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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳重文
研究生(外文):Chung-Wen Chen
論文名稱:不同上下掺雜比之雙異質接面高電子移導率電晶體研究與微波開關之應用
論文名稱(外文):Double Heterojunction High Electron Mobility Transistor with Various Upper/Lower Planar Doping Ratio Designs And Microwave Switch Design
指導教授:邱顯欽
指導教授(外文):Hsien-Chin Chiu
學位類別:碩士
校院名稱:長庚大學
系所名稱:電子工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:71
中文關鍵詞:場效電晶體掺雜微波開關蕭特基二極體
外文關鍵詞:Young LongCold FetdopingpHEMTswitchschottky diodelinearity
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本論文目地主要是在利用不同面掺雜濃度之高速場效電晶體(pHEMTs)比較出直流及高頻與功率及雜訊特性。
再將不同面掺雜濃度之高速場效電晶體(pHEMTs)利用Young Long及Cold Fet的萃取進行小訊號的分析以瞭解內部元件的變化情形。
在微波射頻開關上,我們首先介紹所選擇的串並接單埠單通(SPST)射頻開關,以及其工作原理。藉由分析不同面掺雜濃度,我們更可以決定將適當的面掺雜濃度之pHEMT應用在微波開關元件獲得最佳射頻特性,將來以應用在微波射頻收發模組上。
The microwave noise, power, and linearity characteristics of pseudomorphic high electron mobility transistors (pHEMTs) with various lower/upper planar δ-doping ratios were evaluated and studied systematically. Compared to single δ-doping pHEMT, double δ-doping design provides high current density and linearity. However, the microwave performance of double δ-doping pHEMTs with various lower/upper δ-doping ratio designs is still short of comprehensive investigations. By varying the lower/upper δ-doping ratio from 1:1 to 1:4, both Schottky gate turn-on voltage (VON) and breakdown voltage (VBR) were reduced. Besides, higher upper δ-doping design is beneficial for improving the device current density, transconductance, output power, and power added efficiency, but this design also scarified the flatness of transconductance distribution resulting in a degradation of linearity. As to the noise performance, after increasing the upper δ-doping more than 2 × 1012 cm-2, the minimum noise figure (NFmin) can be reduced to a stable range and higher current density can not efficiently improve noise performance. Although the 1:4 design provided largest power density of pHEMT, but its high gate leakage current at high input power swing limited its linearity and 1:3 design achieved the best linearity performance.
指導教授推薦書………………………………………………………….i
口試委員會審定書………………………………………………………ii
授權書………………………………...…………………………………iii
誌謝………………………………………...……………………………iv
中文摘要………………………………………...…………………….....v
英文摘要………………………………………...………………………vi
第一章 緒論……………………………….……………………………1
1.1簡介………………………………………………………………1
1.2論文架構…………………………………………………………7
第二章 不同面掺雜濃度比例之pHEMT元件製作與量測…………..8
2.1簡介………………………………………………………………8
2.2元件製作流程…………………………………………..………10
2.3不同上下掺雜比之面掺雜pHEMT直流量測結果 ……….…17
2.3.1上下掺雜比(1: 1)之面掺雜 pHEMT直流量測結果…..18
2.3.2上下掺雜比(2: 1)之面掺雜 pHEMT直流量測結果…..19
2.3.3上下掺雜比(3: 1)之面掺雜 pHEMT直流量測結果…..19
2.3.4上下掺雜比(4: 1)之面掺雜 pHEMT直流量測結果…..20
2.3.5不同面掺雜濃度比例之pHEMT直流量測總結.............21
2.4不同上下掺雜比之面掺雜pHEMT高頻量測結果……..……..25
2.5不同上下掺雜比之面掺雜pHEMT功率量測結果…….……..26
2.6總結…………………………………………………………..…35


第三章 不同面掺雜濃度比之pHEMT小訊號參數萃取.…………...37
3.1簡介…………………………………………………………….37
3.2理論分析…………………….………….………………...........37
3.3外部寄生元件參數的決定………….…….…………………...39
3.4內部本質元件的決定………………………………………….46
3.5萃取結果討論…………….………………………….…….......50
3.6總結…………………………………………………………….51
第四章 微波開關設計…………………………….………...…...........53
4.1簡介…………………………………………………………….53
4.2微波射頻開關之工作原理…………………………………….54
4.3微波射頻開關之製作流程…………………………………….57
4.4 SPST 微波射頻開關量測結果.....................................60
4.5總結………………………………………………………….…66
第五章 結論與未來研究目標……………………………………….. 67
參考文獻…………………………………………………………….…..69


圖目錄
圖1-1 平衡狀態N-AlGaAs/GaAs異質接面能帶圖…..………………3
圖1-2 平衡狀態AlGaAs/InGaAs/AlGaAs雙異質接面能帶圖………5
圖1-3 不同材料的能帶與晶格常數之關係圖…………………….......6
圖2-1 1 μm-long gate double Si δ-doping AlGaAs/InGaAs pHEMTs...9
圖2-2 歐姆接觸製程示意圖…………………………………………10
圖2-3 元件隔離蝕刻製程步驟………………………………..……..12
圖2-4 元件金屬連接線與閘極掘入以及蕭特基接觸製程步驟……13
圖2-5 元件保護層製程步驟…………...…………………………….16
圖2-6 元件SEM側視圖……………………………………………..16
圖2-7 元件SEM正視圖……………………………………………..17
圖2-8 (Upper/Lower) Doped Ratio 1:1(a) Ids-Vds(b)Ids-Vgs-gm
特性圖……………………………………………………………18
圖2-9 (Upper/Lower) Doped Ratio 2:1(a) Ids-Vds(b)Ids-Vgs-gm
特性圖........................................19
圖2-10 (Upper/Lower) Doped Ratio 3:1(a) Ids-Vds(b)Ids-Vgs-gm
特性圖…..……………………………………………………20
圖2-11 (Upper/Lower) Doped Ratio 4:1(a) Ids-Vds(b)Ids-Vgs-gm
特性圖…………………………….……………………………21
圖2-12不同面掺雜濃度比例之pHEMT元件電流-電壓特性曲線....22
圖2-13不同面掺雜濃度比例之汲極電流與元件轉導特性曲線……..22
圖2-14不同面掺雜濃度比例之截止電壓與轉導關係圖…………..…23
圖2-15不同面掺雜濃度比例之蕭特基二極體特性………………..…23
圖2-16面掺雜濃度比例1:1 pHEMT功率線性增益、輸出功率、
功率附加效率與輸入功率之關係圖……..…………………...28
圖2-17面掺雜濃度比例2:1 pHEMT 功率線性增益、輸出功率、
功率附加效率與輸入功率之關係………………….…………29
圖2-18面掺雜濃度比例3:1 pHEMT功率線性增益、輸出功率、
功率附加效率與輸入功率之關係圖……………………….....30
圖2-19面掺雜濃度比例4:1 pHEMT功率線性增益、輸出功率、
功率附加效率與輸入功率之關係圖…..……………………...30
圖2-20不同面掺雜濃度比例之功率線性增益(Power Gain)………….31
圖2-21不同面掺雜濃度比例之功率附加效率(PAE)…………….…...32
圖2-22不同面掺雜濃度比例之輸出功率(Output Power)…………….32
圖2-23不同面掺雜濃度比例之Flicker Noise………………………....34
圖2-24不同面掺雜濃度比例之Noise Figure,NFmin…………….……34
圖3-1 FET小訊號等效電路模型…………………………..….……….39
圖3-2圖Rs萃取示意圖……………………………………………..…40
圖3-3圖不同汲極電流對順向偏壓下閘極電流曲線圖………………41
圖3-4在順向偏壓下R-C網路的分佈圖……..……………………….43
圖3-5 pHEMT元件在順向偏壓下的小訊號模型……………….…….44
圖3-6 Z參數之虛數部分與頻率之關係圖……………………….……44
圖3-7 Z11之實數部份與閘極電流之關係圖……………………….…45
圖3-8小訊號等效電路由三個串聯區塊G、Is、D組成………………...48
圖3-9 Is等效電路分成IFET及 ST兩個區塊……………………..…48
圖3-10本質元件等效電路圖…………………………………………..49
圖4-1 無線通訊系統之射頻開關的應用……………………………...53
圖4-2 元件被動區工作等效圖………………………………………...56
圖4-3射頻開關之基本架構(二極體/場效應電晶體)…………………57
圖4-4射頻開關之系統組成圖…………………………………………57
圖4-5 SPST電路Layout圖……………………………………………58
圖4-6電路製程完成圖…………………………………………………59
圖4-7串並聯型微波開關電路架構……………………………………60
圖4-8微波開關小訊號等效電路圖……………………………………60
圖4-9 不同面掺雜濃度比例微波開關Insertion Loss……………..….63
圖4-10不同面掺雜濃度比例微波開關Isolation……………….……. 63
圖4-11上下面掺雜濃度比1:1 Off State示意圖………………………64
圖4-12上下面掺雜濃度比4:1 Off State示意圖………………………64
圖4-13 2階諧波對輸入功率的作圖…………………………….……..65
圖4-14 3階諧波對輸入功率的作圖…………………………..……….66


表目錄
表2.1 不同面掺雜濃度比例之霍爾量測.....................................17
表2.2 不同面掺雜濃度比例之理想因子比較..................................24
表2-3不同面掺雜濃度直流與高頻特性整理...................................26
表2-4不同面掺雜濃度比例之三階截斷點(T.O.I)…………………33
表3-1外部寄生參數萃取值..................................................................45
表3-2不同面掺雜濃度比pHEMT之內部元件參數比較.....................51
表4-1串並接SPST高頻特性表...........................................65
[1] R. Dingle, H. L. Stormer, A.C. Gossard and W. Wiexmann, Appl. Phys., Vol. 33, p665-667,1978
[2] T.Mimura, S. Hiyamizu, T. Fujii and K. Nanbu, Jan. J. Appl. Phys., Vol. 19 L225-L227,1980.
[3] K. Hirakawa, H. Sasaki, and J. Yoshion, Appl. Phys. Lett., Vol. 45,p253,1984
[4] J. W. Matthews and A.E. Blakesless, J. Chystal Growth, Vol. 27, p.118,1974.
[5] S.M. Sze, “High-speed semiconductor devices” , John Wiley , 1990.
[6] G. Dambrine et all, “A new method to determining the FET Smallsignal circuit” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 36 no.7, pp. 1151, 1988.
[7] L. Yang et.all, “New method to measure source and drain resistance
of the GaAs MESFET Model” IEEE Electron Device Lett., vol.
EDL-7, pp. 75-77, 1986.
[8] W. Curtice et all, “A nonlinear GaAs FET model for uses in the design of output circuit for power amplifiers” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-33 no. 12, pp. 183, 1985.

[9] Manfred Berroth and Roland Bosch, "Broad-Band Determination of the FET Small-Signal Equivalent Circuit," IEEE Trans. Microwave Theory & Technology, Vol. 38, no. 7, July, 1990
[10] Honjo etal.,”Microwave Integrated Circuit.”

[11] Yakin Ayashi,”Microwave switching with GaAs FETs,”Microwave Journal,pp.61-74,November 1982.
[12] A.Gopinath,J.B.Rankin,”GaAs FET RF switches,”IEEE Trans.on ElectronDevices,Vol.ED-32,no.7,pp.1272-1278 ,July 1985.
[13] Kazuo Miyatsuji and Daisuke Ueda,”A GaAs High Power RF Single Pole Dual Through Switch IC for Digital Mobile Communication System,”IEEE Jounal of Solid-State Circuit,Vol.30,no.9,pp.979-983
,1995.
[14] Hisanori Uda,Takashi Yamada,Tesuro Sawai,Kaoru Nogawa, and Yasoo Harada,”High-Performance GaAs Switch IC Fabrication Using MESFET with Two Kinds of Pinch-off Voltages and a Symmetrical Pattern Configuration,”IEEE Journal of Solid-State Circuits,Vol.29,no.10,pp.1262-1269,1994
[15] R. Brederlow, W. Weber, D. Schmitt-Landsiedel, R. Thewes, “ Hot-carrier degradation of the low-frequency noise in MOS transistors under analog and RF operating conditions”, IEEE Trans. Electron Device ,vol 49, pp.1588-1596, 2002.
[16] 鄭嘉士,“空乏型異質結構場效應電晶體大訊號模型建立與微波功率放大 器電路設計",碩士論文,長庚大學電子研究所,桃園,第 5-11 頁,2006。
[17] 葉宗容,“矽化鎢應用於閘極金屬對元件熱穩定度以及微波射頻開關之製作與研究",碩士論文,中央大學電機工程研究所,桃園,第 50-62 頁,2003。
[18] 林正國,“異質結構高移導率電晶體模擬製作與大訊號模型之建立",碩士論文,中央大學電機工程研究所,桃園,第 8-11 頁,2001。
[19] 吳勁昌,“異質結構高移導率電晶體模擬製作與大訊號模型之建立",碩士論文,中央大學電機工程研究所,桃園,第 8-11 頁,2001。
[20] David M. Pozar,“Microwave Engineering,”AddisonWesley, 1990.

[21]書名:高頻電路設計GHz時代の高周波回路設計,原著:市川裕一,
青木勝,編譯:卓聖鵬,出版社:全華科技圖書股份有限公司.
[22]書名:微波工程,原著:David M.Pozar,譯者:郭仁財,出版社:高立圖書
有限公司.
[23] 林大業,“雙偏極化溝曹槽孔徑耦合微帶天線與微波開關之研製",碩士論文,中央大學通訊工程研究所,桃園,2003。
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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