功率放大器 (PA) 技术对于国防和商业领域毫米波 (mm-wave) 通信系统的未来至关重要。这些毫米波频率下的大气衰减很高,因此需要能够抵消这种影响的高功率 PA。氮化镓高电子迁移率晶体管 (GaN HEMT) 凭借其宽带隙和高电子速度,已成为在毫米波频率下提供高功率的主要竞争者。为了改进传统的 GaN HEMT 异质结构,我们之前在氮化铝 (AlN) 平台 [1] 上引入了 HEMT,使用 AlN/GaN/AlN 异质结构。二元 AlN 的最大化带隙可防止缓冲器漏电流并增加 HEMT 击穿电压,同时还提供更高的热导率以增强通道温度管理。此外,GaN 增加的极化偏移允许高度缩放的顶部势垒,同时仍能诱导高密度二维电子气 (2DEG)。我们最近展示了 RF AlN/GaN/AlN HEMT 中高达 2 MV/cm 的高击穿电压 [2],以及这些 HEMT 在 6 GHz 下的 RF 功率操作,功率附加效率为 55%,输出功率 ( ) 为 2.8 W/mm [3]。在这项工作中,我们展示了 AlN/GaN/AlN HEMT 的首次毫米波频率操作,显示峰值 PAE = 29%,相关 = 2.5 W/mm 和 = 7 dB 在 30 GHz 下。
除了 GaAs 功率放大器技术外,氮化镓 (GaN) 微波功率放大器技术也在探索中,以满足未来 BMD 雷达的性能要求。这项工作将展示一种使用气相外延生长的 GaN 衬底作为宽带隙材料的微波功率放大器。高性能 X 波段功率放大器将为未来的雷达和导弹导引头提供高达三到四倍的电流能力。所选的晶体管设计具有高迁移率和高载流子浓度、高多功能性、高击穿电压和高增益、使用合金层适当设计通道组成以及对微管缺陷的低敏感性等优势。
摘要 本文通过对有源区耗尽层的分析,首次得出AlGaN/GaN HEMT中耗尽层过程不同于硅功率器件的结论。基于AlGaN/GaN HEMT这种特殊的破坏原理,提出了一种新的RESURF AlGaN/GaN HEMT结构,以降低表面电场,提高击穿电压。该结构在极化AlGaN层中引入两个不同的负电荷区,通过耗尽2DEG来降低高边缘电场;在近漏极加入正电荷,首次降低了漏极高电场峰值。应用ISE仿真软件,在器件中验证了虚拟栅极效应。
5G 滤波器。[1] 特别是,独立薄膜体声波谐振器 (FBAR) 已被广泛用作 5G 频段的首选滤波器技术。FBAR 滤波器由夹在电极之间的压电材料薄膜组成,其呈电容器形状,悬浮在腔体上方。最先进的 FBAR 滤波器的厚度需要减小以满足不断增加的电信通信频率的要求,因为谐振频率与厚度成反比。然而,缩小当前设备几何形状具有挑战性,这不仅是因为制造这种超薄悬浮异质结构的复杂性,还因为多晶陶瓷的压电性能 [2,3] 和击穿电压会降低。[4,5] 此外,实现具有足够高电导率和低质量的纳米厚度均匀电极变得越来越困难。在这里,我们研究了独立的结晶复合氧化物作为替代材料平台,它可以减轻上述一些缺点并提高谐振滤波器的性能。众所周知,单晶比多晶具有更大的电介质击穿电压 [6],而 BTO 和 PbZr x Ti 1 − x O 3 (PZT) 等材料比常用的 AlN 具有更高的压电系数,因此可以在薄膜形式下处理更高的电压和功率密度。此外,超薄独立形式的单晶复合氧化物具有机械强度 [7],可承受高达 8% 的大应变,[8–10] 具有足够的柔韧性以允许较大的曲率 [11],并且已经被证明是可行的纳米机械谐振器。 [12–14] 同时,电极也需要缩小尺寸,以支持 5G 和 6G 应用的高 GHz 频率。在这方面,石墨烯是一种理想的电极材料。石墨烯可将电传导至单原子层,[15] 具有超高迁移率,[16,17] 机械强度高,[18,19] 能够承受大应变 [20],并且已证明可支持高达 300 GHz 的工作频率。[21] 因此,石墨烯在各种纳米机电系统 (NEMS) 应用中的使用已得到广泛探索。[22–29]
2 法政大学 关键词:GaN-on-GaN、肖特基势垒二极管、均匀性、光致发光、功率器件 摘要 为了大规模生产 GaN-on-GaN 垂直功率器件,n 漂移层在 10 15 cm 3 范围内的净施主浓度 ND NA 的晶圆级均匀性是一个重要因素,因为它决定了击穿电压 VB 。在本研究中,我们通过控制 GaN 衬底的偏角展示了 GaN 肖特基势垒二极管晶圆级均匀性的改善。通过 MOVPE 在具有各种偏角和偏差的独立 GaN 衬底上生长外延结构。使用电容电压测量(C V)、光致发光(PL)和二次离子质谱(SIMS)仔细分析了 ND NA 的变化。与碳有关的NA变化导致了NDNA的不均匀性,而这与晶圆的衬底偏角有关。通过最小化偏角的变化可以提高NDNA的均匀性。引言在GaN衬底上制造的垂直结构GaN功率开关器件对于高效功率转换系统很有前景,因为这些器件提供极低的导通电阻(R on)和高击穿电压(VB)[1-3]。减少对器件成品率和可靠性致命的致命缺陷是一个重要问题。GaN-on-GaN二极管初始故障机理已有报道[4],其中具有外延坑的二极管在非常低的反向电压下表现出严重击穿。此外,最近有报道称表面粗糙度会影响可靠性[5]。在使用金属有机 (MO) 源引入碳 (C) 杂质时,n 漂移层中的净施主浓度必须控制在 10 15 cm3 范围内才能获得高 VB [6]。通过低施主含量,可以在负偏置条件下抑制 pn 或肖特基界面处的峰值电场 [7, 8]。然而,关于垂直 GaN-on-GaN 器件中净施主浓度的晶圆级均匀性的报道很少。
研究了采用金属有机化学气相沉积法制备的波长为 m 的 InGaAs 波导光电二极管 (WGPD) 在 40-Gb/s 光接收器中的应用。通过监测暗电流和击穿电压,检查了高温存储和加速寿命测试的可靠性。提取了 WGPD 测试结构的中位器件寿命和退化机制的活化能。通过统计分析检查器件寿命,该分析在预测实际条件下的器件寿命方面非常可靠。WGPD 测试结构的退化机制可以通过暴露的 p-n 结上的钝化层中的离子杂质形成漏电流路径来解释。尽管如此,可以得出结论,WGPD 测试结构对于实际的 40-Gb/s 光接收器应用表现出足够的可靠性。
研究了采用金属有机化学气相沉积法制备的波长为 m 的 InGaAs 波导光电二极管 (WGPD) 在 40-Gb/s 光接收器中的应用。通过监测暗电流和击穿电压,检查了高温存储和加速寿命测试的可靠性。提取了 WGPD 测试结构的中位器件寿命和退化机制的活化能。通过统计分析检查器件寿命,该分析在预测实际条件下的器件寿命方面非常可靠。WGPD 测试结构的退化机制可以通过暴露的 p-n 结上的钝化层中的离子杂质形成漏电流路径来解释。尽管如此,可以得出结论,WGPD 测试结构对于实际的 40-Gb/s 光接收器应用表现出足够的可靠性。
摘要 提出并研究了一种用L形SiO 2 层将LDMOS和LIGBT隔离的RC-LIGBT。L形SiO 2 层显著增强了击穿状态下的体电场,并大大降低了表面电场。正向传导时,A点之前电流以单极模式(LDMOS)为主,B点之后电流以双极模式(LIGBT)为主,由于电导率调制受到LIGBT区的抑制,A点和B点之间消除了回弹。反向传导状态下,LDMOS区实现了续流二极管(FWD)。与传统RC-LIGBT相比,所提出的器件表现出无回弹特性,同时将BV提高了107%。 关键词:RC-LIGBT,击穿电压,回弹现象 分类:功率器件与电路
由于高发射极掺杂的影响,传统发射极双极晶体管的电流增益受到限制。理论上,通过使用非常小的基极宽度和高发射极掺杂密度,传统发射极晶体管可以获得更高的增益。然而,增加发射极掺杂会降低带隙并增加少数载流子复合 [1]。结果是发射极注入效率降低,电流增益没有实际改善 [2]。增加发射极掺杂还会产生有害影响,降低发射极-基极击穿电压 (BVebo) 并增加发射极-基极结电容 [3]。与传统发射极相关的另一个问题是缩放。当发射极结深度低于 0.2 微米时,少数载流子扩散长度变得大于发射极,这进一步降低了电流增益 [4]。使用多晶硅作为发射极是避免这些问题的一种方法。
发射极-基极击穿电压 V(BR)EBO IE =10uA, IC =0 5 V 集电极截止电流 I CBO V CB =30V, IE =0 100 nA 发射极截止电流 I EBO V EB =5V, IC =0 100 nA h FE(1) V CE =2V, IC =5mA 40 h FE(2) V CE =2V, IC =150mA 63 250 直流电流增益 h FE(3) V CE =2V, IC =500mA 25 集电极-发射极饱和电压 V CE(sat) IC =500mA, IB =50mA 0.50 V 基极-发射极电压 V BE V CE =2V, IC =500mA 1.00 V 转换频率 f TV CE =5V, IC =10mA,f=100MHz 130 MHz h 的分类FE(2) 等级 BCX54 BCX55 BCX56