GaAs MESFET器件低频噪声机理研究

本文报道了对各种GaAs MESFET和HEMT器件的低频噪声测量和讨论,认为这些器件低频噪声具有以下特点:(1)GaAs MESFET器件低频噪声随器件源、漏电流、负栅压绝对值增大而增大。(2)GaAs MESFET低频噪声一般比硅器件噪声大2～3个数量级。(3)GaAs MESFET低频噪声不是纯1/f噪声,其噪声谱与频率成1/f~a关系,d值在0.5～2之间。 作者首次将高能电子辐照技术用于研究GaAs MESFET器件的低频噪声。通过对辐照前后器件变温噪声测量,并结合DLTS技术和变频C—V等方法,对器件低频噪声产生机理进行了实验探讨。认为GaAs MESFET的低频噪声主要是器件体内深能级陷阱的产生—复合噪声。器件表面特性、结特性对器件低频噪声有影响,但不是主要来源。 作者认为,对短沟道GaAs MESFET器件而言,速度饱和效应对共低频噪声有影响。因而从基本二维泊松方程出发,计入速度饱和区产生—复合噪声对器件低频噪声的贡献,首次得到了正常工作(高源、漏电压)条件下,器件低频噪声的理论计算模型,理论和实验吻合较好。     

宽带混合模块技术方案

1 引言当今的宽带混合技术通常采用标准硅双极性晶体管。由于具有卓越的性能,使其成为有线电视系统放大器的主流产品。在市场上也曾推出另一种放大模块,采用制作在砷化镓材料上的金属半导体场效应管（GaAs MESFET）。这类器件的三阶失真很小,因此曾前景看好。下列表中列出了上述二种技术的最重要的特性指标。比较显示,两种技术各有所长。2 线性在一个标准晶体管中,主控要素由线性传递要素（IB－IC）和指数传递特性（IC－VBE）共同构成。而场效应管（它像一种J-FET）具有平方特性。因此两者产生的谐波亦不同：双极晶体管产生所…     

新型非均匀有源层掺杂分布改善功率GaAs MESFET的线性度

<正> 在功率GaAs MESFET及其放大器迅速发展的今天,人们已不再满足于仅利用均匀的有源层掺杂分布模型对器件的基本特性进行分析,以及利用近似均匀分布的GaAs材料来制作功率GaAs MESFET。研究非均匀有源层掺杂分布对GaAs MESFET性能的影响已有一些报道。人们对正斜率型、负斜率型、高斯型的有源层分布进行了比较,并采用分析模型对高斯型分布器件的直流I—V特性作了分析。结果表明:改善器件跨导g_m的均匀性,能够提高GaAs MESFET大信号应用时的输出信号线性度。对于低噪声器件,均匀的跨导能使器件获得更低的噪声。因此,研究有源层掺杂分布对于改善功率GaAs MESFET的线性问题意义十分重大。     

GaAs MESFET低频噪声机理的研究

<正> GaAs MESFET器件的低频噪声是该器件一项重要的电特性,研究它的产生机理对器件微波非线性和从直流到微波超宽带等方面的应用,以及了解器件内部深能级均非常重要。 GaAs MESFET低频噪声研究在国内尚未见到有关文献报道。在建立了GaAs MESFET低频噪声测量系统的基础上,作者对南京电子器件研究所研制生产的各种GaAs MESFET样管及HEMT器件进行了测量。这些器件的低频噪声具有以下特点:(1)器件低频噪声同器件的偏置状态和几何参数有关,其等效输入噪声电压随源—漏电流和栅偏电压绝对值的增加而增大,但随栅长和栅宽的增加而减小。并发现功率器件噪声较低。(2)GaAs MESFET低频噪声比Si器件大。(3)一般器件的低频噪声谱呈1/f~μ关系,其中α=11;而GaAs MESFET的α在0.5～2之间。(4)HEMT器件的低频噪声同GaAs器件相比稍大。     

GaAs/GaAlAs异质结双极型微波晶体管的研制和性能

本文介绍了砷化镓-镓铝砷Npn异质结双极型晶体管的设计原理.分析了该管在高频特性、开关特性、温度特性方面超过Si平面管的潜在优越性.叙述了制管工艺与直流、高频和温度特性等实验结果.给出了一个细线条结构的Npn GaAs晶体管作为进一步考察高频和噪声性能的实例.理论计算表明:该管的最大振荡频率f_(max)可高达88GHz,在12GHz下的噪声系数为1.2dB.讨论了NpnGaAs平面晶体管和倒置晶体管的结构及其优点.最后比较了GaAs双极型管和GaAs MESFET的优缺点.     

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.     

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.     

浅谈半导体器件在移动电话中的应用

在移动电话中作为RF功率部分,大量使用各种半导体分立器件,或由它们构成的微波单片集成电路(MMIC)。在该领域GaAs和Si的应用几乎并驾齐驱。具体而言,有Si双极晶体管、Si MOSFET、Si/Ge HBT、GaAs、MESFET、GaAs P-HEMT和GaAs HBT等。     

砷化镓场效应晶体管的现状和将来

现在,微波晶体管,硅双极晶体管已开始广泛地用来做4千兆赫下低噪声和功率等各种放大器。由于晶体管放大器和其他结构的放大器相比,具有许多优良的性质,可望研制在更高频率下具有低噪声,高增益、高输出功率等特性的晶体管。然而,硅双极晶体管的特性目前已大致接近其极限,作为其代替者,GaAs肖特基势垒场效应晶体管(GaAsSBEET或GaAsMESFET)近年来引起人们极大的注意。自Mead(1966)提出了GaAsFET,Hooper(1967)等人确定了其作为微波晶体管的可能性,到Drangeid(1970)等人试制了最高振荡频率为30千兆赫的器件,这段时间为该器件作为微波晶体管的试制期。到1972年,Liecht等人成功地制     

用于宽带低噪声放大器中的微波GaAsMESFET的设计

作为宽带低噪声放大器中的 GaAs 肖特基势垒栅场效应晶体管的设计基础,本文以半经验的方式研究了基本器件参数与两端噪声参数之间的关系。一组四个噪声参数表示为 GaAs 肖特基势垒栅场效应晶体管的等效电路元件的简单函数。然后,每个元件以这个器件的几何和材料参数的简单解析式表示。这样,依据几何和材料参数就建立起四个噪声参数的实用表达式。在这四个噪声参数中,对于宽带低噪声放大器来说最小噪声系数F_(min)和等效噪声电阻 R_n 是起决定性的。低的 R_n 对输入失配较不灵敏,且能够由一个短的重掺杂薄有源沟道获得。这样一个高沟道掺杂厚度比率(N/a)能产生高功率增益,但与得到低噪声系数 F_(min)是相矛盾的。所以,对于最好的全面的放大器性能来说,折衷选择掺杂浓度 N和沟道厚度 a 是必要的。为表示最佳选择给出了四个数字例子。     

高增益、高栅-漏击穿、低噪声微波砷化镓场效应晶体管

本文简要介绍了CX502N型微波砷化镓场效应晶体管的设计、特性与制造。器件采用了新的“积木式”台面结构,减小了栅-漏反馈电容。测试表明,器件具有高增益、高栅-漏击穿及低噪声特性。此外,文中还给出了与CX502N GaAs MESFET类似的器件CX503 GaAs MESFET的一些结果。     

高频功率半导体器件的新进展

材料、工艺和封装的改进使半导体晶体管取得令人注目的成果,表现为单个器件的高频输出功率超过1KW,在小功率下频率超过50GHz,兼顾到频率和功率时可在10GHz下输出10W。几年前,Si和GaAs材料各有侧重,Si主要用作射频功率器件,而GaAs用于微波功率器件,现在SiGe、SiC等新材料大有前途。过去Si双极晶体管在功率领先,GaAs MESFET晶体管(金属半导体场效应管)在频率占有优势,现在Si的DMOS(扩散金属氧化物半导体管)和LDMOS(横向扩散金属     

单边接地MESFET及其寄生效应的分析模型

本文介绍了栅宽为150μm和240μm两种单边接地MESFET制造工艺及其在单片电路中的应用。这种器件结构可减小器件占用的GaAs芯片面积,提高电路布线的灵活性,并已应用于12GHz低噪声放大器GaAs单片电路,取得了良好效果。本文也给出了这种器件寄生效应的分析模型,并计算讨论了栅靶、空气桥以及接地块等寄生元件对器件的散射参数和噪声参数的影响。     

用于高效率功率放大器的异质结双极晶体管

已研制出采用AlGaAs/GaAs结构的异质结双极晶体管,它可用于微波毫米波放大器中。通过简单光刻(器件特征为1μm或以上)就可得到的这些晶体管可为直到毫米波频段的功率放大器提供很高的增益和效率。本文报告了HBT的发展状况。     

可变增益宽带低噪声中频放大器

<正>随着雷达、电子对抗等技术的发展,要求前置中放除了具有宽带和低噪声性能外,还要有较大范围的可控增益特性.对于双极型晶体管放大器,控制增益一般是改变基极直流电位或利用二极管的非线性电阻特性分压.这些方法,对于窄带谐振放大器是可行的,但对于宽带放大器则很不理想.随着控制增益的变化,输出幅频特性也将发生较大的形变.近年来,场效应器件,特别是双栅场效应器件的研制成功,给这一要求带来了希望.由于双栅场效应管具有双极型晶体管所没有的特殊性能,可以应用它来构成可变增益放大器、调制器等.     

GaAs MESFET高速集成逻辑

本文对GaAs金属-半导体场效应晶体管(GaAs MESFET’S)在高速开关及高速数字集成电路方面的应用的可能性进行了论证。栅长为1微米的GaAs MESFET的电流增益带宽乘积f_T等于15千兆赫。在大信号开关测试中,这种器件显示出15微微秒的内部时延。在半绝缘的GaAs衬底上单片集成由MESFET和肖特基二极管组成的简单逻辑电路。无负载时,这种逻辑电路的传播时延为60微微秒,而当其输出是3个逻辑门时,其传播时延则为105微微秒。测得有效带宽约为3千兆赫。     

最佳互阻抗宽带光前置放大器设计

本文讨论丁利用一个GaAs MESFET（砷化镓金属一半导体坜技应品体管）作为第一级的宽带互阻抗光前置放大器的最佳设计。提出了一种变型的反馈式的共基一共射电路结构，显著地改善了放大器的噪声特性。这种电路第构应用了一个共源极场效应管作为第一级，接着是一个并联反馈的双极性管的第二级。     

改善GsAs MESFET性能的考虑

1966年,C·A·Mead首先应用GaAs材料,制造肖特基势垒FET(即GaAs MESFET).从此,该器件进入蓬勃发展的黄金时代.1976年,Plessey的R·S·Pengelly等报道了第一支GaAs X波段单片放大器.GaAs的分立器件大致可划分为低噪声MESFET和功率MESFET.     

GaAs MMIC和功率MESFET的激光通孔接地技术

<正> 众所周知,在微波电路和某些器件中直流接地和微波接地是极为重要的。常用的方法有通孔接地和边缘接地两种。在GaAs MMIC和功率 MESFET中,由于芯片面积小,要求集成度高,一般均采用这两种方法。通孔接地比边缘接地更优越,它占用芯片面积小(孔径一般为40μm左右),并给电路布线带来极大的灵活性。低噪声GaAs MMIC FET放大器管芯源极采用通孔接地,可有效地减小源接地电感和接地线的损耗,从而改善放大器的增益和噪声性能。功率GaAs MESFET(尤其是内匹配多胞大功率GaAs MESFET)通孔接地除减小源接地电感外,还可降低热阻,从而提高器件性能。