基于InP DHBT工艺的33~170 GHz共源共栅放大器

基于500 nm磷化铟双异质结双极晶体管（InP DHBT）工艺,设计了一种工作在33～170 GHz频段的超宽带共源共栅功率放大器。输入端和输出端的平行短截线起到变换阻抗和拓展带宽的作用,输出端紧密相邻的耦合传输线补偿了一部分高频传输损耗。测试结果表明,该放大器的最大增益在115 GHz达到11.98 dB,相对带宽为134.98%,增益平坦度为±2 dB,工作频段内增益均好于10 dB,输出功率均好于1 dBm。     

83GHz InP DHBT静态分频器

A static frequency divider is presented using 0.7μm lnP DHBTs with 280 GHz ft/fmax. The divider is based on ECL master-slave D-flip-flop topology with 30 HBTs and 20 resistors with a chip size 0.62 ×0.65 mm^2. The circuits use peaking inductance as a part of the loads to maximize the highest clock rate. Momentum simulation is used to accurately characterize the effect of the clock feedback lines at the W band. Test results show that the divider can operate from 1 GHz up to 83 GHz. Its phase noise is 139 dBc/Hz with 100 kHz offset. The power dissipation of divider core is 350 mW.     

fT=140GHz,fmax=200GHz的超高速InP DHBT

InP/InGaAs/InP DHBT具有频带宽、电流驱动能力强、线性好、相位噪声低和阈值电压一致性好等优点成为研究热点。通过优化外延材料结构设计和采用四元InGaAsP缓变层消除集电结电流阻塞效应;改进发射极-基极自对准工艺和集电区台面侧向腐蚀工艺,降低Rb和Cbc乘积;优化PI钝化工艺和空气桥互联等工艺,实现了发射极面积为2μm×10μm的自对准InP/InGaAs/InP DHBT器件,其直流增益β约为25,击穿电压BVCEO≥7 V@10μA,在VCE=4 V,Ic=10 mA下,截止频率fT=140 GHz,最高振荡频率fmax=200 GHz,优于同一外延片上的非自对准InP DHB器件,该器件将可应用于高速光通信和微波毫米波通信。     

fMAX为425GHz转移衬底InP／InGaAa／InP双异质结双极晶体管

美国UniversityofCalifornia采用转移衬底技术已研制成fMAX为 4 2 5GHz ,fT 为 14 1GHz的InP/InGaAs/InP双异质结双极晶体管 (DHBT) ,这是目前所报道DHBT最高的fMAX 器件的发射极接触面积为 0 5 μm× 8μm。在Jc =5× 10 4 A/cm2 下 ,击穿电压BVCEO为 8V ,且使电流增益 β为 4 3。MBE生长InP/InGaAs/InPDHBT的层结构如表所示。表　MBE生长InP/InGaAs/InPDHBT的层结构LayerMaterialDoping ThicknessEmittercap InGaAs 1× 10 19∶Si 30 0GradeInGaAs/InAlAs 1× 10 19∶Si 2 0 0N+ + emitterInp 1× 10 …     

基于InP DHBT工艺的6 bit DAC设计与实现

基于InP双异质结双极晶体管(DHBT)工艺设计并实现了一款6 bit高速数模转换器(DAC)芯片,该InP工艺DHBT器件的电流增益截止频率大于200 GHz,最高振荡频率大于285 GHz.DAC芯片采用R-2R梯形电阻电流舵结构,输入级采用缓冲预放大器结构,实现输入缓冲及足够高的增益;D触发器单元采用采样/保持两级锁存拓扑结构实现接收数据的时钟同步;采用开关电流源单元及R-2R电阻单元,减小芯片体积,实现高速采样.该DAC最终尺寸为4.5 mmX3.5 mm,功耗为3.5W.实测结果表明,该DAC可以很好地实现10 GHz采样时钟下的斜坡输出,微分非线性为+0.4/-0.24 LSB,积分非线性为+0.61/-0.64 LSB.     

基区As组分缓变对InP/InGaP/GaAsSb/InP DHBT热电性能的影响

基于非等温能量平衡传输模型,利用SILVACO/ATLAS数值计算软件,研究了四种不同基区As组分的缓变对InP/InGaP/GaAsSb/InP双异质结双极晶体管(DHBT)热电特性的影响。结果表明,As组分缓变的引入改善了器件的直流增益和特征频率,但同时器件内部温度也随之升高。直流增益和温度增加的速率随As组分缓变范围增大而增大,特征频率增加的速率随As组分缓变范围的增加而迅速减小。基区As组分为0.57至0.45由发射区侧到集电区侧线性分布的器件具有较高的增益和特征频率及较低的器件内部温度,增益、特征频率与器件内部温度得到了优化。     

InP/InGaP/GaAsSb/InGaAsSb/InP双异质结双极晶体管设计

应用半导体器件的电阻电容计算理论和SILVACO ATLAS软件,在综合考虑载流子渡越时间和电阻电容延迟时间对增益截止频率的影响下设计了一种InP/InGaP/GaAsSb/InGaAsSb/InP双异质结双极晶体管(DHBT)结构。该结构中在基区与发射区之间加入P型半导体层以降低基区与发射区之间的电子势垒,并通过引入梯度渐变材料及优化掺杂分布提高基区电场、增强集电区中易趋近于零区域的电场,器件的电流增益截止频率得到显著提升。此外,还列出了InGaP和InGaAsSb材料的禁带宽度和电子亲合势、P型GaAs_(0.51)Sb_(0.49)和InGaAsSb材料的电子迁移率的近似计算公式。     

功率为16.9 dBm增益大于20 dB的InP DHBT W波段功率放大器

A two-stage MMIC power amplifier has been realized by use of a l-μm InP double heterojunction bipolar transistor(DHBT).The cascode structure,low-loss matching networks,and low-parasite cell units enhance the power gain.The optimum load impedance is determined from load-pull simulation.A coplanar waveguide transmission line is adopted for its ease of fabrication.The chip size is 1.5×1.7 mm~2 with the emitter area of 16×1μm×15μm in the output stage.Measurements show that small signal gain is more than 20 dB over 75.5-84.5 GHz and the saturated power is 16.9 dBm @ 79 GHz with gain of 15.2 dB.The high power gain makes it very suitable for medium power amplification.     

InP/GaAsSb/InP双异质结双极晶体管技术发展现状(Ⅰ)

InP/GaAsSb/InP双异质结双极晶体管(DHBT)以其独特的交错Ⅱ型能带结构,在频率特性、击穿特性和热特性等方面较传统的InP/InGaAsSHBT与InP/InGaAs/InPDHBT等显示出极大的优越性。对InP/GaAsSb/InPⅡ型DHBT技术的提出、外延层结构设计与生长、器件结构设计、器件制造工艺与优化以及国内外发展情况研究水平、发展趋势和商业化情况进行了系统的回顾和展望。指出结合垂直方向材料结构优化缩小器件尺寸和采用微空气桥隔离基极电极结构是InP/GaAsSb/InPDHBT向THz截止频率发展的最重要的技术路线。     

一种基于InP DHBT 的CB Stack功率放大器设计

设计了一种中心频率为75 GHz的单级MMIC功率放大器,基于0.8μm InP DHBT器件制造,该器件ft/fmax为171/250 GHz。电路采用两层共基堆叠(CB Stack)结构,其中下层共基偏置采用基极直接接地,输入端发射极采用-0.96 V负压供电的方式,偏置电压Vc2为4 V。为了提高输出功率,上下两层器件进行了四指并联设计。此外,采用同样器件设计了另外一款下层共射的传统Stack结构电路。通过大信号仿真对CB Stack与国际上部分先进工艺下InP基的传统Stack结构电路性能进行对比,CB Stack结构在增益和峰值PAE上都比传统Stack有更好的表现。     

Design of InP DHBT power amplifiers at millimeter-wave frequencies using interstage matched cascode technique

In this paper, the design of InP DHBT based millimeter-wave(mm-wave) power amplifiers(PAs) using an interstage matched cascode technique is presented. The output power of a traditional cascode is limited by the early saturation of the common-base(CB) device. The interstage matched cascode can be employed to improve the power handling ability through optimizing the input impedance of the CB device. The minimized power mismatch between the CB and the common-emitter(CE) devices results in an improved saturated output power. To demonstrate the technique for power amplifier designs at mm-wave frequencies, a single-branch cascode based PA using single-finger devices and a two-way combined based PA using three-finger devices are fabricated. The single-branch design shows a measured power gain of 9.2 dB and a saturated output power of 12.3 dBm at 67.2 GHz and the two-way combined design shows a power gain of 9.5 dB with a saturated output power of 18.6 dBm at 72.6 GHz.     

共基极与共发射极结构的InP DHBT器件功率特性

制作了发射极面积为1μm×15μm×4指的InP DHBT器件,器件拓扑使用了共基极和共发射极两种结构,通过负载牵引测试系统对器件功率特性进行测试。在功率优化匹配条件下,所测得最大输出功率密度和相应的功率附加效率(PAE)在10GHz下为1.24W/mm和50%,在18GHz下的数据为0.82W/mm和26%。测试同时表明,共发射极结构相对稳定和易于匹配,共基极模式具有更大的输出功率潜力,但需要进一步解决难于匹配、容易振荡和寄生参量影响等问题。在功放电路设计中,可以根据不同需求选择合适的电路拓扑结构。     

一种新研制的W频段固态GaN功率放大器毫米波源

介绍了一种新研制的W频段固态GaN功率放大器毫米波源,给出了系统组成与工作原理,提供了其主要部件W频段固态Gunn驱动源、W频段波导-微带转换器、主放大器芯片基本性能及实验测试结果。该固态毫米波源工作频率94 GHz,输出连续波功率大于300 mW,线性增益10 dB,附加效率(PAE)大于16%。在W频段固态毫米波源研制过程中,其单片微波集成电路(MMIC)功率放大器半导体材料选择经历了GaAs、InP到GaN演变,结果清楚表明, W频段毫米波源的GaN MMlC功率放大器输出功率、增益、效率、高温性能要优于其他固态MMIC功率放大器性能。 W频段大功率固态GaN MMlC技术将在毫米波领域带来新的技术革命和应用。     

基于InP DHBT的K波段高线性功率放大器

基于1.6 μm InP DHBT工艺,研制了一款MMIC高线性功率放大器。功率放大器采用两级结构,两级管芯皆偏置在AB类状态。功率放大器末级采用RC等效模型进行非线性匹配降低损耗,管芯基极采用自适应线性偏置技术提高线性度和温度稳定性。该芯片的尺寸为2.0 mm×2.9 mm。装壳测试结果表明,在25.5~28.5 GHz频带内,饱和输出功率为23 dBm;经双音测试,输出功率回退2.5 dB后IMD3小于-30 dBc。     

基于0.25 μm InP DHBT工艺的340 GHz放大器

基于南京电子器件研究所0.25 μm InP DHBT工艺设计并实现了一款340 GHz放大器,采用多层金属堆栈互联的薄膜微带传输线结构,实现了太赫兹低损耗传输线和MIM电容。放大器为六级共发射极拓扑,采用整体匹配方法,通过降低损耗的方式提高增益。通过在片小信号测试系统和功率测试系统测试芯片,测量结果表明该放大器在340 GHz的小信号增益达到10.43 dB,300~340 GHz频率范围内的小信号增益大于10 dB,在340 GHz的输出功率为3.24 dBm。     

毫米波PHEMT功率单片集成电路研究

介绍了膺配高电子迁移率材料结构和8mm PHEMT功率器件;利用窄脉冲高速Ⅰ-Ⅴ CAT系统测量系统,建立了8mm功率PHEMT非线性模型;应用设计软件来模拟和优化毫米波功率MMIC;通过解决研制过程中各关键工艺技术,使8mm功率PHEMT单片集成电路的投片一次成功,并给出了测得的功率单片集成电路性能为33～34GHz,P.＞100mW.     

一种Ka波段功率合成器的研究

讨论一种可用于毫米波通讯及雷达功率源的两路非谐振功率分配／合成器的设计及其参数仿真问题。这种功率分配／合成器结构简单，合成效率高．是功率合成的理想途径。     

Ka波段PHEMT功率放大器

报道了 Ka波段的 PHEMT功率放大器的设计和研制。 PHEMT器件采用 0 .2 μm栅长的 Φ 76 mm Ga As工艺制作 ,并利用 CAD技术指导材料生长和器件制作。单级的 MIC放大器采用0 .3mm栅宽的 PHEMT,在 34GHz处 ,输出功率 10 0 m W,功率增益 4 d B。