SiC MESFET微波功率测试技术

对SiC MESFET的微波测试技术进行了分析，并针对这一采用第三代半导体材料研制的器件，结合硅微波双极功率晶体管和GaAs MESFET的测试技术，建立了SiC MESFET的微波测试系统，完成了2GHz工作频率下瓦级功率输出SiC MESFET的测试，功率增益大于6dB，器件的fT为6.7GHz, fmax达25GHz.     

SiC MESFET微波功率测试技术

对SiC MESFET的微波测试技术进行了分析,并针对这一采用第三代半导体材料研制的器件,结合硅微波双极功率晶体管和GaAs MESFET的测试技术,建立了SiC MESFET的微波测试系统,完成了2GHz工作频率下瓦级功率输出SiC MESFET的测试,功率增益大于6dB,器件的fT为6.7GHz,fmax达25GHz.     

微波大功率SiC MESFET及MMIC

利用本实验室生长的4H-SiC外延材料开展了SiC MESFET和MMIC的工艺技术研究.研制的SiC MESFET采用栅场板结构,显示出优异的脉冲功率特性,20 mm栅宽器件在2 GHz脉冲输出功率达100 W.将四个20 mm栅宽的SiC MESFET芯片通过内匹配技术进行功率合成,合成器件的脉冲功率超过320 W,增益8.6 dB.在实现SiC衬底减薄和通孔技术的基础上,设计并研制了国内第一片SiC微波功率MMIC,在2～4 GHz频带内小信号增益大于10 dB,脉冲输出功率最大超过10 W.     

SiC MESFET微波功率器件的研制

利用本实验室生长的4H-SiC外延材料开展了SiC微波功率器件的研究.通过对欧姆接触和干法刻槽工艺的优化,研制出高性能的SiC MESFET.利用1mm栅宽SiC MESFET制成的微波功率放大器在2GHz 64V工作时,连续波输出功率达4.09W,功率增益为9.3dB,PAE为31.3%.文中还给出了SiC功率放大器在微波大信号工作时的稳定性的初步测试结果.     

SiC MESFET微波功率器件的研制

利用本实验室生长的4H-SiC外延材料开展了SiC微波功率器件的研究．通过对欧姆接触和干法刻槽工艺的优化,研制出高性能的SiCMESFET．利用1mm栅宽SiC MESFET制成的微波功率放大器在2GHz64V工作时,连续波输出功率达4．09W,功率增益为9．3dB,PAE为31．3％．文中还给出了SiC功率放大器在微波大信号工作时的稳定性的初步测试结果．     

微波功率GaAs MESFET的可靠性

本文介绍了功率ＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴ的必要失效模式和失效机理，主要失效模式有突然烧毁致命失效，缓慢退化失效，击穿低漏电大失效，内外引线和热集中失效，器件性能的不稳定和可逆漂移，主要失效机理有结构设计不合理，材料和工艺缺陷，栅结，欧姆接触和材料退化。静电损伤等，提出了改进功率ＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴＳ可靠性的主要措施：全面质量管理，运用可靠性增长管理技术，合理的设计方案，先进的设备和工艺，优质的材料和     

微波功率SiC MESFET小信号等效电路建模研究

在传统GaAs MESFET器件小信号模型基础上提出一种更适合SiC MESFET器件的小信号等效电路模型.该模型在引入了与栅压相关的输入电导后,明显改善了S11的拟合精度.提出直接利用cold FET反向栅压偏置下的S参数,通过曲线拟合和外插技术提取SiC MESFET小信号等效电路寄生参数的方法.该模型应用于国内SiCMESFET工艺线,在O.5～18GHz范围内S参数的仿真值和实测值非常吻合.     

S波段功率SiC MESFET(芯片)研制

介绍了一种S波段功率SiC MESFET芯片的研制技术。针对SiC材料的特点,对4H-SiC外延材料进行了设计和仿真,同时对Al记忆效应进行了研究,优化了4H-SiC外延生长技术。研究了栅长与沟道厚度纵横比(Lg/a)对短沟道效应和漏极势垒降低效应的影响。采用了凹槽栅结构和体标记电子束直写技术以及热氧化SiO2和SiNx复合钝化层设计等新制备工艺,实现了栅、漏泄漏电流的减小和源、漏击穿电压的提高。测试结果表明,功率SiC MESFET芯片在3.4 GHz频率下脉冲输出功率大于45 W,功率增益8.5 dB,漏极效率40%。测试条件为漏极工作电压48 V,脉宽100μs,占空比10%。     

微波功率GaAs MESFET小信号等效电路的研究

提出了计算功率ＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴ小信号模型参数的一些改进方法,包括计算Ｈｅｓｓｅ矩阵本征值和本征向量,确定各元件对总误差的敏感度、目标函数的优化顺序和优化方向,以及稳定的计算方法,计算结果与器件的测量值吻合。     

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。     

Microwave MESFET Mixer

GaAs metal-semiconductor FET's (MESFET) are developed for use in amplifiers at microwave frequencies. The FET has a Schottky barrier between the gate and source, operating in the same manner as a Schottky-barrier diode. If the Schottky barrier is used as a mixer, the IF signal is generated and simultaneously amplified by the FET itself. Thus a mixer with IF preamplifier can be realized. In this paper the theoretical and experimental results of a FET mixer are described. In such operations, the conversion loss in the freqnency conversion alone is large due to the high series resistance of the Schottky barrier. However, the overall FET mixer has a "conversion gain" because the IF gain of the FET is made large. The experimental conversion gain is 6 dB at the RF frequency of 10.8 GHz and the IF frequency of 1.7 GHz. The noise figure of the FET mixer is at present large (15 dB, for example), due to large conversion loss in the frequency conversion.     

微波双栅GaAs MESFET

按照一种新的双栅器件设计理论,采用阶梯栅和两栅间嵌入虚接地点的结构,使GaAs双栅FET获得了优良的噪声和增益性能。二栅在管壳内通过电容射频接地,有助于稳定性的改善。器件最好水平为f_0:12GHz,N_F:2.42dB,G_(?):13.89dB。该器件设计合理,工艺经过优化,使器件具有较高的成品率及优品率。     

单片集成GaAs MESFET微波开关——Ⅰ、微波开关MESFT工作原理

本文讨论了一种改进后的开关MESFET等效电路模型,介绍了器件的高、低阻抗态阻抗、本征截止频率、本征开关时间和功率容量等特征参数的分析计算方法.     

SiC MESFET工艺在片检测技术

介绍了SiC MESFET芯片加工工艺中的主要在片检测技术,包括芯片表面情况判定、干法刻蚀的监浏、等平面工艺的辅助测试、欧姆接触比接触电阻值的测试以及各种中间测试技术.芯片表面情况判定主要通过显微镜观察表面形貌、原子力显微镜测表面均匀性以及扫描电镜观察形貌以及组分分析.干法刻蚀的监测主要通过台阶仪结合椭偏仪实现,即保证了干法刻蚀按预想的深度刻蚀也验证了材料结构的参数.通过TLM图形测试的比接触电阻值可以确保良好的欧姆接触,减小器件的串联电阻,提高器件的电流处理能力,为实现高功率输出奠定基础.通过台阶仪测量和显微镜观察实现的等平面工艺大大提高了器件的性能,微波功率提高30%左右,增益提高1.5 dB以上,功率附加效率提高接近10%.     

一种改进的微波MESFET模拟器

本文介绍一种改进的基于器件物理参数的微波ＭＥＳＦＥＴ模拟器，它不仅可以模拟器件物理参数变化对ＭＥＳＦＥＴ特性（如等效电路元件、Ｓ参数、电流－电压特性）的影响，而且亦可以模拟ＭＥＳＦＥＴ特性随温度变化的情况。     

SiC MESFET技术与器件性能

介绍了SiC MESFET器件的技术和性能。用SiC材料制造的MESFET的射频功率密度达到4.6W/mm，功率增加效率（PAE）达到65.7%，击穿电压超过100V，表明SiC器件具有高功率密度和高效率，在高功率微波应用中具有巨大的潜力。     

导通和半绝缘衬底上的SiC MESFET

分别在导通和半绝缘4H-SiC衬底上外延生长了MESFET结构并制成器件.两种衬底上的SiC MESFET具有类似的直流特性,饱和电流为350mA/mm,最大跨导为25～30mS/mm,击穿电压大于120V.导通衬底上的SiC MESFET在2GHz 50V工作时饱和输出功率为1.75W;在相同条件下半绝缘衬底的SiC MESFET饱和输出功率为3.38W,64V工作时最大输出功率超过4W.缓冲层参数的不同是造成微波性能差异的主要原因.     

导通和半绝缘衬底上的SiC MESFET

分别在导通和半绝缘4H-SiC衬底上外延生长了MESFET结构并制成器件.两种衬底上的SiC MESFET具有类似的直流特性,饱和电流为350mA/mm,最大跨导为25～30mS/mm,击穿电压大于120V.导通衬底上的SiC MESFET在2GHz 50V工作时饱和输出功率为1.75W;在相同条件下半绝缘衬底的SiC MESFET饱和输出功率为3.38W,64V工作时最大输出功率超过4W.缓冲层参数的不同是造成微波性能差异的主要原因.