微波功率器件在无线通信技术领域扮演着重要角色,而宽禁带半导体材料对微波功率器件的研究起着关键作用。氮化镓作为宽禁带半导体的代表,具有介电常数小、载流子饱和速率高、热导率高等优良特性。文章通过对氮化镓外延材料进行深入的原...微波功率器件在无线通信技术领域扮演着重要角色,而宽禁带半导体材料对微波功率器件的研究起着关键作用。氮化镓作为宽禁带半导体的代表,具有介电常数小、载流子饱和速率高、热导率高等优良特性。文章通过对氮化镓外延材料进行深入的原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)分析,能够更精准地表征氮化镓外延材料,从而助力微波功率器件的发展。展开更多
应用半导体技术的固态功率放大器具有体积小和稳定性高等优点,在很多微波应用中取代了传统的真空器件行波管。在所有类型半导体材料中,第三代半导体材料GaN(Gallium Nitride)因为具有宽禁带、高电子迁移率和高击穿电压等优势,被广泛应...应用半导体技术的固态功率放大器具有体积小和稳定性高等优点,在很多微波应用中取代了传统的真空器件行波管。在所有类型半导体材料中,第三代半导体材料GaN(Gallium Nitride)因为具有宽禁带、高电子迁移率和高击穿电压等优势,被广泛应用于功率放大器。基于功率放大器的发展,文中阐述了固态功率放大器的发展历史,总结了GaN技术与其他半导体技术性能的比较,并着重介绍了应用GaN HEMT(GaN High Electron Mobility Transistor)技术的功率放大器。讨论了GaN HEMT功率放大器的各种类型,包括A类、B类、C类、D类和E类等,介绍了应用于GaN功率放大器的效率和线性度提高技术,包括Doherty功率放大器和包络跟踪技术,以及数字预失真技术等,并就相关技术做了总结和对比。展开更多
氮化镓(GaN)器件的自热问题是目前限制其性能的关键因素,在GaN材料上直接生长多晶金刚石改善器件的自热问题成为研究的热点,多晶金刚石距离GaN器件工作有源区近,散热效率高,但多晶金刚石和GaN材料热失配可能会导致GaN电特性衰退.本文采...氮化镓(GaN)器件的自热问题是目前限制其性能的关键因素,在GaN材料上直接生长多晶金刚石改善器件的自热问题成为研究的热点,多晶金刚石距离GaN器件工作有源区近,散热效率高,但多晶金刚石和GaN材料热失配可能会导致GaN电特性衰退.本文采用微波等离子体化学气相沉积法,在2 in (1 in=2.54 cm)Si基GaN材料上生长多晶金刚石.测试结果显示,多晶金刚石整体均匀一致,生长金刚石厚度为9—81 μm,随着多晶金刚石厚度的增大, GaN (002)衍射峰半高宽增量和电性能衰退逐渐增大.通过激光切割和酸法腐蚀,将Si基GaN材料从多晶金刚石上完整地剥离下来.测试结果表明:金刚石高温生长过程中,氢原子对氮化硅外延层缺陷位置有刻蚀作用形成孔洞区域,刻蚀深度可达本征GaN层;在降温过程,孔洞周围形成裂纹区域.剥离下来的Si基GaN材料拉曼特征峰峰位, XRD的(002)衍射峰半高宽以及电性能均恢复到本征状态,说明多晶金刚石与Si基GaN热失配产生应力,引起GaN晶格畸变,导致GaN材料电特性衰退,这种变化具有可恢复性,而非破坏性.展开更多
为了满足星载应用对于固态功率放大器长寿命的应用需求,针对近年来研究较多的氮化镓(gallium nitride,GaN)固态功率放大器(solid state power amplifier,SSPA),阐述了器件存在的可靠性问题,提出了整机高可靠设计方法。首先,探讨了氮化...为了满足星载应用对于固态功率放大器长寿命的应用需求,针对近年来研究较多的氮化镓(gallium nitride,GaN)固态功率放大器(solid state power amplifier,SSPA),阐述了器件存在的可靠性问题,提出了整机高可靠设计方法。首先,探讨了氮化镓器件的典型失效机理,给出了氮化镓器件在高场退化以及热退化方面的研究结果,分析了逆压电极化效应及热载流子效应引起器件退化的物理机制。其次,围绕降额设计、整机热设计以及电路稳定性设计,研究了如何针对氮化镓器件的特点实现星载固放的高可靠设计,并给出了典型的仿真及实验结果。最后,给出了典型的星载固态功率放大器空间环境模拟试验结果,产品在热真空试验、温循老炼以及高温老炼等试验过程中表现出了较高的稳定性和一致性,为氮化镓固态功率放大器的上星应用提供了有力的支撑。展开更多
文摘微波功率器件在无线通信技术领域扮演着重要角色,而宽禁带半导体材料对微波功率器件的研究起着关键作用。氮化镓作为宽禁带半导体的代表,具有介电常数小、载流子饱和速率高、热导率高等优良特性。文章通过对氮化镓外延材料进行深入的原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)分析,能够更精准地表征氮化镓外延材料,从而助力微波功率器件的发展。
文摘应用半导体技术的固态功率放大器具有体积小和稳定性高等优点,在很多微波应用中取代了传统的真空器件行波管。在所有类型半导体材料中,第三代半导体材料GaN(Gallium Nitride)因为具有宽禁带、高电子迁移率和高击穿电压等优势,被广泛应用于功率放大器。基于功率放大器的发展,文中阐述了固态功率放大器的发展历史,总结了GaN技术与其他半导体技术性能的比较,并着重介绍了应用GaN HEMT(GaN High Electron Mobility Transistor)技术的功率放大器。讨论了GaN HEMT功率放大器的各种类型,包括A类、B类、C类、D类和E类等,介绍了应用于GaN功率放大器的效率和线性度提高技术,包括Doherty功率放大器和包络跟踪技术,以及数字预失真技术等,并就相关技术做了总结和对比。
文摘氮化镓(GaN)器件的自热问题是目前限制其性能的关键因素,在GaN材料上直接生长多晶金刚石改善器件的自热问题成为研究的热点,多晶金刚石距离GaN器件工作有源区近,散热效率高,但多晶金刚石和GaN材料热失配可能会导致GaN电特性衰退.本文采用微波等离子体化学气相沉积法,在2 in (1 in=2.54 cm)Si基GaN材料上生长多晶金刚石.测试结果显示,多晶金刚石整体均匀一致,生长金刚石厚度为9—81 μm,随着多晶金刚石厚度的增大, GaN (002)衍射峰半高宽增量和电性能衰退逐渐增大.通过激光切割和酸法腐蚀,将Si基GaN材料从多晶金刚石上完整地剥离下来.测试结果表明:金刚石高温生长过程中,氢原子对氮化硅外延层缺陷位置有刻蚀作用形成孔洞区域,刻蚀深度可达本征GaN层;在降温过程,孔洞周围形成裂纹区域.剥离下来的Si基GaN材料拉曼特征峰峰位, XRD的(002)衍射峰半高宽以及电性能均恢复到本征状态,说明多晶金刚石与Si基GaN热失配产生应力,引起GaN晶格畸变,导致GaN材料电特性衰退,这种变化具有可恢复性,而非破坏性.
文摘为了满足星载应用对于固态功率放大器长寿命的应用需求,针对近年来研究较多的氮化镓(gallium nitride,GaN)固态功率放大器(solid state power amplifier,SSPA),阐述了器件存在的可靠性问题,提出了整机高可靠设计方法。首先,探讨了氮化镓器件的典型失效机理,给出了氮化镓器件在高场退化以及热退化方面的研究结果,分析了逆压电极化效应及热载流子效应引起器件退化的物理机制。其次,围绕降额设计、整机热设计以及电路稳定性设计,研究了如何针对氮化镓器件的特点实现星载固放的高可靠设计,并给出了典型的仿真及实验结果。最后,给出了典型的星载固态功率放大器空间环境模拟试验结果,产品在热真空试验、温循老炼以及高温老炼等试验过程中表现出了较高的稳定性和一致性,为氮化镓固态功率放大器的上星应用提供了有力的支撑。
