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%.     

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%.     

射频功率Trench MOSFET研制

在国内首次研制出了一种采用条状元胞结构、特殊的栅槽刻蚀条件、特殊的栅介质生长前处理工艺及多晶硅栅的射频功率Trench MOSFET器件。该器件漏源击穿电压大于62V、漏极电流大于3.0A、跨导大于0.8S、阈值电压2~3V、导通电阻比同样条件的VDMOS降低了19%~43%,在175MHz、VDS=12V下输出功率PO为7W、漏极效率ηD为44%、功率增益GP为10dB。     

工作在900MHz下的大功率高增益VDMOSFET

已经研制出一种新的垂直双扩散MOSFET(VD-MOSFET),能在900MHz下输出 100瓦功率。这种器件能提供 8分贝的增益与45％的漏极效率。双扩散自对准栅允许器件控制亚微米沟通的形成,而这对于高跨导,商增益,以及最小的栅-源电容(C_(gs))是必不可少的。MoSi_2既用作栅电极,也作为埋在栅区内CVD氧化层下面的屏蔽板。低电阻率栅减小驱动栅的额外功耗,而屏蔽板则使栅漏电容(C_(gd))降低一半。用12个组合单元的姑VD-MOSFET实现了最大的输出功率。它们被安放在与内部输入匹配电路封装在一起的两块BeO片上。在推挽放大器中测量了功率。     

S和X波段肖特基势垒栅场效应功率晶体管

在S和X波段的频率范围内,砷化镓肖特基势垒栅场效应功率晶体管正与行波管相竞争。普莱赛公司宣称,这种功率器件比行波管更可靠,效率更高,电源更简单。这些特点对于卫星通信和相控阵雷达这样一些应用来说是特别吸引人的。对于卫星系统,在典型情况下,约需1瓦的功率就行了。制成的器件在3千兆赫下,输出功率大于1瓦,增益大于8分贝,效率为30％,即将投入商品生产。预计将达到5千兆赫,并在8～12千兆赫可以达到可比较的性能。但是在X波段以上,恐怕还不能与行波管相争。设计了两种几何形状的器件,一种是梳状的源和漏,其间为曲折状栅,片子上共有四个单元,由键合互连,源和漏接触是铟、锗和金,用铝作肖特基栅。另一种是菱形的     

采用硅平面工艺制造垂直沟道结型场效应晶体管

采用自对准和掺杂多晶硅技术制造出了一种具有新结构的垂直沟道结型场效应晶体管。因为很多沟道容易集成在单片上,这种结构适用于大功率器件。它也适用于高频器件,因为对于高频工作的两个根本的条件,即足够低的栅电阻和小的沟道长度能很容易地实现。这种器件显示出类似三极管的电流-电压特性,它由沟道杂质浓度和栅极扩散的分布所决定。为音频放大器设计的 n 型沟道,4毫米×4毫米、5520个沟道的功率场效应晶体管的典型特性是:电压放大系数为5;源-栅击穿电压为60伏;漏-栅击穿电压为200伏;在 V_(DS)=7伏时 I_(DSS)=4安。     

屏蔽栅结构射频功率VDMOSFET研制

在台栅垂直双扩散金属-氧化物-半导体场效应晶体管(VDMOSFET)的结构基础上,利用常规硅工艺技术,研制出了一种具有屏蔽栅结构的射频功率VDMOSFET器件,在多晶硅栅电极与漏极漂移区之间的氧化层中间加入了多晶硅屏蔽层,大幅度降低了器件的栅漏电容Cgd。研制出的屏蔽栅结构VDMOSFET器件的总栅宽为6 cm、漏源击穿电压为57 V、漏极电流为4.3 A、阈值电压为3.0 V、跨导为1.2 S,与结构尺寸相同、直流参数相近的台栅结构VDMOSFET器件相比,屏蔽栅结构VDMOSFET器件的栅漏电容降低了72%以上,器件在175 MHz、12 V的工作条件下,连续波输出功率为8.4 W、漏极效率为70%、功率增益为10 dB。     

一种测试功率MOSFET热阻的新方法

阐述了一种测试功率MOSFET热阻的新方法。该方法选取漏源电流作为温度敏感参数,在相同漏源电压和栅源电压幅度下,当栅源电压条件由直流形式变为脉冲形式时,漏源电流是有差异的,这一差异是由结温的不同造成的。而脉冲栅源电压下环境温度的调整可以用来模拟直流条件下的结温,由此可以测得器件在直流条件下的热阻。该方法具有精度高、实现容易和操作方便等优点,可作为功率MOS器件结温和热阻的有效测试方法。     

一种测试功率MOSFET热阻的新方法

阐述了一种测试功率MOSFET热阻的新方法。该方法选取漏源电流作为温度敏感参数,在相同漏源电压和栅源电压幅度下,当栅源电压条件由直流形式变为脉冲形式时,漏源电流是有差异的,这一差异是由结温的不同造成的。而脉冲栅源电压下环境温度的调整可以用来模拟直流条件下的结温,由此可以测得器件在直流条件下的热阻。该方法具有精度高、实现容易和操作方便等优点,可作为功率MOS器件结温和热阻的有效测试方法。     

S波段功率SiC MESFET(芯片)研制

介绍了一种S波段功率SiC MESFET芯片的研制技术。针对SiC材料的特点,对4H-SiC外延材料进行了设计和仿真,同时对Al记忆效应进行了研究,优化了4H-SiC外延生长技术。研究了栅长与沟道厚度纵横比(Lg/a)对短沟道效应和漏极势垒降低效应的影响。采用了凹槽栅结构和体标记电子束直写技术以及热氧化SiO2和SiNx复合钝化层设计等新制备工艺,实现了栅、漏泄漏电流的减小和源、漏击穿电压的提高。测试结果表明,功率SiC MESFET芯片在3.4 GHz频率下脉冲输出功率大于45 W,功率增益8.5 dB,漏极效率40%。测试条件为漏极工作电压48 V,脉宽100μs,占空比10%。     

14.5～15GHz11W内匹配功率器件

介绍了一种采用GaAs PHEMT管芯设计的超高频内匹配功率器件。为了在更高的频率获得较高的输出功率,采用0.25μm栅长的PHEMT工艺,制作了总栅宽19.2 mm的大功率管芯。采用频带较宽的微带渐变传输线和T型网络共同组成栅极和漏极的匹配电路,并对封装管壳进行优化,有效提高了器件的微波特性。在带内频率14.5～15 GHz、漏源电压Vds为8 V时,器件输出功率大于40.4 dBm(11 W),线性功率增益为7 dB,功率附加效率大于23%。     

大功率砷化镓场效应晶体管放大器——一种多栅结构

一种双外延层多栅极的砷化镓场效应晶体管已经研制成功,它在微波频段能够给出大功率放大。单一的多栅器件在4千兆赫下可提供800毫瓦的输出功率。这个器件是用在铬补偿的半绝缘衬底上生长硒掺杂的砷化镓外延层制造的。外延层是连续生长的。起初的一层适中地掺杂到2～4×10~(16)厘米~(-3),以便肖特基势垒栅电极能实现高压击穿。最后的一层是重掺杂,以便能做出低阻的欧姆接触。图1简略地表示出通过源-栅-漏区域的剖视图。器件制造的显著特点是用源和漏的欧姆接触作为腐蚀掩     

X波段30W内匹配GaN HEMT功率器件

采用自主研发的SiC衬底GaN HEMT外延材料,研制了总栅宽为2mmGaN HEMT,利用负载牵引系统测试器件的阻抗特性,得出该器件源漏阻抗实部分别为6Ω和22Ω;设计并制作了四管芯合成器件的阻抗匹配网络,在频率为8GHz下测试,饱和输出功率为30W,功率增益在6dB以上,功率附加效率为38%,该结果目前在国内为首次报道。     

AlGaN/GaN HEMTs器件布局对器件性能影响分析

比较了空气桥跨细栅和空气桥跨栅总线两种源连接结构的1 mm AlGaN/GaN HEMTs器件的特性,对两种结构的管芯进行了等效电路参数提取.测试了两种布局方式下的不同源场板结构器件的射频以及功率性能,比较分析表明,空气桥跨细栅的源连接方式由于有效地降低了栅漏电容以及栅源电容,比空气桥跨栅总线源连接的器件能取得更好的频率特性以及功率特性.     

砷化镓微波肖特基栅场效应晶体管

在10千兆赫下单向功率增益为12分贝和最高振荡频率为40千兆赫的肖特基势垒栅砷化镓场效应晶体管已经研制成功,如图1所示。器件制作在锡掺杂的N型外延层上,该层是在半绝缘的<100>晶向的砷化镓衬底上从镓溶液中外延生长的。0.3微米厚度的外延层的掺杂浓度是7×10~(16)厘米~(-3),在同一薄层上测量到的迁移率是5000厘米~2/伏·秒。器件结构如图2所示。栅是铬-金做的,其厚为0.5微米,长为0.9微米,宽为500微米。它是由接触曝光和剥离工艺制造的。源-漏是金-锗合金接触。源和栅的间距是1微     

新型双异质结双平面掺杂功率PHEMT

设计并制作了双异质结双平面掺杂的Al0 .2 4 Ga0 .76 As/ In0 .2 2 Ga0 .78As/ Al0 .2 4 Ga0 .76 As功率PHEMT器件,采用双选择腐蚀栅槽结构,有效提高了PHEMT器件的输出电流和击穿电压.对于1μm栅长的器件,最大输出电流为5 0 0 m A/ mm ,跨导为2 75 m S/ m m,阈值电压为- 1 .4 V,最大栅漏反向击穿电压达到了33V .研究结果表明,在栅源间距一定时,栅漏间距对于器件的输出电流、跨导和击穿电压有很大关系,是设计功率PHEMT的关键之一.     

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。     

GaN功率开关器件的发展与微尺度功率变换(续)

正2.3大栅宽器件大栅宽常关GaN功率开关器件的发展是走向工程应用,2009年报道了栅宽为20 mm的5 A/1 100 V常关GaN功率开关器件在升压变换器中的应用[39],器件特点是,栅下F等离子处理工艺和栅极与源极的双场板结构。栅长为1.5μm,栅漏间距为12μm,栅宽为200μm的小栅宽器件,     

GaN功率器件应用可靠性增长研究

GaN功率器件是雷达T/R组件或发射功放组件中的核心元器件,随着器件的输出功率和功率密度越来越高,器件的长期可靠性成为瓶颈。文章对雷达脉冲工作条件下GaN功率器件的失效机理进行了分析和研究,指出高漏源过冲电压、栅源电压的稳定性以及GaN管芯的沟道温度的高低是影响GaN功率器件长期应用可靠性的主要因素,同时给出了降低漏源过冲电压、提高栅源电压稳定性以及改善GaN管芯的沟道温度的措施和方法。     

一种快速关断沟槽型SOI LDMOS器件

围绕降低沟槽型SOI LDMOS功率器件的优值,提出了一种新型多栅沟槽 SOI LDMOS器件(MG-TMOS)。与常规沟槽型SOI LDMOS(C-TMOS)器件相比,新型MG-TMOS器件在不牺牲击穿电压的同时,降低了器件开关切换时充放电的栅漏电荷和器件的比导通电阻。这是因为:1) 新型MG-TMOS器件沟槽里的保护栅将器件的栅漏电容转换为器件的栅源电容和漏源电容,大幅度降低了器件的栅漏电荷;2) 保护栅偏置电压的存在使得器件导通时会在沟槽底部形成一层低阻积累层,从而降低器件的导通电阻。仿真结果表明:该新型沟槽型SOI LDMOS器件的优值从常规器件的503.4 mΩ·nC下降到406.6 mΩ·nC,实现了器件的快速关断。