低噪声放大器的性能随半导体器件的发展同时优化,采用PHEMT(赝配高电子迁移率晶体管)的低噪声放大器在频率为800MHz时的噪声系数可低至0。4dB,增益约17dB;在1900MHz频段的噪声系数可低至0。6dB,增益为15dB左右。80585
微波晶体管是较晚开发的三电极半导体器件,因其卓越的性能一经推出便得到了普及,且持续向集成化、大功率、高频率发展,一般用作放大器,但在振荡器、倍频器、混频器、开关等电路中也能够运用。在此介绍五种时下较为普及的元件:
1)双极型晶体管(BJT),是一种典型的半导体器件,是普通三极管向射频与微波频段的递进。BJT器件一度长期采用SGP等效电路模型作为工业标准,随着对精度要求的越来越高,自1985年开始国际上先后出现了更加先进的模型,比如Mextram模型、HICUM模型和VBIC模型,2004年,HICUM模型和Mextram模型被CMC(The Compact Model Council)选为BJT标准模型[3]。
2)金属氧化层半导体场效应晶体管(MOSFET),一种绝缘栅极场效应管,多应用于2。5GHz以下频段。MOSFET依据其工作载流子极性的不同,可分为N型与P型两种类型。它于1960年首次被实验操作成功,其原理与BJT完全不同,并且由于它性价比高、体积小、整合度高的特点,在大型或超大型集成电路中,重要性远远高于BJT。论文网
3)金属半导体场效应晶体管(MESFET),相对于以硅质料为底的MOSFET,它是一种以砷化镓质料为底的肖特基势垒栅极场效应管。GaAs-MESFET性能优良,与微波硅BJT相比,不仅工作频率高、噪声低,而且具有高饱和电平,也更加稳定。
4)高电子迁移率晶体管(HEMT),是一种异质结场效应晶体管。顾名思义,它是利用具有很高迁移率的所谓二维电子气来工作的,所以能够被应用于超高频和超高速领域。HEMT还具有很好的低温性能,可用于低温研究工作(如分数量子Hall效应)中。
5)异质结双极型晶体管(HBT),由砷化镓层和铝镓砷层构成,与结构相近的同质结相比,具有特征频率高、厄利电压高、最高振荡频率高等特点,在应用方面有Si/SiGe HBT、AlGaN/GaN HBT、PET和MISTJET。
从1988年至今,微波半导体器件的发展势如破竹,新材料的更新迭代十分迅速,它们还在不断地朝更低噪声、更宽频带、标准化和集成化的方向延伸。