一种硅微波功率三极管的失效分析

描述了硅微波功率三极管的失效模式,给出了器件输出功率与器件耗损功率的关系,得出了微波脉冲电流与有效值的关系,证明了器件在规定的参数范围内能可靠工作,推论了器件失效发生时的状态。指出器件的失效是热电正反馈熔融烧毁所致,是使用问题而不是器件的本质失效;其分析过程对其它器件的失效分析有指导作用。     

硅脉冲双极型微波功率管参数退化探索

首先提出了硅脉冲双极型微波功率晶体等在应用中会出现功率增益、饱和压降以及EB结反向击穿电压参数的退化现象,并对此进行了研究探索.测试了良品和失效品EB结的正向特性和C-V特性.通过比较分析两者的区别,从理论推导并得出了退化的一大原因是由于基区浓度值的减小以及浓度梯度降低的结论.分析表明,导致基区浓度发生变化的原因是器件长期工作在高温下而发生了杂质再扩散.     

L波段250W宽带硅微波脉冲功率晶体管

南京电子器件研究所最近研制成功 L波段2 5 0 W宽带硅微波脉冲功率晶体管。该器件在 1 .2～ 1 .4GHz频带内 ,脉宽 1 5 0 μs,占空比 1 0 %和 40V工作电压下 ,全带内脉冲输出功率在 2 4 0～ 30 0W之间 ,功率增益大于 7.8d B,效率大于 5 0 %。器件设计为梳条状结构 ,单元间距 6μm,发射极和基极金属条条宽 2 .4μm,金属条间距 0 .6μm。每个器件由 6个尺寸为 1 60 0μm× 75 0μm功率芯片组成 ,每个功率芯片含有 2个子胞。整个器件包含 1 2个子胞、2 0个电容和 2 0 0多条连接金丝匹配而成。在微波功率发射等领域 ,硅微波脉冲大功率晶体管具…     

3.1～3.4GHz50W硅功率晶体管

南京电子器件研究所研制成功工作频率３．１～３．４ＧＨｚ,脉冲宽度３００μｓ,占空比１０％,输出功率大于５０Ｗ,功率增益大于７ｄＢ,效率大于４０％的硅脉冲功率晶体管。该器件在脉冲宽度为１００μｓ时输出功率大于６０Ｗ。器件的输出功率、增益和效率等特性所能达到的水平是工作频率的敏感函数。随着工作频率的提高,器件的高频功率优值（Ｐｏ·Ｒｏ）下降,微波寄生参量变得非常突出,信号损耗增大,造成器件的输出功率、增益和效率的大幅度下降。因少子迁移率的限制,硅功率器件一般工作于Ｓ波段以下。限制器件功率输出的另一重…     

3.1~3.4GHz 120W硅脉冲功率晶体管

硅微波功率器件因其具有功率大、可靠性好、工作电压低等优点,在通讯、雷达等诸多系统中有着广泛的应用.随着系统向小型化、高机动化、高可靠方向发展,要求单只器件的输出功率尽可能大.因此硅微波功率器件也在不断向大功率方向发展.     

改善微波功率器件可靠性的方法

微波功率器件因其具有体积小、可靠性高等优点而被广泛地运用在了微波通讯系统、遥测系统、雷达、电子对抗和导航等领域.但是,由于硅微波双极功率器件的结比较浅、基区比较窄,因而其击穿电压往往较低,从而对器件的大功率输出和抗烧毁能力造成了一定的不利影响.因此,从提高击空电压、镇流电阻设计、降低基区电阻设计、预匹配的选择和宽带半导体材料的采用等方面对提高硅微波双极功率器件的可靠性的具体措施进行了研究,对于改善硅微波双极功率器件的性能、提高其可靠性具有重要的指导意义.     

微波功率晶体管的热失效分析

微波功率晶体管是微波功率放大器中的核心器件,其热性能在很大程度上决定于封装管芯的管壳.针对某型号的微波功率晶体管在进行生产筛选的功率老化试验时出现的热失效问题进行分析与讨论,最终确定器件管壳内用于烧结管芯的氧化铍(BeO)上的多层金属化层存在质量缺陷,使管芯到BeO的热阻增大,因此出现了老化时部分器件失效现象.提出了预防措施,既可避免损失,也能保证微波功率晶体管在使用中的可靠性.     

微波硅功率双极型管脉冲顶降和增益压缩特性分析

对影响微波硅功率双极型晶体管脉冲波形顶降、顶升和增益压缩特性的器件设计、工艺和使用因素进行了分析.脉冲顶降的本质原因是结温上升,结温又同芯片特性、内匹配电路与芯片键合一致性密切相关;脉冲顶降还与器件在电路中的工作状态相关.脉冲顶升主要是与肖特基势垒接触和较低的器件工作温度有关;影响增益压缩的主要原因是电流饱和与电压饱和...     

1.2～1.4 GHz 300 W宽带硅大功率双极晶体管研制

介绍了L波段300 W宽带硅微波脉冲大功率晶体管研制结果。采用大面积亚微米精细线条阵列加工技术、深亚微米浅结制备工艺技术、均匀热分布技术、双层金属化技术等工艺技术,研制出了L波段300 W宽带硅微波脉冲大功率晶体管。器件在1.2~1.4 GHz频带内,脉冲宽度150μs,占空比10%,工作电压40 V条件下,全频带内输出功率大于300 W,功率增益大于8.75 dB,集电极效率大于55%,并具有良好的可靠性。     

2.2～2.4 GHz 110W硅脉冲功率晶体管

微波系统对功率放大用的硅功率晶体管的微波输出功率、增益、效率等性能指标提出了越来越高的要求。南京电子器件研究所先后在 P,L,S,C波段硅微波功率晶体管研究领域取得进展。最近又研制成功工作频率 2 .2～ 2 .4GHz,脉冲宽度 1 0 0μS,占空比 1 0 % ,输出功率大于 1 1 0 W,功率增益大于 8.0 d B,效率大于 45 %的硅脉冲功率晶体管。微波功率晶体管设计制造的重点和难点主要有如下三个方面 :1 .克服微波寄生参数 ,提高微波增益性能 ;2 .克服基区大注入效应 ,提高功率容量 ,保持大功率条件下的微波性能 ;3.克服大功率应用所带来的热效应 …     

1.46~1.66GHz 250W宽带硅微波脉冲大功率管

报道了L波段高端中脉冲250W宽带硅微波脉冲大功率晶体管研制结果.该器件采用微波功率管环台面集电极结终端结构、非线性镇流电阻等新工艺技术,器件在1.46～1.66GHz频带内,脉宽200μs,占空比10%和40V工作电压下,全带内脉冲输出功率大于250W,功率增益大于7.0dB,效率大于45%.     

3.5GHz 65W硅脉冲大功率晶体管研制

介绍了采用梳状发射极自对准工艺研制的硅微波脉冲大功率晶体管的实验结果。在3．5GHz频率下,该晶体管脉冲输出功率65W,功率增益7dB,集电极效率35％（脉冲宽度100微秒,占空比5％）。     

S波段硅微波功率晶体管的加速寿命试验

为了在尽量短的时间内对S波段硅微波功率晶体管的长期可靠性进行研究,依据温度应力阿列尼乌斯(Arrhenius)模型,进行了两种S波段硅微波功率晶体管的可靠性寿命评价试验。试验采用步进应力加速寿命试验摸底,找出了最高试验应力水平,并根据摸底结果分别进行了3组恒定应力加速寿命试验,最高试验壳温分别为250℃和220℃,大幅度提高了温度应力,加快了试验速度。试验全程采用数据采集卡实施实时监测,并对失效样品进行了失效分析,最大程度地保证了试验数据的准确性。通过对试验结果的统计分析,推算出了两种S波段硅微波功率晶体管的平均寿命。     

改善微波功率管小电流特性的模拟分析

对于新型Ｎ＾＋ＩＰ发射结结构的微波功率管，采用一维数值模拟，分区计算了它的渡越时间，结果表明其截止频率的小电流特性可以获得明显的改善。     

S波段大功率SiC MESFET的设计与工艺制作

针对SiC功率金属半导体场效应晶体管如何在实现高性能的同时保证器件长期稳定的工作,从金属半导体接触、器件制造过程中的台阶控制、氧化与钝化层的设计及器件背面金属化实现等方面进行了分析;并结合具体工艺,对比给出了部分实验结果。从测试数据看,研制的微波SiC MESFET器件性能由研制初期在S波段瓦级左右的功率输出及较低的功率增益和功率附加效率,达到了在实现大功率输出的条件下,比Si器件高的功率增益和30%以上的功率附加效率,初步体现了SiC MESFET微波功率器件的优势,器件的稳定性也得到了提升,为器件性能和可靠性的进一步提升奠定了设计和工艺基础。     

1.2～1.4GHz 300W宽带硅微波脉冲大功率管

介绍了L波段宽带硅微波脉冲300W大功率晶体管研制结果。该器件采用微波功率管环台面集电极结终端结构、非线性镇流电阻和热稳定等新工艺技术,在1.2～1.4GHz频带内,脉宽150μs,占空比10%和40V工作电压下,全带内脉冲输出功率大于300W,功率增益大于8.75dB,效率大于55%。     

微波功率SiGe HBT的温度特性

通过研究SiGe异质结双极型晶体管(HBT)的温度特性，发现SiGe HBT的发射结正向电压随温度的变化率小于同质结Si双极型晶体管(BJT). 在提高器件或电路热稳定性时，SiGe HBT可以使用比Si BJT更小的镇流电阻.同时SiGe HBT共发射级输出特性曲线在高电压大电流下具有负阻特性，而负阻效应的存在可以有效地抑制器件的热不稳定性效应，从而在温度特性方面证明了SiGe HBT更适合于微波功率器件.     

L波段硅脉冲功率管52000器件小时的脉冲射频加速寿命试验

利用红外热像显微测量峰值结温方法对L波段硅脉冲功率晶体管在脉冲射频(f=1.3 GHz,Pin=40 W,r=150μs,D=10％)和峰值结温220℃条件下进行52000器件小时的脉冲射频加速寿命试验.由此估算出该功率管在峰值结温125℃和上述RF条件下,器件失效率λ≤1.59×10-7h-1.试验分析表明,采用本试...