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微波晶體管放大器設(shè)計(jì)
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資料類(lèi)別
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電子電工畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） |
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課程(專(zhuān)業(yè))
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應(yīng)用電子 |
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關(guān)鍵詞
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微波|晶體管放大器 |
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適用年級(jí)
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大學(xué) |
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身份要求
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普通會(huì)員 |
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金 幣
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2013-01-05 19:59:00 |
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kj008 |
內(nèi)容簡(jiǎn)介：
畢業(yè)設(shè)計(jì) 微波晶體管放大器設(shè)計(jì)，說(shuō)明書(shū)共20頁(yè)，7066字。
1.引言
隨著通信技術(shù)特別是無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)于無(wú)線(xiàn)通信終端的要求進(jìn)一步提高，作為承擔(dān)天線(xiàn)感應(yīng)下來(lái)的微弱信號(hào)放大任務(wù)的低噪聲放大器也必須進(jìn)一步的適應(yīng)通信信號(hào)對(duì)其的要求。
通信信號(hào)本身就是高頻載波信號(hào)，這就要求低噪聲放大器能夠在高頻情況下工作。由于硅器件的截止頻率fT為50GHz的理論極限已在日趨接近。在這種情況下，由于三~五族化合物半導(dǎo)體GaAs的電子遷移率比硅高出5倍，目前的戒指頻率fT已經(jīng)超過(guò)了100GHz，集成化技術(shù)也取得很大進(jìn)展，但是GaAs材料具有明顯的缺點(diǎn)：價(jià)格貴它的晶片制造工藝復(fù)雜，難度大，機(jī)械強(qiáng)度不好，容易碎片；熱導(dǎo)率低，只有硅材料的1/3。更主要的是GaAs工藝與硅平面工藝不能兼容。使得現(xiàn)有的無(wú)法繼續(xù)使用，如更換器材成本太大。所以這些缺點(diǎn)很大程度上影響了GaAs器件及其集成電路技術(shù)的發(fā)展。
在本世紀(jì)80年代，在硅片上外延生長(zhǎng)出了高質(zhì)量的SiGe應(yīng)變材料，人們利用“能帶工程”理論成功地研制出Si1-xGex基區(qū)的雙極性異質(zhì)結(jié)晶體管，由于Si1-xGex應(yīng)變材料，電子遷移率高，其禁帶寬度可通過(guò)Ge組分變化調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，顯示出獨(dú)特的有價(jià)值的物理性質(zhì)。在高頻、高速、光電、低溫等器件及集成電路應(yīng)用方面有非常重要的意義。
2.國(guó)內(nèi)外SiGe技術(shù)的研發(fā)現(xiàn)狀
早在20世紀(jì)50年代中期，Kroemer就提出異質(zhì)結(jié)器件的原理和概念。由于Si和Ge晶格失配達(dá)4％，SiGe材料的制備有很大難度。直到80年代，異質(zhì)結(jié)技術(shù)才有明顯發(fā)展。早期在Si襯底上生長(zhǎng)SiGe外延層的研究主要采用MBE方法。1975年，Kasper等人發(fā)表了關(guān)于在Si襯底上MBE生長(zhǎng)Si/Ge超晶格的文章，對(duì)SiGe生長(zhǎng)中由于晶格失陪引起的位錯(cuò)以及位錯(cuò)對(duì)電學(xué)和光學(xué)性能的影響進(jìn)行了許多研究，生長(zhǎng)出全應(yīng)變，低缺陷密度的高質(zhì)量SiGe/Si異質(zhì)結(jié)材料。隨后各種SiGe/Si異質(zhì)結(jié)期間相繼研制成功，如：SiGe HBT，應(yīng)變SiGe溝道的P-MosFET和馳豫SiGe/Si應(yīng)變電子溝道N-MosFET。目前SiGe HBT的fT超過(guò)200GHz，2GHz下，噪聲系數(shù)〈0.5dB，不但可以用于移動(dòng)通信，并完全快滿(mǎn)足局域網(wǎng)和光纖通信的要求。1998年德國(guó)TEMIC和美國(guó)IBM公司先后宣布SiGe器件量產(chǎn)，此后SiGe器件開(kāi)始快速應(yīng)用于1-40GHz的通訊和超高速電路領(lǐng)域，特別是SiGe高頻低噪聲和大功率產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各類(lèi)通信領(lǐng)域，產(chǎn)生巨大商業(yè)價(jià)值。
國(guó)內(nèi)在技術(shù)研究方面相對(duì)國(guó)際比較落后。清華大學(xué)微電子所自行研制了適于工業(yè)生產(chǎn)的UHV/CVD式單片SiGe外延設(shè)備，并用此設(shè)備生長(zhǎng)出器件質(zhì)量的Si/SiGe異質(zhì)結(jié)材料。
3.SiGeHBT的基本性質(zhì)
（補(bǔ)充能帶圖，并講清楚能帶變化帶來(lái)的好處，有個(gè)公式）SiGe HBT中的SiGe材料作基區(qū)，由于Ge在Si中的引入，使基區(qū)禁帶寬度變小，能帶結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。由于這種變化，SiGeHBT呈現(xiàn)出許多優(yōu)于Si同質(zhì)結(jié)雙極晶體管的重要特性，而它又具有GaAs不可比擬的價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)，所以SiGeHBT在無(wú)線(xiàn)通訊和光纖通訊中得到廣泛的應(yīng)用�；鶇^(qū)SiGe中Ge含量的分布可以有均勻、三角、體型等形態(tài)。
3.1 SiGeHBT的直流特性
直流增益β和厄利電壓Va是HBT直流的重要參數(shù)。他們都和SiGe HBT基區(qū)Ge含量有關(guān)。對(duì)于RF和微波應(yīng)用，他們的乘積也是一個(gè)重要指標(biāo)，βVa值越大，輸出電流對(duì)偏置電壓的波動(dòng)越不敏感，輸出越穩(wěn)定。
.......
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