W波段InP HBT单片功率放大器研究

发布时间：2019-09-27 20:45

【摘要】：磷化铟双异质结晶体管(InP DHBT)具有高频增益高和功率密度大、白噪声低、线性度好等优点,非常适合制作功率放大器,现在已经逐步发展为MMIC领域中一个非常有竞争力的技术。InP DHBT在毫米波甚至太赫兹的优势,使得基于此实现的单片功率放大器,对于将功率放大器推向更高频段非常有意义。本文研究基于InP DHBT工艺完成了如下工作:1、简述了InP DHBT的器件特性,包括它的器件结构、工作机理和高频性能,分析了InP DHBT器件研究的关键问题。此外,针对常用的SiGe HBT等效电路模型中的VBIC模型在某些方面上不能较好地模拟InP DHBT特点的问题,本文采用Agilent HBT模型及建模方法对器件建模进行了研究。通过对集电极渡越时间的改进,增加了高频条件下模型的准确性,该模型在TMIC功率放大器和W波段单片VCO(Voltage Controlled Oscillator)设计中已经得到验证。2、以提取的InP DHBT等效电路模型为基础,设计了一款W波段单片功率放大器。仿真结果表明:该功率放大器的中心频率为94GHz,10dB带宽为24GHz,在94GHz时饱和输出功率大于18dBm,功率增益大于10dB。流片后对功率放大器进行了在片测试,测试结果表明,在75~87GHz频段内小信号增益大于10dB,输出功率大于13dBm,其中82GHz时实现最大输出功率15.6dBm。通过对监测晶体管的测试和模型版的重新提参建模,可以确定频率偏移来自设计中使用的HBT模型。本文的研究成果对InP DHBT器件建模、W波段单片VCO及W波段单片功率放大器的设计具有指导作用。
【图文】：

纵向结构器件，典型 InP DHBT 横向剖面图如图 2-1 所示，InP 衬底上先是集，接着是基极，，最上面是发射极。图 2-2 为电子扫描显微镜下 InP DHBT 的俯。图 2-1 典型 InP HBT 横向剖面

第二章 InP HBT 特性与等效电路模型研究2.1.2 InP DHBT 工作机理1948 年，William Shockley 首次提出异质结晶体管这个概念。1957 年，贝尔实验室 Herber Kroemer 详细地研究了双极型异质结晶体管（HBT）理论。半世纪以来，HBT 器件和相关的电路设计研究得到了迅猛发展。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN722.75


本文编号：2542870