作者单位
摘要
1 中国电子科技集团公司第十三研究所, 河北石家庄 050051
2 固态微波器件与电路全国重点实验室, 河北石家庄 050051
介绍了一款基于 GaAs肖特基二极管单片工艺的 220 GHz倍频器的设计过程以及测试结果。为提高输出功率, 倍频器采用多阳极结构, 8个二极管在波导呈镜像对称排列, 形成平衡式倍频器结构。采用差异式结电容设计解决了多阳极结构端口散射参数不一致问题, 提高了倍频器的转换效率和工作带宽。对设计的倍频器进行流片、装配和测试, 测试结果显示: 倍频器在 204~ 234 GHz频率范围内, 转化效率大于 15%; 226 GHz峰值频率下实现最大输出功率为 90.5 mW, 转换效率为 22.6%。设计的 220 GHz倍频器输出功率高, 转化效率高, 工作带宽大。
倍频器 太赫兹 肖特基二极管 结电容 单片 frequency doubler tearhertz Schottky barrier diode junction capacitance Microwave Monolithic Integrated Circuit 
太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(9): 1080
作者单位
摘要
1 河北省产品质量监督检验研究院, 河北 石家庄 050000
2 电子科技大学, 四川 成都 610000
3 中国电子科技集团公司第十三研究所, 专用集成电路国家级重点实验室, 河北 石家庄 050000
针对太赫兹通信及成像等系统对高集成度射频收发链路的需求, 在自主研制的太赫兹肖特基二极管的基础上, 建立了器件的精确模型, 设计并制备出基于二极管的倍频/混频单片集成芯片, 解决了传统二极管装配难度大、一致性差的难题, 提高了器件的性能。成功研制出170 GHz、340 GHz倍频器和340 GHz混频器模块, 并且开发出集成化的340 GHz发射与接收链路。发射端一体化模块实现了342 GHz功率为22 mW的输出, 接收端一体化模块实现了330~350 GHz单边带变频损耗在10 dB上下。该模块的开发为未来太赫兹通信及成像技术的应用奠定基础。
半导体器件 太赫兹肖特基二极管 倍频器 混频器 收发链路 semiconductor device terahertz Schottky diode frequency multiplier mixer transceiver link 
量子电子学报
2023, 40(3): 369
Author Affiliations
Abstract
National Key Laboratory of ASIC, Hebei Semiconductor Research Institute, Shijiazhuang 050051, China
In this work, high-stability 4H-SiC avalanche photodiodes (APDs) for ultraviolet (UV) detection at high temperatures are fabricated and investigated. With the temperature increasing from room temperature to 150°C, a very small temperature coefficient of 7.4 mV/°C is achieved for the avalanche breakdown voltage of devices. For the first time, the stability of 4H-SiC APDs is verified based on an accelerated aging test with harsh stress conditions. Three different stress conditions are selected with the temperatures and reverse currents of 175°C/100 µA, 200°C/100 µA, and 200°C/500 µA, respectively. The results show that our 4H-SiC APD exhibits robust high-temperature performance and can even endure more than 120 hours at the harsh aging condition of 200°C/500 µA, which indicates that 4H-SiC APDs are very stable and reliable for applications at high temperatures.
silicon carbide photodiode UV detector high temperature avalanche Geiger mode 
Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 032502
杨大宝 1张立森 1,2徐鹏 1赵向阳 1[ ... ]冯志红 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国电子科技集团公司第十三研究所,河北 石家庄 050051
2 专用集成电路国家级重点实验室,河北 石家庄 050051
基于最新研制的小阳极结反向并联肖特基二极管芯片,设计和制造了320~360 GHz固定调谐分谐波混频器。混频器的结构采用的是传统电场(E)面腔体剖分式结构:将二极管芯片倒装焊粘在石英基片上,再用导电银胶将石英电路悬置粘结在混频器下半个腔体上。电路设计采用场路相结合的方法:用场仿真软件建立混频电路各个功能单元的S参数模型,将它们代入非线性电路仿真软件中与二极管结相结合进行混频器性能整体仿真优化。最终测试结果表明,谐波混频器的双边带在4~6 mW的本振功率驱动下,在320~360 GHz超过12%带宽范围内,双边带变频损耗均小于9 dB;混频器在310~340 GHz频带范围内,双边带噪声温度最低为780 K。声温度最低为780 K。
固定调谐 谐波混频器 反向并联 变频损耗 fixed-tuned sub-harmonic mixer anti-parallel conversion loss 
红外与激光工程
2022, 51(12): 20220168
作者单位
摘要
1 中国电子科技集团公司第五十四研究所北京研发中心,北京 100070
2 河北半导体技术研究所专用集成电路国家重点实验室,河北 石家庄 050051
利用InP基共振隧穿二极管(RTD)和加载硅透镜的片上天线设计实现了超过1 THz的振荡器。采用Silvaco软件对RTD模型进行仿真研究,分析了不同发射区掺杂浓度、势垒层厚度、隔离层厚度以及势阱层厚度等对器件直流特性的影响规律。对研制的RTD器件直流特性测试显示:峰值电流密度Jp为359.2 kA/cm2,谷值电流密度Jv为135.8 kA/cm2,峰谷电流比PVCR为2.64,理论计算得到的器件最大射频输出功率和振荡频率(fmax)分别为1.71 mW和1.49 THz。利用透镜封装的形式对采用Bow-tie片上天线和RTD设计的太赫兹振荡器进行封装,测试得到振荡频率超过1 THz,输出功率为2.57 μW,直流功耗为8.33 mW,是国内首次报道超过1 THz的振荡器。
太赫兹 共振隧穿二极管 振荡器 THz resonant tunneling diode oscillator 
红外与毫米波学报
2022, 41(2): 443
作者单位
摘要
1 西安交通大学 信息与通信工程学院,陕西 西安 710049
2 中国电子科技集团 第十三研究所,河北 石家庄 050051
提出了一种基于片上集成电容工艺和带阻滤波结构的高功率三倍频器设计方法。在倍频器输入端,首先对倍频器二极管的直流偏置馈电部分进行改进,在梁式引线结构基础上结合二氧化硅(SiO2)工艺实现了片上集成电容,同时解决了三倍频器的直流馈电和射频接地问题,实现电路功能集成的同时也提高了模型仿真精度。此外,在二极管的输入端采用带阻滤波器结构替代传统的低通滤波结构,在保证倍频器性能的同时进一步简化倍频器结构复杂度和尺寸。为进行验证,设计并加工测试了两款中心频率分别为110 GHz和220 GHz的双路功率合成三倍频器。实际测试结果表明,在输入功率500 mW条件下,110 GHz三倍频器的输出峰值功率达到了140 mW,峰值效率接近30%,带宽超过15 GHz;在输入功率300 mW条件下,220 GHz三倍频器的输出峰值功率达到了45 mW,峰值效率达到15%,带宽为15 GHz。两款倍频的测试结果均有优秀表现,验证了设计方法的有效性。
倍频器 片上集成电容 带阻滤波器 波导匹配网络 tripler on-chip integrated capacitors bandstop filter waveguide matching network 
红外与毫米波学报
2021, 40(5): 647
作者单位
摘要
1 中国电子科技集团公司 第十三研究所,河北 石家庄 050051
2 专用集成电路重点实验室,河北 石家庄 050051
基于六阳极结反向串联型砷化镓平面肖特基容性二极管,采用平衡式二倍频器结构,成功研制出一种大功率150?GHz二倍频器。使用三维电磁场与非线性谐波平衡联合仿真方法,提高了仿真结果和实际的吻合度,并根据设计结果完成倍频器的加工、装配和测试。倍频器在输出频率为146~158?GHz下的倍频效率达到7%以上;在输出频率为154?GHz时,倍频效率达到12%,输出功率达到71?mW。
太赫兹 二倍频 肖特基二极管 大功率 Terahertz frequency doubler Schottky varactors high power 
太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(2): 171
Author Affiliations
Abstract
National Key Laboratory of ASIC, Hebei Semiconductor Research Institute, Shijiazhuang 050051, China
Ultraviolet (UV) detectors with large photosensitive areas are more advantageous in low-level UV detection applications. In this Letter, high-performance 4H-SiC p-i-n avalanche photodiodes (APDs) with large active area (800 μm diameter) are reported. With the optimized epitaxial structure and device fabrication process, a high multiplication gain of 1.4 × 106 is obtained for the devices at room temperature, and the dark current is as low as ~10 pA at low reverse voltages. In addition, record external quantum efficiency of 85.5% at 274 nm is achieved, which is the highest value for the reported SiC APDs. Furthermore, the rejection ratio of UV to visible light reaches about 104. The excellent performance of our devices indicates a tremendous improvement for large-area SiC APD-based UV detectors. Finally, the UV imaging performance of our fabricated 4H-SiC p-i-n APDs is also demonstrated for system-level applications.
040.1345 Avalanche photodiodes (APDs) 040.7190 Ultraviolet 040.6070 Solid state detectors 230.5160 Photodetectors 
Chinese Optics Letters
2019, 17(9): 090401
杨大宝 1邢东 1,2梁士雄 1,2,**张立森 1,2[ ... ]冯志红 1
作者单位
摘要
1 中国电子科技集团公司第十三研究所, 河北 石家庄 050051
2 专用集成电路国家级重点实验室, 河北 石家庄 050051
通过单片集成的方法,将工作于太赫兹频段(430 GHz)的三倍频器的各个功能电路集成在厚度为12 μm的砷化镓薄膜单片上,设计、制造太赫兹三倍频集成电路单片。单片结构采用一对反向并联连接的肖特基二极管,构成串联平衡式电路,电路不需要外加偏置电压。平衡式电路只产生奇数次谐波,简化了电路分析和优化过程。电路设计采用三维电磁仿真软件与谐波非线性仿真软件联合仿真场路的方法,准确模拟单片电路的射频特性。将单片电路安装在中间剖开的波导腔体内制成三倍频器进行测试,在430 GHz处测得输出功率为215.7 μW,效率为4.3%。
太赫兹技术 三倍频 反向并联 单片集成 肖特基势垒二极管 
中国激光
2019, 46(6): 0614035
徐鹏 1杨大宝 1张立森 2梁士雄 2,**[ ... ]冯志红 2,*
作者单位
摘要
1 中国电子科技集团公司第十三研究所,河北 石家庄 050051
2 专用集成电路重点实验室,河北 石家庄 050051
基于反向串联型砷化镓平面肖特基容性二极管,采用平衡式二倍频结构,研制出了一种190 GHz大功率输出二倍频器。使用三维电磁场与非线性谐波平衡联合的方法进行了仿真,并根据仿真结果完成了倍频器的加工、装配和测试。倍频器在182~196 GHz输出频率范围内的倍频效率可达8%以上;当输出频率为187 GHz时,倍频效率和输出功率可分别达到15.4%和85 mW。
太赫兹 二倍频 肖特基二极管 大功率 
中国激光
2019, 46(6): 0614022

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