摘要：基于磷化铟双异质结双极型晶体管(InP DHBT)实现了一款K波段数字化功率放大器芯片。该芯片利用InP DHBT工艺兼容高速数字与射频功率电路的优点,采用多个数字功放单元并联连接的形式,每个数字功放单元可以根据数字基带控制信号接通或断开,形成多位的射频功率直接输出。在分析了基于共射-共基结构数字功放单元电路的瞬态响应和大信号特性的基础上,设计并实现8位数字化功率放大器,其不同权重功放单元输出经过下层金属接地作为地平面的总线式结构进行功率合成,有效调节了传输线的阻抗和信号的耦合,有利于输出功率的合成。在20 GHz时,最大饱和输出功率和附加效率分别为27 dBm和21%,归一化输出电压的均方差为0.0315,电路线性度较好。

摘要：从自洽求解二维泊松方程和薛定谔方程出发,编制出计算GaN HFET内不同栅、漏电压下沟道能带、电子气密度及量子电容的软件,研究场效应管的电荷控制和DIBL。在异质结沟道阱研究中,改变栅电压算出的电子气密度及量子电容同C-V实验测试结果相吻合,证明求解薛定谔方程是研究异质结场效应管电荷控制的有效方法。考虑外沟道渗透到内沟道的电场梯度以后,算出了场效应管的电子气密度及量子电容。场效应管模拟算得的量子电容同实验测得的栅-源和栅-漏电容相吻合。研究了不同栅、漏电压和电场梯度渗透下的内沟道能带,发现漏电压引起的电场梯度渗透使内沟道能带下弯,导致阈值电压负移。证明阈值电压负移由外沟道渗透到内沟道的电场梯度产生,用自洽能带计算方法可算得漏电压引起的阈值电压负移。提出使用能带剪裁优化设计异质结构来抑制DIBL的新理念。同有限元变分软件的类MESFET模拟相比,新能带计算软件可以求得电荷控制中的量子行为。由此提出编制异质结场效应管模拟软件的设想。

摘要：主要研究第三代半导体AlGaN/GaN功率管内匹配问题。采用8个2.5 mm GaN功率芯片设计、合成以及内匹配电路的测试,在漏极电压40 V,脉冲占空比10%,脉宽100μs的条件下进行功率匹配,实现了GaN功率HEMT在X波段8 GHz 140 W功率输出的内匹配电路,并使整个电路的输入、输出电路阻抗提升至50Ω,功率增益大于6 dB,功率附加效率达到28.66%,输出功率密度高达7 W/mm。

摘要：通过自洽求解二维泊松方程和薛定谔方程发现栅-漏间隙中的强场峰两侧的异质结能带产生巨大畸变,使部分二维电子气不能通过强场峰而形成局域电子气。从电子气补偿效应出发研究了外沟道夹断前后的沟道电阻变化。研究了从外沟道渗透到内沟道的电场梯度和缓冲层沟道阱,发现了新的电场梯度引起的能带下弯(Electric field gradient induced band bowing,EFGIBB)效应。从漏电压引起的电势下降(Drain-induced barrier lowering,DIBL)和EFGIBB两效应出发建立起新的穿通阱模型,由此解释了实验中观察到的各类阈值电压负移、亚阈值电流和穿通等沟道夹断以后的行为,发现了由强负栅压引起的新穿通现象。最后讨论了新穿通行为对器件性能的影响,探索优化设计器件结构,改善器件性能的新途径。

摘要：考虑大沟道电流下外沟道局域电子气慢输运行为破坏沟道电中性,诱生空间电荷导致的能带峰势垒,提出了新的跨导崩塌模型。详细计算了不同栅压和不同沟道电流密度、即不同空间电荷密度下的场效应管能带。引入新的能带峰势垒和沟道电子跨越势垒的动态模型,解释了沟道打开过程中源电阻增大、沟道电子平均速度下降、大沟道电流下跨导下降等各类跨导崩塌行为,解释了场效应管沟道电子速度远低于异质结材料的缘由。运用沟道打开时的异质结充电和大沟道电流激励下空间电荷触发的能带峰势垒模型解释了跨导钟形曲线上升段中的电流崩塌和下降段中的跨导崩塌。深入研究了陷阱和局域电子气的相互作用,解释了可靠性加速寿命试验中的跨导曲线变化。沟道夹断的强负栅压应力产生内沟道逆压电缺陷,减弱栅电压对内沟道电子气的控制和沟道打开时跨导的上升斜率。沟道打开后的大电流应力使局域电子气与晶格碰撞产生热电子缺陷和空间电荷,抬高能带峰势垒引发外沟道堵塞,降低沟道电流,导致阈值电压正移。这一研究证明在场效应管直流和射频工作中的器件性能退化都是由陷阱同局域电子气相互作用产生的,开创了优化设计异质结能带来提高场效应管可靠性的新途径。最后讨论大沟道电流下能带峰势垒引发的外沟道堵塞和跨导崩塌在场效应管研发中的重要作用,提出了在空间电荷区上方设置专用的异质结鳍来平衡内、外沟道能带,解开场效应管中的电流崩塌、跨导崩塌、线性、器件性能退化及3 mm高频工作等难点。

摘要：基于0.7μm InP HBT工艺,设计实现了一种高功率高谐波抑制比的W波段倍频器MMIC。电路二倍频单元采用有源推推结构,通过3个二倍频器单元级联形成八倍频链,并在链路的输出端加入输出缓冲放大器,进一步提高倍频输出功率。常温25℃状态下,当输入信号功率为0 dBm时,倍频器MMIC在78.4~96.0 GHz输出频率范围内,输出功率大于10 dBm,谐波抑制度大于50 dBc。芯片面积仅为2.22 mm^(2),采用单电源+5 V供电。

摘要：引入新的解析函数来描绘GaN HFET沟道中的电势、电场强度和电场梯度。自洽求解二维泊松方程和薛定谔方程计算了沟道强场峰中的场效应管能带。研究了不同栅、漏电压下的场效应管能带,计算出强场峰中的局域电子气势垒。详细计算了强场峰中的电场峰、能带谷、能带峰和局域电子气势垒随栅、漏电压的变化曲线。研究了高漏压下场效应管射频工作性能的退化和沟道开关时电场梯度与沟道电子状态间的相互作用。由此证明漏压决定了沟道中的电场梯度,栅压控制了沟道电子的状态,两者之间的相互作用描绘出一幅复杂的场效应管能带图像。通过EL谱和可靠性测试中的退化率直接观察强场峰内的局域电子气。最后讨论了这一场效应管能带理论在优化设计器件结构中的重要作用。

摘要：报道了一款采用0.25μm GaN HEMT工艺研制的1~8GHz超宽带分布式功率放大器芯片。通过在芯片的输出端设计超宽带巴伦结构,来实现负载阻抗变换,以提高分布式电路的输出功率和效率特性。为了提高电路的增益,设计了一种两级非均匀式的电路拓扑结构。该芯片在1~8GHz频率范围内,漏压28 V连续波条件下,线性增益大于25.8dB,功率增益大于23.2dB,典型饱和输出功率为10W,功率附加效率大于28.8%。芯片面积为3.5mm×3.3mm。

摘要：报道了一款采用0.15μm GaAs功率MMIC工艺研制的Q波段平衡式功率放大器芯片。芯片采用Lange耦合器进行功率合成。在该平台工艺规则限制条件下,按照传统设计方法设计的Lange耦合器无法满足平衡式放大器设计需求。文中提出了解决方法,对Lange耦合器的端接阻抗进行优化,使得设计的Lange耦合器物理尺寸符合工艺规则要求。放大器采用三级放大拓扑结构,同时综合应用三维和平面场仿真技术,提高电路仿真精度。芯片在43~46GHz频带范围内、6V偏置、连续波工作条件下,饱和输出功率大于33dBm,效率大于15%,功率增益大于14dB,线性增益为16dB,线性增益平坦度小于±0.8dB,芯片面积3.9mm×4.8mm。

摘要：研制了基于异质结AlGaAs/GaAs PIN二极管的超宽带微波毫米波开关单片。通过异质结外延材料结构的设计和MOCVD生长技术、高台面PIN开关电路制备工艺技术、超宽带模型管S参数测试与电路设计,制作了一款0.05~50 GHz的超宽带PIN单刀三掷开关。测试结果表明:该微波毫米波开关在0.05~18 GHz频带内插入损耗为0.5~0.75 dB,隔离度大于41 dB;18~50 GHz频带内插入损耗为0.75~1.2 dB,隔离度大于27 dB;具有低插入损耗和高隔离度的开关切换特性。