對基于GaAs異質(zhì)結(jié)外延材料、0.15μm PHEMT工藝制造的國產(chǎn)低噪聲放大器（LNA）和驅(qū)動放大器（DA）各3種型號的GaAs微波單片集成電路（MMIC）進(jìn)行了溫度為150℃、H₂體積分?jǐn)?shù)為2%、時間為100 h的氫氣氛暴露試驗。試驗結(jié)果表明,低噪聲放大器和驅(qū)動放大器對氫氣氛較為敏感,試驗后線性增益、1 dB壓縮點輸出功率和驅(qū)動電流均發(fā)生了不同程度的退化,表現(xiàn)出氫中毒效應(yīng)。在試驗過程中,一種型號的低噪聲放大器的驅(qū)動電流表現(xiàn)出先小幅度波動后快速下降,最終穩(wěn)定基本不再變化的趨勢。對GaAs MMIC發(fā)生氫中毒的作用機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)地探討和分析,認(rèn)為H原子引起載流子濃度的減少和肖特基肖勢壘高度的改變是導(dǎo)致參數(shù)退化的主要原因。最后,給出了幾種降低電路因氫氣氛暴露所引起的可靠性風(fēng)險的方法。

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【部分圖文】：

圖1 低噪聲放大器電路原理圖

低噪聲放大器電路原理圖如圖1所示,為自偏置3級放大結(jié)構(gòu),圖中VD為放大器驅(qū)動電壓,采用源極串聯(lián)電阻抬高電位、柵極直流接地的方法提供晶體管偏置電壓,驅(qū)動放大器電路結(jié)構(gòu)與低噪聲放大器類似。將測試合格的各型號放大器芯片進(jìn)行適當(dāng)預(yù)處理后燒結(jié)在載體上,放置于氫效應(yīng)試驗箱內(nèi),箱內(nèi)試驗條件設(shè)定....

圖4 氫氣氛暴露試驗后低噪聲放大器和驅(qū)動

分別測試每種型號的5只放大器芯片試驗前后的線性增益、1dB壓縮點輸出功率和驅(qū)動電流,并對各參數(shù)變化量求均值,獲得的6種型號GaAsMMIC氫氣氛暴露試驗前后的參數(shù)平均變化量如圖4所示。3種型號低噪聲放大器因氫氣氛引起的參數(shù)退化幅度均大于驅(qū)動放大器,其中1dB壓縮點輸出功率和....

圖2 L1型低噪聲放大器100 h氫氣氛暴露

在100h的氫氣氛暴露試驗過程中,5只L1型低噪聲放大器總的驅(qū)動電流(ID,total)以及兩次數(shù)據(jù)采集間隔時間(100min)內(nèi)總的驅(qū)動電流變化量(ΔID,total)隨試驗時間(t)的變化關(guān)系如圖2所示。從圖2可以看出,隨著放大器在氫氣氛中暴露時間的增加,放大器驅(qū)動電流表....

圖3 氫氣氛暴露試驗后L1型低噪聲放大器

100h氫氣氛暴露試驗后,分別測試了5只L1型低噪聲放大器的線性增益、1dB壓縮點輸出功率和驅(qū)動電流,并與試驗前的測試結(jié)果對比,獲得的L1型低噪聲放大器試驗前后的參數(shù)變化量如圖3所示。可以看出,氫氣氛導(dǎo)致5只低噪聲放大器均發(fā)生了性能的退化,3個參數(shù)均發(fā)生了不同程度的降低。驅(qū)動....

本文編號：4023810