位于日本東京的半導(dǎo)體制造商N(yùn)EC公司開(kāi)發(fā)出了一種基于氮化物的單片功率晶體管樣品,這種晶體管創(chuàng)記錄地把30GHz信號(hào)放大至2.3W的功率水平。而單片氮化物器件以前能夠達(dá)到的功率水平只有0.72W。
亞毫米頻段——微波與毫米波長(zhǎng)之間頻率的通稱(chēng)——被狹義定義為25GHz以上至30GHz,但也被廣義定義為20GHz 至40GHz。無(wú)線設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)對(duì)更高的容量及速度的需求——諸如多電平調(diào)制等推進(jìn)技術(shù)——使得人們希望采用20～40GHz的頻段。
目前市售的工作偏壓在5～8V之間的GaAs晶體管無(wú)法提供所需的較大輸出功率余量——10～15dB——以改善發(fā)送器的功率放大器的線性。若采用多個(gè)晶體管并聯(lián)的方法,則需要使用無(wú)源元件分別在輸入側(cè)和輸出側(cè)進(jìn)行分割和組合。結(jié)果,芯片和封裝尺寸變大、帶寬變窄、功耗增加。
NEC公司的新型晶體管無(wú)需進(jìn)行并聯(lián),因而不必增加額外的元件。只需一個(gè)元件即可覆蓋分配給用戶進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入的三個(gè)高頻頻段——22GHz、26GHz和38GHz。
該器件采用了利用電子束蝕刻工藝,以及GaN和AlGaN的異質(zhì)結(jié)制作的 0.25μm柵電極。由于兩種材料之間存在鍵合長(zhǎng)度（Bond Length）和晶格常數(shù)方面的差異,因此異質(zhì)結(jié)界面會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的電荷。最終形成的電子氣——其密度為GaAs異質(zhì)結(jié)的三倍——有助于獲得更高的電流和輸出功率。
該晶體管實(shí)現(xiàn)的其他目標(biāo)包括一個(gè)120GHz 的功率增益截止頻率和一個(gè)約1A/m2的柵極漏電流密度。該器件所采用的SiC襯底有助于改善導(dǎo)熱性,使得并聯(lián)器件能夠在相同的溝道溫度條件下工作。
NEC公司為該器件制定的計(jì)劃是進(jìn)一步改進(jìn)輸出功率和制造工藝,并在 3～5年的時(shí)間里實(shí)現(xiàn)商品化。如欲了解更多的信息,請(qǐng)與NEC公司的Daniel Mathieson聯(lián)系,E-mail：d-mathieson@bu.jp.nec.com。
——Joseph Suda |
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