1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院 微电子研究所, 北京 100029
设计了一种中心频率为75 GHz的单级MMIC功率放大器, 基于0.8 μm InP DHBT器件制造, 该器件ft/fmax为171/250 GHz。电路采用两层共基堆叠(CB Stack)结构, 其中下层共基偏置采用基极直接接地, 输入端发射极采用-0.96 V负压供电的方式, 偏置电压Vc2为4 V。为了提高输出功率, 上下两层器件进行了四指并联设计。此外, 采用同样器件设计了另外一款下层共射的传统Stack结构电路。通过大信号仿真对CB Stack与国际上部分先进工艺下InP基的传统Stack结构电路性能进行对比, CB Stack结构在增益和峰值PAE上都比传统Stack有更好的表现。
功率放大器 磷化铟 PA InP DHBT DHBT MMIC MMIC
1 中国科学院微电子研究所 高频高压器件与集成研发中心,北京 100029
2 中国科学院大学 电子电气与通信工程学院,北京 100049
成功实现了一款具有高输出功率和宽频率调谐范围的基波压控振荡器.其制作工艺为0.8 μm InP DHBT工艺, 晶体管的最大fT和fmax分别为170和250 GHz.电路核心部分采用了为高频应用改进的平衡式考毕兹拓扑, 在后面添加一级缓冲放大器来抑制负载牵引效应, 并提升了输出功率.DHBT的反偏CB结作为变容二极管来实现频率调谐.芯片测试结果表明, 压控振荡器的频率调谐范围为81~97.3 GHz, 相对带宽为183%.在调谐频率范围内最大输出功率为10.2 dBm, 输出功率起伏在3.5 dB以内.在该压控振荡器的最大调谐频率97.3 GHz处相位噪声为-88 dBc/Hz @1MHz.
压控振荡器 磷化铟双异质结晶体管 宽调谐范围 高输出功率 voltage-controlled oscillator InP DHBT wide tuning range high output power
1 郑州大学 物理工程学院,河南 郑州 450001
2 中国科学院微电子研究所,北京 100029
针对InAlAs/InGaAs InP基 HEMTs提出了一种16参数小信号拓扑结构.拓扑结构中引入栅源电阻(Rgs)表征短栅沟间距引起的栅泄漏电流效应.另外还引入输出跨导(gds)和漏延迟(τds)描述漏端电压对沟道电流的影响以及漏源电容(Cds)引起的相位变化,从而提高了S22参数拟合精度.外围寄生参数通过open和short拓扑结构计算得出,本征部分利用去除外围寄生参数后的Y参数计算得出,最终模型参数值经过优化以达到最佳拟合状态而确定.结果表明,s参数和频率特性的仿真值与测试数据拟合程度很好,Rgs和τds的引入降低了模型误差.准确合适的InP基HEMTs小信号模型对于高频电路设计非常重要.
InP基高电子迁移率晶体管 小信号模型 栅泄漏电流 漏端延时
1 郑州大学 物理工程学院，郑州 450001
2 中国科学院微电子研究所，北京 100029
基于自主研发的InP基高电子迁移率晶体管工艺设计并制作了一款W波段单级低噪声放大单片毫米波集成电路.共源共栅拓扑结构和共面波导工艺保证了该低噪声放大器紧凑的面积和高的增益，其芯片面积为900 μm × 975 μm，84 ~100 GHz频率范围内增益大于10 dB，95 GHz处小信号增益达到最大值为15.2 dB.根据调查对比，该单级放大电路芯片具有最高的单级增益和相对高的增益面积比.另外，该放大电路芯片在87.5 GHz处噪声系数为4.3 dB，88.8 GHz处饱和输出功率为8.03 dBm.该低噪声放大器芯片的成功研制对于构建一个W波段信号接收前端具有重要的借鉴意义.
高电子迁移率晶体管 低噪声放大电路 磷化铟 共源共栅 high electron mobility transistor (HEMT) low noise amplifier InP cascode 红外与毫米波学报
2015, 34(6): 0668
1 中国科学院微电子研究所, 北京 100029
2 电子科技大学电子科学技术研究院, 四川 成都 611731
根据InP二极管的物理结构, 采用三维高频电磁仿真软件对其精确建模仿真, 获得二极管的物理模型和匹配电路的精确参数, 而后将此模型利用谐波平衡进行仿真设计.最后, 在此基础上采用InP肖特基二极管, 设计制作并测试了国内首款270GHz的零偏置检波器.检波器的最大电压响应度为1600V/W, 在260~280GHz范围内, 电压响应的典型值为1400V/W, 其对应的等效噪声功率典型值为18pW/Hz.实验结果与仿真结果比较吻合, 其结果表明, 设计方法较为精确, 具有设计简单、优化方便等优点.
太赫兹 检波器 InP肖特基二极管 Terahertz detector InP Schottky barrier diode
1 西安电子科技大学 微电子学院 ,陕西 西安710071
2 中国科学院微电子研究所,北京100029
成功研制了栅长为0.15 μm、栅宽为2×50 μm、源漏间距为2 μm 的InP 基In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As高电子迁移率器件.室温下，当器件VDS为1.7 V、VGS为0.1 V时，其有效跨导达到了1 052 mS/mm.传输线方法(TLM)测试显示器件的接触电阻为0.032 Ω·mm，器件欧姆接触电阻率为1.03×10-7 Ω·cm-2. 正是良好的欧姆接触及其短的源漏间距减小了源电阻，进而使得有效跨导比较大.器件有比较好的射频特性.从100 MHz到40 GHz， S参数外推出来的fT 和fmax分别为151 GHz和303 GHz.所报道的HEMT器件非常适合毫米波段集成电路的研制.
高电子迁移率器件 栅长 栅槽 HEMT gate-length gate recess InP InP InAlAs/InGaAs InAlAs/InGaAs
1 中国科学院微电子研究所 微波器件与集成电路研究室，北京 100029
2 西安电子科技大学 微电子学院，陕西 西安 710071
采用fT= 214 GHz, fmax= 193 GHz 的InGaAs/InP异质结双极型晶体管工艺，设计了一款基于时钟驱动型反相器的动态二分频器.该分频器工作频段为60~100 GHz,但由于测试系统上限频率的限制,只能测出62~83 GHz的工作范围.在-4.2 V和-5.2 V的单电源直流偏置下该分频器的功耗分别为596.4 mW、1060.8 mW.此分频器的成功制作对于工作在W波段锁相环的构建有较大的意义.
磷化铟 异质结双极型晶体管 动态分频器 时钟驱动型反相器 InP DHBT dynamic frequency divider clocked-inverter
报道了基于InP 基双屏质结双板晶体管(DHBT)工艺的四指共射共基75 GHz微波单片集成(MMIC)功率放大器, 器件的最高振荡频率fmax为150 GHz. 放大器的输出极发射极面积为15 μm×4 μm. 功率放大器在75 GHz时功率增益为12.3 dB， 饱和输出功率为13.92 dBm. 放大器在72.5 GHz处输入为2 dBm时达到最大输出功率14.53 dBm. 整个芯片传输连接采用共面波导结构, 芯片面积为1.06 mm×0.75 mm.
InP双异质结双极晶体管(DHBT) 微波单片集成 毫米波 功放 InP double heterojunction bipolar transistors (DHB monolithic-microwave integrated-circuit (MMIC) millimeter wave power amplifier
1 中国科学院微电子研究所 微波器件与集成电路研究室, 北京 100029
2 中国科学院上海微系统与信息技术研究所, 上海 200050
针对毫米波电路对大电流、高截止频率器件的要求, 利用平坦化技术, 设计并制作成功了结构紧凑的四指合 成InGaAs/InP异质结双极晶体管.实验结果表明发射极的宽度可减小到1μm.Kirk电流可达到110mA, 电流增益截 止频率达到176GHz.这种器件有望在中等功率的毫米波电路中有所应用
异质结双极晶体管 高电流 高频 InP InP heterostructure bipolar transistor high current high frequency
