单片微波集成电路(MMIC)介绍之一、二

单片微波集成电路（monolithic microwave integrated circuit）,有时也称RFIC(radio fP1!)po  
frequency integrated circuit 射频集成电路),它是随着半导体制造技术的发展，特别 !)$Zp\Sg  
是离子掺入控制水平的提高和晶体管自我排列工艺的成熟而出现的一类高频放大器件。在这类器件中，作为反馈和直流偏置元件的各个电阻器都采用具有高频特性的薄膜电阻，并且与各有源器件一起封装在一个芯片上，这使得各零件之间几乎无连线，从而使电路的感抗降至最低，且分布电容也极小，因而可用在工作频率和频宽都很高的MMIC放大器中。目前,MMIC的工作频率已可做到40GHz,频宽也已达到15GHz，因而可广泛应用于通信和GPS等各类设备的射频、中频和本振电路中。根据制作材料和内部电路结构的不同，MMIC可以分成两大类：一类是基于硅晶体管的MMIC，另一类是基于砷化镓场效应管（GaAs FET）的MMIC。GaAs FET的MMIC具工作频率高、频率范围宽、动态范围大、噪声低的特点，但价格较贵；而硅晶体管的MMIC性能优越、使用方便，而且价格低廉，因而应用非常广泛. LP=)~K
<  
  双极晶体管的性能特征使 Si BJT成为模拟电路优先选用的技术。在射频功率应用中 ,Ga As MESFET由于兼有高击穿和高 fmax而成为占优势的技术。由于 Ga As HBT是一种超负载双极晶体管 ,无需采用芯片电感 ,射频模拟电路就能容易地延伸至 3GHz范围 ; Ga As HBT具有射频功率应用所要求的高 fmax和高的击穿电压 ,因此 ,Ga As HBT具有 Si BJT和 Ga AsFET两者的全部长处 ,在典型的 RF收发机中除射频开关外 ,Ga As HBT可运用于所有的射频功能块。模拟电路方法由晶体管、二极管和电容组成 ,没有电感 ,这种方法与运算放大器的设计类似。 RF/微波电路方法寻求采用电感以阻抗匹配晶体管的电容 ,典型的例子是功率放大器。蜂窝电话的迅速发展要求话机成本低、通话时间长、失真小等。即要 .. /9X7A;O  
-?a 26o%e  

未注册仅能浏览部分内容，查看全部内容及附件请先 登录 或 注册

(1 ) Ga As HBT MMIC d_CT$  
Ga As HBT除具有高的功率密度及高效率和线性特性外 ,还提供单电源偏置 ,超低空载电流和功率 -降低 (Power- down)能力。单电源工作和功率 -降低能力可降低手机成本 ,对用户HBT低空闲电流延长了电池寿命和提供更长的通话时间。美国 TRW公司[4]报道了以 2μm Ga As HBT工艺线研制的用于 1 . 9GHz PHS数字无线电话的 Ga As HBT功放 (PA) -低噪声放大器 (LNA) MMIC收发机。该 MMIC由单级 3. 3V电源供电 ,二级功放提供增益 2 4. 4d B,线性输出功率 (Po) 2 1 . 8d Bm,在± 60 0 k Hz频偏下 ,相邻信道功率 (ACP)为 - 52 d Bc,线性功率附加效率 (PAE)达到 31 % ,其性能与 Ga As FET的PA- LNA MMIC相当 ,但芯片面积仅为其 1 / 4～ 1 / 7。HBTLNA给出 1 2 . 8d B增益 (Ga) ,噪声系数 (NF) 1 . 6d B和 1 2 d Bm三级截点 (IP3 )而基极电流小于 7m A。该 MMIC维持电流小于 1 0μA下驱动 ,该性能被认为是1 .9GHz PHS研制开发的集成 PA- LNA T/ R的最好塑封结果。 MfkZ  
美国 M/ A- COM公司[1 ]研制开发一种用于无线应用的 Ga As HBT工艺线 ,业已生产出具有 1 6个发射极叉指的 HBT,在 5V集电极电压下 ,在 90 0 MHz下输出 1瓦 ,功率附加效率(PAE)为 70 %。 z!\*Y =
e  
日本 SHARP公司 [5]报道了用于 1 . 9GHz PHS,在 2 . 7V单电源下工作的低失真。高效率HBT MMIC功率放大器 ,放大器在 2 . 7V下 Pout=2 1 d Bm,PAE=37% ,在± 60 0 k Hz频偏下 ,邻信道功率衰减 ACP=- 55d Bc,Mitsubishi公司[6]研制一种低热阻 Al Ga As/ Ga As功率HBT,采用发射极空气桥结构 ,用三维热分析使器件尺寸最佳化以降低热阻 ,片厚为 1 0 0 μm的多指 (4μm× 40μm,40指 ) HBT的热阻低达 2 3℃ / W,在 3. 4V发射极 -集电极电压下 ,该器件的 Pout=2 9. 1 d Bm,Ga=1 3. 5d B,PAE=53% ,在 948MHzπ/ 4移相 QPSK调制下 ,Padj< - 48d Bc。 ~Gw*r\\+  
低成本、小尺寸、轻重量和高可靠的固态功率放大器 (SSPA)在 C、Ku、K波段卫星通信系统中正迅速替代行波管。高效功率晶体管是 SSPA的主体 ,在功率密度、工作电压、线性和效率方面 ,HBT呈现了超过其它固态器件的各种优点。美国 TI公司研制的 Al Ga As/ Ga As HBT[7],基区浓度高达 1× 1 0 2 0 cm-3 ,基区厚度 80 nm,大大降低了基区电阻 (1 30 Ω/ □ ) ,f=2 0 GHz,Vce=1 0 . 5V,Pout=1 . 1 8W,相应功率密度 3. 93W/ mm,PAE=57. 1 % ,Ga=6. 6d B。

2 ) PHEMT MMIC `x|?&Ytmf9  
美国 Hewlett- Packard公司多年来改进它的 PHEMT工艺 ,用于制作要求低噪声和高增益射频前端中的低噪声放大器 (LNA) ,依照 Domingo Figueredo方法 ,HP公司的 PHEMT工艺给出好的价格 /性能比 ,用于蜂窝手机的 LNA采用 MGA串联设计 ,1 . 9GHz下噪声系数1 . 6d B。 TRW公司是另一家具有成熟工艺的 PHEMT制造商 ,在它的 Ga As电信产品标准加工线上专门制造各种毫米波应用的 LNA和功率放大器 ,用于 K波段 (1 8～ 2 6GHz) ,Ka波段(2 6～ 40 GHz)。 Z]ONh  
日本 Matsushita公司[8]最近开发了 3. 0 V单电源供电 PHS用的低工作电流的双异质结PHEMT MMIC,f=1 . 9GHz,Vds=3. 0 V,Ids=1 2 7m A,Pout=2 2 . 0 dBm,PAE=41 . 7% ,Padj=- 58. 2 d Bc,该 MMIC带有匹配电路的三个 FET被集成在很小的芯片上 (1 . 1 mm2 ) /
j^  
(3) In P HBT MMIC K%d&EYoW]  
对手提无线电话未来发展是降低工作电压 ,然而对 Ga As HBT为同时保持性能和单片偏置集成 ,电压低于 2 . 7V是困难的。对于未来的低电压应用 ,In P基 HBT可望替代 Ga As HBT,In P基 HBT由 In Ga As低带隙材料组成 ,其转置电压低至 0 . 5～ 0 . 6V,这甚至比 Si BJT还低。另外 ,In P基 HBT还呈现出更高的热传导 ,更好的散热能力 ,约是 Ga As衬底的 1 . 5倍 ,以及更高的峰值电子速度 ,允许在较低的电压状态下有更高的性能。对于工作电压 Vce仅 0 . 5V即可维持 f T>2 5GHz,这一性能对大多数无线应用是足够的。在低电压下 In PHBT也给出好的射频功率特性。美国 TRW公司[4]研制的 In P HBT,有 4个 1 . 5μm× 30 μm发射极叉指 ,在 2 . 7V下工作 ,1 . 9GHz下线性增益 1 8d B,输出功率 1 9d Bm,相关功率附加效率为 66% ;偏压为 1 . 5V时 ,950 MHz下 PAE为 50 %。 e;jdqF~v!  
当今用于移动通信系统的 Ga As IC大部分采用 MESFET,缩短栅长可增加 MESFET的最高工作频率。与 MESFET相比 ,Ga As PHEMT通常用于更高的频率——毫米波段 ,该结构的高电子迁移率保证了更高的工作频率。Ga As HBT的发射极和基极由不同带隙的半导体构成 ,具有比一般双极晶体管更小的寄生 ,获得更高的频率特性。Ga As HBT具有 Si BJT和Ga As FET两者的长处 ,且 Ga As HBT技术是最好的生产制造工艺。对于低电压应用 ,In PHBT性能优于 Ga As HBT,成为 Ga As HBT的替代者。

学习一下哈

谢谢分享！！