GaN功率放大器MMIC的设计和测量性能详细资料免费下载

　　本文介绍了用0.15M氮化镓（GaN）工艺制备的1-8GHz功率放大器MMIC的设计和测量性能。该工艺具有100m厚的碳化硅（SiC）衬底和紧凑的晶体管布局，具有独立的源极接地通孔（ISV）。该设计利用非均匀分布功率放大器（NDPA）拓扑结构，采用新颖的三边连接输出变压器。2级放大器在1-8GHz带宽上展示了93-131W的输出功率，具有大于29%的相关功率附加效率（PAE）。

　　许多现代微波电子系统都指定了高输出功率、宽频带和高效率的放大器。直到最近，大多数宽带高功率放大器解决方案都依赖于基于真空电子学的技术。然而，最近的出版物显示了利用氮化镓（GaN）MMIC技术实现高功率、高频率、宽带放大器的稳定进展，该技术由接近DC至7GHz的1-3°操作。报道了1×1-6GHz 10W和1-7GHz 20W全单片放大器。一个25W 0.02-6GHz功率放大器在2Ω中被广告；放大器的核心是单片的，但是需要片外偏置三通来操作部件。另一种需要外部偏置的设计描述在3Ω中，展示了10W输出功率从0.03-2.7GHz。本文介绍了一种采用新型三极输出变压器的单片单片2级1-8GHz GaN功率放大器MMIC。

　　本文报道了在100μm厚SiC晶片上生长的AlGaN／GaN外延层制备0.15μm栅长工艺技术的宽带功率放大器MMIC。这些晶体管的典型直流特性是IMAX＝1.15A/mm，GM，MAX＝425MS/mm，以及在10V VDS下的-2.9V夹断电压。栅极漏极击穿电压通常超过75伏在IGD＝1mA/mm，允许28伏操作。工艺表面特征和接地包括用于元件连接的三个金属化层、薄膜和外延电阻器、三个不同的电容密度和通过衬底通孔以接地到MMIC的背面。通孔小到足以支持紧凑的高性能晶体管单元布局，具有单独的源地。

　　功率放大器MMIC的设计目标如下：1-8GHz带宽、大于25dB的小信号增益、10W饱和输出功率和功率附加效率（PAE）超过30%。超过25dB的小信号增益目标将需要至少2个放大级。为了满足带宽要求，采用了非均匀分布功率放大器（NDPA）拓扑结构，采用NDPA方法实现的输出功率与Vd 2／RL成正比，其中VD为电源电压，RL为放大器驱动的负载阻抗。G.通过设计放大器以更高的电源电压和/或较低的负载阻抗工作，可以增加输出功率。增加电源电压可能是有问题的，因为晶体管技术可能不能在更高的电压下可靠地工作，并且漏极传输线阻抗会变得不可实现地高。因此，为了提高输出功率，采用一种新颖的单片三线耦合线路变压器设计（专利待定）来将50Ω负载阻抗降低到25Ω左右。图1示出了在“自举”配置中连接的变压器的理想化示意图。