检索结果-内蒙古大学图书馆

微电子学 2016年第2期46卷 183-186页

作者：郑耀华林俊明陈思弟章国豪广东工业大学广州510006

介绍了一种简单的具有谐波调谐功能的输出匹配网络,可实现2次谐波短路和3次谐波开路。利用该输出匹配网络,基于InGaP/GaAs HBT工艺,设计了一个工作于2GHz的高效率F类功率放大器,并通过搭载基板实现小型化芯片的研制。芯片测试结果表明,... 详细信息

介绍了一种简单的具有谐波调谐功能的输出匹配网络,可实现2次谐波短路和3次谐波开路。利用该输出匹配网络,基于InGaP/GaAs HBT工艺,设计了一个工作于2GHz的高效率F类功率放大器,并通过搭载基板实现小型化芯片的研制。芯片测试结果表明,该功率放大器的小信号增益为35dB,1dB压缩点为34dBm,饱和输出功率为35.3dBm,效率为57%,并具有较好的谐波抑制性能。

关键词：功率放大器 F类异质结双极型晶体管高效率

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新一代移动终端射频功率放大器的技术研究

新一代移动终端射频功率放大器的技术研究

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作者：郑瑞青广东工业大学

学位级别：硕士

从2007年开始，智能化触发了移动终端的基因突变，这从根本上改变了终端作为移动网络末梢的传统定位。移动智能终端几乎在一瞬之间转变为互联网业务的关键入口和主要创新平台，所以新一代移动终端对通信连接方式、数据传输速率、移动性... 详细信息

从2007年开始，智能化触发了移动终端的基因突变，这从根本上改变了终端作为移动网络末梢的传统定位。移动智能终端几乎在一瞬之间转变为互联网业务的关键入口和主要创新平台，所以新一代移动终端对通信连接方式、数据传输速率、移动性、稳定性、电池续航能力提出了更高的要求。射频功率放大器作为新一代移动终端射频发射模块的重要部分，其工作性能直接影响到终端与外界的通信及其信息处理速度。随着无线通信的发展，由于有限的频谱资源和更多的用户数，功率放大器的工作频率不得不往高处走，这将带来射频功率放大器的许多高频设计的难点。由于对电池更长续航能力的需求，新一代移动终端对功率放大器的功耗和效率要求也越来越高。对于移动性能，不只在高速公路上、隧道内、还是在复杂的大型建筑内，新一代移动终端都要求有良好的移动通信性能，这对射频功率放大器的输出功率、增益和线性度也提出了更高的要求。　　本课题针对功率放大器的高频设计难点提出了电磁仿真协同设计方法。利用这种设计方法本文第三章设计了一个具有高线性输出功率且工作在4.9GHz到5.9GHz的三级射频功率放大器模块。这个放大器模块兼容IEEE802.11ac标准由一片磷化镓铟/砷化镓(InGaP/GaAs)异质结双极型晶体管(HBT)单片集成电路(MMIC)粘合在一片射频基板上组成。利用电磁仿真技术，射频基板和单片集成电路的电容与电感部件的高频寄生特性被提出来并用于优化设计的准确度。在4.9GHz至5.9GHz的频段内，这个模块在连续波(CW)信号的测试下其输出功率1dB压缩点大于29dBm，输出功率大于1Watt。　　在功率放大器效率提高方面，本文第四章介绍了一个工作在5.8GHz至6.2GHz的高效率InGaP/GaAsHBTJ类功率放大器。其中设计了具有良好带宽性能的J类输出匹配网络并通过InGaP/GaAsHBTMMIC技术和射频基板封装技术得以实现。在5.8GHz至6.2GHz的频率范围内，用连续波信号测试放大器得到的输出功率1dB压缩点都大于31dBm、饱和输出功率都大于32dBm、最大的附加功率效率(PAE)都大于56%。　　对于放大器的晶体管在高频率时其增益将降低和放大器的谐波要求，本文第五章介绍了一个工作在5.7GHz到6.4GHz的InGaP/GaAsHBT射频功率放大器模块，该模块可用于无线城域网(WMAN)IEEE802.16a的应用。一个具有良好线性提高和功率增益提高的偏置电路被提出来，同时运用对谐波有短路功能的宽带匹配网络技术，一个增益大于28dB的宽带功率放大器模块被设计出来。这个放大器的功率增益比运用同种半导体晶体管和具有相似电路结构的放大器功率增益提高了大概1dB左右。同时这个功率放大器具有良好的谐波抑制性能。

关键词：功率放大器异质结双极型晶体管协同仿真增益提高

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基于InP的超高速模数混合电路研究

基于InP的超高速模数混合电路研究

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作者：黄振兴中国科学院研究生院

学位级别：硕士

超高速模数混合电路在软件无线电、雷达和高频示波器等都有广泛的应用。其中ADC是模拟信号到数字信号的桥梁,而比较器和采样保持电路是高速ADC中关键的两个模块,是设计高速高分辨率ADC的瓶颈。本文对超高速模数混合电路的研究就是基于... 详细信息

超高速模数混合电路在软件无线电、雷达和高频示波器等都有广泛的应用。其中ADC是模拟信号到数字信号的桥梁,而比较器和采样保持电路是高速ADC中关键的两个模块,是设计高速高分辨率ADC的瓶颈。本文对超高速模数混合电路的研究就是基于这两个模块的,主要研究工作如下:\n 1.采用自己的InP-DHBT工艺设计了一款超高速主从电压比较器,设计时考虑了超高速中版图的重要性,使用了ADS的momentum进行电磁场仿真。整个芯片的面积包括焊盘是0.75×1.04mm2,在-4V的单电源电压下消耗的功耗是440mW(不包括时钟产生部分),它包含了77个InP DHBTs。比较器的尼奎斯特测试到了20GHz,输入灵敏度在10GHz采样率的时候是6mV,在20GHz采样率的时候是16mV。据我们所知,这在国内第一次实现了在单片上集成超过70个InP DHBTs的电路,也是目前国内具有最高采样率的比较器。\n 2.重点讨论了影响THA的非线性因素,给出了一些定量的分析和一些解决的方法,对THA中的重要参数进行了分析,采用与比较器相同的设计流程,电磁场与原理图联合仿真结果显示设计的THA在10GHz采样率条件下,在输入信号为250MHz0.5Vpp时,SFDR为49dBC,精度到达8bit;当输入信号为5GHz时SFDR为38dBC,精度到达6bit。

关键词：模数转换器磷化铟异质结双极型晶体管比较器采样保持电路开关射随

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宽带高线性CATV放大器设计

宽带高线性CATV放大器设计

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作者：常伟东南大学

学位级别：硕士

在CATV应用中，声音和多种影像信号要求频带必须足够宽，否则就会造成失真。放大器在处理多频带信号时，必须是线性的以避免交叉调制。为了提高信号的抗干扰能力，需要提高放大器的输入摆幅。兼顾以上考虑是设计的重要难点。\n 本文... 详细信息

在CATV应用中，声音和多种影像信号要求频带必须足够宽，否则就会造成失真。放大器在处理多频带信号时，必须是线性的以避免交叉调制。为了提高信号的抗干扰能力，需要提高放大器的输入摆幅。兼顾以上考虑是设计的重要难点。\n 本文介绍了宽带高线性放大器领域的研究现状以及射频放大器的设计要点;在差分结构的基础上，提出一种用于CATV的具有双交叉耦合环路的宽带高线性放大器，可以在保证高线性度的同时，提高输入电压摆幅。采用Volterra级数分析方法，详尽地分析弱的非线性的高频特性。反馈结构和匹配网络的使用，可以消除负阻的影响，保证电路对稳定性和宽带的要求。采用微波仿真软件Microwave Office对电路进行优化和仿真，并基于2μm磷化镓铟/砷化镓异质结双极型晶体管(InGaP/GaAs HBT)工艺设计了版图，版图后仿真结果与电路仿真结果吻合，均满足设计指标。设计结果表明:20MHz时，OIP3为44dBm，1GHz时，OIP3为32dBm，噪声系数为6dB，输出P1dB为12dBm，整个工作频带内输入输出反射系数均低于-10dB。\n 该新型电路拓扑结构能有效的扩展带宽，提高线性度。宽带高线性放大器可广泛应用于许多领域，如有线电视信号分配器、仪器接口、射频收发机、数字终端线等。

关键词：宽带高线性放大器双交叉耦合环路异质结双极型晶体管有线电视网

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基于BJT与SCR的片上ESD防护研究

基于BJT与SCR的片上ESD防护研究

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作者：许海龙郑州大学

学位级别：硕士

随着集成电路的迅猛发展,半导体制程工艺进入深亚微米领域乃至纳米领域,静电放电(ESD,Electro-Static Discharge)现象已经成为造成芯片和电子产品失效的主要原因。同时伴随着ESD设计窗口的缩小,降低触发电压和提高维持电压成为了ESD防... 详细信息

随着集成电路的迅猛发展,半导体制程工艺进入深亚微米领域乃至纳米领域,静电放电(ESD,Electro-Static Discharge)现象已经成为造成芯片和电子产品失效的主要原因。同时伴随着ESD设计窗口的缩小,降低触发电压和提高维持电压成为了ESD防护设计的两大设计要点。本文使用理论分析和TACD(Technology Computer Aided Design)仿真相结合的方法,以降低触发电压和提高维持电压为设计目标,对结构复杂度较高的可控硅(Silicon Controlled Rectifier,SCR)和锗硅异质结双极型晶体管(SiGe Hetero-junction Bipolar Transistor,HBT)进行研究。研究工作主要有:基础单体ESD防护器件的工作原理分析及传输线脉冲(Transmission Line Pulse,TLP)测试结果分析,NHTSCR(Novel HBT-Triggered SCR)的开启原理及载流子导通路径分析及优化设计,新型NTSCR(NPN-Triggered SCR)优化原理及性能仿真。本文主要创新成果如下:一是针对HTSCR低维持电压的特性,本文提出一种新型ESD防护结构:NHTSCR。在ESD脉冲下,NHTSCR通过HBT与反向HBT的分流作用抑制了SCR器件的正反馈效应,增加了器件维持电压,达到提高器件抗闩锁免疫能力的目的,并且通过外加电阻的方法降低了器件触发电压。测试结果表明:在ESD脉冲下,传统HTSCR的维持电压为1.34V,NHTSCR将其提高至3.72 V。在0.35μm SiGe BiCMOS 3.3V工艺下,NHTSCR可以解决闩锁问题,满足ESD设计窗口。二是针对传统SCR高触发电压和低维持电压的特性,设计了一种新型NTSCR(NPN-Triggered SCR)器件,NTSCR利用基极浮置的寄生NPN BJT(Bipolar Junction Transistor)作辅助触发源,且寄生NPN管的集电区掺杂浓度较高,发射区掺杂浓度较低,因而具备较低的导通电压。在ESD脉冲下,随着SCR器件的开启,电流路径分为两条:一条仍流经基极浮置的NPN管,另一条流经反偏结和寄生SCR。测试结果表明:与SCR相比,NTSCR的触发电压降低了12.2V,维持电压提升了4.4V,在5V工作电源下,满足ESD设计窗口。

关键词：集成电路静电放电可控硅异质结双极型晶体管双极型晶体管

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异质结构的流体动力学模型及其在HBT\'s一维分析中的应用

异质结构的流体动力学模型及其在HBT\'s一维分析中的应用

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作者：吕全立南京电子器件研究所

学位级别：硕士

该文从玻尔兹曼输运方程出发,经过积分变换,导出了异质结构的流体动力学输运模型(HHTM)方程.它包括三个方程:即连续性方程,动量守恒方程和能量守恒方程;这组方程可用来处理异质结构中的高场输运问题.当异质结构参数为零时,HHTM蜕化为同... 详细信息

该文从玻尔兹曼输运方程出发,经过积分变换,导出了异质结构的流体动力学输运模型(HHTM)方程.它包括三个方程:即连续性方程,动量守恒方程和能量守恒方程;这组方程可用来处理异质结构中的高场输运问题.当异质结构参数为零时,HHTM蜕化为同质结构高场输运模型——Blotekjar模型,另一方面,在低场极限下,HHTM又可简化为异质结构的漂移扩散模型.基于HHTM,建立了一个HBT\'s的一维分析模型,计算机模拟结果与实验结果符合良好.计算结果还显示,HBT\'s的补偿电压V<,offset>并非一个常量,而是围绕某中心值随偏置电压的改变略有变化的,文章对这一现象做了详细讨论.异质结构流体动力学输运模型(HHTM)既包含了异质结效应,又包含了高场输运中的速度过程等非稳态输运效应,同时,它的计算时间又比Monte Carlo方法短得多,因而是一种处理异质结构高场输运问题的有效方法.

关键词：异质结构流体动力学输运模型高场输运异质结双极型晶体管

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InGaP/GaAs HBT器件多物理量建模研究

InGaP/GaAs HBT器件多物理量建模研究

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作者：贺昀刚西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着无线通信和射频技术的发展,集成电路设计对器件特性的要求也逐渐提高,特别是在微波射频等高频电路设计领域。III-V族化合物半导体器件由于有较好的高频特性而被重点研究,其中,InGaP/GaAs异质结双极型晶体管(HBT)与其他化合物半导体... 详细信息

随着无线通信和射频技术的发展,集成电路设计对器件特性的要求也逐渐提高,特别是在微波射频等高频电路设计领域。III-V族化合物半导体器件由于有较好的高频特性而被重点研究,其中,InGaP/GaAs异质结双极型晶体管(HBT)与其他化合物半导体相比,具有更高的禁带宽度,更大的电流增益,更高的可靠性,以及更好的温度稳定性等众多优势,非常适用于微波毫米波电路设计,因此本文对其模型进入深入研究,并建立可以实际应用的较为准确可靠的模型。本文从InGaP/GaAs HBT的原理和特性入手,在分析其结构的基础上,建立其小信号模型,根据小信号模型等效电路,使用直接提取参数的方法,对小信号模型参数进行了提取。随后分析HBT的几个重要的大信号模型,并从其模型描述入手,对比分析各模型在低频及高频的优劣势,在此基础上,着重介绍了Agilent HBT大信号模型,并对其参数进行分析与分类。本文采用较为准确的测试仪器进行小信号和大信号测试,然后将器件的工艺参数引入Agilent HBT模型,修改并进行参数调节,采用将测试和模型仿真结果对比的方法,对模型参数进行不断修改,得出较准确的模型,提高器件模型对工艺流程以及工作环境温度的敏感性,从而提高器件设计良率。最后用上述HBT设计功率单元(powercell),该powercell能模拟器件在实际应用时的工作状态,对power cell进行测试并与模型拟合,随后对powercell进行电磁场仿真(EM仿真)和热仿真,研究其电磁特性和热学特性,增加热电耦和电磁耦合补偿,进一步改进模型,得到了可以实际应用的InGaP/GaAs HBT模型。本文通过对Agilent HBT模型参数的修改,得到了对五种不同尺寸均有较好适应性的InGaP/GaAs HBT模型,该模型可以扩展到其他尺寸,得到的模型对于-25℃,25℃和125℃三种温度有较好的适应性,因此该模型对于-25℃至125℃之间的任何温度均适用。最后,本文得到了直流和高频条件下,相对比较准确的器件模型,得到了较准确的powercell验证结果,各模型参数的仿真结果和实际器件的测试结果误差均在5%以内。

关键词： III-V族化合物半导体异质结双极型晶体管 HBT模型 Agilent HBT模型

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SiGe HBT Mextram模型参数提取和RF雪崩效应研究

SiGe HBT Mextram模型参数提取和RF雪崩效应研究

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作者：刘茵西安理工大学

学位级别：硕士

SiGe异质结双极型晶体管（HBT）基于异质结能带结构,相比于Si BJT具有较高的截止频率、最高振荡频率和击穿电压,广泛应用于射频/微波等领域。基于SiGe HBT的电路设计需要精确的模型来实现高性能射频/微波电路的仿真优化,指导电路设计降... 详细信息

SiGe异质结双极型晶体管（HBT）基于异质结能带结构,相比于Si BJT具有较高的截止频率、最高振荡频率和击穿电压,广泛应用于射频/微波等领域。基于SiGe HBT的电路设计需要精确的模型来实现高性能射频/微波电路的仿真优化,指导电路设计降低生产成本。本课题基于SiGe HBT Mextram505.00模型,在宽温度范围内完成了低电流参数和高电流参数的提取,然后对SiGe HBT的集电区雪崩机理进行研究,建立RF雪崩效应电感击穿网络,并嵌入到Mextram505.00模型中。论文主要工作如下:首先,对SiGe HBT的基本结构、工作原理和器件特性进行研究,主要从直流特性和频率特性两个方面进行对比分析。对Mextram505.00模型的基础理论进行归纳总结,主要包括模型的物理意义、温度缩放规则、自热效应和晶体管参数分类等。其次,利用参数提取软件ICCAP在宽温度范围内完成了发射极面积为0.5×2.5μm2的SiGe HBT Mextram505.00模型的参数提取。基于参数提取策略,设置参数初值,完成低电流参数的提取。在提取过程中对晶体管的物理特性进行表征,主要包括电容、Early效应、雪崩效应、Gummel效应、电阻、内建电压Vdc、低电流输出特性和温度缩放特性。结果表明,在宽温度范围内SiGe HBT器件特性拟合曲线和测试数据之间具有较好的一致性。再次,在低电流参数提取的基础上完成了高电流参数的提取。在参数提取过程中考虑了高电流输出特性、截止频率和温度缩放特性,同时多次对Gummel曲线进行验证以提高模型精度。在此基础上,还完成了外延层参数和时间参数的提取,并对温度缩放参数进行了优化。最后,对SiGe HBT的雪崩机制进行研究,RF情况下BC结中雪崩相位延迟和传输时间延迟会使得RF电流滞后集电极RF电压。论文提出采用击穿电感和击穿电阻分别表征BC结中的RF电感延迟特性和雪崩载流子的贡献,建立考虑RF雪崩效应的电感击穿网络,并嵌入到Mextram505.00模型中,完成模型参数的提取。与传统的Mextram505.00模型相比,在1-35GHz范围内改进模型的输出阻抗参数S22和器件增益参数S21的拟合精度大幅提升,且不会牺牲模型的直流特性。同时从改进模型的电子击穿电感Ljcn、电子击穿电阻Rjcn、输出曲线、输出阻抗参数S22和器件增益参数S21中提取敏感参数Aem和Vg。结果表明,具有RF电感击穿网络的改进模型能够准确预测RF条件下碰撞电离发生时的SiGe HBT器件性能。

关键词：异质结双极型晶体管大信号建模 Mextram505.00 参数提取 RF雪崩效应

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从Si<,1-x>Ge<,x>材料到Si<,1-x>Ge<,x>/Si异质结晶体管的研制

从Si<,1-x>Ge<,x>材料到Si<,1-x>Ge<,x>/Si异质结晶体管的研制

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作者：贾宏勇清华大学

学位级别：硕士

该论文首先综述了异质结器件的基本理论,SiGe材料的性质、生长方法、异质结双极型晶体管(HBT)器件设计、工艺及微波应用等方面的问题.应变SiGe外延层的生长是器件研究的第一步.采用自行研制的超高真空化学气相淀积(UHV/CVD)设备,进行了... 详细信息

该论文首先综述了异质结器件的基本理论,SiGe材料的性质、生长方法、异质结双极型晶体管(HBT)器件设计、工艺及微波应用等方面的问题.应变SiGe外延层的生长是器件研究的第一步.采用自行研制的超高真空化学气相淀积(UHV/CVD)设备,进行了低温外延的研究.在500℃-800℃温度范围内,进行了Si和SiGe的生长.得出了生长速率、掺杂浓度、组份等随温度、气体流量变化的初步关系.并用化学腐蚀的办法对材料质量进行了初步检测.为了对指导实验研究,进行了外延炉内换热的分析计算.在主要考虑辐射换热的情况之下,计算了炉内各部分的温度分布极其随时间的变化关系.根据器件的要求结合外延工艺的特点,利用较简单的工艺条件制作了晶体管器仲.器件具有基本的输出特性;缺点在于漏电大,需在材料生长和工艺两方面加以改进.

关键词： SiGe 异质结双极型晶体管工艺条件

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基于GaAs HBT工艺的卫星通信手持终端射频功率放大器设计

基于GaAs HBT工艺的卫星通信手持终端射频功率放大器设计

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作者：陈思弟广东工业大学

学位级别：硕士

卫星移动通信作为手机移动通信的互补产业,由于其通信距离长,抗干扰能力强,信号稳定等优点,近年来获得了快速的发展。射频发射机作为卫星移动通信手持终端的主要射频模块,其主要负责对基带信号进行上变频和放大器以驱动天线发射信号。... 详细信息

卫星移动通信作为手机移动通信的互补产业,由于其通信距离长,抗干扰能力强,信号稳定等优点,近年来获得了快速的发展。射频发射机作为卫星移动通信手持终端的主要射频模块,其主要负责对基带信号进行上变频和放大器以驱动天线发射信号。射频功率放大器作为发射机中信号放大器的部件,其效率,谐波性能,.可靠性等决定着发射机的功耗,线性度等重要指标。因此,开展对应用于卫星通信手持终端的功率放大器研究具有十分重要意义。本课题针对S波段卫星移动通信手持终端对功率放大器谐波性能的要求,基于GaAs HBT工艺采用具有谐波抑制功能的输出匹配网络,利用三级放大器的电路结构实现了一个大小为4mm*4mm的功率放大器。该输出匹配网络利用三个串联LC谐振网络实现对功率放大器谐波分量的抑制,谐波抑制网络包含在功率放大器的输出匹配网络中,减小了其所占空间面积。实验测试结果表明,该功率放大器获得了35dB的功率增益,在输入信号功率从-15dBm到4dBm变化时,增益平坦度为±0.2dB。同时,饱和输出功率为35.2dBm,1dB压缩点的输出功率为34dBm,最大功率附加效率为48%。二到五次谐波抑制度分别为：-53.7dBc,-58.17dBc,65.57dBc,-60.87dBc针对北斗卫星导航通信功率放大器的指标要求,采用两种功率合成方式设计实现了两种输出功率为5W,大小为10mm*10mm的功率放大器。其中一种在输出合成网络中引入相应的谐波抑制网络以改善功率放大器的谐波性能,另一种则以改善功率放大器的可靠性为原则,通过在输出合成网络中引入LC相移网络使得两路功率放大器的输出端形成90。的相位差从而改善功率放大器输出端口的驻波特性。实验测试结果表明合成网络中引入谐波抑制的功率放大器获得了38.3dBm的饱和输出功率,功率附加效率为43.7%,二到五次谐波抑制度分别为66dBc,-64dBc,-74dBc。合成网络中引入相移的功率放大器其输出饱和功率为37.6dBm,功率附加效率为42.6%,但该功率放大器在负载开路情况下依然不烧毁,回到50Ω负载时,其仍能正常工作。

关键词：功率放大器卫星通信异质结双极型晶体管谐波抑制可靠性

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