崩越二极管模拟分析及实验

应用自编的崩越二极管模拟程序,进行了器件的计算机模拟.给出硅8毫米双漂移崩越管的模拟结果及其分析.并给出经计算机优化器件设计的实验结果.     

8毫米硅连续波崩越二极管

叙述8毫米硅连续波崩越二极管的设计和制造,在频率35 GHz附近,金集成热沉的双漂移崩越管获得400～800mW连续输出功率,效率5％～10％,结温200～250℃。     

W波段功率组合器的设计

采用双漂移崩越硅二极管的W波段功率组合器已研制出来产生大脉冲功率。组合器的设计是依据交叉耦合、同轴波导二极管安装结构方面的计算机分析,这种结构构成了组合器的基本组件。由两个二极管组成的组合器,其峰值输出功率达到20.5瓦;由四个二极管组成的组合器,峰值输出功率达到40瓦。二极管工作于100毫微秒的脉宽和0.5％的占空因数。组合器的组合效率达到80％以上,直流射频转换效率是6％以上。     

3mm波段硅双漂移崩越二极管外延材料研制

报导了3 mm波段硅双漂移崩越二极管所需PN/N~+多层、亚微米外延材料的常规CVD生长技术,研究了实现这些高要求的多层结构的方法,得到了最佳的外延工艺条件。     

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.     

晶体管延迟注入渡越时间器件的原理与分析

本文分析了晶体管延迟注入渡越时间器件的工作原理。除在收集结与基区之间插入了一个v型或π型渡越区外,器件的结构与通常晶体管的很相似,但它是作为两端器件运用的。本文用小信号理论计算了其负阻和噪声性能,并进行了大信号性能的近似分析。结果表明:在X波段,该器件能以相当高的效率给出瓦级输出功率,其噪声量度却比一般崩越器件小,约为20dB左右。     

GaAs／A1As异质谷间转移电子器件微波振荡特性的研究

本文介绍了应用直接带隙ＧａＡｓ和间接带隙ＡｌＡｓ构成的量子阱产生异质谷间转移电子效应来制作新毫米波振荡器件－异质谷间转移电子器件。概述了器件的结构和基本的微波工作特性，器件已在８ｍｍ波段输出３２０ｍＷ连续波功率，最高振荡效率８％，脉冲工作时输出功率达２Ｗ，效率１０％，然后着重介绍该器件的振荡频率，输出功率随偏压的变化关系，突出它与常规耿氏器件之间的差异，最后简要描述器件计算机模拟中求出的器件内的电     

太赫兹折叠波导慢波结构止带振荡器

为实现太赫兹新频段的开拓,满足太赫兹应用对实用化功率源的需求,研发了太赫兹折叠波导慢波结构止带振荡器。器件工作在慢波结构的止带附近,利用高耦合阻抗的特点,完成强注波互作用,实现大功率、小尺寸的太赫兹源。实验验证的振荡器样管采用了折叠波导慢波结构,工作电压为23.1 kV,工作电流为150 mA,在振荡频率为124.45 GHz时,最大脉冲输出功率达到32 W。实验结果表明,该器件适于作为开拓新频段的探索,能够满足高功率、窄带宽需求的太赫兹应用。     

毫米波硅崩越二极管

研究了用于 W-40G 转发器的本振和射频功率放大器的80千兆赫硅崩越二极管。介绍了一种用硅的物理常数,二极管结构和工作条件表示的崩越二极管输出功率的分析公式。根椐这一表示式,可以设计大功率或者高效率运用的崩越二极管。搞清楚了硅的不完善性和二极管性能之间的对应关系。通过改进二极管周围的结构(包括振荡腔体),在80千兆赫频段获得了具有200毫瓦左右输出功率的二极管,成品率约15%。目前可靠性的研究正在进行中,预期失效率可保证为1000非特(FIT)。     

双漂移崩越二极管的渡越角分析

在考虑载流子的空间电荷效应、扩散效应和注入电流脉宽情况下,推导了双漂移崩越二极管的渡越角表达式.用于计算35GHz崩越管渡越角,与计算机模拟结果符合良好.     

微波半导体器件的计算机模拟

本文介绍半导体器件计算机模拟的物理模型和计算方法.以分析微波崩越二极管的大信号时间域模拟说明进行微波半导体计算机模拟的原理和过程,并给出对工作频率为40千兆赫的双漂移砷化镓崩越二极管进行计算机模拟的计算结果.     

GaAs／AlAs异质谷间转移电子器件微波振荡特性的研究

本文介绍了应用直接带隙ＧａＡｓ和间接带隙ＡｌＡｓ构成的量子阱产生异质谷间转移电子效应来制作新毫米波振荡器件一异质谷间转移电子器件，概述了器件的结构和基本的微波工作特性。器件已在８ｍｍ波段输出３２０ｍＷ连续波功率，最高振荡效率８％，脉冲工作时输出功率达２Ｗ，效率１０％，然后着重介绍该器件的振荡频率，输出功率随偏压的变化关系，突出它与常规耿氏器件之间的差异。最后简要描述器件计算机模拟中求出的器件内的电场结构和两能谷电流分布以及正反向偏压下器件交流工作中的电场结构，由此解释了实验中观察到的种种工作特性。从而深化了对异质谷间转移电子器件及其工作机理的研究。     

S波段大功率螺旋线脉冲行波管慢波结构研究

S波段大功率脉冲行波管是雷达系统的核心器件,起到微波放大的作用。本文设计了一种螺旋线慢波结构,可以将频带拓展到700 MHz,通过采用螺旋线螺距和内径双渐变技术,不仅提高了电子互作用效率,而且抑制了返波振荡。利用MTSS软件优化仿真计算,电子互作用效率达到了32%以上,输出功率达17 kW,增益在33.5 dB以上。最终测试样管在10%工作比的情况下,脉冲输出功率达到15 kW以上,电子效率达到30%以上,实现1.5 kW平均输出功率,提高了现有S波段脉冲行波管的功率量级。     

近94GHz功率组合

为雷达应用的大功率毫米波发射机的需要已为固态沅创造了很大的销路。碰壁(?)崩渡越时间器件近来的发展已产生13~W峰值输出功率的振荡。在W-频带的直流到射频的转换效率为8％,但是基本的热和阻抗的限制已阻碍了这些器件达到系统应用所需要的更高的功率电平。为达到需要的大功率电平,已在W-频带~1提出功率组合技术,也就是在一个有效地组合功率的电路中接入几个双二极管。     

3mm稳频脉冲雪崩管振荡器设计

介绍一种3mm波脉冲雪崩管振荡器,采用顶部斜率可调的脉冲电流给雪崩管(IMPATT Diode)供电,应用高Q腔谐振稳频,具有振荡频率高,输出功率大,频率稳定性好等优点.     

8毫米雪崩注入锁定放大器

简述了注入锁定放大器的基本原理。对基本电路结构进行合理选择与改进,实现电路与崩越器件的最佳阻抗匹配。采用特殊措施抑制崩越管特有的低频振荡现象,防止器件烧毁。所研制的8毫米雪崩注入锁定放大器在33～36GHz内,最大输出功率600mW,带宽达1 000MHz,增益13dB。     

高性能1mm SiC基AlGaN/GaN功率HEMT研制

在6H-SiC衬底上,外延生长了AlGaN/GaN HEMT结构,设计并实现了高性能1mm AlGaN/GaN微波功率HEMT,外延材料利用金属有机物化学气相淀积技术生长.测试表明,该lmm栅宽器件栅长为0.8μm,输出电流密度达到1.16A/mm,跨导为241mS/mm,击穿电压＞80V,特征频率达到20GHz,最大振荡频率为28GHz.5.4GHz连续波测试下功率增益为14.2dB,输出功率达4.1W,脉冲条件测试下功率增益为14.4dB,输出功率为5.2W,两端口阻抗特性显示了在微波应用中的良好潜力.     

高性能1mm SiC基AlGaN/GaN功率HEMT研制

在6H-SiC衬底上,外延生长了AlGaN/GaN HEMT结构,设计并实现了高性能1mm AlGaN/GaN微波功率HEMT,外延材料利用金属有机物化学气相淀积技术生长.测试表明,该lmm栅宽器件栅长为0.8μm,输出电流密度达到1.16A/mm,跨导为241mS/mm,击穿电压＞80V,特征频率达到20GHz,最大振荡频率为28GHz.5.4GHz连续波测试下功率增益为14.2dB,输出功率达4.1W,脉冲条件测试下功率增益为14.4dB,输出功率为5.2W,两端口阻抗特性显示了在微波应用中的良好潜力.     

8.9W/mm高功率密度SiC MESFET器件研制

基于自主研发的碳化硅(SiC)材料外延技术,优化了材料各层结构及参数,减小了Al记忆效应,最终得到了高质量SiC外延片。采用自主研发成熟的SiC MESFET工艺平台,制作了多凹栅器件结构,优化了凹槽尺寸,采用细栅制作技术完成了栅电极制作,最终得到了不同栅宽的SiC MESFET芯片。突破了大栅宽芯片流片、封装及大功率脉冲测试技术,研制成功了微波功率特性良好的MESFET器件。微波测试结果表明,在2 GHz脉冲条件下,0.25 mm栅宽器件,输出功率密度达到8.96 W/mm,功率附加效率达到30%。单胞20 mm大栅宽器件,3.4 GHz脉冲条件下,功率输出达到94 W,功率附加效率达到22.4%。     

808 nm半导体激光器的温度特性

用波长漂移法测试了808 nm半导体激光器额定功率分别为1 W,2 W,3W的器件在不同的输出功率下的热阻,得到额定功率为1 W的器件在输出功率为1 W时的热阻最小为4.28 K/W,额定功率为2 W的器件在输出功率为2 W时的热阻最小为5.45 K/W,额定功率为3 W的器件在输出功率为3 W时的热阻最小为5.5 K/W。并对额定功率为3 W的器件在不同的占空比下进行了测试,0.5%占空比脉冲条件下温升相当于持续条件下温升的19.6%。并用ANSYS模拟了器件温度随时间的变化,得出脉冲的特点是1 ms温升就能达到稳态的50%,0.1 s就能达到稳态的95%以上。