资源描述：
《 inp基器件与电路的应用备受瞩目》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、InP基器件与电路的应用备受瞩目
ApplicationWorld
～_I口墨圈皿皿皿匝田r—
InP基器件与电路的应用备受瞩目
◇信息产业部电子第五十五研究所黄火石
摘要:本文概述InP基HEMT与HBT器件s电路.在微波与毫米微波范围由于低噪声.功率应用
的优越性能.而lnp基器件与电路在高速光通信和高频无线通信领域8趋或熟.备受瞩目
同顾InP技术的发展过程,最早可追
2、.._-’溯到1959年第一只ImP太阳能电
池的问世.此后以1975年的第一只
InGaAsP/InP激光二极管和第一只InP
微波晶体管的研制成功为标志,InP技术
首先在
3、1.30～1.55”m波长范围的光电
子器件领域确立应用地位,并同时在微
波,毫米波器件领域显示其独特作用.目
前应有领域包括:1.光通信用激光器,激
光器阵列,放大器,调制器和探测器;2.
微波,毫米波器件(>20GHz);3,光电
子集成电路(OEIC,主要是光接收机);
4.光集成电路(PIC);5.光电阴极
(Photocathode);6.太阳能电池及其它.
最近10年来,ImP基微波,毫米波
器件及电路技术取得长足进步.虽然目
前ImPIC正面临着像GaAsIC在10年
前同样出现过的与价格,生产效率,可靠
性和综合加工能力等相关的
4、问题,但是,
包括TRW,NTT,Hughes(HRL),
LockheedMartin(Sanders)等引导世界
InP技术发展潮流的着名公司最近一致
认为目前技术正在成熟,而且不约而同
地计划在今后1～2年内大批量生产高速
光通信和高频无线通用的InP器件和电
路.
InP器件的低噪声,功率应用
InPHFET,HBT的性能优势
InP基异质结器件技术对毫米波系
统应用是最佳选择.图1比较了几种场效
应器件的高频工作性能.在同样的栅长
条件下,InP器件具有更优异的高频特
性,这为器件在低噪声,功率应用提供了
前提.
低噪声应用
目前认为对于低
5、噪声放大器
(LNA)应用PHEMT是继MESFET之
后的最好选择,因为这样FET器件的源
电阻更小,电源增益截止频率更高,正如
图1所示.从电路设计观点考虑,FET只
有处于适当的偏置条件下(～Idss/10)
才能获得最小噪声系数.而通常情况下
放大器设计在最小噪声系数的偏置条件
和最高增益的偏置条件是不相吻合的,
但异质结场效应器件的最佳噪声系数可
以偏置在较宽的范围内,因而较容易实
现噪声和增益二者兼顾的LNA电路设
计.
ImP基HEMT具有最好的噪声性能,
而且对于与InP基光电器件相匹配的
40Gbit以上的光电通信系统来说InP基
6、异质器件也是最好的选择.图2为几种主
图1几种FET的高频性能图2GaAs.InP,HEMT的噪声性能
In汀T一一…一一
要的低噪声异质结器件的性能
比较.显然InP基HEMT在毫
米频率应用具有很大的性能优
势.
HBT具有较小的低频噪
声.用InPHBT设计制作的振
荡器~gGaAsHBT振荡器的相
位噪声更低.
功率应用
功率放大器(P)的主要性
能指标包括输出功率(),三
阶交调(IMD),功率附加效率
ECN/2003.1161
应用天地
(PAE).虽然MESFET是最为成熟的技
术,但对于特别高的频率下工作来说,它
未必是最好的选择
7、.因为工作频率越高,
意味着要求栅长更小,沟道厚度更薄,并
且为了保证电流特性要求有高掺杂,这
样必然使器件的击穿和功率性能随之下
降.图3比较了几种HEMT,MESFET,
HBT的功率性能.
显然异质结器件具有较好的功率性
能.由于InP基HEMT的异质结导带偏
移△Ec大,导电沟道的薄层电子浓度高,
大大改善了器件的电流处理能力.同时
InP材料热导率较高,同样功耗下结温更
低.采用双凹槽和非对称沟槽,复合沟道
技术,提高了器件击穿特性.因此在毫米
波频段功率应用中,InP基HEMT占有
特殊的地位.
InPHBT具有良好的线性,高功率
附加效
8、率.HBT是纵向器件可在高功率
密度下工作,InPHBT的功率密度比
InPFET高5～l0倍,因而其器件及电
路芯片的尺寸可以更小,从
而可降低生产成本.试验表
明,InPHBT功率放大器
MMIC的功率密度比GaAs
HBT要高2～3倍,所以在未
来的功率MMIC技术中InP
HBT潜在价格优势.
InPMMIC技术
在军用和民用领域,除
了微波频段外,通信和雷达
系统向更高频率扩展和某些图3HEMT,MESFET,HBT的功率性能
特殊应用选择更高的频率范围.InP基
HFET,HBT的介入有望使系统在保持
高性能的同时减小体积.InP异质器件
9、技
术除应用于雷达,保密通信,导弹寻的等
军用系统外,更广阔的领域是包括交通
电子,毫米波成像,毫米波数字射
