AlGaN/GaN凹槽栅MOS-HEMTs的频率特性

  电流增益截止频率fT和最大振荡频率fmax是微波功率晶体管的两个重要特征值。要测试这两个参数,器件要工作偏置在最大的直流跨导条件下,用网络分析仪Agilent E8363B测量其S参数。
 
  微波晶体管的S参数是在某一频率和某一偏置条件下,使输入端或输出端匹配时测得的,因此微波晶体管的S参数是频率和工作状态的函数,其使用频率和偏置条件也应与测量条件相同。在宽带放大器设计中,就需要在若干个频率点上进行测量。用网络分析仪可以方便地测出晶体管的S参数。通过测量不同频率下的S参数,推导出电流的短路电流增益H21和单向最大可用功率增益MAG。绘出增益和频率的特性曲线,通过电流增益和单向功率增益外推到0dB时的频率,分别为fT和fmax。
计算公式 
常规MOS-HEMTs器件 
 
图1 (a)常规MOS-HEMTs器件;(b)槽深为0.62nm的凹槽栅MOS-HEMTs器件;(c)槽深为2.71nm的凹槽栅MOS-HEMTs器件;(d)槽深为325nm的凹槽栅MOS-HEMTs器件的电流增益截止频率fT和最大振荡频率fmax。
 
  如图1所示,不同凹槽栅深度的MOS-HEMTs器件的小信号特性。从图中可知,常规MOS-HEMTs器件的fT和fmax分别为19.9%和12.5%,而凹槽栅深度为0.67nm、2.71和3.25nm的MOS-HEMTs器件的fT和fmax分别为18.8GHz和12.91GHz,18.4GHz和12.5GHz,19.6GHz和12.9GHz。和常规的HEMTs器件相比,MOS栅介质的引入并没有使fT的值发生退化,而使fmax的值减小了很多,说明了这层栅介质对器件有较高的寄生效应,正是寄生电容的增加让MOS-HEMTs器件的小信号特性发生退化。`

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