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     

简讯

用离子注入法制作的微波晶体管日本东芝公司是日本最早采用离子注入法制作微波晶体管的,起始于1968年,1971年年底制成。在第一次国际固体元件会议上介绍了这项研究成果。他们研制的晶体管:24千兆赫下噪声系数为2分贝;44千兆赫下噪声系数为4分贝。最近又研制出6分贝的6千兆赫的晶体管。这类晶体管制造特点是:①离子注入使基区宽度变窄,而产生高浓度杂质;②发射极不采用离子注入,而采用泡发射极;③采用高温多层金属作电极。目前离子注入晶体管(2千兆赫和4千兆赫)已应用于陶瓷衬底的集成化放大器中,     

低噪声砷化镓金属-半导体场效应晶体管

用投影光刻法制出了在6千兆赫下最佳噪声系数为1.6分贝的砷化镓金属-半导体场效应晶体管(GaAs MESFET)。推出了计算最佳噪声系数的公式,得到的计算值和测量值非常一致。引言:本简讯的目的是报导在6千兆赫下测得噪声系数为1.6分贝、可用增益为11分贝的 GaAsMESFET。这种器件,当调至4千兆赫时,最佳噪声系数为1.0分贝。这些噪声系数,现在仍是4千兆赫和6千兆赫下获得的最低值。     

4千兆赫下噪声系数为2分贝的硅微波晶体管

引进一种砷扩散的亚微米发射极,得以研制出在4千兆赫下最小噪声系数为2分贝、相应的功率增益为9.5分贝的硅微波晶体管。为了使低噪声微波晶体管有可能实现,最重要的因素之一就是使通常的制造技术达到最佳化。     

用离子注入制造性能优良的砷化镓场效应晶体管

北美砷化镓会议录论文集中的“用硒离子注入制造砷化镓场效应晶体管”这篇文章介绍了罗克韦尔国际科学中心采用离子注入技术取代外延生长技术形成有源层,制造出接近于理论特性的低噪声砷化镓场效应晶体管。对于栅长0.9微米的器件,论证了增益与频率的特性。结果表明,最大振荡频率超过50千兆赫。在10千兆赫下,典型噪声系数为3.5分贝,而增益为7分贝。经挑选,有些器件,在10千兆赫下,噪声系数可低达3.3分贝,而最大可用增益为11.5分贝左右。J.A.Higgins 等人宣称“对于相同几何图形的 FET,1976年 Hewitt 等人计算出了噪声系数的最佳值为3.5分贝,这就证明离子注入的晶体管与理论预计的特性相符。”     

简讯

4千兆赫微波低噪声晶体管 在微波晶体管市场上,作为完好的器件,不仅要有好的性能而且还必须有很高的成品率。例如,某些4千兆赫双极晶体管虽然噪声系数达到3～3.3分贝的水平,但效率较低。 最近,H-P公司公布了一种HXTR6101型微波晶体管,据介绍此器件具有噪声低、增益高、成品率高、成本低等特点。在4千兆赫下,噪声系数低于3分贝,典型值为2.7分贝。增益最小为8分贝,典型值为9分贝。当工作频率为1.5千兆赫时,噪声系数为1.5分贝,增益为15分贝。噪声低、成品率高和性能好等的特点是通过采用包括离子注入、局部氧化和自对准等技术而实现的。 一般的器件,在制作发射极和基极梳状的时候通常都是采用扩散和离子注入相结合的方法。但H-P公司的HXTR6101型微波晶体管则是一种全离子注入的器件。据介绍由于采用全离子注入工艺,可作极其清洁、陡峭而均匀的发射区和基区,所以噪声低。这种全离子注入工艺还可将交叉梳条的间距作到低于1微米,所以在高频下可获得良好的增益特性。由于采用新的自对准掩蔽技术和离子注入技术相结合的方法,使全部有用的图形都在同一个掩模上形成,这样保证了不同批次的管芯特性的一致性。采用离子注入和局部氧化技术,直接在交叉梳条上制作1密耳~2的金键合区,其集电极-基极的寄生电容小于其     

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     

简讯

普莱赛公司市售GaAs低噪声场效应管 普莱赛公司已市售GAT—4型和GAT—5型GaAs低噪声场效应管。前者工作频率高达12千兆赫,在4千兆赫下噪声系数为1.8分贝,而增益为12分贝;在10千兆赫下最大可用增益为8.5分贝,噪声系数为3.5分贝。后者工作频率高达18千兆赫,在6千兆赫下,噪声系数为2.5分贝,而增益为8分贝,在10千兆赫下最大可用增益为10.5分贝,噪声系数为3.5分贝。两种管子均为n沟道场效应管。栅电极就采用了肖特基势垒二极管。采用中子辐射技术,在半绝缘衬底和有源层之间制造了缓冲层。市售的有管芯,也有微带线封装的器件。     

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%。     

微波器件的新进展

用于低噪声放大器和高效率功率放大器以及振荡器的微波器件的研制工作正继续迅速的发展。本文评述了几种类型的微波器件在器件设计及性能方面的新进展。其中包括低噪声场效应晶体管、功率场效应晶体管、磷化锢电子转移振荡器和砷化镓崩越二极管。小功率放大器件在8千兆赫下的噪声系数小于2分贝,功率器件在8～18千兆赫频段内有大于20%的转换效率。比较了微波器件在15千兆赫下的连续波功率极限。     

GaAs场效应晶体管

<正> 日本电气公司窄凹栅结构的低噪声 GaAsFET 已在12千兆赫下达到噪声系数1.68分贝,在4千兆赫下为0.7分贝。而三菱电机公司的缓变凹栅结构的封装器件在12千兆赫下最小噪声系数已达1.3分贝,未封装的芯片在16千兆赫下噪声为1.8分贝,在18千兆赫下为2.1分贝。功率 GaAsFET 目前三种不同的主要结构是:日本电气公司的缓变凹栅结构,富士通公司的源、漏下做 n~+层的结构和三菱电机公司的铜热沉上芯片倒装的结构。日本电气公司已达到6千兆赫,23瓦;8千兆赫,17瓦;18千兆赫,1.25瓦。三菱电机公司已达到15千兆赫,1.9瓦。     

X波段GaAsFET

日本电气公司不久前报导了一种用于小信号放大和振荡的X波段GaAsFETNE24406。此种器件在8.5千兆赫下,噪声系数为2.7分贝;6千兆赫下,噪声系数为2分贝,4千兆赫下,1.5分贝。此器件系带状线封装。     

在超高频下千兆赫晶体管的破坏

问题的提出在2千兆赫放大器的设计中,将采用许多2千兆赫5瓦的微波功率晶体管;同样,这些器件用于带宽200到500兆赫的超高频放大器中也是很好的。正如多数的微波器件那样,这些晶体管的增益随着工作频率的下降按照6分贝倍频程的比率增大。功率增益在2千兆赫时仅5分贝,当频率下降到0.5千兆赫时,增益上升到17分贝。设计者认为,由于在较低频     

X 波段砷化镓场效应晶体管

做出了10千兆赫微波频率下低噪声放大砷化镓场效应晶体管,使固体放大器频率范围比使用硅晶体管提高2～3倍。GaAs FET 最高振荡频率达30千兆赫,8千兆赫和16千兆赫下测得的功率增益分别为8分贝和3分贝,见图1。4千兆赫下噪声3分贝,低于迄今为止报导的晶体管噪声水平。此外,场效应晶体管噪声随频率的变化较小,8千兆赫下仅为5分贝,见图2。器件制于半绝缘 GaAs 衬底上的10~(17)厘米~(-3)掺硫外延薄膜上。外延层必须很薄(约0.3     

高增益微波低噪声微带集成化晶体管放大器

本文叙述2千兆赫波段、增益70分贝以上的微带集成化晶体管低噪声放大器的设计制作。实验测试结果:放大器噪声系数为4分贝上下,3分贝带宽为200兆赫。放大器具有体积小、耗电量低工作稳定的特点,对于改进微波技术工作是很有意义的。     

用分子束外延技术试制的两种砷化镓场效应晶体管

用分子束外延技术试制成两种和以往的汽相外延法具有同样特性的砷化镓场效应晶体管(GaAsFET)。一种是频率为8千兆赫的最小噪声系数为2.5分贝的器件,另一种是8千兆赫下最大饱和输出功率为2瓦的器件。前者是三菱电机公司研制的,后者是富士通研究所研制的。各自独立地在分子束外延技术器件的应用方面进行了探讨。     

微波场效应晶体管的研制

本报告叙述了能给出微波功率的砷化镓肖特基势垒栅场效应晶体管的研究结果。这个方案在3千兆赫下已达到1.2瓦的饱和功率,它是在单个的基片载体上由六个栅宽为500微米的小器件并联而成。在3千兆赫下单个器件的小信号增益高达10分贝(截止频率为10千兆赫)。用六个器件并联在3千兆赫下可获得5分贝的增益,输出功率达到800毫瓦。在小信号电平下相互调制分量的测量方法给出-23分贝的三级相互调制分量的结果,对于低的谐波失真来说,这是并未最佳化的器件的典型结果。为了迅速鉴定出制造场效应晶体管的外延材料的质量,采用了水银探针这种技术。从这一工作所得到的结论是欲获较大功率只能靠增大单一器件的尺寸来实现,这是因为在单一基片载体上并联比六个还多的子器件要引起放大器性能的退化。文中对宽为5000微米的自对准栅的器件制造过程作了描述。     

砷化镓功率肖特基势垒栅场效应晶体管微波性能与器件及材料参数的关系

本文叙述了GaAs 功率场效应晶体管(FET)X 波段测量的最新结果。这类器件用简单的平面工艺制造,已有25个以上的片子获得9千兆赫下功率增益为4分贝时输出功率至少1瓦的结果。这些片子的载流子浓度在5～15×10~(16)厘米~(-3)范围。迄今,4分贝功率增益下的最大输出功率已观察到在11千兆赫下为1.0瓦,在8千兆赫下为3.6瓦。器件在8千兆赫下的功率附加效率可达46%。本文扼要地叙述了制造工艺,并对影响大输出功率的诸因素进行了讨论。这些因素是8×10~(16)厘米~(-3)左右的外延层载流子浓度、良好的器件热沉和低的寄生电阻。还讨论了所观察到的微波性能与总栅宽、栅长、夹断电压、外延掺杂浓度等因素的关系。     

获得微波增益的双扩散MOS晶体管

一种新的制作金属氧化物半导体的方法,不仅把速度提高5倍,而且开辟了 MOS 工艺在整个微波领域的应用。所谓双扩散 MOS 包括通过单掩膜孔进行两步扩散,以便形成1微米长的沟道。其结果是:最高振荡频率为10千兆赫的分立微波晶体管,在2千兆赫下增益为7分贝,在1千兆赫下噪声系数为4.5分贝。在数字领域中,双扩散 MOS 器件可以亚毫微秒速度开关,而且需要的话,可有较高的击穿电压。     

经改进的亚微米单栅和双栅砷化镓MESFET的低噪声和高增益性能

叙述了亚微米单栅和双栅砷化镓金属—半导体场效应晶体管(GaAsMESFET)的微波性能。也讨论了设计考虑和器件工艺。这些GaAsMESFET 在 x 波段上的低噪声和高增益性能都超过了以往水平,对于0.5微米单栅 MESFET 在12千兆赫下噪声系数为2.9分贝、相应的增益为10.0分贝,1微米双栅 MESFET 在同样频率下噪声系数为3.9分贝、相应的增益为13.2分贝。