金刚石微波功率场效应晶体管

<正>金刚石材料具有高热导率、高击穿场强、高硬度等众多的优异特性,在机械加工、光学系统、核探测器、声表器件、电力电子器件及大功率微波器件等众多领域具有重要的应用价值。由于现实及潜在的巨大军事、经济和技术价值,金刚石材料已经成为21世纪的战略材料之一。受制于金刚石材料外延生长以及材料掺杂技术的制约,一直以来金刚石微波功率器件性能提升非常缓慢。在频率性能方面,虽然2006年金刚石微波器件的电流增益截止频率f_T突破了45GHz,但到2012年器件的f_T也仅提升至53 GHz。在功率性能方面,金刚石微波功率器件在2 GHz下输出功率密度至今依然低于300 mW/mm。     

微波双极晶体管和微波场效应晶体管线性放大器

1.引言近年来,由于微波双极晶体管和微波场效应晶体管在制造工艺上所取得的成就,使得使用电真空器件的一些无线电设备单元完全可以用半导体器件代替。用线性放大器作为无线电发射设备的输入,输出极和中放、以及作为无线电测量仪器的某些单元是     

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。     

微波砷化镓场效应晶体管的进展

一、发展概况早在五十年代初期,肖克莱就提出了关于场效应晶体管的基本工作原理。由于材料和工艺方面的原因,在相当长的时间内进展迟缓。自1966年C.A.Mead提出砷化镓肖特基势垒栅场效应晶体管(GaAsMESFET)以来,普遍认为它可望成为一种很好的微波器件,竞相投入力量进行研制。1970年后,在砷化镓材料和制管工艺方面都有重大突破,从而使器件性能水平迅速提高。 1972年,GaAsMESFET已达到在10千兆赫下,噪声系数3.5分贝,增益6.6分贝。远远超过硅双极晶体管的性能。而且也提出了考虑到载流子速度饱和谷间散射的噪声模     

离子注入的砷化镓微波场效应晶体管

用硫离子直接注入掺铬半绝缘衬底作成沟道区,制成了砷化镓微波场效应晶体管,这样就避免了生长外延层。这一离子注入法已用于制作0.25微米厚、厚度及载流子浓度均匀的n型层,对不同的样品载流子迁移率在2410～3620厘米2/伏·秒范围。由于均匀性好,用此注入层制作的场效应晶体管同一个片子上各个管芯的跨导和夹断电压重复性好,其偏差不超过±10％。通常,掺铬的砷化镓满足于制作场效应晶体管,然而为了获得最高的迁移率希望铬的补偿最小。表征微波特性的S参数测量推算出f_(max)=20千兆赫,然而因阻抗失配和管壳参量的影响,传输增益大约在7千兆赫截止。     

微波GaAs场效应晶体管的应用

微波砷化镓场效应晶体管(GaAs FET)的出现和应用可以说是七十年代固态微波的最辉煌成果.自1971年研制成GaAs FET以来,由于它在微波频段具有低噪声、高增益、低三阶交调失真、高反向隔离、低工作电压、高输入阻抗和热稳定性好等特点,因此已广泛用于通信、雷达、电子对抗等设备中.随着设计和工艺水平的不断突破,近年来GaAs FET的应用领域已迅速扩展到诸如低噪声UHF电子调谐器、卫星直播电视接收机前端、闯入报警器、多卜勒雷达、汽车电话及TV中继接收站等民用电器方面.一、GaA8 FET的分类和结构用于微波频段的GaAs FET,按栅的不同结构,可分为金属半导体接触栅场效应晶体管(MESFET)、PN结栅场效应晶体管(JFET)和绝缘栅场效应晶体管(IGFET或MOSFET)三类.其中以MESFET发展     

微波砷化镓场效应晶体管的可靠性

业已证明,砷化镓场效应晶体管的失效常常发生在较小的制造过程中造成的缺陷的部位上。可用扫描电镜和光学检查去除有这些缺陷的器件。失效常常可用能量脉冲来探测,能量脉冲能使材料从局部区域冲出。由正或负脉冲所引起的失效有不同的特性:栅上的正脉冲倾向于引起紧靠栅键合压点处或栅电阻大的区的失效;负脉冲倾向于引起制造过程中造成的缺陷的失效。该损伤可能不至于使器件电性能变坏,但将严重地降低其寿命。     

砷化镓微波肖特基栅场效应晶体管

在10千兆赫下单向功率增益为12分贝和最高振荡频率为40千兆赫的肖特基势垒栅砷化镓场效应晶体管已经研制成功,如图1所示。器件制作在锡掺杂的N型外延层上,该层是在半绝缘的<100>晶向的砷化镓衬底上从镓溶液中外延生长的。0.3微米厚度的外延层的掺杂浓度是7×10~(16)厘米~(-3),在同一薄层上测量到的迁移率是5000厘米~2/伏·秒。器件结构如图2所示。栅是铬-金做的,其厚为0.5微米,长为0.9微米,宽为500微米。它是由接触曝光和剥离工艺制造的。源-漏是金-锗合金接触。源和栅的间距是1微