太赫兹固态电子器件和电路

随着微电子技术的飞速发展,半导体器件的截止频率已经进入到太赫兹频段,太赫兹电路的频率特性特性得到极大发展。以固态器件为基础的电路的工作频率进入到太赫兹频段。太赫兹固态电子器件与电路技术在空间领域有着重要的应用前景。文章重点介绍InP基三端太赫兹固态电子器件和电路,以及太赫兹肖特基二极管器件和电路的技术发展过程与最新动态。并指出随着器件与电路的整体化与集成化发展趋势,太赫兹单片集成技术是其未来发展方向。     

太赫兹肖特基二极管混频性能分析

工作在太赫兹波段的肖特基混频二极管的混频性能会受到高频效应的影响而降低.将有限差分算法引入二极管内部电磁场的计算中,并从结电容并联效应、趋肤效应、等离子共振、速率饱和效应四个方面分析了高频效应对二极管混频性能的影响,并以截止频率作为品质因数,对二极管结构参数进行优化设计.仿真实验结果表明:随着频率的提高,减小阳极直径、减小外延层厚度和提高外延层掺杂浓度能减小高频效应的影响,提高太赫兹二极管的混频性能.     

一种基于共面线的毫米波宽带预失真线性化技术

针对毫米波卫星通信前端发射系统中固态功率放大器的非线性失真问题,提出了一种新型毫米波模拟预失真线性化技术。该技术采用毫米波共面线集成非线性器件,与传统的基于微带线集成非线性二极管器件的方法相比,避免了接地电感等不连续性干扰,提高了工作频率,拓展了工作带宽,在毫米波频段实现了宽带预失真非线性补偿。试验结果表明:在Ka波段13GHz(25~38GHz)频率范围内,由该技术实现的预失真线性化电路在输入功率15dB变化范围内,实现了3dB左右的增益幅度扩张和20°左右的相位压缩。将该预失真线性化技术应用于改善一型工作频率为29.6~30GHz,输出功率为5 W的毫米波功率放大器的线性性能。双音信号测试结果表明:功放在1dB压缩点回退7dB的条件下,三阶交调失真改善度高于10dB,并在29.8GHz时达到19dB。该技术可用于满足现代大容量、高速无线通信,特别是毫米波卫星通信前端系统的需求,实现高质量、低误码率的数据无线传输链接。     

三毫米波段四次谐波混频器的研究

文章采用微带结构研制出三毫米波四次谐波混频器。该混频器核心器件采用型号为MS8251-P261的GaAs梁式引线肖特基势垒二极管对。先用谐波平衡法分析出反向并联二极管对在本振信号单独激励下的大信号阻抗,并由此设计出本振网络;然后模拟出该器件在大信号本振激励下的小信号射频输入阻抗,并由此设计出射频网络。整个电路设计和安装在介电常数为2.22、厚度为0.127mm的RT/Duriod 5880基片上。当本振频率为23.15GHz时,该混频器射频输入88GHz～94.4GHz,实测带内变频损耗小于20dB。     

一种太赫兹可重构超表面设计方法

太赫兹是第六代无线通信系统的核心技术之一,而可重构超表面技术作为太赫兹感通一体的难点问题,对其进行研究具有重大的意义和价值。本文提出了一种基于肖特基二极管的1 bit相位可重构超表面,通过控制肖特基二极管的偏置电压可以控制超表面单元在‘0’和‘1’两种工作状态间切换,可重构超表面单元在203GHz～230GHz的频段内实现了在‘0’,‘1’两种状态下反射幅度均大于-1dB,反射相位有180°±20°的变化,基于对单元进行组阵仿真试验,通过合理的设计阵面上单元的工作状态,可以实现波束扫描功能。本文所提出的方法为太赫兹可重构超表面的研究提供了一种新思路,在未来6G太赫兹通信等领域有重要的应用价值。     

星载微波功放二极管线性化器研究

文章讨论了两种应用GaAs肖特基二极管实现的线性化器。首先进行了原理分析,之后给出了具体的电路形式和仿真结果,最后得出这两种结构线性化器是否适合星载微波功放的结论。     

外加载荷对镀Pt 探针与ZnO纳米棒接触电学特性的影响

利用原子力显微镜研究了镀Pt探针与生长在银基底上的单根ZnO纳米棒接触的电学特性.实验测得的Ⅰ-Ⅴ特性曲线呈基本对称的非线性形状,表明镀Pt针尖与ZnO纳米棒顶端形成了良好的肖特基接触.同时,研究发现随着外加载荷的增加,针尖与样品间接触面积增大,使得反向截止电压和正向导通电压均有所升高,而理想因子降低.     

小型化星载模拟预失真器的研制

基于肖特基二极管(Schottlky Barrier Diode, SBD)的非线性提出一种新型的小型化、低成本的星载模拟线性化器,可以用来改善卫星测控系统中固态功放在饱和功率输出时引起的非线性失真。首先分析了模拟预失真器的工作原理,给出其等效电路模型,然后采用软件设计和仿真了一个新型的小型化星用模拟预失真器,将设计的电路加工制作并测试。结果表明该线性化器与功放级联后,能够有效改善功放在饱和功率输出时的3阶交调约6dB。     

p-GaN/n-Ga2O3结终端延伸肖特基二极管结构仿真研究

由于缺少p型氧化镓，造成调制电场十分有效的pn结结终端延伸(junction terminal extension,JTE)结构无法使用，提出采用p-GaN与n-Ga2O3之间形成pn结JTE结构，有效解决了这一问题。同时为进一步提升氧化镓肖特基二极管击穿电压提供理论指导，运用Silvaco软件对p-GaN/n-Ga2O3结终端延伸肖特基二极管（schottky barrier diode,SBD）进行了仿真研究，通过与对照肖特基二极管对比发现采用p-GaN/n-Ga2O3 JTE结构的SBD击穿电压由880V增加到1349V，代价是器件正向导通电阻略微增加，由4.68mΩ·cm2增至5.62mΩ·cm2。探究了p-GaN深度对肖特基二极管特性的影响，发现p-GaN深度由0.3μm增加到1.2μm，器件击穿电压由1349V进一步提升到1685V，同时器件导通电阻基本不发生变化。通过仿真实验证明了p-GaN/n-Ga2O3 JTE结构提升SBD反向击穿特性的可行性。