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。

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。

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°。

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。

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。

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。

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。

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。

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.

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。

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%。

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。

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。

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%。