В статье представлены результаты измерения нитрид-галлиевых транзисторов разработки АО «НИИЭТ». Проведен сравнительный анализ отечественных транзисторов с зарубежными аналогами. При создании структур кристаллов мощных СВЧ транзисторов были проработаны различные конструктивные варианты.
Выпуск #9/2018Тарасов Сергей Викторович, Семейкин Игорь Валентинович, Цоцорин Андрей Николаевич Мощные GaN транзисторы для применения в перспективной аппаратуре
В статье представлены результаты измерения нитрид-галлиевых транзисторов разработки АО «НИИЭТ». Проведен сравнительный анализ отечественных транзисторов с зарубежными аналогами. При создании структур кристаллов мощных СВЧ транзисторов были проработаны различные конструктивные варианты.
Мощные СВЧ нитрид-галлиевые транзисторы в настоящее время все более востребованы в качестве современной элементной компонентной базы для применения в перспективных системах радио¬связи и радиолокации. Благодаря своим уникальным свойствам (высокое пробивное напряжение сток-исток, широкий диапазон рабочих частот, высокое значение коэффициента полезного действия стока, большая удельная выходная мощность по сравнению с лучшими LDMOS транзисторами) нитрид-галлиевые транзисторы уверенно занимают лидирующее место при разработке аппаратуры для S-диапазона частот и выше. В настоящей работе представлены результаты разработки мощных СВЧ нитрид-галлиевых транзисторов, проводимой АО «НИИЭТ». Целью работы было создание мощностного ряда GaN транзисторов для непрерывного режима работы с напряжением питания 28 В. Периметр затвора спроектированных транзисторных кристаллов варьировался от 1,5 мм до 14 мм. В зависимости от выбранной топологии транзисторного кристалла статические параметры транзисторов имели следующие значения: максимальный ток насыщения 1,7–15,6 А, напряжение отсечки −2,55…−2,88 В, пробивное напряжение сток-исток более 120 В, сопротивление сток-исток в открытом состоянии 1,5–0,18 Ом, крутизна 0,5–4,2 А/В. Монтаж транзисторных кристаллов осуществлялся в металлокерамические корпуса по типу КТ-81С и КТ-55С-1 при помощи специальной AuSn-преформы. Разварка транзисторных кристаллов на траверс корпуса осуществлялась золотой проволокой диаметром 30 мкм.
Следует отметить, что для работы нитрид-галлиевых транзисторов в обедненном режиме необходимо отрицательное напряжение смещения. Поэтому разработчикам аппаратуры важно помнить о последовательности подачи напряжения смещения и напряжения питания при проведении измерений электрических параметров нитрид-галлиевых транзисторов и их эксплуатации. На рис. 1–4 приведены выходные и передаточные характеристики для транзисторов ПП9138Б и ПП9139А1. Оценка электрических и энергетических параметров образцов транзисторов проводилась на большом уровне сигнала методом согласованных нагрузок (Load&Pull измерения при помощи автоматических тюнеров). В зависимости от топологии транзисторных кристаллов измерения проводились в непрерывном режиме на частотах 2,9 ГГц и 4 ГГц при рабочем напряжении питания 28 В. Результаты измерений транзисторов приведены в табл. 1. Результаты измерений позволяют говорить о том, что полученные приборы находятся на уровне мировых аналогов, разработанных фирмами Wolfspeed (США) и Qorvo (США) [1, 2]. Полученные результаты позволяют перейти к разработке мощного 100 Вт нитрид-галлиевого транзистора для непрерывного режима работы с рабочим напряжением питания 28 В и тестовой частотой 2,9 ГГц. ЛИТЕРАТУРА 1. www.wolfspeed.com. 2. www.qorvo.com.