4千兆赫1.5分贝低噪声砷化镓场效应晶体管

砷化镓肖特基势垒栅场效应晶体管期待作为几千兆赫以上具有优良性能的微波放大器件,一些单位都在积极开展研究。然而目前只有少数的硅双极晶体管在6千兆赫以上实现了比较优良的性能,已有几家市售产品,然而考虑到将来砷化镓场效应晶体管大有希望,可能取而代之。另外,使用砷化镓场效应晶体管的各种微波仪器的研究也极其活跃起来,预计不久将来,使用砷化镓场效应晶体管的 X 波段低噪声放大器将实用化,它必将取代过去所用的低噪声行波放大器(TWT)。     

5～6.5千兆赫砷化镓场效应晶体管放大器

本文介绍5～6.5千兆赫带宽的微波低噪声GaAs场效应晶管放大器。采用聚四氟乙烯玻璃纤维板作衬底。三级放大器的增益为20分贝,6千兆赫下测得的噪声系数最好为4.6分贝,带内平坦度在±1分贝以内。本文给出了放大器结构设计和测试结果。     

4千兆赫下噪声系数为2分贝的硅微波晶体管

引进一种砷扩散的亚微米发射极,得以研制出在4千兆赫下最小噪声系数为2分贝、相应的功率增益为9.5分贝的硅微波晶体管。为了使低噪声微波晶体管有可能实现,最重要的因素之一就是使通常的制造技术达到最佳化。     

频率为12千兆赫下噪声系数低达1.68分贝的砷化镓场效应晶体管

日本电气公司研制出了频率为12千兆赫时最小噪声系数低达1.68分贝的砷化镓场效应晶体管(Ohata,k et al,1979 Technical Digest of Intenational Electron Devices Meeting,pp 277～28O),其增益为10.7分贝。 这种晶体管采用栅一漏或栅一源间隙隐埋部份有源层的单元结构,因此源电阻得以降低。其栅长为0.5微米,宽为280微米,有源层载流子浓度为3×10~(17)厘米~(-3),隐埋前的有源层厚度为0.5微米,隐埋后的厚度为0.3微米以上。由于栅电阻低,栅宽分为4条(1条长70微米)。以前的场效应晶体管NE388的源电阻为5欧姆,     

8千兆赫3.9分贝的低噪声晶体管

美国费尔查尔德公司采用基区~(11)B~+离子注入,发射区砷扩散已达到8千兆赫3.9分贝的实验室指标。该公司采用了相当薄的高掺杂的无源基区来降低基极电阻。高浓度无     

8千兆赫频带的低噪声大功率砷化镓场效应晶体管放大器

一、引言目前微波通信设备中已广泛使用低噪声、大功率GaAs FET(砷化镓场效应晶体管)放大器。近年来的发展趋势是使这些放大器体积缩小、重量减轻并实现宽带化。GaAs FET放大器通常用MIC(微波集成电路)构成,而为了实现小型化,人们正在从采用分布参数电路转向采用集总参数电路的MIC。最近,为了进一步小型化与轻量化,GaAs单片微波集成电路(MMIC)的研究也正在加紧进行。然而,要实现MMIC的定型和批量生产,还要解决很多问题,特别是在通信设备中应用时,对于所要求的数量,所要求的特性的多样性,务必多加考虑。本文为了实现通信设备用的GaAs FET放大器小型化、轻量化、宽带化,并降低成本,研制了集总参数元件和分布参数电路组成的混合结构6～8千兆赫低噪声放大器和大功率     

14～18千兆赫晶体管放大器

据讯,美国IBM研究实验室研制了一种在目前来说频率最高的高频晶体管化放大器和振荡器。为了获得14～18千兆赫下的性能,该实验装置应用了砷化镓肖特基势垒场效应晶体管。这些晶体管IBM公司称之为金属-半导体-场效应晶体管(MESFET),它们在15千兆赫下具有8分贝的增益。用这类晶体管制成的三级放大器在16.9千兆赫下的功率增益为6     

用于4千兆赫无线电设备的低噪声砷化镓场效应晶体管放大器

4千兆赫无线电设备用的低噪声放大器已设计成功,并投入生产。其噪声系数≤2分贝,典型增益值是10分贝,输入和输出回波损耗≥25分贝。当电源或低噪声晶体管任何一个失效时,其插入损耗通常为5～8分贝。该放大器采用了把一个砷化镓场效应晶体管与一个利用环型器的无源可靠旁路网络相连接的方法。这种方法可以使噪声系数和增益平坦度对每一个放大器都是最佳状态,而无须对输入和输出匹配进行折衷考虑。可以断定,这种单级晶体管放大器的设计与平衡放大器的设计相比,在性能和简单化方面都具有显著的优点。     

2～4千兆赫倍频程微波集成晶体管放大器

本文采用了简单的电路结构,并运用单向化设计技术完成了共发射极电路设计计算。为提高放大器的集成性,增加可靠性,做了用电阻直接馈电及采用高频损耗小的间隙电容的尝试工作。放大器设计的准则是:让频带高端共轭匹配,控制频带低端失配量,以求获得带内平坦幅频特性。本着这样的准则,初步试制了2～4千兆赫倍频程微波集成晶体管放大器。放大器单级增益为5.1分贝(最小),双级增益10分贝(最小)。放大器噪声系数4千兆赫下测量为5.8分贝,3千兆赫下测量为3.9分贝,2.4千兆赫下测量为5分贝。通带起伏±1分贝,输入、输出采用L_8密封接头,驻波比小于1.9。     

采用砷化镓场效应晶体管的18千兆赫前置放大器

引言砷化镓金属半导体场效应晶体管(MESFET)比双极晶体管噪声低,增益高,适用于高至20千兆赫左右频率下的低噪声前置放大器。金属半导体场效应晶体管的特性金属半导体场效应晶体管由高阻衬底上的薄导电层构成。N 型导电层包括源和漏两个欧姆接触以及栅的整流接触。图1示出的砷化镓金属半导体场效应晶体管中,1×200微米的栅     

11和14千兆赫低噪声砷化镓场效应晶体管放大器

采用亚微米栅砷化镓场效应晶体管(NEC V-388)研制成11和14千兆赫低噪声放大器。两级放大器实现的最小噪声系数,在11.2千兆赫时为4.2分贝,14千兆赫时为5.7分贝。该放大器将用作接收机前置级。它由未封装的砷化镓场效应晶体管管芯与制作在兰宝石衬底上的薄膜微带输入和输出电路组成。本文介绍了这类放大器的设计、结构和性能。     

4～5千兆赫低噪声晶体管放大器的初步研制

利用研制中的硅双极晶体管设计制作了4～5千兆赫频段低噪声晶体管混合集成放大器。实验结果表明,利用这种晶体管制作C波段放大器其性能可满足一定的使用要求。初步结果为:4千兆赫频段两级放大器噪声系数4.5分贝左右,增益10分贝(±1分贝),带宽>500兆赫;5千兆赫频段两级放大器噪声系数6分贝左右。增益10分贝±1分贝),带宽>400兆赫。实验分别是在氧化铝陶瓷衬底和聚四氟乙烯玻璃纤维敷铜板上采用微带电路制作的。     

6千兆赫晶体管放大器

利用富士通研制的在低电流下高优值和高 f_T 的晶体管,实现了能工作在6千兆赫的晶体管放大器。设计晶体管放大器时,必须要补偿正向传输增益(因其按6分贝/倍频程下降)和充分抑制低频端增益。因此试验了各种补偿电路,但是作者最后采用了一个电感和利用了并联接到传输线的这个电感的传输损耗以分贝/倍频程下降的范围。然而,这个概念的实现需要使小电感的电感量小于0.5毫微亨。用在基板上制造电路元件的普通方法是难于实现小电感的。因此,作者采用一个导体薄片从传输线嵌入基板而实现了这个小电感。这个电感同时也作为电源线。要计算噪声系数,必须要得到晶体管的噪声参数。然而,在高频下考虑到管壳的寄生元件的影响,就不可能精确确定这些参数。因此首先要得到由寄生元件组成的管壳的等效电路,和把寄生元件与晶体管隔离。用这种方法,仅得到了晶体管管芯的四端参数,作者就能计算晶体管本身的噪声参数了。研制的二级晶体管放大器的特性为:增益等于或大于9分贝,噪声系数等于或小于5.6分贝(高增益型),等于或小于4.5分贝(低噪声型),1分贝增益压缩的输出电平为 10分贝毫瓦。     

2～4千兆赫下增益为40分贝的薄膜放大器

自60年代中期出现微波晶体管以来,系统设计者皆致力于在所有微波波段下采用晶体管放大器。最近外刊报导了一种在2～4千兆赫下具有40分贝增益的薄膜放大器,并被吹嘘为微波晶体管放大器方面的一个较大进展。此放大器的50欧姆匹配网络为整个信频程提供了非常低的输入和输出电压驻波比(1.3:     

30千兆赫的砷化镓场效应晶体管

美帝费尔查尔德公司最近研制了一种最高振荡频率为30千兆赫的砷化镓场效应晶体管。据说,这种晶体管在8千兆赫下,功率增益是8分贝;16千兆赫下,4分贝;噪声系数在4千兆赫下是3分贝。该公司使用了薄外延层工艺:在半绝缘的砷化镓衬底上淀积一层薄的掺硫外延膜(10~(17)原子/厘米~3),器件就制作在这层薄膜上面。用普通的光刻掩蔽法制做图形,但是不用掺杂法作 N 型材料的低阻接触,而用金—锗合金工艺作源和漏。栅是一种肖特基势垒结构。     

4千兆赫下噪声3.6分贝的硅双极晶体管

随着器件工艺的发展,小信号硅微波晶体管性能有了很大改进,其中比较主要的器件工艺是: 1.1 微米发射极条宽; 2.砷扩散发射极; 3.与浅结结构相容的欧姆接触。由于这些工艺研究的应用,已制作成在4千兆下噪声系数3.6分贝的硅晶体管。     

10千兆赫低噪声砷化镓场效应晶体管

本文报导在5厘米波段GaAsFET的基础上,采用氧离子注入代替化学腐蚀台面作隔离,用普通接触式曝光——金属剥离技术制作1微米栅条,采用挖槽法等,可以使GaAsFET性能进入3厘米波段,用ST31生陶瓷管壳封装的器件,在10千兆赫下噪声系数N_F=4.7分贝,同时增益G_(NF)=4.7分贝;或者N_F=5.8分贝,G_(NF)=7.0分贝。文章最后对如何进一步提高器件性能作了讨论。     

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     

4千兆赫频段微波低噪声集成晶体管放大器

研制了用于卫星通讯接收设备的微波低噪声集成晶体管放大器。在3.7～4.2千兆赫的频带范围内,放大器的增益≥24±0.5分贝,噪声系数<5.5分贝。经过连续两批抽样考核表明,这种放大器可满足一般地面设备的可靠性要求。放大器采用CG40型硅双极晶体管,电路元件混合集成于高纯氧化铝陶瓷基片上。装配方法上采用了微带基片的“面焊接”技术。为了便于使用,在放大器内部加有集成微带隔离器。本文叙述了放大器的设计、制作和性能结果。     

一种噪声系数低,功率匹配好的1.1千兆赫到2.4千兆赫的晶体管放大器

目前已制造了一种有潜力的低成本放大器微型组件。放大器是采用晶体管管芯和薄膜、梁式引线或片状元件等构成的混合微波集成电路。这种放大器的设计表明,已经有一种能够获得最低噪声系数的输入功率匹配技术。这种技术是使用反馈的方法实现功率匹配,而同时在晶体管的输入端保持最小噪声系数所要求的源阻抗。放大器采用Mullard公司生产的BFR90晶体管管芯,在无反馈时,放大器的失配电压驻波比大于3:1。在1.5千兆赫的中心频率,300兆赫的宽带范围内,对50欧姆的源,放大器的噪声系数已可做到3.5分贝,输入电压驻波比小于1.25:1。在1.1至2.4千兆赫的频率范围,两级匹配放大器的增益在16分贝与12分贝之间。