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。

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。

一种频率与带宽可调的可重构射频滤波器芯片

本文基于0.25μm砷化镓赝晶高电子迁移率晶体管工艺设计实现了一款频率与带宽皆可调的有源可重构滤波器芯片。该滤波器采用了双通道信道化拓扑结构,每个通道由两级可调谐振器与三级宽带放大器交叉级联构成,通过对通道内各级谐振器频率的同步和异步控制,实现对滤波器的频率与带宽的调谐,通过不同工作频段的通道间切换组合,实现了频率的宽范围调谐。为了验证该设计的有效性,完成了该滤波器的流片,其尺寸为3.1 mm×3.0 mm。经实测,该滤波器通带中心频率可在2.52 GHz~3.92 GHz之间进行调谐,频率调谐比达到了54%,通道内带宽可实现350 MHz~1080 MHz之间的变化,相对带宽可调范围为12%~33%,同时具备了频率和带宽的宽范围调控能力。

应用于收发链路多模块级联的优化设计方法

为解决波束赋形芯片中子电路模块由于寄生效应而导致的级联失配问题提出了一种优化设计方法。该设计方法通过主动引入相邻器件阻抗牵引效应,并使其与级联阻抗失配相抵消从而实现阻抗“预失配”的设计方案。对“预失配”的技术原理以及设计流程进行了简要分析,并通过加工一款采用优化设计方案的4通道X/Ku波段的射频收发芯片,验证了该设计方案的可实现性与有效性。在8 GHz~18 GHz频带范围内,该芯片与基于端口驻波设计体系的原芯片相比,收发链路增益分别为6.5 dB和14 dB,提升了超过2 dB。发射链路输出功率21 dBm,发射效率为15.7%,分别提升了1 dB和9%。接收链路噪声系数为8.72 dB,降低了1.2 dB。收发链路最大移相均方根误差为5.12°和5.25°,分别下降了3.17°和1.75°。

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。

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。

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。

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。

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。

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%。

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。

基于0.1-μm GaAs pHEMT工艺的最小噪声系数3.9 dB的66~112.5 GHz低噪声放大器

本文基于0.1-μm砷化镓赝配高电子迁移率晶体管(GaAs pHEMT)工艺,研制了一款覆盖整个W波段的宽带低噪声放大器。提出了一种由双并联电容组成的旁路电路,能够提供宽带射频接地,减小了级间串扰,利于实现宽带匹配。采用双谐振匹配网络实现了宽带的输入匹配和最佳噪声匹配。实测结果显示,最大增益在108 GHz处达到20.4 dB,在66~112.5 GHz范围内,小信号增益为16.9~20.4 dB。在90 GHz处,实测噪声系数为3.9 dB。实测的输入1-dB压缩点在整个W波段内约为-12 dBm。

MMIC高温工作加速寿命试验失效机理分析

采用恒定功耗高温加速的试验方法,搭建了相关的试验系统,对高温工作寿命试验(HTOL)方法在功率GaAs MMIC领域的应用进行了一些探索。试验获得了对失效机理进行分析所需的失效数,所有样品的失效都是由同一原因引起的。通过监测数据和失效样品的分析,发现存在欧姆接触退化与栅金属下沉两种失效机理,但最终引起失效的机理单一,为栅金属下沉。

高性能2～18GHz超宽带MMIC6位数字衰减器

介绍了一种高性能2～18GHz MMIC 6位GaAs PHEMT数字衰减器的设计、制造和测试结果。研制的单片数字衰减器衰减步进为0.5dB;最大衰减范围为31.5dB;参考态插入损耗<5.71dB;所有衰减态的输入、输出电压驻波比<1.8;衰减精度:+2.31dB/-0.51dB;插入相移:+6.28°/-1.53°;64态幅度均方根误差<1.0dB;64态相移均方根误差<1.3°;芯片尺寸:2.89mm×1.22mm×0.1mm。工艺成品率高达85%。

C波段高增益低噪声放大器单片电路设计

主要介绍了C波段高增益低噪声单片放大器的设计方法和电路研制结果。电路设计基于Agilent ADS微波设计环境,采用GaAs PHEMT工艺技术实现。为了消除C波段低噪声放大器设计中在低频端产生的振荡,提出了在第三级PHEMT管的栅极和地之间放置RLC并联再串联电阻吸收网络的方法,降低了带外低频端的高增益,从而消除了多级级联低噪声放大器电路中由于低频端增益过高产生的振荡。通过电路设计与版图电磁验证相结合的方法,使本产品一次设计成功。本单片采用三级放大,工作频率为5～6GHz,噪声系数小于1.15dB,增益大于40dB,输入输出驻波比小于1.4∶1,增益平坦度ΔGp≤±0.2dB,1dB压缩点P-1≥10dBm,直流电流小于90mA。

高性能25～30GHz 6位单片数控衰减器

采用0.15μm砷化镓赝配高电子迁移率晶体管工艺,设计一款高性能25~30GHz 6位单片数控衰减器芯片。电路采用6个基本衰减单元级联结构,通过控制不同衰减位导通状态组合形成64个衰减状态,给出在衰减电阻上并联的衰减结构。仿真结果表明,所设计的数控衰减器具有0.5dB的衰减步进和31.5dB的最大衰减范围;插入损耗小于5.7dB,回波损耗优于-10dB;所有状态衰减精度小于＋0.5dB,附加相移小于-6.0°,衰减幅度均方根误差小于0.21dB,芯片尺寸为2.0mm×1.0mm,可提高衰减精度。

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。

具有正斜率增益的GaAs MMIC宽带放大器芯片设计

介绍了一种宽带放大器芯片,该放大器的工作频率覆盖了2～12 GHz,采用砷化镓(GaAs)赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)单片电路工艺实现。在一个宽带负反馈放大器的前面集成了一个幅度均衡器,使放大器的增益在整个带内具有7 dB的正斜率,频率低端(2 GHz)增益为3 dB,高端(12 GHz)为10 dB,输入输出电压驻波比为1.6∶1,饱和输出功率为20 dBm,芯片尺寸为2.0 mm×1.5 mm×0.1 mm。详细描述了电路的设计流程,并对最终的测试结果进行了分析。该芯片具有频带宽、体积小、使用方便的特点,可作为增益块补偿微波系统中随着频率升高而产生的增益损失。

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。