混频器、通信设备、太赫兹混频二极管及其设计方法技术

本申请实施例公开了一种混频器、通信设备、太赫兹混频二极管及其设计方法，涉及太赫兹通信技术领域。该方法包括：根据待设计的目标二极管的设计参数，建立所述目标二极管的器件三维模型；基于所述器件三维模型，施加驱动功率，以进行热仿真；对热仿真的器件三维模型进行热场分析，获得所述器件三维模型的温度分布数据：对所述温度分布数据进行分析，获得所述器件三维模型的热量分布规律；基于所述热量分布规律，对所述器件三维模型的阳极进行设计。也即，该方法通过热仿真和热场分析，获得温度分布规律，从而可以知道二极管内部的热量的耗散通道，以此为依据来对二极管的阳极进行设计，能够尽可能的缓解热效应的影响，从而提高二极管的性能。二极管的性能。二极管的性能。

【技术实现步骤摘要】
混频器、通信设备、太赫兹混频二极管及其设计方法


[0001]本申请涉及太赫兹通信
，尤其涉及一种混频器、通信设备、太赫兹混频二极管及其设计方法。

技术介绍

[0002]肖特基二极管是太赫兹固态电路的核心器件。肖特基二极管因具有高频特性好、噪声电平低、开关响应迅速、动态范围大、结构相对简单等优点，被广泛应用于毫米波及太赫兹电路。二极管对太赫兹固态电路的性能起着决定性的影响。能否准确的模拟二极管的各项参量是设计太赫兹固态电路的关键。
[0003]目前，对二极管的理论分析均停留在“电磁”建模方面，而混频器虽然不需要大功率进行驱动，但长时间工作后二极管的热效应也同样影响着二极管的性能。因此，目前亟需一种针对太赫兹混频二极管设计方法，来提升用于太赫兹频段的混频二极管的性能。
[0004]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种混频器、通信设备、太赫兹混频二极管及其设计方法，旨在提升用于太赫兹频段的混频二极管的性能。
[0006]一方面，本申请实施例提供了一种太赫兹混频二极管设计方法，包括：
[0007]根据待设计的目标二极管的设计参数，建立所述目标二极管的器件三维模型；
[0008]基于所述器件三维模型，施加驱动功率，以进行热仿真；
[0009]对热仿真的器件三维模型进行热场分析，获得所述器件三维模型的温度分布数据：
[0010]对所述温度分布数据进行分析，获得所述器件三维模型的热量分布规律；
[0011]基于所述热量分布规律，对所述器件三维模型的阳极进行设计。
[0012]可选地，所述基于所述热量分布规律，对所述器件三维模型的阳极进行设计的步骤，包括：
[0013]根据所述驱动功率，计算得到所述器件三维模型的阳极的阳极温度；
[0014]在所述阳极温度大于温度阈值的情况下，确定所述阳极的形状为柱形；其中，所述温度阈值基于所述热量分布规律确定。
[0015]可选地，所述根据所述驱动功率，计算得到所述器件三维模型的阳极的阳极温度的步骤之后，还包括：
[0016]在所述阳极温度小于等于所述温度阈值的情况下，确定所述阳极的形状为长方体或四棱台。
[0017]可选地，所述对所述温度分布数据进行分析，获得所述器件三维模型的热量分布规律的步骤之后，还包括：
[0018]基于所述热量分布规律，对所述器件三维模型的电路基片进行设计。
[0019]可选地，所述基于所述热量分布规律，对所述器件三维模型的电路基片进行设计的步骤，包括：
[0020]对更换不同的电路基片的器件三维模型分别进行热仿真，获得各电路基片分别对应的阳极结温度；
[0021]基于各电路基片分别对应的阳极结温度，获得各电路基片分别对应的二极管热电阻；
[0022]根据各电路基片分别对应的二极管热电阻，从不同的电路基片中确定热电阻最小的目标电路基片。
[0023]可选地，所述热量分布规律包括：所述器件三维模型中阳极产生的热量通过二极管衬底传输到焊盘，再通过电路基片散热。
[0024]可选地，所述热量分布规律，还包括：
[0025]所述器件三维模型中阳极产生的热量通过衬底传输到焊盘，再通过混频器金属腔体散热。
[0026]再一方面，本申请实施例提供了一种太赫兹混频二极管，所述太赫兹混频二极管基于前述的太赫兹混频二极管设计方法获得。
[0027]再一方面，本申请实施例提供了一种混频器，所述混频器包括前述的太赫兹混频二极管。
[0028]再一方面，本申请实施例提供了一种通信设备，所述通信设备包括前述的混频器。
[0029]本申请的实施例提供一种混频器、通信设备、太赫兹混频二极管及其设计方法，该方法包括：根据待设计的目标二极管的设计参数，建立所述目标二极管的器件三维模型；基于所述器件三维模型，施加驱动功率，以进行热仿真；对热仿真的器件三维模型进行热场分析，获得所述器件三维模型的温度分布数据：对所述温度分布数据进行分析，获得所述器件三维模型的热量分布规律；基于所述热量分布规律，对所述器件三维模型的阳极进行设计。也即，该方法通过热仿真和热场分析，获得温度分布规律，从而可以知道二极管内部的热量的耗散通道，以此为依据来对二极管的阳极进行设计，能够尽可能的缓解热效应的影响，从而提高二极管的性能。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；
[0032]图2是本申请实施例提供的一种太赫兹混频二极管设计方法的流程示意图；
[0033]图3是本申请实施例提供的一种在仿真软件中建立的热仿真模型；
[0034]图4是本申请实施例提供的一种器件三维模型的截面结构示意图；
[0035]图5是图4中的器件三维模型热仿真时阳极位置对应产生的沟道涡流效应的热成像图；
[0036]图6是本申请实施例提供的电路基片分别为石英基片和AlN基片时在不同耗散功
率情况下的阳极结温度与热电阻的线性关系图。
具体实施方式
[0037]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0038]本申请实施例的主要解决方案是：提供一种混频器、通信设备、太赫兹混频二极管及其设计方法，该方法包括：根据待设计的目标二极管的设计参数，建立所述目标二极管的器件三维模型；基于所述器件三维模型，施加驱动功率，以进行热仿真；对热仿真的器件三维模型进行热场分析，获得所述器件三维模型的温度分布数据：对所述温度分布数据进行分析，获得所述器件三维模型的热量分布规律；基于所述热量分布规律，对所述器件三维模型的阳极进行设计。
[0039]现有技术中，太赫兹波是指频率在0.1～10THz范围的电磁波，其频谱位于毫米波与红外光波之间，兼具了微波和光波的特性并具有独特的特点，这使得太赫兹技术成为电子学和光子学研究的重要扩展。相较于微波、毫米波，太赫兹波波长更短、频段更高；相较于光波，具有更强的穿透特性以及较低的光子能量；太赫兹波一系列独特的优越特性使其具有巨大的应用前景，可广泛应用于射电天文、太赫兹通信、大气与环境监测、雷达成像、以及医学诊断等领域。
[0040]肖特基二极管是太赫兹固态电路的核心器件。肖特基二极管最早由德国物理学家Walter Schottky在1937年提出，是基于金属
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半导体结的多载流子器件。肖特基势垒二极管又称为表面势垒二极管，基本结构为金属
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半导体结。金属
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹混频二极管设计方法，其特征在于，包括：根据待设计的目标二极管的设计参数，建立所述目标二极管的器件三维模型；基于所述器件三维模型，施加驱动功率，以进行热仿真；对热仿真的器件三维模型进行热场分析，获得所述器件三维模型的温度分布数据：对所述温度分布数据进行分析，获得所述器件三维模型的热量分布规律；基于所述热量分布规律，对所述器件三维模型的阳极进行设计。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述热量分布规律，对所述器件三维模型的阳极进行设计的步骤，包括：根据所述驱动功率，计算得到所述器件三维模型的阳极的阳极温度；在所述阳极温度大于温度阈值的情况下，确定所述阳极的形状为柱形；其中，所述温度阈值基于所述热量分布规律确定。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述驱动功率，计算得到所述器件三维模型的阳极的阳极温度的步骤之后，还包括：在所述阳极温度小于等于所述温度阈值的情况下，确定所述阳极的形状为长方体或四棱台。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述温度分布数据进行分析，获得所述器件三维模型的热量分布规律的步骤之后，还包括：基于所述热量分布规律，对所述器件三维模型的电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹千里，郑慧明，于馨菲，马飞，周闻达，
申请(专利权)人：四川太赫兹通信有限公司，
类型：发明
国别省市：