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异质结双极晶体管(HBT)以其高效率、高功率密度的优势成为微波功率应用的关键器件之一。本论文对C波段InGaP/GaAsHBT直流特性、高频特性以及功率器件的设计、制造、微波功率测试等进行了研究。研制的InGaP/GaAsHBT器件具有良好的特性,可以应用于C波段工作,取得的主要成果如下:
从InGaP/GaAsHBT简化电路模型的角度出发研究了器件的高频特性,从中得到了对器件高频特性影响较大的器件参数,对这些参数进行优化设计,有利于提高器件的高频性能。
研究了InGaP/GaAsHBT器件的电流增益坍塌的产生机制,通过采用发射极镇流电阻,带旁路电容的基极镇流电阻,发射极空气桥,可以缓解增益塌陷的发生。研究了器件特性与器件几何尺寸的关系,尤其器件最高振荡频率与基极金属宽度的关系。
对InGaP/GaAsHBT器件关键工艺:BE结自对准、基极金属欧姆接触电阻、外基区离子注入、电镀空气桥及发射极刻孔等工艺进行了研究。优化了4英寸InGaP/GaAsHBT功率器件的工艺流程,最终完成了功率器件的流片工作。
对制备的C波段InGaP/GaAsHBT功率管进行了Load-Pull功率测试,发射极面积为16×(3×20)um2的功率管,在3.5V工作电压、AB类偏置、4GHz连续波测量下,功率输出为25.5dBm,功率增益为10.3dB。