射频功率器件测试介绍

• RF Power Device(射频功率器件)
▲ ▲ ▲ ▲ ▲ VDMOSFET(垂直扩散金属绝缘体半导体场效应管) LDMOSFET(横向扩散金属绝缘体半导体场效应管) GaN-HEMT(氮化镓-高电子迁移率晶体管) GaAs-HEMT(砷化镓-高电子迁移率晶体管) SiC(碳化硅) Pin(磷化铟) 石墨烯 功率器件
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电容参数(LDMOS)
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射频参数(LDMOS)
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射频参数(LDMOS)
P-1dB压缩点 & P-3dB压缩点 在非线性射频功率放大器中，输出功率小时随着输入功率线性变化(即 线性增益)，而当输出功率增大到一定程度时与输入功率的变化不再呈线性 变化，我们定义P-1dB是指增益压缩1dB时候的最大输出功率；而P-3dB是 指增益压缩3dB时的最大功率，通常称为饱和功率(Psat)。
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直流参数(LDMOS)
Vgs(th)（栅源阈值电压/栅源开启电压） 该参数表征的是作为一个电压控制电流器件的关键参数，其主要体现于器件核心 区域—导电沟道由于栅极电压的变化，在掺杂反型区域的传导能力。在器件的使 用中，需要参考该值以及应用环境所需要的工作类型来妥善选取。
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直流参数(LDMOS)
而对功率晶体管的要求，主要是考虑击穿电压、最大集电极电流和最大管耗等参数 。
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射频功率放大器介绍(5)
♠ 射频功放电路的匹配：
针对不同参数的优化,具有不同的输入匹配要求。典型的有最大增益，最佳线性， 最高效率。一般效率的优化会带来增益的降低。 消除谐波可以通过输入和输出匹配来实现。功率放大器的输出匹配非常重要。最佳 的输出匹配可以得到尽可能多的输出功率，降低噪声获得更好的性能。不同的输出 匹配会产生不同的损耗，使得放大器的效率不同，带宽不同。
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直流参数(LDMOS)
g(fs) / gm（前向跨导） 该参数表征的是随着栅极电压的变化漏极电流的变化程度，这个参数与栅极和沟 道存在着极其密切的关系。
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热阻参数(LDMOS)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
RJC（结-壳热阻） 该参数表征的是器件在工作时所产生的热从核心区域到应用环境的散布途径和散 布能力。这主要取决于这个途径上使用的材料的热导系数和使用材料的厚度以及 不同材料之间的热传导能力。而目前常用材料的热导系数都是比较高的，如硅， 铝，铜，银，金以及一些合金等等，这样它们这些材料的接触面就成了影响该参 数的重要因素。
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射频功率放大器介绍(4)
♠ 射频功放的主要指标：
射频功率放大器电路设计需要对输出功率、激励电平、功耗、失真、效率、尺寸和 重量等问题进行综合考虑。 射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率，是研究射频功率放大器的关 键。
除此之外，射频功率放大器的指标还有：带内波动(增益平坦度)；峰均比；1dB压 缩点&3dB压缩点；三阶交调；噪声系数；端口回波和驻波；电压驻波比(VSWR)； 相位噪声
♠ 射频功放器及射频功放电路：
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射频功率放大器介绍(3)
♠ 射频功放的分类：
射频功率放大器按照电流导通角θ的不同分类，可分为甲(A)类、甲乙(AB)类、乙 (B)类、丙(C)类。
射频功率放大器按工作状态分类，可分为线性放大和非线性放大两种。线性放大 器的效率最高只能达到50％，而非线性放大器则具有较高的效率。 射频功率放大器通常工作于非线性状态，属于非线性电路。
射频功率器件测试简介
Ryan Li 2016
射频功率放大器介绍(1)
♠ 无线通信系统发射链路：
射频功率放大器(射频功放 RF PA)：射频功率放大器是发送设备的重要组成部 分。射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。除此之外，输出中的 谐波分量还应该尽可能地小，以避免对其他频道产生干扰。
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射频功率放大器介绍(2)
Rdon（漏源导通电阻） 该参数表征的是器件在完全开启的状态下，存在于漏源之间的器件本征的直流电 阻（直流功耗），一个良好的器件的漏电流一般忽略不计的情况下，器件的本征 直流功耗就全部体现于存在于电流流过的漏源通路中。形成器件的实际测试中， 该参数一般的值在mΩ级别，一个良好的器件该参数一定会是越小越好。
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射频参数(LDMOS)
输入输出谐振点： 射频功率器件会在器件内部进行内匹配电路设计以优化器件的工作频段，提 升在该频段内的增益，效率或健壮性。
金属-氧化物-半导体（电容）
射 频 功 率 器 件
金属键合引线（电感）
输出谐振点
输入谐振点
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结束
Thanks
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射频功率放大器介绍(6)
♠ 射频功放电路的匹配：
通信系统端口阻抗：50Ω；有线电视系统端口阻抗：75 Ω
微带线阶梯阻抗变换器
微带线连续阻抗变换器
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射频功率器件介绍
• RF(Radio frequency)射电频率
一般是300KHz～300GHz的辐射到空间的电磁频率
• Power 功率
一般输出功率达到mW(毫瓦)级别以上的器件称为功率器件
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射频功率器件横切面结构图
VDMOS
LDMOS
GaN-HEMT
GaAs-HEMT
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直流参数(LDMOS)
BVdss（漏源反向击穿电压） 该参数表征的是漏源间寄生二极管反向耐压值，其主要体现于MOS结构的外延 区域，LDMOS因为采用Resurf技术，使雪崩击穿点不会发生在外延面上，从而 有效的提高了雪崩击穿电压。