GaAs FET脉冲功率放大器输出脉冲包络分析研究

基于GaAs场效应晶体管(FET)微波脉冲固态功率放大器的输出脉冲包络,对输出脉冲波形的顶部降落与顶部过冲开展研究。从脉冲调制电路、GaAs FET的饱和深度以及沟道温度三个方面对脉冲顶降进行了讨论,指出了可以通过选用合适的储能电容、使GaAs FET工作在饱和状态、降低沟道温度来改善脉冲顶降。另外,从脉冲调制方式和寄生电感影响两方面分析了脉冲顶部过冲,给出了改善脉冲顶部过冲的措施,如减小电路中的寄生电感和选取合适的静态工作点。经实践验证,并通过脉冲顶降和顶部过冲在改善前后的数据对比,证明了上述措施是有效的。

4～8GHz倍频程GaAs FET VCO

本文叙述了采用单变容管调谐的4～8GHz共漏反沟道GaAs FET VCO的设计和研究结果。振荡器的直接输出功率大于16.5dBm,功率平坦度为±2dBm,线性度优于3:1(电调灵敏度之比)。并给出了振荡器其他性能。

GaAs开关FET功率特性的研究

在GaAs单片微波集成电路(MMIC)设计中,开关场效应晶体管(FET)是研制开关、数控衰减器、数控移相器等电路的基础。基于0.15μm栅长GaAs开关FET,研究了GaAs开关FET在低频下的功率压缩特性。通过对开关FET的小信号等效电路和大信号模型的分析,发现频率下降会降低开关FET的栅压,从而降低开关FET低频下的功率容量。通过增加栅极电阻来提高栅极电压,进而增加开关FET功率容量。最后通过实际的开关电路验证了增大栅极电阻可有效提高开关电路的功率容量,对今后的开关类器件设计工作起到一定的指导意义。

高效率GaAs/InGaAsHFET功率放大器

研制成 Ga As/ In Ga As异质结功率 FET(HFET) ,该器件是在常规的高 -低 -高分布 Ga As MESFET的基础上 ,在有源层的尾部引入 i-In Ga As层。采用 HFET研制的两级 C波功率放大器 ,在 5 .0～ 5 .5 GHz带内 ,当Vds=5 .5 V时 ,输出功率大于 3 2 .3 1 d Bm(0 .1 77W/ mm ) ,功率增益大于 1 9.3 d B,功率附加效率 (PAE)大于3 8.7% ,PAE最大达到 49.4% ,该放大器在 Vds=9.0 V时 ,输出功率大于 3 6.65 d Bm(0 .48W/ mm) ,功率增益大于 2 1 .6d B,PAE典型值 3 5 %

GaAs微波功率FET的可靠性与功率特性的关系

采用射频最大饱和漏电流和射频击穿电压解释了影响GaAs微波功率FET功率特性的主要因素,GaAs FET栅漏间半导体表面负电荷的积累在引起器件电流偏移的同时还导致器件微波功率特性的退化,GaAs微波功率FET的可靠性和功率特性相互关联,高可靠的GaAs微波功率FET一定具有高性能的功率特性。在器件工艺中对表面态密度和陷阱能级密度严格控制是实现GaAs微波功率FET的高功率特性和高可靠性的关键。

GaAs微波功率FET可靠性评价技术研究

为了使GaAs微波功率FET更可靠地应用于重要微波系统，选取高可靠器件生产线生产的CS0531型器件进行加速寿命试验，并研制了专用试验设备。观察到器件n因子随着试验时间有增大的趋势，初始低频噪声值与器件突然烧毁有一定的相关性。这一结果表明低频噪声有可能成为未来评价GaAs器件可靠性的一种方法。该器件失效机构激活能2．45eV，为道温度110℃时，10年平均失效率4Fit，平均寿命75137×1011h。

GaAs HFET/PHEMT大信号建模分析

在分析GaAs HFET/PHEMT建模设计、在片校准和测试方法的基础上,提出了电荷守恒的EEHEMT1模型,通过Cold FET测量技术,采用在片测试技术,结合窄脉冲测试技术,提出了GaAs HFET/PHEMT器件EE-HEMT1大信号模型,实验说明提出的大信号模型模拟结果与实例结果吻合得很好.

GaAs MESFET/PHEMT大信号建模

大信号精确模型的建立是微波单片集成电路设计和研制的基础,在分析传统建模方法的基础上,对传统的ColdFET测量技术和寄生元件参数提取提出了改进方法,大栅宽器件引入了脉冲I-V曲线的测试方法,改进了EEFET/EEHEMT模型的I-V模型和Q-V模型.利用在片测试技术与建模软件相结合,建立了新的二维电荷模型,给出了建模实例和验证结果.

GaAs大功率器件内匹配技术研究

介绍了GaAs大功率器件内匹配技术的基本原理,包括匹配电路原理、内匹配元件的参数计算方法等。以C波段40 W大功率器件为例讲述了内匹配技术在GaAs功率器件设计中的应用。通过大信号建模获得大栅宽器件模型,通过ADS软件进行内匹配电路参数的优化计算。通过电路制作及调试,实现了大功率器件的性能。经测试,当器件Vds=9 V时,在5.2~5.8 GHz频段内,输出功率Po≥40 W,功率增益Gp≥9 dB。测量值和设计值基本吻合。

C波段GaAs功率场效应晶体管可靠性快速评价技术

叙述了一种快速评价ＧａＡｓ微波功率场效应晶体管的方法——高温加速寿命试验，利用该方法对Ｃ波段ＧａＡｓ功率场效应晶体管ＤＸ００１１进行可靠性评估。在偏置Ｖ＿（ＤＳ）＝８Ｖ，Ｉ＿（ＤＳ）＝３７５ｍＡ，沟道温度Ｔｃｈ＝１１０℃，１０年的失效率λ≈２７ＦＩＴ。其主要失效模式是Ｉ＿（ＤＳＳ）退化，激活能Ｅ＝１．２８ｅＶ。

微波GaAs功率场效应晶体管稳态温度场的数值模拟

根据微波功率ＧａＡｓ功率场效应晶体管芯片结构特点建立热模型，用有限元法对模型数值求解得到芯片稳态温度分布。分析了影响芯片表面沟道温度的诸因素：功耗、芯片周围环境温度、ＧａＡｓ材热导率、芯片厚度、芯片热源分布及其跨导。

微波GaAs功率场效应晶体管烧毁机理的研究：Ⅱ．射频烧毁

采用扫描电镜（ＳＥＭ）和扫描俄歇微探针（ＳＡＭ）对国内研制开发的微波ＧａＡｓ功率ＦＥＴ芯片在射频测试中的烧毁进行了分析研究。探讨其烧毁机理及物理过程。

微波GaAs功率场效应晶体管烧毁机理的研究：Ⅰ．直流烧毁

用扫描电镜（ＳＥＭ）和扫描俄歇微探针（ＳＡＭ）对国内研制开发的微波ＧａＡｓ功率ＦＥＴ芯片在测试中的直流烧毁进行了分析研究，探讨了直流烧毁机理及物理过程。

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。

通信卫星用GaAs微波场效应晶体管可靠性快速评价技术

叙述了一种快速评价ＧａＡｓ微波功率场效应晶体管可靠性的方法， 利用该方法对ＧａＡｓ微波功率场效应晶体管ＣＸ５６２

用于高功率激光脉冲整形的可编程任意波形电脉冲发生器

研制了一种基于GaAs场效应管与超快脉冲信号微带传输的可编程任意波形发生器.它由计算机控制的多路高准确度偏置电压,多个级联的GaAs场效应管基元电路,以及微带脉冲传输线组成.输出电脉冲波形导入LiNbO3集成光波导调制器,经过电光调制获得相应的激光脉冲波形.通过计算机设置各基d元电路中GaAs场效应管栅极偏压,进而控制整形电脉冲的形状,使高功率激光装置前端时域脉冲整形实现远程控制.

整形高功率激光装置的任意电脉冲发生器设计(英文)

基于GaAs场效应管电压控制电流和开关的特性,设计了一种任意电脉冲发生器,并成功应用于激光脉冲整形装置。该电脉冲发生器利用超宽带窄脉冲触发多个GaAs场效应管,产生多路负脉冲,通过模拟延时线依次将各路负脉冲延迟一定时间后经微带线耦合输出多路负脉冲叠加的波形;通过多路不同幅度的脉冲堆积效应来获得形状任意可调的整形电脉冲。为了满足惯性约束聚变(ICF)实验中对电脉冲幅度不能过小的要求,在电路的输出端接入增益可调的超宽带电压放大器,使脉冲幅度达到实验要求。利用设计的任意电脉冲发生器实现了脉冲幅度0～5 V可调、脉宽0～10ns可调、时域调节精度为330 ps,整形方波脉冲下降沿为330 ps、上升沿为240 ps。实验结果表明,将产生的电脉冲注入光波导调制器,可获得理想形状的整形激光脉冲,提高激光脉冲的输出能量。

C波段固态功放设计和实验研究

结合新近研制的两种功率放大器,介绍了C波段中功率固态功放的设计理论和方法,并用微波仿真软件对其偏置电路和功分/合成电路进行优化仿真,给出了仿真结果和电路版图。通过制作并测试两种放大器,验证了该设计方法的可行性。同时,给出了功放的实物照片和测试数据,该功放适用于C波段5.3～5.9GHz频段,功率量级分别为30W、50W,既可以连续波应用也可以脉冲工作,既可作为独立的放大器也可作为雷达功放组件的基本放大单元。

C波段4W砷化镓功率场效应晶体管

介绍了Ｃ波段４Ｗ砷化镓功率场效应晶体管的设计考虑、器件结构和制作，讨论了所采用的一些新工艺，给出器件性能。在５．３ＧＨＺ下，器件１ｄＢ压缩点的输出功率≥４Ｗ，增益为６．５～７．５ｄＢ，功率附加效率≥３５％。这种ＦＥＴ的多芯片运用具有优良的功率合成效率。

一种宽带低功耗电压可变衰减器的研究

采用微波薄膜混合集成电路工艺设计并实现了一种砷化镓场效应管电压可变衰减器,在DC～20 GHz带宽内插入损耗小于3 dB,最大衰减量22 dB,输入输出端口驻波比小于2.0,衰减动态范围在10 dB以内时衰减平坦度小于1 dB。该衰减器采用单电压源控制衰减量变化,控制电压在-2～0 V内变化时,控制端口电流的实测值低于5μA,具有显著的低功耗优点。