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以氮化鎵電晶體為基礎之雙模式轉導調節器

【本篇報導由車輛與能源工程學士學位學程  白凱仁助理教授研究團隊提供】

  本研究以氮化鎵高速電子遷移率場效電晶體(Gallium-nitride high electron mobility transistor, GaN HEMT)與寬頻寬運算放大器(Wide-bandwidth operational amplifier)元件為基礎,研製一雙模式操作之轉導調節器(Two-mode-operation transconductance regulator),可讓雷射二極體之驅動電流形成為短脈衝(Short pulse)時間或連續形式,以完成雷射二極體產生高頻短脈衝時間或連續波(Continuous wave)之雷射。然而,當電子元件在高頻操作下,必須考量元件本體與電路板佈局的寄生元件,對電路特性之影響。因此本研究根據所採用的雷射二極體與電晶體實際的封裝,配合相對應封裝的等效電路模型,以及考量印刷電路板與電源線之寄生元件,建構一完整的模擬電路模型,進而實驗與量測驗證其正確性。


 

  本研究研製一雙模式操作之轉導調節器(Two-mode-operation transconductance regulator, TMOTR)結合氮化鎵高速電子遷移率場效電晶體與高頻寬運算放大器,俾使雷射二極體可在短脈衝電流模式與連續電流模式操作,進而產生短脈衝時間雷射與連續波雷射,所開發之電路方塊圖,如圖1所示。本研究根據實際所採用的雷射二極體與電晶體實際的封裝,考量元件本體的寄生元件,以及印刷電路板與電源線之寄生元件,建構一完整的電路模擬模型,模擬此電路之關鍵波形,並經由所研製之雙模式操作線性調節器與系統(圖2所示),進行實驗量測確認所建構之電路模擬模型之正確性。

圖1:以GaN HEMT為基礎之雙模式操作線性調節器之電路方塊圖
圖1:以GaN HEMT為基礎之雙模式操作線性調節器之電路方塊圖

圖2:GaN HEMT為基礎之雙模式操作線性調節器與系統
圖2:GaN HEMT為基礎之雙模式操作線性調節器與系統

 

原文出處:Pai, K. J., & Lin, C. H. (2022). Simulation and implementation of a two-mode-operation transconductance regulator with a gallium nitride high-electron-mobility transistor. International Journal of Circuit Theory and Applications, 50(1), 197-213. https://doi.org/10.1002/cta.3141

白凱仁 助理教授 | 車輛與能源工程學士學位學程

研究領域為電力電子、雷射電源與高頻切換式電源。