通常,把30~300GHZ的頻域稱為近毫米波,把100~1000GHZ的頻域稱為遠毫米波,把300~3000GHZ的頻域稱為亞毫米波。這段電磁頻譜與微波相比具有以下特點:頻帶極寬、波束窄、方向性好,有極高的分辨率;有較寬的多普勒帶寬,可提高測量精度。它與激光和紅外波段相比,具有穿透煙霧、塵埃的能力,基本上可全天候工作。由于有以上的特點,毫米波技術的應用范圍極廣,在雷達、通信、精密制導等軍事武器上發(fā)揮著越來越重要的作用。因此,近十幾年毫米波技術的發(fā)展十分迅速,已進入了蓬勃發(fā)展的新時代。
發(fā)展毫米波器件一直是發(fā)展毫米波技術的先導,研制寬帶、低噪聲、大功率、高效率、高可靠、長壽命、多功能的毫米波器件是該技術的關鍵。
2002年美國Triquint公司采用0.15um GaAs PHEMT工藝推出了兩款8mm低噪聲放大器——TGA4507和TGA4508。其中,TGA4507的工作頻率為28~36GHz、增益為22dB、噪聲系數為2.3dB;TGA4508的工作頻率為30~42GHz、增益為21dB、噪聲系數為2.8dB。
Hittite公司代銷了NGST的兩款低噪聲芯片HMC-ALH369、HMC-ALH376,兩款芯片均為GaAs HEMT工藝,其中ALH369工作頻率為24~40GHz、增益大于18dB、噪聲系數小于2.0dB;ALH376的工作頻率為35~45GHz、增益大于12dB、噪聲系數小于2.0dB。
2008年,美國mimix-broadband公司也發(fā)布了一款Q波段GaAs LNA芯片XB1005-BD,工作頻率為35~45GHz、增益為大于20dB、典型噪聲指數為2.7dB左右。
2008年Triquint公司基于0.15um GaAs PHEMT工藝設計了V波段低噪聲放大器,其工作頻率為57~65GHz、增益為13dB、噪聲指數為4dB。
目前大多數GaN HEMT研究針對的頻段為S波段和X波段,在S波段主要用于移動通信基站,在X波段主要有電子對抗、相控陣雷達等軍事應用。越來越多的GaN HEMT研究將工作頻率擴展到Ka波段(26-40GHz)甚至毫米波段,目標是取代行波管放大器應用于雷達以及衛(wèi)星和寬帶無線通訊。工作頻率的提高要求器件的柵長不斷縮小,對于Ka以上波段的GaN HEMT柵長一般小于300nm,甚至要達到100nm左右。柵長的縮短一方面增加了工藝難度,更為重要的是短溝道效應的抑制對器件結構的設計提出了新的挑戰(zhàn)。
MOCVD GaN HEMT在40GHz的微波功率測試結果
加入In0.1Ga0.9N背勢壘層的GaN HEMT導帶示意圖
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