耿二极管的高可靠性技术

一、前言耿二极管是1963年由 IBM 公司的 J.B.Gunn 发明的,能直接产生微波振荡的器件,现今以通信机为首,在各种多普勒速度表、警报器等民用微波检测器中正在获得广泛应用。耿二极管在其研究初期,认为它是“幻想二极管”,只有短暂的寿命,所以直到现今的实用阶段,其发展历史的确可看作是可靠性研究的历史,在这期间,从工作机构、半导体材料、电极、散热、使用方法等与耿二极管有关连的所有方面积累了提高可靠性的技术。耿二极管作为微波源虽说已进入了实用阶段,但尚缺乏保证其可靠性的数据,从机器的设计和检修观点出发,期望获得有关可靠性的技术根据,以及高可靠性技术的确     

高效率和大功率耿二极管

描述了为获得高转换效率和大输出功率而研制的砷化镓耿二极管的振荡性能。二极管由n~( )(衬底)-n-n~( )结构的砷化镓制备。n和n~( )层由汽相外延生长。由解理的单个管芯构成的每个器件封装在铜热沉或Ⅱ_a型金刚石热沉上面的普通管壳中。衬底层上的趋肤效应的影响随管芯面积和衬底厚度的减小而减小。在7.78千兆赫下得到了直流到射频的高转换效率为9.4％,在18.7千兆赫下为6.3％,在33.6千兆赫下为4.8％。采用Ⅱ_a型金刚石热沉(它的热导率比铜热沉大),以增加管芯的最大允许的热耗散,已得到在7.78千兆赫下输出2,250毫瓦和18.6千兆赫下输出620毫瓦的大功率耿二极管。     

带内建二极管的彩电行管瞬态热阻的测量

本文以实验比较了一般功率晶体管和带内建二极管的功率晶体管的EB结的温度特性,分析了并联在EB结上的扩散电阻Rb对测量晶体管△V_(BE)E产生影响的原因.提出了带内建二极管的功率管△v_(BE)测量条件.     

肖特基势垒耿二极管的分析

本文对肖特基势垒耿二极管随不同的势垒高度而产生不同的振荡模式以及在大信号下工作的宽频带特性进行了模拟。     

小封装二极管的热阻测试

随着封装体积的减小,半导体分立器件引线的外露部分也越来越小,这给引线温度的测试带来了巨大挑战.以封装外形为SOD-123FL的小电流整流二极管为例,介绍了结到引线的热阻和结到环境的热阻的测试方法.通过测量焊接于引线端部的小尺寸二极管芯片以及被测样品在不同温度下的热敏电压,实现了对小封装器件的引线温度和二极管本身结温的精密测量.     

耿效应振荡器中与耿二极管表面有关的噪声

已有几篇关于耿氏器件噪声的文章,但它们主要叙述实验结果。至今出现理论方面的文章都没有说明频率涨落的过量噪声、高频振幅的波动及低频电流噪声。仅相当少的知道耿氏器件1/f噪声的物理原因。要在这方面进行研究,则需要关于耿氏器件中噪声源位置的知识。三个主要的区域必须划分(见图1A),即:     

95千兆赫耿效应二极管振荡器

由于对参放泵源和本机振荡器等的高可靠、低噪声源的需求,在过去几年中人们增加了对毫米波振荡器的兴趣。除目前使用的各种毫米波真空管器件外,最近发展了频率高达75千兆赫的基频崩越二极管振荡器和变容管倍频源。但是,在此之前,基频砷化镓耿二极管振荡器的频率局限于75千兆赫以下。本文首次报导93.7千兆赫耿效应基频振荡     

耿二极管的实验及计算机模拟分析

1.引言大容量微波通讯设备的耿二极管振荡器的发展出现很多问题。其中有在腔体稳定振荡器、宽带注入锁定振荡器和其它的耿二极管电路中的滞后现象和不稳定性。为了解决这些问题,必须测定和应用耿二极管的动态电气导纳及其偏压和频率的关系,     

位错对耿二极管振荡效率的影响

耿二极管作为几千兆到几十千兆范围内的超高频固体振荡源越来越普遍,因此要求高可靠性。已有关于制作二极管用晶片的结晶缺陷影响可靠性的报告,然而至今未见振荡效率和结晶缺陷之间关系的文章。本文叙述了GaAsα—位错对振荡效率的影响。用于本实验的耿二极管管芯为     

毫米波InP耿二极管的设计和制作

本文简述毫米波InP耿二极管的设计、制作工艺和主要性能,分析了与GaAs耿二极管相比较的特点,制成了一批具有良好性能的器件.     

耿二极管工作寿命试验及其失效分析

在探明耿二极管工作失效原因的同时,为了找出获得高可靠性二极管的筛选条件,把用同一制作过程制成的9组140个 K 波段耿二极管进行了14000小时的工作寿命试验。其结果用威伯尔图表示时,可以清楚地划分为形状参数 m=0.25的1000小时内的初期失效期和1000小时后的 m=1.0的偶然失效期。在到达失效的过程中,器件参数表示出恶化的失效模型出现在工作试验的初期,其余都是在本质上不属于恶化倾向的短路失效。失效比例在各组间有很大差异,已推断出它与材料特性、二极管特性相对应的短路失效是由于有源层厚度和杂质分布不恰当引起的电场击穿所导致的。如果把所获得的这些结果作为选择二极管的标准来剔除失效器件时,则可望获得失效率在880×10~(-9)以下的耿二极管。     

采用汽相生长法研制出毫米波耿二极管

日本富士通公司采用氮气为运载气体的汽相生长法研制成功了高效率的耿二极管。该器件在50千兆赫(毫米波)频带下工作,在激励电压为几伏的情况下具有120毫瓦的振荡输出和4％的振荡效率。以前,亚毫米波频带的耿二极管一般能用汽相生长法制造,而毫米波频带的器件则用液相生长法制造为好。世界上毫米波耿二极管的最高水平是由美国的维利安公司发表的,据称振荡输出为150毫瓦,效率为4％。富士通用氮气代替传统的氢气作为运载气体,确立了制造实用器件的技术。由此期望新器件能起到进一步开拓毫米波应用范围的作用。目前商品化的耿二极管以10千兆赫至25千兆赫频带(亚毫米波)的为主流,所使用     

高场半导体器件(耿效应二极管和崩越二极管)的可靠性

耿效应和崩越二极管固体微波信号源的普遍使用,引人注目地证明这些器件的可靠性已有提高。目前耿效应和崩越器件在许多要求很高的场合,尤其是在不能允许失效的军事系统中应用。因此,为了确保可靠性,确定必要的工艺步骤以及制造技术必要的改进就变得十分重要。因为这些器件使用砷化稼而不是大家较为熟悉的硅,所以需要一些新的准则,以确保器件可靠工作。以前对器件工作参数(如最高有源区温度)提出的一些限制不再适用。耿效应和崩越二极管通常用于直流一微波能量的直接转换,或者用于低电平的微波信号放大。耿效应二极管在7肠的转换效率下有使用价值的功率输出范围为5到500毫瓦,而崩越二极管在13%的效率下输出达1.5瓦。耿二极管在构造上采用。干一。一。+夹层结     

耿效应二极管中的功率损耗和温度分布

一、引言耿效应二极管的耗散功率密度和与之相关的温升限制了它在高工作比下产生微波功率。GaAs 的负微分迁移率在很高温度下消失,有一些证据表明,当温度高于600°～700°K 时,负微分迁移率太小,不足以引起振荡。在以前关于耿效应二极管温度的一些文章中,均假定功率耗散密度在整个二极管中是均匀的。对于以限累模式工作的二极管这是有效的,但是当二极管以通常的渡越时间偶极畴模和渡越对间积累模工作时,阳极接触处的耗散比阴极接触     

16千兆赫40瓦的脉冲耿二极管振荡器

微波频率下的高峰值功率能从几种半导体器件(如耿二极管、限累二极管、俘越二极管等)中产生,但是,其中某些器件只有很少量能脱离实验室,而且还存在频率上的限制。耿器件是最实用和已被证实了的器件,但是在16千兆赫下,峰值功率容量仅在10瓦左右。本文叙述了一种简单的技术,它获得了功率的叠加,而无损别的参数,如射频上升时间。     

一种测量小功率二极管及其它中小功率半导体器件热阻的简易方法

半导体器件的功率极限是由它的热阻决定的,要决定一种新器件的最大使用功耗,就必须首光测量热阻.但DO-35玻封二极管的管壳很小,无法直接测量其管芯的温度,从而算出热阻.为此,笔者设计了一种利用半导体器件温度特性测量热阻的方法,避免了复杂的设备和直接测量管芯温度的困难,只要一块数字式万用表就能完成热阻测量,且测量误差小于10%.此外,这种方法可方便地推广到各种其它封装形式的中.小功率半导体器件上,特别是适用于塑料封装和陶瓷封装等无其它方法测量热阻的器件.     

用红外扫描法测量热阻

晶体管制造者采用不同的技术测量热阻和结温,得到的结果往往导致很大差异。本文介绍在实际工作条件下直接测量的红外方法。     

测量Gunn器件热阻的新方法

本文研究了Gunn器件中的畴雪崩阈值与温度的依从关系,证实了畴雪崩阈值也是随温度的增加而增加的。我们利用这一关系测量了普通Gunn器件的热阻,发现在工作点测得的热阻要比在低场下测得的热阻大得多。这一结果值得在器件设计和可靠性研究中加以利用。