1. 研究目的与意义
近些年来,由于通信理论的突破、数字信号处理技术的创新、超大规模集成电路工艺的发展以及消费者对于产品可靠性和便捷性的日益需求，再加上政府和一些企业的大力投资，无线通讯产业得到了突飞猛进的发展。全国移动电话用户数量庞大;我国网民数量也随着科技的进步日趋上涨 ,其中手机网民的规模已经超过十亿人。由此可见，无线通信已经成为带动通信产业高速增长的重要引擎,并成为推动社会经济快速发展的强大动力功率放大器作为无线通信系统的核心模块,其性能的好坏将直接影响整个发射机的技术指标。工艺尺寸的不断减小,工作频率的不断提高·,导致设计一个大功率、高增益、高线性度和高效率的射频功率放大器成为一个难点。在以往的功率放大器产品中, gaas器件几乎垄断了所有市场。然而近几年来, sige hbt器件及电路设计技术渐渐地成为了研究的热点。在无线通信系统的功耗中，发射机占了绝大部分，而其末级的功率放大器又是最关键部件，存在着较大的功率损耗。对于不同类型的发射机，末级功率放大器占整个系统功耗的60% ~90% 之多，制约了系统性能。
为提高输出功率，实际应用中射频功放通常需采用并联多管的功率单元提供功率输出，为节约成本，缩小版图面积，在不违背设计规则前提下晶体管应尽量靠近，从而器件产生严重的自热与互热效应，致使位于中间的器件温度飙升，热失效是电子设备的主要失效形式之一，据统计，电子设备的失效有55％是温度超过规定值引起的，随着温度的增加，电子设备的失效率呈指数增长，影响功放整体输出性能与可靠性，所以，功率器件热设计是电子设备结构设 计中不可忽略的一个环节。随着芯片向高集成度、高速高频、超高i/o 端子数的方向发展 ,芯片特征尺寸越来越小,元件封装密度也越来越高,单位面积功耗迅速上升,使芯片温度也越来越高.芯片上温度的不均匀会导致热斑、热奔等热效应,从而使芯片烧毁，集成电路的热设计和热特性评估成为近年来重要话题之一.在极端恶劣的工作环境下, 比如炎热的沙漠、高温的生产现场、苛刻的航天环境等等,ic 芯片的温升问题就尤其突出 ,电子系统的可靠性问题相比其他问题而言往往就具有了压倒性的重要意义。热分析同信号完整性分析 、功率分析一样成为集成电路分析中不可缺少的部份，国内外所做研究工作有动态热分析，稳态热分析，电热耦合模型的分析，集成电路中互连线的热分析和芯片封装热模拟等几个方面。然而这些研究关注的多是芯片封装后的热分析，为了在流片之前给ic设计工程师提供一些优化电路的建议,一个简单集成电路进行芯片级的瞬态热分析, 通过调整热载荷脉冲时间仿真得到了此电路的热时间常数;模拟了同一频率不同占空比下电路的热响应情况 ;模拟了同一时间内、同一占空比、不同频率下电路热响应情况。有很多的原因会导致功率放大器温度上升，功耗是最主要的热量来源，功耗热量不能及时散出去，就会在晶体管表面慢慢形成热量积聚，最终导致功率放大器温度上升。针对热效应对功率放大器输出特性线性度与效率的影响，人们已经开展了许多相关的研究。在现有技术中通常的做法即改善热环境以及降低热源，比如从放大器版图着手，优化热散环境，改善指间距离，指长等手段获取均匀温度分布的功率单元，再者可以利用镇流电阻特性，改变热电指间的负反馈效应，来稳定电路。在一定功耗条件下能够获得低温的晶体管具有重要的意义，但是这些方法并不能从根本上明显的改善热效应的瓶颈问题。所以，后来有人提出了热分流（空气桥）的改善方法，即在芯片表面加入一层导热系数较高的金属材料，使芯片表面的热量能够通过它及时散开，降低温度防止热积聚导致热损。热效应如果得到改善意味着功率放大器性能瓶颈得到解决，减少热积累，降低温度。还能够提高功率晶体管性能及寿命，增加它的可靠性与稳定性。从长远角度来看，无论是对人类的日常生活，还是工业生产，倡导节能环保等都具有重大得意义
良好的热设计是保证设备可靠运行的基础为给功放设计者提供版图设计参考，建立功率单元的温度模型意义重大。本课题拟通过对自热与互热效应的影响因素的研究，建立准确的功率单元的温度模型，并与仿真结果对比验证模型的正确性。2. 研究内容和预期目标
研究内容：
（1）总结温升对器件性能的影响，以及降温常用的改善方法；
（2）建立简化的多管并联功率单元器件热结构模型；
3. 研究的方法与步骤
拟采用的方法：
通过自热与互热效应对热导通角产生的影响，建立一个分布式热模型，通过模型的计算结果与comsol软件仿真结果的对比，从而确认模型的准确性。
4. 参考文献
[1] 张彦斌.功率放大器散热优化设计[c]. 中国电子学会电子机械会议论文集. 云南，2007, 10：324-330.
[2] 张涛.基于ltcc技术的平衡式功率放大器设计与热分析[d]. 西安电子科技大学，2013.
[3] 王磊，文耀普.一种微波功率放大器的热设计与验证方法[j].航天器工程，2011,02：52-56.
5. 计划与进度安排
(1)2022.2.20-2022.2.26 图书馆查阅资料；
(2)2022.2.27-2022.3.5 网上查阅资料；
(3)2022.3.6-2022.3.12 完成开题报告；
