顶面集电极接触的微波功率晶体管(第一部分)

本合同研究的宗旨在于设计、制造和评价一种全顶面接触的微波功率晶体管。该器件在1～1.5千兆赫的频段具有30瓦的脉冲输出,增益大于7分贝。本合同是制造射频功率晶体管三个组成部分中的第一部分,该器件采用了消除键合引线的匹配网络。TRW 公司目前拥有在2.0千兆赫下具有连续波输出25瓦的微波功率晶体管。该器件在1.5千兆赫下能输出35瓦的连续波功率,增益为8.0～8.5分贝,器件设计的主体是采用全顶面接触的器件结构。本报告涉及这项研究工作的设计、制造程序和进展情况。在第一个季度报告中讨论了全顶面接触的功率品体管的设计进展情况及其研制结果。还讨论了研制全顶面接触结构的工艺技术及新设计。二、顶面集电极接触的晶体管研制     

砷化镓功率场效应晶体管的X波段性能

本文介绍 X 波段砷化镓功率场效应晶体管(FET)的测量结果。这些器件是用简单的平面工艺制作的。多个单元并联的器件在9千兆赫下,输出功率大于1瓦,增益大于4分贝。4分贝增益下,最大输出功率在9千兆赫下为1.78瓦,在8千兆赫下为2.5瓦。8千兆赫下,器件功率附加效率为46%。     

用于卫星地面站14千兆赫和30千兆赫的高功率耦合腔行波管

用于卫星地面站的14千兆赫、1千瓦耦合腔行波管和30千兆赫、800瓦耦合腔行波管已研制成功,14千兆赫的行波管采用设计得轻巧、紧凑的永磁聚焦装置,并在整个14.0～14.5千兆赫的频带内给出1千瓦输出功率。30千兆赫行波管采用螺旋管线包聚焦并在整个2.5千兆赫瞬时带宽范围内提供800瓦功率输出。这两只管子均为风冷式。在特殊情况下,为了冷却管体,30千兆赫行波管采用几段热导管。     

4千兆赫下输出5瓦的功率晶体管

美国微波半导体公司最近报导该公司生产的微波功率晶体管在4千兆赫频率时,功率输出为5瓦,功率增益为4分贝,效率为30％,这一产品的型号为MSC4005,这一系列的MSC4003工作频率在4千兆赫时,输出功率为2.5瓦,增益为6分贝。MSC4001工作在4.5     

微波管的功率和效率达到了新水平

由于微波管设计师能动性的增强,已经使行波管在ku波段连续波功率超过1千瓦,在100千兆赫连续波功率超过100瓦,而使回旋管在140千兆赫产生接近200千瓦的连续波功率。     

S和X波段肖特基势垒栅场效应功率晶体管

在S和X波段的频率范围内,砷化镓肖特基势垒栅场效应功率晶体管正与行波管相竞争。普莱赛公司宣称,这种功率器件比行波管更可靠,效率更高,电源更简单。这些特点对于卫星通信和相控阵雷达这样一些应用来说是特别吸引人的。对于卫星系统,在典型情况下,约需1瓦的功率就行了。制成的器件在3千兆赫下,输出功率大于1瓦,增益大于8分贝,效率为30％,即将投入商品生产。预计将达到5千兆赫,并在8～12千兆赫可以达到可比较的性能。但是在X波段以上,恐怕还不能与行波管相争。设计了两种几何形状的器件,一种是梳状的源和漏,其间为曲折状栅,片子上共有四个单元,由键合互连,源和漏接触是铟、锗和金,用铝作肖特基栅。另一种是菱形的     

宇宙通讯用行波仪

用于卫星通信系统的WJ-231-5行波管放大器是具有良好宇宙空间性能的多用途的“远程”(far-out)器件。该放大器采用了周期永磁聚焦,结实、轻巧,试验寿命为50000小时。(美国Watkins Johnson公司) WJ-231-5管的特性: 频宽(千兆赫) 5.0～8.5 功率输出(瓦) 36(最小),连续波增益(小讯号)(分贝) 36(最小)     

简讯

GaAsFET在功率和频率方面达到新的水平 德克萨斯仪器公司认为,在4～30千兆赫范围内,GaAsFET将是主要的微波功率源。在许多x波段系统中将代替耿二极管和崩越二极管。在空军资助下他们研制的GaAsFET在10千兆赫下输出3.2瓦、增益6分贝、效率22％,单个器件在8千兆赫下输出5.1瓦,增益5分贝、效率35％。 该公司将把8千兆赫1瓦的器件MSX803的单价由1000美元降到250美元(1～9只一批)。并予计在年内将能出售8千兆赫2瓦的器件,其价格可能是1瓦器件的2～3倍,大约是500美元到750美元。     

速调管放大器

据报导,该公司研制成一个连续波功率为21千瓦的速调管放大器,工作频率为18千兆赫,50兆赫通频带内的增益为 60分贝。据称,之所以能达到这样高的功率,是由于采用了电子注及电子枪的最佳设计。如果能采用冶凝技术,则有可     

微波功率GaAsFET的宽带内匹配技术

研究了C波段大功率砷化镓场效应晶体管的宽带内匹配技术,结果在电路设计中采用了新型的电路结构和大信号特性。在高介电常数的单瓷片上形成集总参数元件二级输入网络。在氧化铝陶瓷片上,以微带结构形成半分布参数的单级输出电路。总栅宽为11200微米的内匹配砷化镓场效应晶体管在1分贝增益压缩下具有2.5瓦的功率输出,在没有外部匹配的情况下,从4.2到7.2千兆赫,该器件具有5.5分贝的线性增益和4.4瓦的饱和功率输出。从4.5到6.5千兆赫,这种内匹配场效应晶体管具有6分贝线性增益和5瓦的饱和输出功率。     

高可靠2.3千兆赫20瓦晶体管的研究(一)

本实验的目的是研究一种在2.3千兆赫下具有下述连续波性能的高可靠晶体管:20瓦的输出功率,6分贝的功率增益,40％的效率。本合同所研究的器件达到了下述连续波性能,在2.3千兆赫下输出功率为20瓦,功率增益为7.7分贝,效率为40％。这样的性能是具有八个单元的TA8407晶体管所达到的。这种晶体管在设计上有如下的改进:薄的片子、高频扩散、强发射极镇流、以及为了使功率均匀分配而设计的最佳发射极键合图形和用分布线技术进行内部匹配的封装。     

20瓦22.5千兆赫小型管

各种军事和商业系统皆迫切需要18千兆赫以上、能大量生产的螺施线行波管。本文描述一支输出功率为20瓦以上、小讯号增益为65分贝的K-波段连续波管子。基于低电压、高导流系数的设计成就,已经使尺寸,特别是长度缩小。     

通信系统用5千瓦、Ku波段行波管的研制

本文叙述一种通信地面站终端放大用5千瓦、Ku波段耦合腔行波管的研制。这只称为870H的高功率管已由休斯公司电子动力部在内部制定的计划中研制出来。870H采用整装式线包聚焦、调制阳极电子枪、液冷和降压收集极。该管在14.0千兆赫至14.5千兆赫的带宽内给出5千瓦平坦的饱和输出功率和通信系统所要求的低失真特性。在整个500兆赫的带宽内,增益变化的最大值小于1分贝。这些性能是通过专门的线路设计技术和外部均衡器来达到的。     

双极功率晶体管威胁卫星通信行波管

据美刊《微波杂志》报导,日本正在研制一种双极功率晶体管(Power Bipolar Transistor),有可能代替地面站和卫星应答机中用的行波管。在这种阶梯电极晶体管(Stepped Electrode Transistor)中,低结温度使之获得高的可靠性。长期和加速寿命试验表明,其无故障平均工作时间超过10~6小时。NEM4205是该系列的典型管子,采用20伏电源,在4.2千兆赫频率下产生5瓦功率,增益为4分贝,效率为25%。NEM4203,在4.2千兆赫频率下功率达3瓦,增益为5分贝,在50℃环境温度下,结点温度只为120℃。利用7只 NEM4203晶体管研制出一种三级放大器,在4千兆赫卫星频带内给出12瓦功率,功率增益为11～13分贝,带宽为240兆赫。     

NRL回旋管行波放大器增益、饱和和带宽的测量

回旋管行波放大器的实验最近已经完成,在35.1千兆赫频率下当电子注电压为70千伏、电流为9安时,线性增益高达32分贝,而当电子注电流为3安时,增益为24分贝。回旋行波放大器工作于圆波导的 TE_(01)模式和基本电子回旋频率上。目前,它是个单级器件,没有切断部分或稳定元件。放大器已激励到饱和,当增益为13分贝时,观察到的最大输出功率为26千瓦。饱和开始时增益为30分贝,输出功率约为10千瓦。对于电流为3安的电子注,增益为20分贝时所观察到的最佳效率是7.8%。线性带宽的测量表明,3安的电子注峰值增益为24分贝时,-3分贝带宽约为500兆赫。     

在原型滤波器均衡网络中利用电子转移器件的微波放大

从对本体GaAs电子转移效应的广泛研究中,已发展起来一种新型的负阻器件。在连续波反射型放大器中应用此两端器件有可能提供几个倍频程瞬时带宽,约1瓦的输出功率和100分贝量级的线性动态范围。利用原型滤波器均衡网络的几种典型器件的应用特性和情况,有可能实现宽带放大器在C、X、K_u波段内工作,其带宽近4.0千兆赫,增益压缩为—1分贝时输出功率约为300毫瓦,饱和功率输出接近1瓦,噪声系数为15分贝。     

500兆赫输出50瓦功率增益10分贝的高频硅功率晶体管(一)

本文的目的是介绍一种在500兆赫下能输出50瓦功率,功率增益为10分贝,效率为50％的晶体管。工艺与封装设计的改进是采用复盖技术和双基极集成引线的几何图形。采用新的电路技术进行器件试验并提供下述结果:在500兆赫下输出功率为39瓦,功率增益为5.1分贝,集电极效率为70％。在400兆赫下输出功率43瓦,功率增益为4.9分贝,集电极效应为81％。所有试验被限定在400兆赫下进行,这是因为器件使用在这个频率。最后的集电极效率远远超过规定。在400兆赫下脉冲功率达到70瓦。负载失配试验的结果表明,该器件能容许在400兆赫下电压驻波比为25:1,而性能没有损坏。相互调制的失真度在输出为40瓦时是—30分贝。总共提供了132支成品管子。     

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。     

隐栅场效应晶体管(Gridistor)——一种用作超高频功率放大器的场效应晶体管

本文介绍一种具有独特结构的隐埋栅1瓦1千兆赫硅场效应隐栅管的特性和性能,可以在甲类工作状态下,采用共栅电路,在1千兆赫下实现1瓦的功率输出,其增益为7分贝,并且输出功率随输入功率的变化有一良好的线性关系。     

微波GaAsMESFET的功率和噪声性能达到新水平

在一月份举行的日本电子通信学会半导体、晶体管研究会上,日本电气中央研究所发表了微波GaAsMESFET的研究结果.功率器件在6千兆赫下输出达25瓦,增益3分贝;低噪声器件在4千兆赫下噪声系数为0.7分贝,在12千兆赫下为1.68分贝.该所用内部连接的器件已实现了在6千兆赫下输出15瓦,为进一步提高输出功率,由提高集成度、增加FET的单位栅宽,即栅条长度而获得成功.为设计在10伏偏压下输