以氮化鎵電晶體為基礎之雙模式轉導調節器

113年11月10日

【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