p 沟道 mosfet 可提供简单的电路设计。
脉冲电路
以下电路（图2）使用更简单的p沟道负载开关，实现1.9 μs导通时间，在漏极侧提供高达20 a的电流。
图2：该电路满足高达 20 a 的大电流要求
使用 100v p 沟道 mosfet sqm120p10，可实现以下规格：
vds （v） = –100 v
rds（on）（ω） = 0.0101 @ vgs = –10 v
rds（on）（ω） = 0.0150 @ vgs = –4.5 v
漏极电流 （id） = –120 a
电路的输入和输出为：
dc_in：连接到直流电源 （50 v）
pa_drain：连接到射频晶体管的漏极
j1：连接到脉冲控制信号
j2：在设置所需的idq时短路以旁路q2
zenner二极管保护mosfet，使q2 vgs不超过14 v。
r2和r5构成分压器，为q2栅极提供控制电压。j2引脚1处的电压>1 v使n沟道fet q4导通，q2的vgs从0 v变为–8 v，从而导通。输出电压变为：
pa_drain = dc_in – （rds（on）× id)
当j1引脚1的脉冲输入信号为低电平（>0.7 v）时，q4关断，q2 vgs = 0，q2关断，pa_drain输出电压为0 v。
r2 和 r5 值的选择基于通过分压器的电流和 mosfet 栅极控制电压。对于大电流应用，可以选择r2和r5值来设置q2 vgs，从而降低q2导通电阻rds（on）。但是，这可能会延迟关闭。
将 vgs 设置为导通时为 –8 v 可实现 28v 至 –50v 的宽直流范围。在此范围内，vgs的范围为–4.5 v至–8 v。
在 wolfspeed 测试期间，漏极电流 id 为 18 a，rds（on）≈ 0.01 ω，输出电压为 49.82 v，接近 dc_in （50 v）。使用1 ms 10%脉冲测试信号时，当输出直流电压达到dc_in的1%时，观察到导通时间为88.90 μs。
氮化镓应用的沃尔夫速度
随着国防部门使用有源电子扫描阵列（aesa）技术3在共享电子设备和天线孔径中整合雷达、电子支持、电子攻击和通信等多种射频功能，gan hemt在尺寸、重量、功率和鲁棒性方面的优势将变得更加引人注目。
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这些优势是目前取代雷达常用的高功率、大带宽行波管（twt）放大器的趋势背后的原因。gan hemt消除了由于阴极耗尽而导致的twt放大器固有的使用寿命相对较短的限制，长时间存储后开启时twt损坏的风险，以及由于管中的所有组件都是潜在的单点硬故障，因此平均故障间隔时间（mtbf）较低。
关键考虑因素
大多数基于gan hemt的雷达设计的核心是使用脉冲rf信号的脉冲放大器，晶体管由直流偏置供电。对于某些应用，对直流偏置进行脉冲处理可降低干扰和功耗。与连续波 （cw） 模式相反，脉冲操作具有减少外部直流电源需求和发热的优点。
这种操作的主要挑战是在漏极侧实现高电流以及较短的开关时间，这两者都可以通过gan器件实现。
然而，gan hemt，例如来自wolfspeed的hemt，确实需要在偏置方面仔细考虑。它们是耗尽模式元件，通常在栅极-源极电压为零时导通。考虑到这一点，必须首先在栅极施加负电压以将其关闭。
漏极脉冲切换
为了实现漏极脉冲，可以在负载开关配置中使用p沟道或n沟道调整mosfet。使用 p 沟道 mosfet 时（图 1a），源极连接到输入电压轨，漏极连接到负载。要打开开关，栅源电压vgs必须大于阈值电压vth。换句话说：
图1：需要 n 沟道控制电路块的 p 沟道负载开关电路 （a） 和 n 沟道负载开关
使用 n 沟道 mosfet 时，漏极连接到输入电压轨，源极连接到负载。输出电压是负载两端的电压。要打开开关，栅源电压vgs必须大于vth。换句话说：
vgs ≥ v输出 + vth
为此，n 沟道负载开关需要第二个电压轨来控制栅极（图 1b）。输入电压轨可以认为与调整管无关，n沟道负载开关可用于非常低的输入电压轨或更高的电压轨，只要vgs保持高于vth。
当开关时间不重要时，p 沟道 mosfet 可提供简单的电路设计。
脉冲电路
以下电路（图2）使用更简单的p沟道负载开关，实现1.9 μs导通时间，在漏极侧提供高达20 a的电流。
图2：该电路满足高达 20 a 的大电流要求
使用 100v p 沟道 mosfet sqm120p10，可实现以下规格：
vds （v） = –100 v
rds（on）（ω） = 0.0101 @ vgs = –10 v
rds（on）（ω） = 0.0150 @ vgs = –4.5 v
漏极电流 （id） = –120 a
电路的输入和输出为：
dc_in：连接到直流电源 （50 v）
pa_drain：连接到射频晶体管的漏极
j1：连接到脉冲控制信号
j2：在设置所需的idq时短路以旁路q2
zenner二极管保护mosfet，使q2 vgs不超过14 v。
r2和r5构成分压器，为q2栅极提供控制电压。j2引脚1处的电压>1 v使n沟道fet q4导通，q2的vgs从0 v变为–8 v，从而导通。输出电压变为：
pa_drain = dc_in – （rds（on）× id)
当j1引脚1的脉冲输入信号为低电平（>0.7 v）时，q4关断，q2 vgs = 0，q2关断，pa_drain输出电压为0 v。
r2 和 r5 值的选择基于通过分压器的电流和 mosfet 栅极控制电压。对于大电流应用，可以选择r2和r5值来设置q2 vgs，从而降低q2导通电阻rds（on）。但是，这可能会延迟关闭。
将 vgs 设置为导通时为 –8 v 可实现 28v 至 –50v 的宽直流范围。在此范围内，vgs的范围为–4.5 v至–8 v。
在 wolfspeed 测试期间，漏极电流 id 为 18 a，rds（on）≈ 0.01 ω，输出电压为 49.82 v，接近 dc_in （50 v）。使用1 ms 10%脉冲测试信号时，当输出直流电压达到dc_in的1%时，观察到导通时间为88.90 μs。
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