GaAs场效应晶体管

<正> 日本电气公司窄凹栅结构的低噪声 GaAsFET 已在12千兆赫下达到噪声系数1.68分贝,在4千兆赫下为0.7分贝。而三菱电机公司的缓变凹栅结构的封装器件在12千兆赫下最小噪声系数已达1.3分贝,未封装的芯片在16千兆赫下噪声为1.8分贝,在18千兆赫下为2.1分贝。功率 GaAsFET 目前三种不同的主要结构是:日本电气公司的缓变凹栅结构,富士通公司的源、漏下做 n~+层的结构和三菱电机公司的铜热沉上芯片倒装的结构。日本电气公司已达到6千兆赫,23瓦;8千兆赫,17瓦;18千兆赫,1.25瓦。三菱电机公司已达到15千兆赫,1.9瓦。     

用分子束外延技术试制的两种砷化镓场效应晶体管

用分子束外延技术试制成两种和以往的汽相外延法具有同样特性的砷化镓场效应晶体管(GaAsFET)。一种是频率为8千兆赫的最小噪声系数为2.5分贝的器件,另一种是8千兆赫下最大饱和输出功率为2瓦的器件。前者是三菱电机公司研制的,后者是富士通研究所研制的。各自独立地在分子束外延技术器件的应用方面进行了探讨。     

简讯

GaAsFET在功率和频率方面达到新的水平 德克萨斯仪器公司认为,在4～30千兆赫范围内,GaAsFET将是主要的微波功率源。在许多x波段系统中将代替耿二极管和崩越二极管。在空军资助下他们研制的GaAsFET在10千兆赫下输出3.2瓦、增益6分贝、效率22％,单个器件在8千兆赫下输出5.1瓦,增益5分贝、效率35％。 该公司将把8千兆赫1瓦的器件MSX803的单价由1000美元降到250美元(1～9只一批)。并予计在年内将能出售8千兆赫2瓦的器件,其价格可能是1瓦器件的2～3倍,大约是500美元到750美元。     

12千兆赫4瓦倒装型砷化镓场效应晶体管

<正> 一、引言大功率用的 GaAs 肖特基势垒栅场效应晶体管最近的进展引人注目,这就是在6～12千兆赫频段5～1瓦级的器件已经实现了产品化。虽然这些器件已被不断地运用到通讯机器发射部份终端的放大器上,但人们还是强烈希望得到更高频段的大功率和高增益器件。当前的一个器件研究课题是在 X 波段特别是从10千兆赫到 Ku 波段的超高频领域内研制出一定的功率增益的大功率器件。作为 J～X 波段的大功率器件,虽然我们研究过寄生参量小又适于高增益化的所谓“空间布线结构”的 GaAsFET,但是在10千兆赫以上的超高频段内,为了获得     

考虑电子速度饱和区的砷化镓肖特基势垒栅场效应晶体管的设计理论

基于己考虑速度饱和区这一新的分析模型分析了砷化镓肖特基势垒栅场效应晶体管的工作,弄清了器件材料参数和几何参数以及等效电路参数与超高频特性的关系,明确了 GaAsFET 的最佳设计方法。进而定量地说明了通过减小栅金属阻抗、电极阻抗等寄生元件后微波性能的改善情况。另外,还能连续地掌握微波性能与偏压之间的相互关系。其次,测量了试制的栅长为1微米的 GaAsFET 的微波特性及其与偏压的关系,并将实测结果与分析结果进行了比较。试制的 GaAsFET 的最高振荡频率 f_(max),截止频率 f_T 分别为40千兆赫、8.5千兆赫。然而若减小栅压点电容和栅金属阻抗,则估计可获得的 f_(max)在50千兆赫以上,f_T 在10千兆赫以上。再有,由分析结果预计,若用理想的n-GaAs 薄层,栅长1微米的 GaAsFET 就能够得到 f_T 为16千兆赫,f_(max)为65千兆赫,在10千兆赫下最低噪声系数为2.5分贝。     

X到Ku波段采用倒装法的砷化镓功率FET性能的改进

<正> 引言:随着砷化镓功率 FETI 艺的进展,在8千兆赫输出功率2.5瓦的器件,现在已经商品化了。然而,实现超过 X 波段具有足够增益和功率性能的器件仍然是困难的。在这些波段,一种新型的具有极其小的寄生电感和良好散热性能的砷化镓功率 FET 已经实现,改进了射频性能。已封装的器件得到了12千兆赫下4.1瓦和15千兆赫下2.5瓦的结果。器件结构:具有源电镀金属柱体和漏栅压点的芯片的电子扫描显微照片示于图1(a),每个单胞有1微米栅长和2400微米栅宽。栅宽的增加取决于对功率的要求。借     

12千兆赫,NF为1.8分贝的低噪声GaAsFET

据报导三菱电机的MGF-1403型是频率为12千兆赫,最低噪声系数NF_(min)为1.8分贝,功率增益高达10.5分贝的低噪声GaAsFET.同样频率下的最大有用增益MAG达14分贝.在卫星广播上使用.甚至可用在更高的Ku带(12.4—17.6千兆赫).18千兆     

微波GaAsMESFET的功率和噪声性能达到新水平

在一月份举行的日本电子通信学会半导体、晶体管研究会上,日本电气中央研究所发表了微波GaAsMESFET的研究结果.功率器件在6千兆赫下输出达25瓦,增益3分贝;低噪声器件在4千兆赫下噪声系数为0.7分贝,在12千兆赫下为1.68分贝.该所用内部连接的器件已实现了在6千兆赫下输出15瓦,为进一步提高输出功率,由提高集成度、增加FET的单位栅宽,即栅条长度而获得成功.为设计在10伏偏压下输     

X波段大功率砷化镓场效应晶体管及其特性

最近,硅双极型晶体管在4千兆赫下输出功率可达5瓦。当前,由富士通研究所研制成功的,1974年在IEDM上发表过的大功率GaAsF-ET达到了8千兆赫下输出1.6瓦,10千兆赫下输出0.7瓦。这是最先突破X波段1瓦的三端固体器件。 1970年以后,小信号低噪声放大用GaAsFET获得了发展。以此为前提,人们想,用GaAs能不能制作大功率FET,成了1972年IMS(国际微波技术会议)上讨论的议题。但是,由于GaAs的热导率小,加上制造方法不成熟,真心实意要搞的人是极少的。那时,富士通已生产2千兆赫5瓦的硅双极型高频大功率晶体管(网状发射极),因而对硅双极管、硅场效应管、砷化镓双极管、砷化镓场效应晶体管、固体行波器件等     

X波段GaAsFET

日本电气公司不久前报导了一种用于小信号放大和振荡的X波段GaAsFETNE24406。此种器件在8.5千兆赫下,噪声系数为2.7分贝;6千兆赫下,噪声系数为2分贝,4千兆赫下,1.5分贝。此器件系带状线封装。     

向微波功率领域发展的隐栅场效应晶体管(Gridistor)

多沟道面结型-栅极场效应晶体管及其优点,在1964年以隐栅场效应晶体管这个题目已被介绍过了。它包括垂直的和水平的沟道结构。它的发展为的是将场效应晶体管和双极晶体管的优点合并到同一器件中。水平沟道结构所具有的特性在功率管甚高频波段中是十分有用的;但对更高频率和更大功率领域,垂直沟道结构基本上则更为适合。然而,为了发展微波功率领域的这种结构,必须对其作一透彻的了解,以克服其缺点(即较高的栅电阻和微分漏电导等)。第一个问题的解决是将栅的几何形状加以修正,并且增加栅极的体内杂质浓度。第二个问题的解决是将源和漏的薄层电阻给以适当的梯度。于是,使用通常的工艺和普通的栅极精密度(但是要适当的栅极图形)已经得到1千兆赫以上的工作频率、f_(max)约为5千兆赫、频率-功率乘积约为5千兆赫·瓦的单片隐栅场效应晶体管。本文讨论这种器件的特点,并给出全套的实验结果。最后,对不久的将来可望实现,现在已经开始着手进行的功率范围1～2瓦、工作频率8千兆赫的器件作了概述。本文也讨论了接近隐栅场效应晶体管极限的预计结构。本文仅涉及隐栅场效应晶体管的实验部分。     

向微波功率领域发展的隐栅场效应晶体管(Gridistor)

多沟道面结型-栅极场效应晶体管及其优点,在1964年以隐栅场效应晶体管这个题目已被介绍过了。它包括垂直的和水平的沟道结构。它的发展为的是将场效应晶体管和双极晶体管的优点合并到同一器件中。水平沟道结构所具有的特性在功率管甚高频波段中是十分有用的;但对更高频率和更大功率领域,垂直沟道结构基本上则更为适合。然而,为了发展微波功率领域的这种结构,必须对其作一透彻的了解,以克服其缺点(即较高的栅电阻和微分漏电导等)。第一个问题的解决是将栅的几何形状加以修正,并且增加栅极的体内杂质浓度。第二个问题的解决是将源和漏的薄层电阻给以适当的梯度。于是,使用通常的工艺和普通的栅极精密度(但是要适当的栅极图形)已经得到1千兆赫以上的工作频率、f_(max)约为5千兆赫、频率-功率乘积约为5千兆赫·瓦的单片隐栅场效应晶体管。本文讨论这种器件的特点,并给出全套的实验结果。最后,对不久的将来可望实现,现在已经开始着手进行的功率范围1～2瓦、工作频率8千兆赫的器件作了概述。本文也讨论了接近隐栅场效应晶体管极限的预计结构。本文仅涉及隐栅场效应晶体管的实验部分。     

微波场效应晶体管的研制

本报告叙述了能给出微波功率的砷化镓肖特基势垒栅场效应晶体管的研究结果。这个方案在3千兆赫下已达到1.2瓦的饱和功率,它是在单个的基片载体上由六个栅宽为500微米的小器件并联而成。在3千兆赫下单个器件的小信号增益高达10分贝(截止频率为10千兆赫)。用六个器件并联在3千兆赫下可获得5分贝的增益,输出功率达到800毫瓦。在小信号电平下相互调制分量的测量方法给出-23分贝的三级相互调制分量的结果,对于低的谐波失真来说,这是并未最佳化的器件的典型结果。为了迅速鉴定出制造场效应晶体管的外延材料的质量,采用了水银探针这种技术。从这一工作所得到的结论是欲获较大功率只能靠增大单一器件的尺寸来实现,这是因为在单一基片载体上并联比六个还多的子器件要引起放大器性能的退化。文中对宽为5000微米的自对准栅的器件制造过程作了描述。     

微波功率砷化镓场效应晶体管

本文介绍 X 波段 GaAs 功率 FET 的设计考虑、工艺特点和电特性。采用53条梳状源、52条漏和1条连接104条平行的肖特基栅的复盖栅来实现栅长1.5微米、栅宽5200微米的 FFT。研究成功了一种面接地技术,以便把共源引线电感减到最小(L_s=50微微法)。研制出的器件在10千兆赫下给出0.7瓦,8千兆赫下给出1.6瓦的饱和输出功率。在6千兆赫下,1分贝增益压缩时,线性增益为7分贝,输出功率为0.85瓦,并得到30%的功率附加效率。在6.2千兆赫下,三次互调制分量的截距为37.5分明亳瓦。     

倒装匹配功率GaAsFET

日本三菱电机公司正在研究X波段的功率GaAsFET的内部阻抗匹配问题。由于输入集总匹配网络和栅电极间的长距离使倒装器件的内匹配电路复杂化。在X波段以上,这距离变得太大。问题的解决是将栅和漏键合压点镀     

S和X波段肖特基势垒栅场效应功率晶体管

在S和X波段的频率范围内,砷化镓肖特基势垒栅场效应功率晶体管正与行波管相竞争。普莱赛公司宣称,这种功率器件比行波管更可靠,效率更高,电源更简单。这些特点对于卫星通信和相控阵雷达这样一些应用来说是特别吸引人的。对于卫星系统,在典型情况下,约需1瓦的功率就行了。制成的器件在3千兆赫下,输出功率大于1瓦,增益大于8分贝,效率为30％,即将投入商品生产。预计将达到5千兆赫,并在8～12千兆赫可以达到可比较的性能。但是在X波段以上,恐怕还不能与行波管相争。设计了两种几何形状的器件,一种是梳状的源和漏,其间为曲折状栅,片子上共有四个单元,由键合互连,源和漏接触是铟、锗和金,用铝作肖特基栅。另一种是菱形的     

砷化镓功率肖特基势垒栅场效应晶体管微波性能与器件及材料参数的关系

本文叙述了GaAs 功率场效应晶体管(FET)X 波段测量的最新结果。这类器件用简单的平面工艺制造,已有25个以上的片子获得9千兆赫下功率增益为4分贝时输出功率至少1瓦的结果。这些片子的载流子浓度在5～15×10~(16)厘米~(-3)范围。迄今,4分贝功率增益下的最大输出功率已观察到在11千兆赫下为1.0瓦,在8千兆赫下为3.6瓦。器件在8千兆赫下的功率附加效率可达46%。本文扼要地叙述了制造工艺,并对影响大输出功率的诸因素进行了讨论。这些因素是8×10~(16)厘米~(-3)左右的外延层载流子浓度、良好的器件热沉和低的寄生电阻。还讨论了所观察到的微波性能与总栅宽、栅长、夹断电压、外延掺杂浓度等因素的关系。     

改进的肖特基势垒场效应微波硅晶体管

讨论了具有1微米栅的改进的硅(金属半导体场效应晶体管)MESFET,其最高振荡频率已达15千兆赫。以前 MESFET 的改善由降低栅金属化电阻的影响和减小栅压点的寄生来达到。现在,在7千兆赫下,最大可用增益 MAG 为5分贝,并且在6千兆赫下最佳噪声系数 F_0是5分贝。在约小于6千兆赫下器件有条件地不稳定。在3千兆赫下单向增益 U 为20分贝。研究表明,不是所有的寄生效应都已消除。如果源栅之间沟道的串联电阻可以减小,f_(max)将接近由本征晶体管所估计的数值35千兆赫。     

微波晶体管及其制造技术

近年来,微波晶体管有了很大的发展,在4千兆赫下噪声系数为2.5分贝的双极晶体管和在8千兆赫下噪声系数为3分贝的砷化镓场效应晶体管已达到实用阶段。另外,在大功率晶体管方面,4千兆赫5瓦,3千兆赫10瓦的器件业已获得。这些器件在制造技术上都使用了接近极限的技术,器件的进步不仅取决于设计技术,还与工艺技术的进步关系极大。今后的微波晶体管的进展考虑非采用亚微米加工那样的新的制造技术不可。     

宽带变容管调谐GaAsFET振荡器

<正> 美国海军研究所研制了7.4～13.1千兆赫的宽带变容管调谐 GaAsFET 振荡器。振荡器电路做在0.25毫米的杜罗艾德铬合金衬底上。所用 FET 是阿凡蒂克的 M110型器件,其栅长为 0.5微米,栅宽为750微米,在栅和源引线中提供变容管调谐,漏端接地。每个调谐元件由两个分立的超实变结变容管串联构成,以获得所要求的阻抗,所采用的是微波联