电子发烧友网>RF/无线> > 正文

晶体管射频放大器参数测量的进展和意义

2017年11月25日 15:30 次阅读

2008年射频功率晶体管取得明显进展,以硅材料为主的双极和CMOS工艺都有突破性进展,特别是应用在L波段的场效应晶体管,输出峰值功率1000W的集成电路就有多种型号可供选择,为构建雷达、航空电子应用的KW级固体放大器提供方便。而在十年前,半导体业只能供应峰值功率100W的射频晶体管,为了获得1000W的峰值功率,末级放大器的驱动级需要采用功率分配器,由10个功率晶体管构成5组独立的推挽电路,再经功率合成器合成额定的输出功率。由此可知,相应的供电电源、电路板的占用面积、散热等问题都有一定难题,整个输出模块的成本随之增加。设备的可靠性却不高,因为末级功率放大器的器件、元件数的增加,导致故障率变坏。总的来说,峰值KW级的射频固体放大器的性能价格比还有待提高。

进入2000年后,集成电路的材料、工艺、设计、测量、封装各方面出现许多创新,例如材料方面Si的晶圆从150mm扩大到800mm,单位缺陷亦随着降低;工艺方面的离子注入、扩散外延、金属布线的可靠性提高,使器件线宽从1?m缩小到60nm以下,设计自动化覆盖从生产链的前段到后段;测量手段更加完善,电学参数可在晶圆级上实施;多芯片三维互连封装代替晶圆级颗片互连或多芯片电路板级互连等等,不但促进集成电路的发展,对射频功率晶体管的提高同样有效。

近年来功率晶体管参数测量的进展具有重要意义,功率晶体管往往要在非线性状态下工作,过去只有显示小功率状态下的特性曲线测试仪,只有测量线性状态下的网络分析仪、频谱分析仪和功率计,而无法获得功率晶体管在非线性工作条件下的直流参数和交流参数。结果影响到不能建立完整的高频放大器模型,妨碍高频功率晶体管的应用和发展。众所周知,高频晶体管在非线性工作状态下的各项参数的重要测量仪器陆续推出,解决KW级的射频/微波晶体管建模难点,设计自动化,提高高频晶体管的性能等问题亦迎刃而解。此外,高频晶体管大部分在封装内部或芯片上设置输入端和输出端的匹配网络,极大地简化外电路设计,提高频率、效率、功率都有帮助。加上集成电路的其它革新的推动,现今射频功率晶体管已进入KW级峰值的新阶段。

双极型射频功率晶体管

在当前的射频功率晶体管领域内,传统的Si衬底同质双极器件,以及性能更好的GaAs衬底异质结双极器件都有大量产品可供选择。Si基双极器件的工艺最成熟,成本较低,但频率响应亦较低。随着GaAs材料的出现,由于异质结的电子/空穴迁移率比Si的迁移率高得多,使得GaAs双极晶体管具有频率性能的优势,但成本亦相应较高。在射频功率放大器应用中,Si和GaAs两种材料各有优点和缺点,近年来两者都有创新,传统材料会重新挖潜以满足下一代产品的需要,新型材料会不断革新。

Si材料和GaAs材料在场效应晶体管方面取得比Si双极晶体管更大的进展,但Si双极晶体管仍然有不错的表现。2008年美国Microsemi公司推出TAN500的Si双极晶体管,在960MHz至1215MHz频带内产生500W的脉冲功率,主要针对TACAN(塔康)战术空中导航系统的应用。器件用+50V电源供电,在C类工作状态下由10?s脉冲调制的70W信号驱动,获得500W的峰值功率输出,功率增益最小10dB,集电极效率达到40%。

Si双极射频功率放大器末级采用共基极电路连接,器件内部布线由Au的薄膜金属化形成,基区的外延扩散和发射极的镇流扩散改善了器件的放大性能和提高电路的稳定,器件具有很高的平均故障率。器件的发射极输入和集电极输出预置了宽带匹配电路,散热体与基极之间的热阻很低,为射频末级功率放大器增加输出功率提供良好的基础。TAN500 Si双极晶体管的最大额定值如下:功率耗散Pd在25℃环境温度和脉冲工作状态下是2500W;集电极击穿电压BVc是65V;发射极击穿电压BVe是3V;集电极电流50A;存储温度是-65至200℃;工作结温+200℃。TAN500在25℃环境温度下的工作特性如表1所示。

输出峰值功率1kW的晶体管射频放大器

 

表1 TAN500 Si双极晶体管的工作特性

TAN500的典型输入/输出特性曲线和集电极效率曲线如图1和图2所示。从图中可见,在90MHz、1090MHz和1215MHz频率下,输入功率/输出功率有不错的线性关系,而且在额定峰值输出功率500W下,集电极效率超过40%。对于Si双极晶体管射频末极功率放大器来说,TAN500的整体指标处在领先水平。目前TAN系列已有TAN300、TAN350和TA500等多种型号,分别是输出功率300W、350W和500W的同族产品,而且1000W以上的型号将很快推出。实际上,Microsem公司在2005年生产的MDS系列Si双极射频功率晶体管中,MDS1100是用于航空电子设备末级功放的器件。它在+50V电源和1030MHz下可提供超过1000W的峰值功率输出,在20℃环境温度下最大功耗是8750W,最高工作温度可达+200℃,最低集电极效率是45%。TAN系列晶体管的设计理念与MDS系列的完全相同,但是对设计参数进一步优化,达到特性参数最佳的目的。

12下一页全文

下载发烧友APP

打造属于您的人脉电子圈

关注电子发烧友微信

有趣有料的资讯及技术干货

关注发烧友课堂

锁定最新课程活动及技术直播

电子发烧友观察

一线报道 · 深度观察 · 最新资讯
收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

罗德与施瓦茨网络分析仪自检自校准方法

罗德与施瓦茨在射频方面比较突出,罗德的网络分析仪不管是手持还是台式个人觉得都比较好用,仪器使用久了就....
发表于 2021-09-03 14:44 2次阅读
罗德与施瓦茨网络分析仪自检自校准方法

浅析变频器重要知识点

变频器重要知识点变频器1 交-直交变频器,根据中间部分分为 电压型和电流型电压型:中间电路采用电容器作为直流储能元...
发表于 2021-09-03 06:31 0次阅读
浅析变频器重要知识点

基于Xilinx XC7Z100+ADRV900...

基于XC7Z100+ADRV9009的双收双发无线电射频板卡   一、板卡概述     基于XC7Z....
发表于 2021-09-02 16:27 336次阅读
基于Xilinx XC7Z100+ADRV900...

从Mate 30到P50,华为被制裁后的国产替代...

自2019年5月被制裁以来,华为就开始以国产替代作为方针,试图用国产零部件替代原有的欧美大厂,实现“....
发表于 2021-09-02 09:24 1175次阅读
从Mate 30到P50,华为被制裁后的国产替代...

晶体管特性图示仪的功耗限制电阻

题库来源:特种作业模考题库小程序1.晶体管特性图示仪的功耗限制电阻相当于晶体管放大电路的( )电阻。 BA.基极B.集...
发表于 2021-09-02 06:19 0次阅读
晶体管特性图示仪的功耗限制电阻

贸泽备货丰富多样的Microchip Techn...

Microchip Technology LoRa®解决方案提供sub-GHz射频频段的远程云连接功....
发表于 2021-09-01 15:28 774次阅读
贸泽备货丰富多样的Microchip Techn...

射频信号中多级三阶交调系统与单级之间的关系

射频信号中多级三阶交调系统与单级之间的关系 ...
发表于 2021-08-31 09:53 0次阅读
射频信号中多级三阶交调系统与单级之间的关系

RFID物资管理系统的功能是什么

东识科技助力某空军RFID人员物资管理系统项目。为了提高工作效率,减轻某空军部队仓库管理员工作压力,....
发表于 2021-08-30 15:20 23次阅读
RFID物资管理系统的功能是什么

关于RFID智能周转箱管理系统

上海某周转箱生产企业与东识科技签订项目开发协议,经过4个月的开发和调试工作,2020年11月底,RF....
发表于 2021-08-30 15:17 14次阅读
关于RFID智能周转箱管理系统

晶体管与继电器输出的PLC有何不一样

晶体管是一种固体半导体器件,具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制的功能。 继电器是一种电子控制....
发表于 2021-08-30 09:18 151次阅读
晶体管与继电器输出的PLC有何不一样

晶体管诞生的由来是什么

1、1948年、在贝尔电话研究所诞生 1948年,晶体管的发明给当时的电子工业界来带来了前所未有的冲....
发表于 2021-08-27 14:58 159次阅读
晶体管诞生的由来是什么

物联网应用场景中,射频无线、专线及PLBUS电力...

根据中国产业发展研究院的预测,2022 年中国物联网市场规模将达到 2.12 万亿元。
发表于 2021-08-26 09:52 909次阅读
物联网应用场景中,射频无线、专线及PLBUS电力...

Qorvo DWM3000 RF模块集成DW31...

  高集成RF器件 Qorvo DWM3000射频模块 贸泽电子即日起开售Qorvo的全新DWM30....
发表于 2021-08-25 18:15 2536次阅读
Qorvo DWM3000 RF模块集成DW31...

ESP32有哪些优点呢

ESP32集成 2.4 GHz Wi-Fi 和蓝牙双模,采用台积电 (TSMC) 超低功耗的 40 纳米工艺,具有超高的射频性能、稳...
发表于 2021-08-23 07:53 0次阅读
ESP32有哪些优点呢

Pickering推出PXIe版本的频率范围从3...

Pickering在产品的研发和设计上贯彻连续的原则,每年都推出许多新产品和创新产品,迄今已发布超过....
发表于 2021-08-20 16:41 1024次阅读
Pickering推出PXIe版本的频率范围从3...

音响该如何挑选 千元级别音响分享

音响特指电器设备组合发出声音的一套音频系统。音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效....
发表于 2021-08-20 15:07 2148次阅读
音响该如何挑选 千元级别音响分享

被淘汰的FinFET,5nm之后的芯片该如何制造...

自去年起,台积电和三星等晶圆代工厂纷纷推出了5nm的工艺,如今更是在钻研5nm以下的先进制程。但制程....
发表于 2021-08-19 08:30 2018次阅读
被淘汰的FinFET,5nm之后的芯片该如何制造...

晶体管与继电器输出的PLC有什么不同点

晶体管是一种固体半导体器件,具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制的功能。 继电器是一种电子控制....
发表于 2021-08-18 10:39 280次阅读
晶体管与继电器输出的PLC有什么不同点

如何才能安全使用晶体管

使晶体管工作会产生电气负载和热负载。对晶体管来讲,负载太大寿命会缩短,最坏的情况下会导致晶体管被破坏....
发表于 2021-08-18 09:18 222次阅读
如何才能安全使用晶体管

2021华南EMC/China电磁兼容会5G天线...

    2021华南EMC/China电磁兼容会5G天线与射频微波会2021年8月28-29日在深圳....
发表于 2021-08-17 18:30 5708次阅读
2021华南EMC/China电磁兼容会5G天线...

灵活的EPC2218增强模式氮化镓功率晶体管

功率电子技术正朝向更高的功率密度、高快的开关速度、更小的器件体积这个趋势发展,而传统的硅基器件已经接....
发表于 2021-08-17 18:03 458次阅读
灵活的EPC2218增强模式氮化镓功率晶体管

如何使ADIsimRF工具进行信号链的仿真分析以...

RF和射频 如今,RF技术和射频器件深深根植于我们的生活。RF,即射频,具有多种突出特性:相移、电抗....
发表于 2021-08-16 17:13 4640次阅读
如何使ADIsimRF工具进行信号链的仿真分析以...

CCS Insight:高通引领射频前端创新,推...

4G LTE的面世需要一套新的无线技术,以尽可能的利用可用的蜂窝无线频谱,并最高效地使用离散的频谱资....
发表于 2021-08-16 12:01 1083次阅读
CCS Insight:高通引领射频前端创新,推...

晶圆厂格芯携射频连接的硅技术亮相SEMICON ...

SEMICON SEA 2021 SEMICON Southeast Asia (SEA)2021将....
发表于 2021-08-16 11:44 3867次阅读
晶圆厂格芯携射频连接的硅技术亮相SEMICON ...

选择射频信号源时应该注意什么

射频信号源主要在测试中提供稳定的本振信号,或产生各类调制信号,双音信号等用于信号激励,用于接收灵敏度....
发表于 2021-08-13 12:03 79次阅读
选择射频信号源时应该注意什么

意法半导体推出新的射频LDMOS功率晶体管

在高频(3-30MHz)到250MHz频率范围内,性能强大的IDEV系列能够提供高达2.2kW的连续....
发表于 2021-08-13 11:24 1548次阅读
意法半导体推出新的射频LDMOS功率晶体管

虹科监控系统助力高频信号检测助力WiFi 6E

射频安全在企业办公室、政府设施、敏感信息隔离设施(SCIF)以及其他需要保护敏感信息的环境中始终发挥....
发表于 2021-08-13 11:17 1610次阅读
虹科监控系统助力高频信号检测助力WiFi 6E

虹科HK-TT7000紧凑型多功能射频仪器提高仪...

功率计是测量电功率的仪器,由功率传感器和功率指示器组成,而射频功率计则是针对测量各种较为复杂的波形的....
发表于 2021-08-13 10:50 4919次阅读
虹科HK-TT7000紧凑型多功能射频仪器提高仪...

RC522射频门禁识别模块

0、前言RC522射频门禁识别模块非常常用,某宝卖家提供的程序基本都是使用软件模拟SPI的方式进行驱动的,但是实测...
发表于 2021-08-12 08:09 0次阅读
RC522射频门禁识别模块

虹科HK-TT7000射频功率计致力无线通信领域...

功率计是测量电功率的仪器,由功率传感器和功率指示器组成,而射频功率计则是针对测量各种较为复杂的波形的....
发表于 2021-08-11 14:52 2393次阅读
虹科HK-TT7000射频功率计致力无线通信领域...

深度解析晶体管放大器结构原理图

激励级则给功率输出级提供足够大的激励电流及稳定的静态偏压。激励级和功率输出级则向扬声器提供足够的激励....
发表于 2021-08-11 10:15 4352次阅读
深度解析晶体管放大器结构原理图

关于ULN2003达林顿晶体管集成电路的知识汇总

ULN2003是什么? ULN2003的主要特点是什么? ULN2003达林顿晶体管集成电路有哪些应用? 怎样去设计一种U...
发表于 2021-08-11 09:17 0次阅读
关于ULN2003达林顿晶体管集成电路的知识汇总

浅析英特尔加速制程工艺和封装技术创新

新闻重点 1. 英特尔制程工艺和封装技术创新路线图,为从现在到2025年乃至更远未来的下一波产品注入....
发表于 2021-08-09 10:47 339次阅读
浅析英特尔加速制程工艺和封装技术创新

英特尔公布详细的制程技术路线图

英特尔上个月月底公布了公司有史以来最详细的制程技术路线图之一,展示了从现在到2025年乃至更远的未来....
发表于 2021-08-09 10:40 531次阅读
英特尔公布详细的制程技术路线图

RFID的意义

RFID的意义:物联网的核心技术:传感、RFID、无线、云计算感知层:传感器、RFID、NFC底层高速发展,推...
发表于 2021-08-06 07:31 101次阅读
RFID的意义

三极管的结构是由哪些部分组成的

三极管的工作原理是什么? 三极管的结构是由哪些部分组成的?三极管的三种组态分别是什么? ...
发表于 2021-08-05 07:06 0次阅读
三极管的结构是由哪些部分组成的

华为P50扯下国产射频“遮羞布”,国产厂商“四手...

7月29日晚,华为P50系列新机正式发布,搭载骁龙 888 4G版和麒麟9000处理器。华为P50全....
发表于 2021-08-04 09:00 2680次阅读
华为P50扯下国产射频“遮羞布”,国产厂商“四手...

“北斗专家”金航标宋仕强再说北斗卫星、北斗定位导...

导航 ( P o s i t i o n i n g ) 、定位( N a v i g a t i ....
发表于 2021-08-03 17:36 11237次阅读
“北斗专家”金航标宋仕强再说北斗卫星、北斗定位导...

如何区分射频同轴连接器的连接头

SMA系列产品是一种应用广泛的小型螺纹连接的同轴连接器,使用寿命长、性能优越、可靠性高。广泛用于微波....
发表于 2021-08-03 10:22 119次阅读
如何区分射频同轴连接器的连接头

三安集成滤波器首获平台认证,加速进入全球射频前端...

展锐是中国集成电路设计行业的头部企业,是中国大陆公开市场唯一拥有5G芯片能力并已成功商用的主芯片平台....
发表于 2021-08-02 10:25 1545次阅读
三安集成滤波器首获平台认证,加速进入全球射频前端...

射频电源设计13条设计经验

(1)电源线是EMI 出入电路的重要途径。通过电源线,外界的干扰可以传入内部电路,影响RF电路指标。为了减少电磁...
发表于 2021-08-02 09:29 1057次阅读
射频电源设计13条设计经验

射频低噪声放大器电路

TOP1 射频低噪声放大器电路  射频LNA设计要求:低噪声放大器(LNA)作为射频信号传输链路的第一级,它的噪...
发表于 2021-07-28 08:51 101次阅读
射频低噪声放大器电路

国内射频的机遇

5G时代打开了射频行业发展新局面,移动智能终端需求大幅上升,移动终端可以快速满足消费者的各类需求,这....
发表于 2021-07-16 15:23 494次阅读
国内射频的机遇

电动车电机控制器的组成及其工作原理

电动汽车“电控”,一般指电机控制器,是电动汽车“三电”中的又一核心。电动汽车要实现加速、定速巡航、能....
发表于 2021-07-16 09:58 652次阅读
电动车电机控制器的组成及其工作原理

贸泽备货Qorvo 丰富多样的射频、雷达和有线电...

贸泽电子 (Mouser Electronics) 即日起备货品类丰富的Qorvo®产品,包括射频功....
发表于 2021-07-13 17:22 2892次阅读
贸泽备货Qorvo 丰富多样的射频、雷达和有线电...

射频同轴电缆的质量检测方法

射频同轴电缆的质量直接影响信号的传输和不必要的损耗。 标准射频同轴电缆的截面非常圆整。 电缆的外屏蔽....
发表于 2021-07-12 11:05 163次阅读
射频同轴电缆的质量检测方法

晶体管式点焊机的特点

随着新能源工业的发展,越来越多的动力系统采用新能源替代汽油,煤炭等燃料,特别是当下最为火热的锂电池,....
发表于 2021-07-09 09:18 79次阅读
晶体管式点焊机的特点

荣耀50值得买吗?拆解评测荣耀50参数配置 国产...

荣耀50整机没有采用麒麟芯片。在射频芯片中除了与处理器配套的高通外,还有两颗来自国产厂商昂瑞微的射频....
发表于 2021-07-08 14:46 18553次阅读
荣耀50值得买吗?拆解评测荣耀50参数配置 国产...

物联网是什么,有哪些关键技术

物联网一词已经渗透到我们生活的方方面面。实际上,物联网技术的原理是基于计算机互联网,利用RFID、无....
发表于 2021-07-06 16:22 352次阅读
物联网是什么,有哪些关键技术

谁是勇猛建设晶圆厂的“先锋派”是芯片晶圆厂的“基...

在中国众多集成电路产业发展繁荣的城市中,南京是勇猛建设晶圆厂的“先锋派”。 2021年开年以来,由于....
发表于 2021-07-05 17:13 1058次阅读
谁是勇猛建设晶圆厂的“先锋派”是芯片晶圆厂的“基...

深入剖析功率器件封装失效分析及工艺优化

【摘 要】 伴随功率金氧半场效晶体管(mosfet)电流和工作电压的大幅度增加,以及芯片尺寸的逐渐减....
发表于 2021-07-05 16:45 572次阅读
深入剖析功率器件封装失效分析及工艺优化

三星a22手机怎么样?拆解三星Galaxy A2...

1:Media Tek-MT6833V-天玑700 八核处理器 2:Samsung-KMDP6....
发表于 2021-07-05 15:00 10837次阅读
三星a22手机怎么样?拆解三星Galaxy A2...

FPGA电源设计有哪些规范设计

FPGA (Field Programmable Gate Arrays) 是现今最复杂的集成电路之....
发表于 2021-07-05 14:56 454次阅读
FPGA电源设计有哪些规范设计

将GaN用于射频应用的所有优势

氮化镓 (GaN) 是一种宽带隙材料,在高功率射频 (RF) 应用中具有显着优势。
发表于 2021-07-05 14:46 449次阅读
将GaN用于射频应用的所有优势

基于柔性垂直光栅晶体管构筑“可视”痛觉神经元

人类可以凭借强大的智能视觉系统,在低能耗的条件下清晰有效地感知周围环境。因此,基于新器件来构建一种高....
发表于 2021-07-05 14:38 294次阅读
基于柔性垂直光栅晶体管构筑“可视”痛觉神经元

实验室仪器的工作原理和应用分析

离子传输FT-ICR质谱的分析器是一个具有均匀(超导)磁场的空腔,离子在垂直于磁场的圆形轨道上作回旋....
发表于 2021-07-05 11:31 398次阅读
实验室仪器的工作原理和应用分析

滤波器业务获物联网模块和手机客户订单,三安集成加...

三安集成取得全球知名手机代工厂商富智康集团的声表面波(SAW)滤波器订单,标志着三安集成滤波器业务在....
发表于 2021-07-05 10:21 6547次阅读
滤波器业务获物联网模块和手机客户订单,三安集成加...

如何采用ADI的解决方案开发UHFRFID读卡器...

超高频射频识别(UHFRFID)系统已广泛应用于资产管理、服装零售等领域。
发表于 2021-07-04 15:04 494次阅读
如何采用ADI的解决方案开发UHFRFID读卡器...

使用霍尔效应传感器进行设计的三个常见设计缺陷以及...

 设计电路时,电路的性能并不一定完全符合预期。本文将帮助解决在工业和汽车应用中与霍尔效应传感器相关的....
发表于 2021-07-04 11:09 676次阅读
使用霍尔效应传感器进行设计的三个常见设计缺陷以及...

罗德与施瓦茨全新CMP180无线通信综测仪的性能...

在2021年6月举办的世界移动通信大会(MWC21)上,罗德与施瓦茨(以下简称“R&S公司”)现场演....
发表于 2021-07-02 17:29 745次阅读
罗德与施瓦茨全新CMP180无线通信综测仪的性能...