14～14.5 GHz 20 W GaAs PHEMT内匹配微波功率管

介绍了一种Ku波段内匹配微波功率场效应晶体管.采用GaAs PHEMT 0.25μm T型栅工艺,研制出总栅宽为14.4 mm的功率PHEMT管芯.器件由四管芯合成,在14～14.5 GHz频率范围内,输出功率大于20 W,附加效率大于27%,功率增益大于6 dB,增益平坦度为±0.3 dB.     

内匹配型Ku波段8W功率器件

已成功研制出总栅宽为6.4 mm,栅长为0.35 μm的GaAs功率PHEMT,其中对器件结构、栅挖槽等工艺进行了改进.两管芯合成的内匹配器件当Vds=8 V,输入功率Pin=32 dBm时,在f=14.0～14.5 GHz频段内,输出功率Po≥39.18 dBm,功率增益Gp＞7 dB,功率附加效率[PAE]＞30%,两管芯合成效率大于88%,其中在14.1 GHz频率点,输出功率达到39.43 dBm,增益7.43 dB.     

砷化镓功率器件

南京电子器件研究所于 2 0 0 0年进行了 Ga As功率 PHEMT的研究开发 ,完成了“WC2 0 0 3型高电子迁移率功率晶体管”项目的设定和 Ku波段 1 0 W功率 PHEMT的研制。WC2 0 0 3型器件在 9.4～ 9.9GHz带内 ,输出功率大于 2 .5W,功率增益大于 9.5d B,功率附加效率典型值为 40 % ,带内增益起伏小于± 0 .5d B,该器件的栅宽为 4.8mm。采用两个 9.6mm栅宽功率 PHEMT管芯合成研制的 Ku波段内匹配功率 PHEMT,在 1 0 .5～ 1 1 .3GHz带内 ,输出功率大于 9.8W,带内最大输出功率为 1 0 .9W,功率增益大于 9.9d B,功率附加效率典型值为 40 %…     

S波段大功率、高效率GaN HEMT器件研究

基于国产的SiC衬底GaN外延材料,研制出大栅宽GaN HEMT单胞管芯。通过使用源牵引和负载牵引技术仿真出所设计模型器件的输入输出阻抗,推导出本器件所用管芯的输入输出阻抗。使用多节λ/4阻抗变换线设计了宽带Wilkinson功率分配/合成器,对原理图进行仿真,优化匹配网络的S参数,对生成版图进行电磁场仿真,通过LC T型网络提升管芯输入输出阻抗。采用内匹配技术,成功研制出铜-钼-铜结构热沉封装的四胞内匹配GaN HEMT。在频率为2.7～3.5 GHz、脉宽为3 ms、占空比为50%、栅源电压Vgs为-3 V和漏源电压Vds为28 V下测试器件,得到最大输出功率Pout大于100 W(50 dBm),PAE大于47%,功率增益大于13 dB。     

C波段大功率GaN HEMT内匹配器件

基于GaN微波功率器件工艺制作了大栅宽GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)管芯,通过负载牵引及建模技术提取了管芯的输入阻抗、输出阻抗.采用二项式多节阻抗匹配变换器实现了宽带功率分配器及合成器电路的制作,通过采用LC网络提升了管芯输入阻抗、输出阻抗,加入了稳定网络,实现了50 Ω阻抗匹配.采用高热导率金属陶瓷外壳,提高了器件散热能力.最终研制成功大功率GaN HEMT内匹配器件,器件采用四胞管芯功率合成技术,总栅宽为40 mm.测试结果表明,频率为4.5～4.8 GHz,脉宽300μs,占空比10％,工作电压VDSs为28 V,器件的输出功率大于120 W,功率附加效率大于50％,功率增益大于11 dB.     

S波段GaAs高效率线性内匹配HFET研制

介绍了一种基于GaAs HFET结构的S波段内匹配器件的设计方法。由于大栅宽器件模型难以准确确定,提取了具有相似结构的小栅宽器件模型。在ADS设计环境中,利用Load-Pull算法推算出大栅宽器件的管芯阻抗。器件采用两个栅宽为16mm的管芯进行功率合成。对于匹配电路的设计,首先通过一级LC低通滤波网络进行阻抗变换,将每个管芯的阻抗提升到10Ω左右,再通过Wilkinson功分器将阻抗变换到50Ω。电容和功分器采用瓷片加工,电感则通过金丝实现。研制成功的内匹配功率管,其工作频率为2.2～2.5GHz,输出功率P1dB大于20W,功率增益G1dB大于14dB,功率附加效率大于48%。     

C波段60W GaAs大功率内匹配晶体管

报道了一种采用内匹配技术制作的GaAs大功率晶体管。通过管芯的结构设计和工艺优化,进行了GaAs微波大栅宽芯片的研制;通过内匹配技术对HPFET(high performance FET)管芯进行阻抗匹配,实现了器件的大功率输出;通过提高栅-漏击穿电压、降低饱和压降等手段提高器件的功率和附加效率。经测试,当器件Vds=10V时,在5.3~5.7GHz频段输出功率P0≥47.8dBm(60.3W),功率附加效率PAE≥42.8%,其中在5.5GHz频率点,输出功率达到48dBm(63.1W),附加效率为46.8%。     

C波段160W连续波GaN HEMT内匹配功率器件研制

基于GaN功率器件工艺自主研发的大栅宽GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)管芯,采用内匹配技术和宽带功率合成技术相结合的方法,研制出了一款C波段160 W连续波GaN HEMT内匹配功率器件。通过优化管芯的结构,设计出了满足连续波使用要求的大功率GaN管芯,然后进行了内匹配器件的设计,在设计中首先采用负载牵引法进行了器件参数提取,并以此为基础设计了阻抗变换网络进行阻抗变换和功率合成。研制出了工作频率为4.4~5.0 GHz、工作电压32 V、连续波输出功率大于160 W、功率附加效率大于50%、功率增益大于12 dB的GaN HEMT内匹配功率管,具有广阔的工程应用前景。     

12～15GHz 5W GaAs宽带内匹配功率管及其应用

报道了一种新型的砷化镓宽带高效内匹配功率放大器,它采用集总参数与分布参数相混合的匹配电路形式,取用南京电子器件研究所研制的12 mm功率PHEMT管芯,研制的内匹配功率放大器在12～15 GHz频带内,输出功率大于5 W,功率增益大于6 dB,相对带宽为25%,典型功率附加效率为25%。     

Ku波段20W GaAs功率PHEMT

报道了采用介质辅助T型栅工艺研制的GaAs功率PHEMT.在该T型栅工艺中栅长和栅帽的尺寸分别进行控制,实现了较好的工艺可控性和较高的工艺成品率.采用该工艺制作了总栅宽为19.2mm的功率PHEMT.用两枚这种芯片合成并研制的Ku波段内匹配功率管在14.0～14.5GHz频带内,输出功率大干20W,功率增益大于6dB,典型功率附加效率为31%.     

S波段大功率GaAs PHEMT单片放大器

GaAs单片集成电路具有体积小、质量轻和可靠性高等特性,已经成为微波领域重要的器件。采用MBE技术生长出双面掺杂AlGaAs/InGaAs PHEMT结构的外延材料,研制了高效率的GaAs PHEMT器件,S波段功率附加效率大于55%。建立了基于EEHEMT的大信号模型,利用ADS软件搭建了有耗匹配的二级放大电路拓扑结构,进行最佳效率匹配,得到优化电路。采用4英寸(1英寸=2.54cm)GaAs0.35μm标准工艺研制了AlGaAs/InGaAs/GaAsPHEMT MMIC电路,测试结果表明,在测试频率为2.2~3.4GHz,测试电压VDS为10V时,输出功率大于12W,功率增益大于22dB,功率附加效率大于40%。     

Ku波段10W功率PHEMT

报告了研制的 9.6mm栅宽双δ-掺杂功率 PHEMT,在 fo=1 1 .2 GHz、Vds=8.5 V时该器件输出功率3 7.2 8d Bm,功率增益 9.5 d B,功率附加效率 44.7% ,在 Vds=5～ 9V的范围内 ,该器件的功率附加效率均大于42 % ,两芯片合成 ,在 1 0 .5～ 1 1 .3 GHz范围内 ,输出功率大于 3 9.92 d Bm,最大功率达到 40 .3 7d Bm,功率增益大于 9.9d B,典型的功率附加效率 40 %。     

2 V-operated InGaP-AlGaAs-InGaAs enhancement-mode pseudomorphic HEMT

A low-voltage single power supply enhancement-mode InGaP-AlGaAs-InGaAs pseudomorphic high-electron mobility transistor (PHEMT) is reported for the first time. The fabricated 0.5/spl times/160 /spl mu/m/sup 2/ device shows low knee voltage of 0.3 V, drain-source current (I/sub DS/) of 375 mA/mm and maximum transconductance of 550 mS/mm when drain-source voltage (V/sub DS/) was 2.5 V. High-frequency performance was also achieved; the cut-off frequency(F/sub t/) is 60 GHz and maximum oscillation frequency(F/sub max/) is 128 GHz. The noise figure of the 160-/spl mu/m gate width device at 17 GHz was measured to be 1.02 dB with 10.12 dB associated gain. The E-mode InGaP-AlGaAs-InGaAs PHEMT exhibits a high output power density of 453 mW/mm with a high linear gain of 30.5 dB at 2.4 GHz. The E-mode PHEMT can also achieve a high maximum power added efficiency (PAE) of 70%, when tuned for maximum PAE.     

Pseudomorphic HEMT manufacturing technology for multifunctionalKa-band MMIC applications

We have demonstrated very good performance, high yield Ka-band multifunctional MMIC results using our recently developed 0.25-μm gate length pseudomorphic HEMT (PHEMT) manufacturing technology. Four types of MMIC transceiver components-low noise amplifiers, power amplifiers, mixers, and voltage controlled oscillators-were processed on the same PHEMT wafer, and all were fabricated using a common gate recess process. High performance and high producibility for all four MMIC components was achieved through the optimization of the device epitaxial structure, a process with wide margins for critical process steps and circuit designs that allow for anticipated process variations, resulting in significant performance margins. We obtained excellent results for the Ka-band power amplifier: greater than 26 dBm output power at center frequency with 4.0% standard deviation over the 3-in. wafer, 2-GHz bandwidth, greater than 20 pet-cent power-added efficiency, over 8 dB associated gain, and over 10 dB linear gain. The best performance for the Ka-band LNA was over 17 dB gain and 3.5 dB noise figure at Ka-band. In this paper, we report our device, process, and circuit approach to achieve the state-of-the-art performance and producibility of our MMIC chips     

Ka波段功率PHEMT的设计与研制

报道了Ｋａ 波段功率ＰＨＥＭＴ的设计和研制结果。利用双平面掺杂的ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰＨＥＭＴ材料,采用０．２ μｍ 的Ｔ型栅及槽型通孔接地技术,研制的功率ＰＨＥＭＴ的初步测试结果为：Ｉｄｓｓ：３６５ ｍ Ａ／ｍ ｍ ;ｇｍ ０：３２０ ｍ Ｓ／ｍ ｍ ;Ｖｐ：－ １．０～－ ２．０ Ｖ。总栅宽为７５０ μｍ 的功率器件在频率为３３ ＧＨｚ时,输出功率大于２８０ ｍ Ｗ,功率密度达到３８０ ｍ Ｗ／ｍ ｍ ,增益大于６ ｄＢ。     

基于GaAs PHEMT工艺的60~90GHz功率放大器MMIC

研制了一款60~90 GHz功率放大器单片微波集成电路(MMIC),该MMIC采用平衡式放大结构,在较宽的频带内获得了平坦的增益、较高的输出功率及良好的输入输出驻波比(VSWR)。采用GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)标准工艺进行了流片,在片测试结果表明,在栅极电压为-0.3 V、漏极电压为+3 V、频率为60~90 GHz时,功率放大器MMIC的小信号增益大于13 dB,在71~76 GHz和81~86 GHz典型应用频段,功率放大器的小信号增益均大于15 dB。载体测试结果表明,栅极电压为-0.3 V、漏极电压为+3 V、频率为60~90 GHz时,该功率放大器MMIC饱和输出功率大于17.5 dBm,在71~76 GHz和81~86 GHz典型应用频段,其饱和输出功率可达到20 dBm。该功率放大器MMIC尺寸为5.25 mm×2.10 mm。     

Ka波段倍频放大组件

报道了Ka波段倍频放大组件的研究结果。将厘米波信号通过FET二次倍频和PHEMT四次倍频方式提升到Ka波段，并通过功率放大器获得输出频率在24—30。4GHz范围内，最大的倍频增益为16。6dB，输出功率大于50mW，最大输出功率大于100mW。为无线通信系统毫米波前端提供本振源。     

毫米波大动态宽带单片低噪声放大器

利用0.25μmGaAsPHEMT低噪声工艺,设计并制造了2种毫米波大动态宽带单片低噪声放大器。第1种为低增益大动态低噪声放大器,单电源+5V工作,测得在26～40GHz范围内,增益G=10±0.5dB,噪声系数NF≤2.2dB,1分贝压缩点输出功率P1dB≥15dBm;第2种为低压大动态低噪声放大器,工作电压为3.6V,静态电流0.6A(输出功率饱和时,动态直流电流约为0.9A),在28～35GHz范围内,测得增益G=14～17dB,噪声系数约4.0dB,1分贝压缩点输出功率P1dB≥24.5dBm,最大饱和输出功率≥26.8dBm,附加效率约10%～13.6%。结果中还给出了2种放大器直接级联的情况。     

2W6～18GHz宽带MMIC功率放大器

运用微波在片测试技术和IC-CAP模型提取软件对总栅宽为850μm PHEMT器件进行了大信号建模,并利用此模型,采用分布式放大器与电抗匹配相结合的方法,制备了一款三级宽带功率放大器。实验测试结果和ADS仿真结果相吻合。其测试结果为:在6～18GHz频段内,平均输出功率Po为33dBm,功率增益Gp在22～24dB之间,功率附加效率PAE在23%～28%之间,输入输出端口电压驻波比VSWR<1.8,稳定性判断因子K>1(在5～19GHz内)。     

Ka频段PHEMT 1W功率单片放大器

设计制作了Ka频段高输出功率的单片功率放大器.基于河北半导体研究所的0.25μm栅长的75mm GaAsPHEMT工艺制作的三级功率放大器,芯片尺寸为19.25mm2(3.5mm×5.5mm).在32.5～35.5GHz的频率范围内,小信号线性增益大于16dB,带内平均1dB增益压缩点输出功率为29.8dBm,最大饱和输出功率为31dBm.