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%。     

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。     

微波功率砷化镓场效应晶体管

本文介绍 X 波段 GaAs 功率 FET 的设计考虑、工艺特点和电特性。采用53条梳状源、52条漏和1条连接104条平行的肖特基栅的复盖栅来实现栅长1.5微米、栅宽5200微米的 FFT。研究成功了一种面接地技术,以便把共源引线电感减到最小(L_s=50微微法)。研制出的器件在10千兆赫下给出0.7瓦,8千兆赫下给出1.6瓦的饱和输出功率。在6千兆赫下,1分贝增益压缩时,线性增益为7分贝,输出功率为0.85瓦,并得到30%的功率附加效率。在6.2千兆赫下,三次互调制分量的截距为37.5分明亳瓦。     

400兆赫100瓦内匹配超高频大功率晶体管及其试验性放大器

在400兆赫50瓦高增益内匹配器件研制的基础上,进一步做出了400兆赫100瓦的内匹配高增益晶体管。研究了400兆赫100瓦器件的试验性放大器。100瓦器件在该放大器上获得了如下射频性能:工作频率为400兆赫、电源电压为32伏时,输出功率 P_0为90至110瓦,集电极效率为60～70%,功率增益为8～9分贝。     

7-10千兆赫pn结砷化镓功率雪崩管的设计和性能研究

本文详细叙述了7～10千兆赫2.5瓦pn结砷化镓功率崩越管简化的设计方法和研究结果.200℃结温下获得的最佳电性能为7.76千兆赫、振荡输出功率2.6瓦.效率19.3%.用本器件研制的注入锁定放大器已成功地取代微波通讯机中的行波管.     

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     

中功率砷化镓场效应晶体管

据报导,美国无线电公司采用一层掺铬的高阻砷化镓外延缓冲层作为器件有源区与单晶衬底之间的本体生长衬底之间的隔离,制出了一种革新的中功率砷化镓场效应晶体管(肖特基场效应晶体管)。据称,一个单元的器件在9千兆赫下以1分贝增益压缩,得到了高达300毫瓦的输出功率,5.2分贝的线性增益以及30％的漏极效率。三个单元的器件,在4千兆赫下以1分贝的增益压缩,实现了665毫瓦的输出功率,8分贝的线性     

X到Ku波段采用倒装法的砷化镓功率FET性能的改进

<正> 引言:随着砷化镓功率 FETI 艺的进展,在8千兆赫输出功率2.5瓦的器件,现在已经商品化了。然而,实现超过 X 波段具有足够增益和功率性能的器件仍然是困难的。在这些波段,一种新型的具有极其小的寄生电感和良好散热性能的砷化镓功率 FET 已经实现,改进了射频性能。已封装的器件得到了12千兆赫下4.1瓦和15千兆赫下2.5瓦的结果。器件结构:具有源电镀金属柱体和漏栅压点的芯片的电子扫描显微照片示于图1(a),每个单胞有1微米栅长和2400微米栅宽。栅宽的增加取决于对功率的要求。借     

WTF-631型体效应放大器

研制了一种 X 波段同轴传输线型宽带功率体效应放大器。它具有体积小、重量轻、使用方便、稳定性好等特点。使用 T512型体效应放大二极管,放大器一般指标为:中心频率 f_0=9.0±0.3千兆赫、带宽≥20%、输出功率 P_0=50～100毫瓦、功率增益 G_p=7～10分贝。最佳结果:f_0=8.8千兆赫、带宽42%、P_0=50～100毫瓦、G_p=7～10分贝。放大器通过了环境实验、高温贮存(+85℃、250小时)实验,并且连续工作寿命在250小时以上。进行了两级放大器级联工作,其功率增益能较好地迭加。比较好的结果:中心频率 f_0=9.0千兆赫、带宽22%、输入功率 P_i=1毫瓦、输出功率 P_0=100～155毫瓦、功率增益 G_p=20～22分贝。     

GaAs双栅功率FET实验研究

本文简单介绍GaAs双栅功率FET的设计考虑、结构、制作工艺和初步实验结果.器件的最佳性能为:4.5千兆赫下输出功率440毫瓦时增益9.4分贝,输出功率660毫瓦时增益3.2分贝,效率均大于20%.     

44GHz HEMT混合功率放大器

我们实验室研制的0.25μm栅长掺杂沟道PHEMT,在毫米波频率下已显示出优良的功率性能,44GHz下的输出功率密度和功率附加效率分别为0.93W/mm和41％,用这些器件已研制出两种Q波段混合功率放大器。二级放大器输出功率为108mW,相应功率增益为9.5dB,功率附加效率为26.5％;三级放大器输出功率达251mW,功率增益为13.6dB,功率附加效率为26.8％。当加上不同偏压时,三级放大器的峰值效率可达31.3％。这两种放大器的线性增益分别为12dB和20dB。这些结果清楚地表明这些器件能够用于毫米波发射器。     

Q波段砷化镓肖特基势垒碰撞雪崩二极管

据报导,以碰撞雪崩二极管模式工作的砷化镓二极管可工作在 J 或 X 波段。在 P-N 结器件中,刘氏在16千兆赫下获得1瓦的脉冲功率;奇姆和阿姆斯特朗报导,在11.1千兆赫下获得500毫瓦的连续波动率,效率为11.5%。李氏和奇姆利用砷化镓肖特基势垒碰撞雪崩二极管结构,在9千兆赫下获得2瓦的连续波功率,效率为9%。     

Q波段砷化镓场效应晶体管放大器和振荡器

在12～20千兆赫的频率范围内研究了肖特基势垒栅砷化镓场效应晶体管。最大有用功率增益的测量表明,在这个范围内,器件具有比预期更高的增益。用带线技术制成了输出功率为4毫瓦的17千兆赫振荡器和功率增益为16分贝的四级14.9千兆赫放大器。     

简讯

GaAsFET在功率和频率方面达到新的水平 德克萨斯仪器公司认为,在4～30千兆赫范围内,GaAsFET将是主要的微波功率源。在许多x波段系统中将代替耿二极管和崩越二极管。在空军资助下他们研制的GaAsFET在10千兆赫下输出3.2瓦、增益6分贝、效率22％,单个器件在8千兆赫下输出5.1瓦,增益5分贝、效率35％。 该公司将把8千兆赫1瓦的器件MSX803的单价由1000美元降到250美元(1～9只一批)。并予计在年内将能出售8千兆赫2瓦的器件,其价格可能是1瓦器件的2～3倍,大约是500美元到750美元。     

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。     

K波段离子注入GaAs场效应晶体管

本文介绍了一个离子注入的、应用于K波段的0.5微米栅长GaAsMESEFT。采用硅注入形成沟道层和N~ 接触层。该器件在18千兆赫下增益9.8分贝,其外推的最高振荡频率f_(max)约80千兆赫。25千兆赫下,作为可调振荡器获得12.1分贝毫瓦的输出功率,作为窄带反射型放大器,输出功率为11分贝毫瓦时具有16分贝的增益。     

13.7～14.5GHz内匹配型GaAs大功率器件

经过对器件结构、钝化等工艺的改进,成功研制出总栅宽为19.2mm的GaAs功率HFET.两管芯合成的内匹配器件,当Vds=9V,输入功率Pin=35dBm时,在f=13.7～14.5 GHz频段内,输出功率Po＞42dBm(15.8W),功率增益Gp＞7dB,功率附加效率PAE＞35%,两管芯合成效率大于90%,其中在14.3GHz频率点,输出功率达到42.54dBm(17.9W),增益7.54dB.     

13.7～14.5GHz内匹配型GaAs大功率器件

经过对器件结构、钝化等工艺的改进,成功研制出总栅宽为19.2mm的GaAs功率HFET.两管芯合成的内匹配器件,当Vds=9V,输入功率Pin=35dBm时,在f=13.7～14.5 GHz频段内,输出功率Po＞42dBm(15.8W),功率增益Gp＞7dB,功率附加效率PAE＞35%,两管芯合成效率大于90%,其中在14.3GHz频率点,输出功率达到42.54dBm(17.9W),增益7.54dB.     

双漂移区离子注入毫米波雪崩二极管

本文详细地介绍了双漂移区(DDR)和单漂移区(SDR)毫米波雪崩二极管的实验比较。对于50千兆赫连续工作的 DDR 二极管,最大的输出功率为1瓦,而 SDR 二极管是0.53瓦,DDR 二极管获得的最大效率是14.2%,而 SDR 二极管是10.3%这些结果和查夫特等人关于 DDR 的理论是一致的。DDR 和 SDR 二极管的测量都是在室温下金属散热器上进行的。对于相同的输出功率,DDR 二极管具有较低的结温,从而可以提高可靠性。对50千兆赫的 P+P—n-n~+DDR 器件,用离子注入形成 P 区。对于两种器件来说,其他的制造工艺(包括扩散、外延工艺)以及微波测量方法都相同。在43～110千兆赫范围内,所需要的杂质浓度由电容测量和计算比较来确定。在较高频率的毫米波范围内,已经得到 P 和 N 漂移区全用离子注入形成的 DDR 器件的实验结果:在92千兆赫下已获得0.18瓦的输出和7.4%的效率。     

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.