砷化鎵基體異質接面雙極性電晶體之研製與其在積體化功率放大器之應用

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蘇世宗(Shih-tzung Su ) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程研究所

論文名稱

砷化鎵基體異質接面雙極性電晶體之研製與其在積體化功率放大器之應用
(GaAs based HBTs and their applications in power amplifier)

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摘要(中)

目前通訊領域可以說是除了個人電腦周邊相關產品外，另一個相當熱門的產業。功率放大器是高頻電路中關鍵的零組件，其輸出功率的大小決定了通信距離的遠近，而其效益的好壞則影響著手機的待機時間長短和電池的使用時間。然而一般所設計的功率放大器目的是給無線通訊手機使用，因此其對於體積的大小有也所要求，必須盡可能的小型化且重量輕及模組化。是故單石微波積體電路MMIC 更在無線通訊中成為不可或缺的製程技術。
本論文主要在探討以砷化鎵為基體所製作的異質接面雙極性電晶體用於無線通訊系統中的功率放大器，與其各項設計理論與技術，並以積體化的方式完成功率放大器的製作。在本論文中主要在介紹異質接面雙極性電晶體的製程與量測，並利用AlGaAs/GaAs和InGaP/GaAs兩種不同材質做出功率元件並比較其特性；另外再針對不同基極厚度的設計來比較其元件特性表現。除此之外，另外介紹微波放大器的設計理論並利用氧化鋁基板的被動元件薄膜製程將其積體化實作出來。而本論文亦對功率放大器的設計原理及技術做簡介，包含其直流偏壓電路的設計、穩定度的考量及匹配網路的設計與負載線的設計理論；並對於異質接面雙極性電晶體中的非線性部分和熱效應的部分皆列入設計的考量內。

關鍵字(中)

★ 功率放大器
★ 單石微波積體電路
★ 異質接面雙極性電晶體
★ 砷化鎵
★ 磷化銦鎵
★ 鋁化砷鎵

關鍵字(英)

★ AlGaAs
★ GaAs
★ HBT
★ InGaP
★ MMIC
★ power amplifier

論文目次

砷化鎵基體異質接面雙極性電晶體之研製
與其在積體化功率放大器之應用
GaAs based HBTs and their applications in power amplifier
第一章導論
1-1 研究動機……………………………………………………1
1-2 論文摘要……………………………………………………3
第二章異質接面雙極性電晶體的製程與量測
2-1 AlGaAs/GaAs與InGaP/GaAs HBTs的研究 …………4
2-2 HBT元件的製程 ………………………………………5
2-2-1 元件結構 ………………………………………………6
2-2-2 元件製程 ………………………………………………7
2-2-3 元件佈局………………………………………………12
2-3 AlGaAs/GaAs與InGaP/GaAs DHBTs元件量測與分析
2-3-1 直流特性量測與分析…………………………………13
2-3-2 高頻特性量測與分析…………………………………17
2-3-3 功率元件量測與分析…………………………………24
2-3-4 結果與討論……………………………………………29
2-4 不同基極厚度的AlGaAs/GaAs SHBT之研究
2-4-1 直流特性量測與分析…………………………………33
2-4-2 高頻特性量測與分析…………………………………37
2-4-3 功率元件量測與分析…………………………………44
第三章氧化鋁基板上微波放大器之研製
3-1 微波放大器的設計原理………………………………54
3-2 氧化鋁基板上集總元件之製作………………………56
3-3 微波放大器電路設計…………………………………57
第四章積體化功率放大器之研製
4-1 單石微波積體電路功率放大器基本原理 …………62
4-1-1 直流偏壓點、穩定度的考量 ………………………63
4-1-2 匹配網路與負載拉移和負載線的設計考量 ………71
4-1-3 非線性的考量，熱效應的降低 ……………………77
4-2 功率放大器電路設計及其結果分析 ………………79
4-2-1 單一級放大器的設計 ………………………………79
4-2-2 二級功率放大器的設計 ……………………………91
第五章結論 ……………………………………………99
參考文獻 ……………………………………………………101

參考文獻

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Multifinger HBT’s“IEEE MICROWAVE AND GUIDED WAVE
LETTERS,VOL. 8, NO. 8, AUGUST 1998

指導教授

辛裕明(Yue-Ming Hsin)

審核日期

2001-7-5

推文