氮化镓微波功率器件研究动态(下)

(上接2012年第4期第61页)4.1.3 KORRIGAN的成果KORRIGAN分为四个子项目:材料、工艺、可靠性、热量管理和封装。经过五年的努力,KORRIGAN已实现下列成果:(1)已经建立起一条从晶圆制造到电路制造的较稳固的供应链;     

氮化镓微波电子学的进展

简要介绍宽禁带半导体氮化镓材料的生长，微波电子器件的物理特性、制造工艺和微波性能。     

氮化镓基固态器件的研究进展

GaN是大功率和高温半导体器件的理想化合物半导体材料,具有宽禁带,高击穿电压,异质结构道中高峰值电子漂移速度和高薄层电子浓度,本文着重阐述了宽禁带III－V族化合物半导体器件的研究进展。     

微波功率器件动态试验系统

为开展微波功率器件动态加速寿命试验,建立了一套由计算机实时监测的微波动态试验系统.采用微带电路剥离以及加热部件与其他电路的隔热连接等方法,实现了对每个器件进行独立的内腔式加热,从而单独提高受试器件环境温度,保证了高温应力下微波动态电路的稳定性和可靠性.同时编制了计算机程序软件,解决了参数校准、参数提取等方面存在的误差修正及提高测试精度等技术问题,实现了对试验过程的实时监测和数据的完整保存.     

增强型氮化镓功率器件的总剂量效应

研究了P型帽层和共源共栅(Cascode)结构氮化镓(GaN)功率器件高/低剂量率辐照损伤效应.试验结果表明,P型帽层和Cascode结构GaN功率器件都不具有低剂量率损伤增强效应(ELDRS);Cascode结构GaN功率器件总剂量辐照损伤退化更明显;P型帽层结构的GaN功率器件抗总剂量能力较强.分析了二者的退化机制...     

微波功率器件及其电路

简要地介绍了国内外微波功率器件及其电路的发展现状，分析了在微波功率方面与国外的差距，并指出了造成目前差距的原因所在，对以后我国在微波功率方面的发展提出了建议。     

微波功率器件动态寿命试验方法和技术研究

介绍了对微波功率器件开展的动态加速寿命试验方法和技术的研究。主要阐述了实现振荡式微波动态寿命试验的方法 ,以及不同于常规的对受试功率器件进行内部式加热控温的技术研究。     

氮化镓在光电子和微电子器件中的应用

综述了优良的宽禁带半导体材料GaN在光电子和微电子器件中的应用。     

氮化镓功率半导体器件技术

作为第三代半导体材料的典型代表,宽禁带半导体氮化镓(GaN)具有许多硅材料所不具备的优异性能,是高频、高压、高温和大功率应用的优良半导体材料,在民用和军事领域具有广阔的应用前景。随着GaN技术的进步,特别是大直径硅(Si)基GaN外延技术的逐步成熟并商用化,GaN功率半导体技术有望成为高性能低成本功率技术解决方案,从而受到国际著名半导体厂商和研究单位的关注。总结了GaN功率半导体器件的最新研究,并对GaN功率器件发展所涉及的器件击穿机理与耐压优化、器件物理与模型、电流崩塌效应、工艺技术以及材料发展等问题进行了分析与概述。     

S波段GaN微波功率器件的研制

简要介绍了第三代新型半导体材料GaN的特点和优势,基于Agilent ADS微波仿真软件设计并实现了一款工作于S波段基于GaN的高效超宽带微波功率器件。测试结果表明,该器件适用于2.7～3.5GHz的超宽带,连续波和脉冲制式均可工作,在饱和状态下,输出功率大于15W,增益达到13dB,漏极效率超过45%,并在管壳内部实现了匹配和偏置电路,对GaN MOSFET微波功率器件小型化、超宽带、高增益和高效率的优异性能得以验证和实现。     

微波固态器件与单片微波集成电路技术的新发展

对不同时代的单片微波集成电路(MMIC)的器件工艺发展和应用发展状况进行概况总结,并结合当前的研究与应用热点,重点分析以砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)为代表的微波化合物固态器件和基于MMIC的异构异质集成新技术路径,并就今后发展的趋势做出展望.     

异质集成微波光子器件发展现状

微波光子学利用光子技术实现微波信号的产生、传输、处理及控制,可突破传统微波技术在带宽、传输损耗和抗电磁干扰等方面的瓶颈,提升雷达、电子战等信息系统的综合性能.激光器、电光调制器和光电探测器是微波光子技术中的三种核心光电子器件,其性能对微波光子链路的噪声和动态等指标具有决定性的影响,但基于分立器件的微波光子系统体积、重量较大,难以满足雷达、电子战等系统的阵列化需求,硅基异质集成技术以及高密度低损耗片上光传输互连技术是解决有源器件集成和无源器件集成的关键技术.文章介绍了用于微波光子的硅基激光器、电光调制器、光电探测器和波导的异质集成技术的发展现状,并探讨了集成微波光子技术的发展趋势.     

GaN技术发展新趋势

氮化镓(GaN)是第三代半导体的典型代表,受到学术界和产业界的广泛关注,正在成为未来超越摩尔定律所依靠的重要技术之一。对于射频(RF)GaN技术,在电信和国防两大主要应用增长行业,尤其是军用领域对先进雷达和通信系统不断增加的需求,推动了RF GaN器件向更高频率、更大功率和更高可靠性发展。文章梳理了在该领域中GaN RF/微波HEMT、毫米波晶体管和单片微波集成电路(MMIC)、GaN器件空间应用可靠性和抗辐射加固等技术发展的脉络。在功率电子方面,对高效、绿色和智能化能源的需求拉动GaN功率电子、电源变换器向快速充电、高效和小型化方向发展。简述了应用于纯电动与混合动力电动汽车(EV/HEV)、工业制造、电信基础设施等场合的GaN功率器件的研发进展和商用情况。在数字计算特别是量子计算前沿,GaN是具有应用前景的技术之一。介绍了GaN计算和低温电子技术研究的几个亮点。总而言之,对GaN技术发展几大领域发展的最新趋势作了概括性描述,勾画出技术发展的粗略线条。     

AlGaN/GaN共栅共源HEMTs器件

研究了蓝宝石衬底AlGaN／GaN共栅共源器件的特性。该器件包括栅长0．8μm共源器件与栅长1μm的共栅器件。研究表明,共栅共源器件的第二栅压对的器件饱和电流与跨导有明显的调制作用,容易实现功率增益控制。与共源器件相比,共栅共源器件在微波特性上fT大约9GHz,比共源器件稍小,但是具有较低的反馈,显著增加的功率资用增益及较高的端口阻抗,与共源器件相比,稳定性更好,可以避免振荡的产生,结合GaN的高功率特性GaN共栅共源器件非常适合微波频段宽频大功率领域的应用。     

非掺杂AlGaN/GaN HEMT微波功率器件

介绍了非掺杂GaN HEMT微波功率器件的结构、制造工艺和测试结果. 制作了几种0.6μm栅长、100～1000μm不同栅宽的器件，对于栅宽分别为100, 300和500μm的器件，典型最大跨导为190～170mS/mm；截止频率比较相近，大约为24GHz；而最高振荡频率随栅宽增加而降低，分别为56, 46和40GHz. 测试了8GHz频率时，不同工作条件下1000μm栅宽器件的连续波微波功率特性：Vds=17V, Id=310mA, Pin=25.19dBm时，Po=30dBm (1W) ,Ga=4.81dB; Vds=18V, Id=290mA, Pin=27dBm时，Po=31.35dBm (1.37W) ,Ga=4.35dB.     

提高GaAs晶体质量的一种重要手段

在ＣＺ法晶体生长工艺中引入磁场是一门新技术，它使得生长高质量大直径单晶成为可能。本文介绍了纵向磁场和横向磁场对ＧａＡｓ晶体质量的影响，重点介绍了对熔体中的温度波动、晶体中的生长条纹、ＥＬ２和电阻率分布等的影响。这门技术目前在国际上得到了广泛的应用。     

P波段3kW GaN功率器件的研制

介绍了一款高压高功率GaN功率器件及其匹配电路。基于国内高压GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的研究基础,选取了GaN HEMT芯片,确定了器件的总栅宽。根据GaN HEMT芯片阻抗,器件内部进行了LC谐振匹配设计,外部采用双边平衡同轴巴伦进行推挽匹配设计。散热方面通过改善封装管壳热沉材料提高热导率。最终成功研制出高压、3 kW的GaN功率器件,该器件在工作电压为60 V、工作频率为0.35~0.45 GHz、脉宽为300μs、占空比为10%条件下,频带内输出功率大于3 kW、功率增益大于16 dB、功率附加效率大于71%、抗负载失配能力不小于10∶1。     

基于准垂直结构GaN肖特基二极管的S波段限幅器研究

当今高功率微波技术发展迅速,电子设备所面临的威胁巨大。GaN肖特基二极管具有较小的开启电压和较高的击穿电压,特别适用于大功率整流电路。文章介绍了一种基于准垂直结构GaN肖特基二极管整流的高功率微波限幅器。测试结果表明,该限幅器在2～4 GHz频带内,可承受脉宽10μs、占空比1%、峰值超过1000 W的功率;其小信号插损小于1 dB,输入输出驻波比小于1.5。该限幅器插损小、耐功率高,可广泛应用于接收机中以提升其可靠性。