基于GaN HEMT的L波段600 W内匹配功率管设计

采用两只总栅宽100 mm的0.5μm工艺GaN HEMT功率管芯,通过合理选择目标阻抗、合理设计输出匹配网络,实现了一款输出功率达到600 W的L波段内匹配功率管.在+36 V、-2 V工作电压下,1.14～1.26 GHz内,功率管输出功率≥600 W,功率增益≥12 dB,功率附加效率≥55％,体积仅为33 mm...     

高增益S波段小型化200 W功率模块研制技术

采用多级射频放大电路以及高压脉冲调制技术,实现了S波段高增益小型化200 W功率模块的研制。驱动放大电路采用GaAs功率单片进行功率合成;末级放大电路依托栅长(0.5 μm) GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)芯片,选取多子胞结构来改善热分布,通过内匹配技术设计完成了双胞总栅宽24 mm GaN芯片的匹配网络,并设计高压脉冲调制电路提供电源,成功研制出了小型化的S波段200 W内匹配GaN功率模块。测试得出该模块实现了在输入功率10 dBm,栅极电压-5 V,漏极电压32 V,TTL调制信号输入条件下,输出频率在3.1~3.5 GHz处,输出功率大于200 W,功率附加效率(PAE)大于55%。模块实际尺寸为2.4 mm×38 mm×5.5 mm。     

一种基于LDMOS器件的小型化P波段功率放大模块

设计了一种基于LDMOS器件的功率放大模块。该模块采用高增益的SiGe HBT单片、高压LDMOS单片和大功率LDMOS器件的多级级联形式,实现长脉宽(15ms)、高占空比(33%)、高增益(48dB)以及大功率(200W)的设计要求;同时,该模块采用独特的两腔体一体化结构设计,使整个模块的体积和重量缩小为相同性能水平产品的五分之一到十分之一。     

一种基于LDMOS器件的小型化P波段功率放大模块北大核心CSCD

设计了一种基于LDMOS器件的功率放大模块。该模块采用高增益的SiGe HBT单片、高压LDMOS单片和大功率LDMOS器件的多级级联形式,实现长脉宽(15ms)、高占空比(33%)、高增益(48dB)以及大功率(200W)的设计要求;同时,该模块采用独特的两腔体一体化结构设计,使整个模块的体积和重量缩小为相同性能水平产品的五分之一到十分之一。     

P波段长脉宽小型化大功率模块研制

基于放大器小型化大功率的发展趋势,介绍了一种P波段用于雷达装备的长脉宽小型化大功率的放大器模块。为实现小型化设计,该模块采用微波混合集成电路,独特的双层腔体结构,TTL调制电压信号、阻抗转换、ADS阻抗匹配仿真和优化等技术;为提高散热性能,晶体管采用钎焊于独特的盒体上使发热部分直接紧密与整机连接。在工作电压28 V、脉宽2.5 ms、占空比25%的测试条件下,成功研制出一款P波段功率放大模块,其体积更小,功率更大,效率更高。该模块峰值输出功率大于200 W、功率增益大于48 dB,模块体积为50 mm×40 mm×18 mm。     

3.1～3.4GHz长脉宽高增益硅功率晶体管

最近南京电子器件研究所在研制长脉宽工作、高增益硅脉冲功率晶体管领域取得重大进展。器件工作频率 3.1～ 3.4GHz,脉冲宽度 30 0μs,占空比 1 0 % ,输出功率大于 1 2 W,功率增益大于 9.5 d B,效率大于 35 % ,顶降小于 0 .5 d B,带内平坦度小于 1 .2 5 d B。器件具有抗 1 d B输入过激励、3∶ 1输出失配的能力。图 1　器件外型图( E:发射极 ;B:基极 ;C:集电极 )Fig.1　 Devise outline( E:Emitter;B:Base;C:Collector)芯片在 76 mm硅工艺线上研制成功 ,具有较高成品率和可靠性。器件采用共基极结构、气密性金属陶瓷封装 ,C类工作。…     

11～12 GHz单电源GaN微波功率放大模块研制

报告了采用凹槽栅场板结构的Ga N微波功率HEMT管芯,优化了场板结构和工艺参数,制作了0.8 mm和2.4 mm栅宽的管芯。采用该管芯制作了两级放大的功率模块,该模块匹配电路制作在380μm厚的Al_2O_3陶瓷基片上,匹配电容制作在180μm厚的高介电常数的陶瓷基片上。电感采用25μm直径的金丝拟合,电路结构采用单电源结构。该模块在11～12 GHz、28 V工作电压下,饱和输出功率达到了8 W,功率增益为12 d B,功率附加效率(PAE)为30%,实现了低电流、高效、高可靠性、可实用的功率模块。该模块是迄今为止采用单电源结构频率最高的Ga N功率模块。     

非掺杂AlGaN/GaN微波功率HEMT

报道了研制的AlGaN/GaN微波功率HEMT,该器件采用以蓝宝石为衬底的非掺杂AlGaN/GaN异质结构,器件工艺采用了Ti/Al/Ni/Au欧姆接触和Ni/Au肖特基势垒接触以及SiN介质进行器件的钝化.研制的200μm栅宽T型布局AlGaN/GaN HEMT在1.8GHz,Vds=30V时输出功率为28.93dBm,输出功率密度达到3.9W/mm,功率增益为15.59dB,功率附加效率(PAE)为48.3%.在6.2GHz,Vds=25V时该器件输出功率为27.06dBm,输出功率密度为2.5W/mm,功率增益为10.24dB,PAE为35.2%.     

非掺杂AlGaN/GaN微波功率HEMT

报道了研制的Al Ga N / Ga N微波功率HEMT,该器件采用以蓝宝石为衬底的非掺杂Al Ga N/ Ga N异质结构,器件工艺采用了Ti/ Al/ Ni/ Au欧姆接触和Ni/ Au肖特基势垒接触以及Si N介质进行器件的钝化.研制的2 0 0μm栅宽T型布局Al Ga N / Ga N HEMT在1.8GHz,Vds=30 V时输出功率为2 8.93d Bm,输出功率密度达到3.9W/mm ,功率增益为15 .5 9d B,功率附加效率(PAE)为4 8.3% .在6 .2 GHz,Vds=2 5 V时该器件输出功率为2 7.0 6 d Bm ,输出功率密度为2 .5 W/ mm ,功率增益为10 .2 4 d B,PAE为35 .2 % .     

基于新型GaN高功率器件的功率模块设计

设计和实现一种基于新型氮化镓高功率器件的功率模块,该模块发挥了GaN器件高峰值功率、高功率密度的优势,提高了高功率发射系统的可靠性、设备工程化程度及设备集成度,降低了设备成本,为超高峰值功率发射系统研制打下了坚实基础,为其他类似产品的研制提供了重要的技术参考。     

P波段超宽带GaN功放模块研制

该文基于第三代半导体材料的GaN功率管,研制了一款P波段超宽带GaN功放模块.采用三级增益放大设计,末级放大电路通过推挽结构实现大功率输出,结构采用上、下腔一体化设计,满足小型化及散热要求.测试结果表明,在工作电压36 V、工作脉宽3 ms、占空比30％条件下,该功放模块在200 MHz工作带宽下,可实现420 W功率...     

VHF频段小型化千瓦级GaN功率放大器

为了满足VHF频段对高功率放大器小型化的需求，设计并制备了一款基于0.5μm GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺的VHF频段小型化千瓦级功率放大器。通过采用多节微带电容网络和高介电常数的印制电路板(PCB)实现了末级功率放大器匹配电路的小型化；以高通滤波器作为级间匹配电路，在减小电路尺寸的同时，提高了链路增益；采用混合集成工艺，实现了电源调制器、前级驱动功率放大器和末级功率放大器等各单元的小型化高密度集成。测试结果表明，在0.24～0.30 GHz频带内，该功率放大器的工作电压为50 V,工作脉宽为100μs,在占空比10%、输入功率10 dBm的工作条件下，带内输出功率大于1 000 W,功率附加效率约为60%～69%,功率增益大于50 dB,功放体积为46 mm×30 mm×6 mm。     

高性能1mm SiC基AlGaN/GaN功率HEMT研制

在6H-SiC衬底上,外延生长了AlGaN/GaN HEMT结构,设计并实现了高性能1mm AlGaN/GaN微波功率HEMT,外延材料利用金属有机物化学气相淀积技术生长.测试表明,该lmm栅宽器件栅长为0.8μm,输出电流密度达到1.16A/mm,跨导为241mS/mm,击穿电压＞80V,特征频率达到20GHz,最大振荡频率为28GHz.5.4GHz连续波测试下功率增益为14.2dB,输出功率达4.1W,脉冲条件测试下功率增益为14.4dB,输出功率为5.2W,两端口阻抗特性显示了在微波应用中的良好潜力.     

Ku波段20W AlGaN/GaN功率管内匹配技术研究

文章的主要目的是研究第三代半导体AlGaN/GaN功率管内匹配问题。以设计Ku波段20WGaN器件为例,研究了内匹配电路的设计、合成以及内匹配电路的测试,实现了GaN功率HEMT在Ku波段20W连续波输出功率的内匹配电路,并使整个电路的输入、输出电路阻抗提升至50Ω。最终所研制的AlGaN/GaNKu波段内匹配功率管在11.8GHz～12.2GHz频带内,输出功率大于20W。在12GHz功率增益大于5dB,功率附加效率29.07%,是目前国内关于GaN功率器件在Ku波段连续波输出的最高报道。     

2～4 GHz连续波120 W GaN内匹配功率器件

基于自主研制的0.25 μm高压大栅宽GaN高电子迁移率晶体管(HEMT),采用LC低通谐振匹配技术和宽带功率合成技术,利用大栅宽HEMT有源模型以及键合线、电容和管壳等无源模型进行一体化仿真,匹配电路采用LC匹配网络和λ/4微带线将HEMT阻抗提高至50 Ω,最终实现了连续波120 W宽带GaN功率器件.测试结果表明,该器件在36 V漏极工作电压和-2.0V栅极工作电压下,2～4 GHz频带内连续波输出功率大于120 W,功率附加效率大于46％,功率增益大于9.5 dB,二次谐波抑制度大于20 dBc,杂波抑制度大于70 dBc.     

L波段350W AlGaN/GaN HEMT器件研制

基于高纯半绝缘碳化硅衬底,采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺生长了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)外延材料.室温下霍尔测试结果表明,外延层二维电子气迁移率为1 950cm2/ (V·s),方块电阻为350 Ω,电阻均匀性为3％.通过优化工艺降低了欧姆接触电阻,提高了器件工作效率.采用源场板结合栅场板的双场板技术和增大源漏间距,提高了器件击穿电压.优化了背面减薄和背面通孔技术,提高了器件散热能力.采用阻抗匹配技术提升了芯片阻抗.最终采用预匹配技术和金属陶瓷封装技术成功制作50 mm栅宽的AlGaN/GaNHEMT器件.直流测试结果表明,器件击穿电压高达175 V.微波测试结果表明,在50 V工作电压、1.3 GHz下,器件输出功率达350 W,功率附加效率达81％,功率增益大于13 dB.     

Ku波段20W GaN功率MMIC

报道了一款采用三级放大结构的Ku波段高效率GaN功率放大器芯片。放大器设计中通过电路布局优化改善功放芯片内部相位一致性,提高末级晶胞的合成效率,最终实现整个放大器功率及效率的提升。经匹配优化后放大器在14.6~17.0GHz频带内脉冲输出功率大于20 W,功率附加效率大于36%,最高39%。功率放大器芯片采用0.25μm GaN HEMT 101.6mm(4英寸)圆片工艺制造,芯片尺寸为2.3mm×1.9mm。     

W波段GaN单片功率放大器研制

报道了W波段GaN三级放大电路的研制结果。采用电子束直写工艺在AlGaN/GaN HEMT外延结构上制备了栅长100nm的"T"型栅结构。器件直流测试最大电流密度为1.3A/mm,最大跨导为430mS/mm;小信号测试外推其fT和fmax分别为90GHz及210GHz。采用该器件设计了三级放大电路,在75~110GHz频段内最大小信号增益为21dB。该单片在90GHz处的最大输出功率可达1.117W,PAE为13%,功率增益为11dB,输出功率密度为2.33 W/mm。     

50～75 MHz 550 W脉冲功率LDMOSFET器件研制

介绍了射频功率横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(LDMOSFET)器件的设计原理,分析了影响器件输出功率、增益、效率和可靠性的关键因素。报道了采用扩散通源结构实现源极到衬底的低阻导通,采用TiSi2/多晶硅复合栅结构降低栅电阻以及采用单层屏蔽栅场板结构和双层金属布线工艺成功研制出一种甚高频(VHF),大功率LDMOSFET器件。器件在工作频率50~75 MHz、工作电压36 V、工作脉宽10 ms和占空比30%的工作条件下带内输出功率大于550 W、功率增益大于20 dB、漏极效率大于60%和抗驻波比大于5∶1,表现出了良好的微波性能。器件经过高温反偏、高温存储和高低温循环等可靠性筛选,性能稳定,具备工程化实用能力。     

一种VHF波段2000W单刀三掷开关的设计

介绍了大功率PIN开关的设计原理。采用这一原理设计了VHF波段大功率单刀三掷开关。开关在小信号下插入损耗小于0.3 dB,施加脉冲功率2000 W时插入损耗小于0.6 dB。