论文部分内容阅读
射频横向双扩散功率晶体管(RFLDMOS)是无线通讯基站功率放大器以及雷达发射机功率放大器的核心有源器件,同时它还广泛地应用于工业医疗科研领域和广播电视大功率发射机中。它在功放系统中的重要性和高利润率相当于现代计算机中CPU的地位。本论文主要围绕L波段和S波段基站用驱动级和输出级RFLDMOS的设计,封装,测试开展了一系列的研究工作,同时对L波段设计的驱动和输出级管芯进行了量产前的耐用性和可靠性评估。论文主要成果和创新点如下: 1.完成了L波段和S波段RFLDMOS驱动级和输出级芯片的设计,并进行L波段基站用RFLDMOS量产前的耐用性和可靠性评估。器件射频功率特性均满足设计指标,其中L波段驱动级和输出级RFLDMOS芯片的功率附加效率分别为82%和72%,器件功率密度为1.13W/mm,同时器件顺利地按照工业界标准通过了耐用性测试,包括P3dB点10∶1驻波比阻抗失配,输入功率过冲3~5dB以及漏极工作电压40%抬升测试,S波段芯片也达到设计指标,输出级芯片2GHz下输出功率103W,PAE超过60%,功率密度大于1W/mm。 2.通过器件结构和工艺优化,将RFLDMOS器件的输出电容和密勒电容分别降至270fF/mm和15fF/mm,器件的ft和fmax约为11.5GHz和20GHz,导通电阻为14.5Ω·mm左右,饱和电流密度可至160mA/mm。另外,器件的HCI效应也得到了有效抑制,静态电流外推20年漂移低于5%。 3.结合网络分析仪的误差模型和校准技术提出了提高大功率负载牵引测试准确性和精度的思路和方法。在国内本论文首次验证了大功率开环有源负载牵引技术并对比分析了自行设计的RFLDMOS分别在有源和无源负载牵引系统上的测试结果以及从实际体验的角度总结了两类系统各自优缺点,积累了第一手有源负载牵引技术测试经验。 4.制作了基于TRL技术的渐变线微带线夹具及其校准件,并应用到本论文设计的RFLDMOS大功率负载牵引测试系统中。结合TRL校准技术原理通过软件计算提取了TRL夹具的S参数,有效地将被测件端面阻抗可匹配范围拓展到32.6∶1,等效为最小可测量实部阻抗值为0.45Ω。