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基于单层石墨烯场效应晶体管的分布式放大器

DOI：10.1142/S0218126619502311 期刊：Journal of Circuits, Systems and Computers 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 由于石墨烯沟道具有超高载流子迁移率和极低电阻率，石墨烯场效应晶体管（GFET）成为未来射频与微波电子器件的理想候选器件。本文介绍了现有GFET紧凑型电路级模型的研究进展，并基于漂移-扩散输运理论实现了适用于射频/微波电路分析的Verilog-A模型。最终采用先进设计系统（ADS）工具，基于该GFET模型设计了一款分布式放大器（DA）。仿真结果显示：在1.5V电源电压下，该放大器增益达8dB，输入/输出回波损耗小于-10dB，-3dB带宽覆盖直流至5GHz范围，功耗约60.45mW。最后将该分布式放大器的主要性能参数与0.18μm CMOS工艺进行了对比分析。
作者： Ali Safari，Massoud Dousti，Mohammad Bagher Tavakoli
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

设计一种基于单层石墨烯场效应晶体管的分布式放大器，用于射频和微波应用，利用石墨烯的高载流子迁移率来克服传统放大器的局限性。

研究成果

我们建立了一个单层石墨烯场效应晶体管（GFET）的小信号模型，并利用该模型设计了一款分布式放大器，其增益为8dB，带宽覆盖直流至5GHz，且回波损耗良好。虽然其性能不及CMOS器件，但石墨烯在迁移率方面具有提升潜力，未来有望实现高达太赫兹频段的运行。

研究不足

GFET技术目前相比CMOS具有较低的增益和带宽，且该模型基于模拟而未经实验验证。GFET中的载流子迁移率因衬底和介电效应而降低，从而限制了性能。

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