高电子迁移率晶体管器件模型

（Ａｌ．Ｇａ）Ａｓ－ＧａＡｓ高电子迁移率晶体管（ＨＥＭＴ）具有跨导大、截止频率高、噪声低、开关速度快以及功耗低等特点。是一种比ＭＥＳＦＥＴ优越的新型器件。在器件模拟这一领域，已经发展了一维分析模型、二维数值模型或半数值模型以及针对小尺寸器件的ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模型。对部分一维和二维器件模型作了综合介绍和分析。

Sub-6 GHz GaAs pHEMT高功率吸收型单刀双掷开关

基于0.5μm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(pHEMT)工艺,设计了一款高功率吸收型单刀双掷开关芯片。芯片采用堆叠技术和前馈电容技术来提高功率容量和线性度。通过在传统串并联结构的输出端口引入串并联阻容匹配网络,实现了芯片在导通和关断状态下的良好端口匹配。该开关芯片的尺寸为0.82 mm×0.37 mm。实测结果显示,在0.7~6.0 GHz的工作频段内,该开关实现了低于1.1 dB的插入损耗、高于36 dB的隔离度、优于15 dB的通路回波损耗和优于10 dB的断路回波损耗。此外,0.1 dB功率压缩点在1、2、4和6 GHz时,均约40 dBm。

砷化镓0.25μm PHEMT开关模型研究

借助于传统的FET等效电路模型,给出了0.25μm GaAs PHEMT的开关模型,并在ICCAP和ADS软件中,完成等效电路参数的提取与优化。通过对单刀单掷(SPST)开关的仿真和测试,表明,在0.1～20 GHz的频域内,其"开"态插入损耗误差、端口1和端口2的电压驻波比误差分别小于0.3 dB、0.24和0.19;其"关"态隔离度误差、端口1和端口2的电压驻波比误差分别小于1.9 dB、0.12和0.08。文中得到的PHEMT开关模型将有助于控制类单片集成电路的研究与开发。

内置驱动器的砷化镓高隔离开关芯片

采用增强/耗尽型(E/D)结构的赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)技术,研制开发的射频开关,具有插损低、隔离度高、承受功率大、线性度高等特点。产品采用0.5μm栅长的砷化镓PHEMT E/D标准工艺加工,将开关电路和驱动电路集成在一颗芯片上,并做了相应的静电防护设计。测试结果表明,在0.01～5.0GHz带内,插入损耗≤1.2dB@3GHz、≤1.6dB@5GHz,带内输入输出驻波比≤1.5,隔离度≥60dB@3GHz、≥52dB@5GHz,1dB压缩功率点达到了30dBm,IP3超过了+52dBm。

半导体的巨星——砷化镓

说起砷化镓来,可能有些人觉得生疏、有些人不知道它是半导体材料,如果说它早已经进入我们的家庭生活,那更是出乎意料的事。现在我们看电视、听音响、开空调都用遥控器。这些遥控器是通过砷化镓发出的红外光把指令传给主机的。另外在许多家电上都有小的红色绿色的指示灯,它们是以砷化镓等材料为衬底做成的发光二极管。至于光盘和VCD。

一种在砷化镓上形成欧姆接触的新型六层金属系统(英文)

研究了在砷化镓上欧姆接触形成机理,并提出了一种新型的欧姆接触六层金属系统(Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au)。在n型GaAs样品上实验了在380～460℃合金温度和50～120s合金时间下形成欧姆接触,在400℃、60s下典型的欧姆接触值为2.1x10-7Ω·cm2,同时合金后表面形貌光滑、平整。

砷化镓六位串并行驱动器芯片的研制

基于0.25μm砷化镓(GaAs)增强、耗尽型赝配高电子迁移率晶体管(E/D PHEMT)工艺,设计并实现了一种串并行驱动器芯片,该芯片应用直接耦合场效应晶体管逻辑结构(DCFL),实现了移位寄存器、锁存器、输出缓冲等数字逻辑电路单片集成。芯片可输入六位串行或并行数据,输出六对互补电平以控制开关、衰减器等砷化镓微波单片集成电路(MMIC)。测试结果表明,在5 V工作电压下芯片的静态电流为7.6 m A,并行输出高电平4.8 V,低电平0.1 V,传输延迟时间125 ns。驱动器芯片尺寸为2.5 mm×1.45 mm。该电路具有响应速度快、易与砷化镓MMIC集成等特点,可广泛应用于各类多功能电路、组件及模块中。

14～14.5GHz 20W 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 0.25μmT型栅工艺,研制出总栅宽为14.4mm的功率PHEMT管芯。器件由四管芯合成,在14～14.5GHz频率范围内,输出功率大于20W,附加效率大于27%,功率增益大于6dB,增益平坦度为±0.3dB。

0.25μm栅长GaAs pHEMT栅极高温及关态应力退化机理

GaAs赝配高电子迁移率晶体管(pHEMT)的关态栅极漏电流取决于温度与电应力环境。研究了高温与电应力对0.25μm GaAs pHEMT肖特基特性的影响。该pHEMT的反向偏置栅极漏电流主要受陷阱辅助发射机制和隧穿电流机制的影响。建立模型,对不同温度下栅极漏电流曲线进行拟合,结果表明,栅极漏电流在常温下由隧穿电流机制主导,在高温下由陷阱辅助发射机制主导。在高温关态应力下对栅极漏电流随应力时间变化的过程进行表征,从时间层面再次验证了两种机制在不同温度下发生转变的过程。

高温及关态应力条件下GaAs pHEMT器件的性能退化研究

研究了高温和电学应力下砷化镓赝晶高电子迁移率晶体管的直流特性退化机理。高温下陷阱辅助发射电流引起器件关态漏电上升,而载流子迁移率的退化引起跨导降低;当温度达到450 K时,栅金属的沉降效应会导致跨导异常升高。进一步研究了不同温度下关态电学应力对器件性能退化的影响,结果与高温下栅沉降效应相吻合。

AlGaAs/InGaAs/GaAs赝配高电子迁移晶体管的kink效应研究

利用二维器件模拟软件MEDICI对AlGaAs InGaAs GaAs赝配高电子迁移晶体管器 (PHEMT)件进行了仿真 ,研究了PHEMT器件的掺杂浓度与电子浓度分布 ,PHEMT器件内部的电流走向及传输特性 ,重点研究了不同温度和不同势垒层浓度情况下PHEMT器件的kink效应 .研究结果表明 :kink效应主要与处于高层深能级中的陷阱俘获 反俘获过程有关 。

δ掺杂的赝形高电子迁移率晶体管AlGaAs/InGaAs/GaAs结构的光谱研究

报道δ掺杂赝形高电子迁移率晶体管结构Al(?)Ga(?)As/In(?)Ga(?),As/GaAs的综合光谱研究结果。采用光致发光光谱,平面光电流谱和光致发光激发光谱方法,并与理论计算相对比,确认了光致发光谱上n=1电子子带n=2电子子带到n=1重空穴子带间的强发光峰,对弱峰C的研究表明它是n=1电子子带到n=1轻空穴子带复合跃迁的发光峰。由于费密能级高于第二电子子带,没有发现文献中曾报道过的属于费密边的发光峰;平面光电流谱和光致发光激发光谱观察到n=1重空穴子带到n=1,2,3电子子带的三个激子跃迁峰。与调制掺杂AlGaAs/InGaAs/GaAs系统相比,δ掺杂高电子迁移率晶体管系统载流子转移效串明显提高,但面载流子浓度对InGaAs阱的重整化效应和有效带隙的影响并不十分强烈。

高功率密度高效率28V GaAs PHEMT技术

报道了采用双场板设计的GaAs PHEMT器件,该器件栅长为0.5μm,工作电压28V,在2GHz下饱和输出功率2.18W/mm,功率附加效率PAE=67%。

ADI ADL8105砷化镓单片微波集成电路低噪声宽带放大器解决方案

ADI公司的ADL8105是砷化镓(GaAs)单片微波集成电路(MMIC)假晶高电子迁移率晶体管(pHEMT)低噪声宽带放大器,工作频率范围为5 GHz至20 GHz.在12GHz至17 GHz范围内,ADL8105提供27 dB典型增益,1.8 dB典型噪声系数和30.5dBm典型输出三阶交调截点(OIP3)以及高达20.5 dBm的饱和输出功率(PSAT),采用5 V电源电压时功耗仅为90 mA.可通过牺牲OIP3和输出功率(POUT)来降低功耗.

SiN钝化层对GaAs pHEMT低噪声放大器芯片耐氢效应能力的影响

对两种不同钝化层状态的LNA芯片在不同氢气浓度下进行150℃、105h加速寿命试验。漏极电流监控曲线表明,加厚SiN钝化层器件在20%氢气浓度试验后仅下降约0.8%,试验前后电性能基本不变。通过加厚SiN钝化层有效提升了GaAs pHEMT低噪声放大器芯片在氢气氛围中的可靠工作寿命,这对于该类器件在组件中的实际应用具有重要意义。

带有小型化Balun的C波段单片GaAs pHEMT单平衡电阻性混频器

本文介绍了一种带有小型化无源Balun的C波段单片GaAs pHEMT单平衡电阻性混频器。Balun采用集总一分布式结构，使其长度与常用2／4耦合线Balun相比缩小了11倍，大大降低了将无源Balun应用于C波段单片集成电路中所需的芯片尺寸。混频器采用单平衡电阻性结构，在零功耗的情况下实现了良好的线性和口间隔离性能。测试结果显示，在固定中频160MHz，本振输入功率0dBm条件下，在3．5～5GI-IzRF频带内，最小变频损耗为8．3dB，1dB压缩点功率为8．0dBm，LO至Ⅲ之问的隔离度为38dB。

Ku波段10W功率PHEMT

报告了研制的 9.6mm栅宽双δ-掺杂功率 PHEMT,在 fo=1 1 .2 GHz、Vds=8.5 V时该器件输出功率3 7.2 8d Bm,功率增益 9.5 d B,功率附加效率 44.7% ,在 Vds=5～ 9V的范围内 ,该器件的功率附加效率均大于42 % ,两芯片合成 ,在 1 0 .5～ 1 1 .3 GHz范围内 ,输出功率大于 3 9.92 d Bm,最大功率达到 40 .3 7d Bm,功率增益大于 9.9d B,典型的功率附加效率 40 %。

亚微米GaAs PHEMT器件的结构设计与优化

主要论述了采用POSES软件对亚微米GaAs PHEMT器件进行的结构设计与优化。在结构设计过程中,本文首先简要分析了PHEMT器件的工作原理;然后利用POSES软件数值求解了材料结构和器件性能之间的关系,并根据上述分析结果优化器件结构设计,完成流片实验。流片得到的0.25μm GaAs PHEMT器件的性能参数为:跨导gm=440mS/mm、截止频率fT=50GHz、最大振荡频率fmax>80GHz,显示出良好的DC和AC小信号特性。

0.15μm Y型栅高In沟道GaAs PHEMT低噪声器件设计

设计了一种GaAs PHEMT低噪声器件。通过电子束直写手段实现了0.15μm Y型栅,对栅型优化以减小器件栅电阻和栅寄生电容。采用高In含量的沟道设计以改善沟道电子输运特性,采用InGaAs/GaAs复合帽层以改善欧姆接触特性,并通过低噪声工艺流程制作了4×50μm GaAs PHEMT器件。测试结果表明,器件fT达到80GHz,在10GHz处最小噪声系数小于0.4dB,相关增益大于10dB。对于0.15μm栅长GaAs PHEMT器件来说,这是很好的结果。

基于GaAs PHEMT工艺的60~90GHz功率放大器MMIC

研制了一款60~90 GHz功率放大器单片微波集成电路(MMIC),该MMIC采用平衡式放大结构,在较宽的频带内获得了平坦的增益、较高的输出功率及良好的输入输出驻波比(VSWR)。采用GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)标准工艺进行了流片,在片测试结果表明,在栅极电压为-0.3 V、漏极电压为+3 V、频率为60~90 GHz时,功率放大器MMIC的小信号增益大于13 dB,在71~76 GHz和81~86 GHz典型应用频段,功率放大器的小信号增益均大于15 dB。载体测试结果表明,栅极电压为-0.3 V、漏极电压为+3 V、频率为60~90 GHz时,该功率放大器MMIC饱和输出功率大于17.5 dBm,在71~76 GHz和81~86 GHz典型应用频段,其饱和输出功率可达到20 dBm。该功率放大器MMIC尺寸为5.25 mm×2.10 mm。