微波功率双异质结高电子迁移率晶体管

研制和测试了K波段频率范围的微波高电子迁移率晶体管(HEMT)。这种HEMT具有选择低掺杂(AlGa)As/GaAs/(AlGa)As双异质结的独特结构,它可同时获得大电流密度和高的栅击穿电压。这种结构在室温下电子迁移率达6800cm~2/V.s,二维(2-D)电子密度高达1.2×10~(12)cm~(-2)。橱长为1μm,总栅宽为1.2mm的器件,在20GHz下输出功率达660mW(550mW/mm),相关增益为3.2dB,功率附加效率为19.3％。栅宽为2.4mm的同样器件得到1W的输出功率,3dB的增益以及15.5％的效率。这些结果表明了双异质结HEMT(DH-HEMT)的微波大功率的能力。     

用于移动通信的砷化镓高频PHEMT小功率晶体管

砷化镓PHEMT功率器件具有工作频率高，输出功率密度大，效率高，功率增益高等特点，我们研制的0．5μm栅长GaAsPHEMT小功率晶体管，栅宽1mm，直流跨导250ms/mm，栅漏反向击穿电压大于13V，在20GHz下最大可用增益为8dB，X波段输出功率为0．8W／mm，可应用于22GHz以下的窄带功率放大器和18GHz以下的宽带功率放大器。     

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.     

部级鉴定项目

<正>一、WC55型C-X波段中功率GaAs场效应晶体管系列C波段:输出功率0.5～1.5W,功率增益>3.5～4dB,4GHz下最高可输出2W;X波段:输出功率100～500mW,功率增益>4dB,9GHz下最高可输出800mW.该器件设计合理,结构紧凑,工艺上有一定特点,在8千兆赫以上,参数已达到了国内最高水平,其中性能较好的样管参数已与国外1979年同类产品相当.     

X波段功率GaAs双栅MESFET的设计与制造

本文叙述微波功率双栅MES FET的设计与制造。介绍了实验结果。器件微波性能已达到10GHz下输出功率188mW,相应增益达9.7dB。用已定型的器件产品组成单级可变增益放大器,在9.952GHz下,输出功率大于100mW,相应增益达8dB,增益控制范围达30dB以上。     

基于蓝宝石衬底的Ku波段3.4W/mm功率AlGaN/GaN HEMT

本文报道了国内第一个基于蓝宝石衬底的ku波段AlGaN/GaN HEMT。器件总栅宽0.5mm,栅长0.35um。漏压30V下器件的ft为20GHz,fmax为75GHz。在漏压30V、连续波测试条件下,器件在14GHz的线性增益为10.4dB,3dB增益压缩的输出功率为1.4W,附加效率41%。在脉冲测试条件下,线性增益12.8dB,3dB增益压缩的输出功率为1.7W,功率密度达到3.4W/mm。     

Ka波段GaN HEMT功率器件

设计了Ka波段GaN功率高电子迁移率晶体管(HEMT)外延材料及器件结构,采用AlN插入层提高了二维电子气(2DEG)浓度.采用场板结构提高了器件击穿电压.采用T型栅工艺实现了细栅制作,提高了器件高频输出功率增益.采用钝化工艺抑制了电流崩塌,提高了输出功率.采用通孔工艺减小源极寄生电阻,通过优化钝化层厚度减小了寄生电容,提高了器件增益.基于国产SiC外延材料及0.15 μm GaN HEMT工艺进行了器件流片,最终研制成功Ka波段GaN HEMT功率器件.对栅宽300 μm器件在29 GHz下进行了微波测试,工作栅源电压为-2.2V,源漏电压为20 V,输入功率为21 dBm时,器件输出功率为30 dBm,功率增益为9 dB,功率附加效率约为43％,功率密度达到3.3 W/mm.     

60GHz GaAs FET放大器

用1/4μm栅结构研制出新的毫米波场效应晶体管(FET)器件。这个器件在波导-微波集成电路(MIC)放大器电路中从55～62GHz有5.0±0.5dB的增益,在60GHz下最小噪声系数为7.1dB。     

X波段高输出功率凹栅AlGaN/GaN HEMT

使用自主研制的SiC衬底GaN HEMT外延材料,研制出高输出功率AlGaN/GaN HEMT,优化了器件研制工艺,比接触电阻率小于1.0×10-6Ω·cm2,电流崩塌参量小于10%,击穿电压大于80V.小栅宽器件工作电压达到40V,频率为8GHz时输出功率密度大于10W/mm.栅宽为2mm单胞器件,工作电压为28V,频率为8GHz时,输出功率为12.3W,功率增益为4.9dB,功率附加效率为35%.四胞内匹配总栅宽为8mm器件,工作电压为27V时,频率为8GHz时,输出功率为33.8W,功率增益为6.3dB,功率附加效率为41.77%,单胞器件和内匹配器件输出功率为目前国内该器件输出功率的最高结果.     

X波段高输出功率凹栅AlGaN/GaN HEMT

使用自主研制的SiC衬底GaN HEMT外延材料,研制出高输出功率AlGaN/GaN HEMT,优化了器件研制工艺,比接触电阻率小于1.0×10-6Ω·cm2,电流崩塌参量小于10%,击穿电压大于80V.小栅宽器件工作电压达到40V,频率为8GHz时输出功率密度大于10W/mm.栅宽为2mm单胞器件,工作电压为28V,频率为8GHz时,输出功率为12.3W,功率增益为4.9dB,功率附加效率为35%.四胞内匹配总栅宽为8mm器件,工作电压为27V时,频率为8GHz时,输出功率为33.8W,功率增益为6.3dB,功率附加效率为41.77%,单胞器件和内匹配器件输出功率为目前国内该器件输出功率的最高结果.     

X波段高输出功率凹栅AIGaN／GaN HEMT

使用自主研制的SiC衬底GaNHEMT外延材料，研制出高输出功率A1GaN／GaNHEMT，优化了器件研制工艺，比接触电阻率小于1．0×10^-6Ω·cm^2，电流崩塌参量小于10％，击穿电压大于80V．小栅宽器件工作电压达到40V，频率为8GHz时输出功率密度大于10W／mm．栅宽为2mm单胞器件，工作电压为28V，频率为8GHz时，输出功率为12．3W，功率增益为4．9dB，功率附加效率为35％．四胞内匹配总栅宽为8mm器件，工作电压为27V时，频率为8GHz时，输出功率为33．8W，功率增益为6．3dB，功率附加效率为41．77％，单胞器件和内匹配器件输出功率为目前国内该器件输出功率的最高结果．     

fmax为100GHz的蓝宝石衬底AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管

制作了蓝宝石衬底上生长的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管.0V栅压下,0.3μm栅长、100μm栅宽的器件的饱和漏电流密度为0.85A/mm,峰值跨导为225mS/mm;特征频率和最高振荡频率分别为45和100GHz;4GHz频率下输出功率密度和增益分别为1.8W/mm和9.5dB,8GHz频率下输出功率密度和增益分别为1.12W/mm和11.5dB.     

AlGaN/GaN High Electron Mobility Transistors on Sapphires with fmax of 100GHz

制作了蓝宝石衬底上生长的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管.0V栅压下,0.3μm栅长、100μm栅宽的器件的饱和漏电流密度为0.85A/mm,峰值跨导为225mS/mm;特征频率和最高振荡频率分别为45和100GHz;4GHz频率下输出功率密度和增益分别为1.8W/mm和9.5dB,8GHz频率下输出功率密度和增益分别为1.12W/mm和11.5dB.     

X波段GaN HEMT内匹配器件

自主研制的GaN HEMT,栅源泄漏电流从10-4 A量级减小到了10 -6 A量级,有效提高了栅漏击穿电压,改善了器件工作特性.采用MIS结构制作了2.5mm栅宽GaN HEMT,测试频率为8GHz,漏源电压为33V时,器件连续波输出功率为18.2W,功率增益为7.6dB,峰值功率附加效率为43.0%.2.5mm×4 GaN HEMT内配配器件,测试频率8GHz,连续波输出功率64.5W,功率增益7.2dB,功率附加效率39%.     

用离子注入方法制作的大功率GaAsFET

采用离子注入形成沟道层和n~+欧姆接触区的技术,研制了大功率GaAsFET。由于引入了表面载流子浓度高的n~+区,器件的烧毁特性得到了改善。业已表明烧毁电压可以高于40V,器件的源漏饱和电流(I_(dss))和射频输出功率比用金属有机物化学汽相淀积(MOCVD)方法制作的功率GaAsFET更为均匀,已用实验证明由于芯片均匀性好,这种FET的多芯片运用具有优良的功率合成效率。一个总栅宽W_G为14.4mm的双芯片器件已在10GHz下以4dB的增益和23％的功率附加效率推出5W的输出功率;总栅宽为28.8mm的四芯片器件在8GHz下给出10W(G=4.5dB,η_(add)=23％),另一个总栅宽为48mm的四芯片器件在5GHz下推出15W(G=8dB,η_(add)=30％)。     

GaAs功率MESFET性能与器件参数关系的实验研究

用实验的方法研究了GaAs功率MESFET性能与器件参数的关系。功率增益、输出功率随栅长的变化很灵敏,随着栅长的增加,功率增益的率是1.7dB/μm,输出功率的降低率是0.67dB/μm。栅指的宽度对微波性能的影响不明显,在8GHz下栅指宽度一直增大到200μm,其性能尚未开始变坏。对于GaAs功率MESFET微波性能与温度的关系以及热阻与器件几何参数的关系也进行了定量研究。随着器件温度的升高,功率增益的降低率是0.026dB/°C。     

低压应用的高性能甚高频功率VDMOSFETs

采用梯形栅结构和难熔金属钼栅工艺,研制出了高性能,低电压工作,适用于移动通信的甚高频功率VDMOS场效应晶体管．该器件在175MHz、12V低电压工作条件下,输出功率为12W,漏极效率为70%,功率增益为12dB．     

X波段GaN HEMT内匹配器件

自主研制的GaN HEMT,栅源泄漏电流从1E-4A量级减小到了1E-6A量级,有效提高了栅漏击穿电压,改善了器件工作特性. 采用MIS结构制作了2.5mm栅宽GaN HEMT,测试频率为8GHz,漏源电压为33V时,器件连续波输出功率为18.2W,功率增益为7.6dB,峰值功率附加效率为43.0%. 2.5mm×4 GaN HEMT内匹配器件,测试频率8GHz,连续波输出功率64.5W,功率增益7.2dB,功率附加效率39%.     

X波段大功率GaN HEMT的研制

在研制了AlGaN/GaN HEMT外延材料的基础上,采用标准工艺制作了2.5mm大栅宽AlGaN/GaNHEMT。直流测试中,Vg=0V时器件的最大饱和电流Ids可达2.4A,最大本征跨导Gmax为520mS,夹断电压Voff为-5V;通过采用带有绝缘层的材料结构及离子注入的隔离方式,减小了器件漏电,提高了击穿电压,栅源反向电压到-20V时,栅源漏电在10-6A数量级;单胞器件测试中,Vds=34V时,器件在8GHz下连续波输出功率为16W,功率增益为6.08dB,峰值功率附加效率为43.0%;2.5mm×4四胞器件,在8GHz下,连续波输出功率42W,功率增益8dB,峰值功率附加效率34%。     

GaAs微波双栅功率MESFET

本文报导了C和X波段GaAs微波双栅功率MESFET的研制情况和器件设计的主要原则、制作技术、器件性能以及使用情况。CX651型较好器件,f_0=12GHz,P_0=195mW,G_p=13.7dB,第二栅可控增益△G_P=34.4dB;DX591型较好器件,f_0=6GHz,P_0=310nN,G_P=7.1dB,第二栅可控增益△G_P=33dB。代表了目前我国双栅功率器件的最高水平。