авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
-- [ Страница 1 ] --

«ПУЛЬСАР-2010»

ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ

ЭЛЕКТРОНИКА.

СЛОЖНЫЕ

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ

БЛОКИ РЭА

Материалы

IХ научно-технической конференции

01-03 декабря 2010 г.

г. Звенигород

55 лет

Московскому

НТОРЭС

им.А.С.Попова

1955 - 2010 В честь 50-летия изобретения радио в декабре 1945 года было основано Всесоюзное научно-техническое общество радиотехники и электросвязи (ВНТОРиЭ) имени А.С.Попова. Московское Правление было выделено из ВНТОРиЭ как самостоятельная организация 15 декабря 1955 года. Его полным правопреемником в настоящее время является Московское научно-техническое общество радиотехники, электроники и связи имени А.С.Попова.

Возглавляли Московскую организацию в разные годы выдающиеся ученые нашей страны: А.М.КУГУШЕВ - д.т.н., профессор, заслуженный деятель наук

и и техники РСФСР, крупный специалист в области мощного радиоприборостроения, Г.Т.ШИТИКОВ - д.т.н., инженер-полковник, С.В.НОВАКОВСКИЙ - д.т.н., профессор, основоположник отечественного телевидения, Л.Е.ВАРАКИН - д.т.н., профессор, крупный российский специалист в области систем и сетей связи. С ноября 2008 года и по сей день Московское НТОРЭС им.А.С.Попова возглавляет д.ф.-м.н., профес сор, генеральный директор ФГУП «НПП «Пульсар» А.Г.ВАСИЛЬЕВ, специалист в области микроэлектроники и СВЧ твердотельной электроники.

Ежегодно МНТОРЭС им.А.С.Попова проводит до 10 конференций, симпозиумов и школ-семинаров, более 50 семинаров, заседаний секций и “круглых столов”, организует группы научного туризма. При МНТОРЭС работают 28 научных секций по различным направлениям радиотехники, электроники, телевидения, связи и информатики.

МНТОРЭС сотрудничает с Российским и региональными Обществами радиотехники, электроники и связи, с другими отраслевыми обществами Москвы.

МНТОРЭС издает научные труды конференций, сборники тезисов докладов.

Познакомиться с подробной информацией о проводимых МНТОРЭС им.А.С.Попова мероприятиях и условиях участия в них можно на сайте:

www.mntores.inlife.ru.

Департамент радиоэлектронной промышленности Министерства промышленности и торговли РФ, Московское НТОРЭС им. А.С.Попова, ФГУП «НПП «ПУЛЬСАР», ФТИ РАН, ИРЭ РАН, МИРЭА, МГИЭМ, ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА.

СЛОЖНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ БЛОКИ РЭА Материалы IХ научно-технической конференции 01-03 декабря 2010 г.

г. Звенигород УДК 621.38 + 621.38.049.077 + 621.382.049. ББК 32.85 + 32. ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА. СЛОЖНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ БЛОКИ РЭА Материалы научно-технической конференции -М.: МНТОРЭС им. А.С.Попова, 2010. - 244 с.

Сборник составлен по материалам докладов IХ научно-технической конференции "Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА" (г. Звенигород, 1-3 декабря 2010 г.).

Материалы даны в авторской редакции.

Ответственные за выпуск Межекова Е.В., Савченко Е.М., Филатов А.Л.

Подписано в печать 22.11. Формат 60х841/16. Бумага офсетная № 1 - 65 гр.

Печ. л. – 15, Тираж 120 экз. Заказ № Отпечатано в типографии ФГУП «НПП «Пульсар»

г.Москва, Окружной проезд, д. © ФГУП «НПП «ПУЛЬСАР», 2010 г.

С 1 по 3 декабря 2010 г. в городе Звенигороде ФГУП «НПП «Пуль сар» совместно с МНТОРЭС им.А.С.Попова проводит IХ Всероссийскую научно-техническую конференцию «Пульсар-2010» - «Твердотельная элек троника. Сложные функциональные блоки РЭА».

Участники конференции - инженеры, научные сотрудники, аспиранты и студенты, а также специалисты институтов РАН и научно-производ ственных организаций России, руководители ведущих отраслевых предпри ятий радиоэлектронного комплекса.

На конференцию представлено более 100 научных докладов по сле дующим направлениям: СВЧ полупроводниковые приборы;

силовая элек троника и микроэлектроника;

приборы и устройства фотоэлектроники;

сложные функциональные блоки РЭА;

САПР в разработках полупроводни ковых ИЭТ и твердотельных блоков РЭА;

надежность и качество полупро водниковых приборов и блоков;

технология, конструирование и технологи ческое оборудование;

разработка и использование новых полупроводнико вых материалов и структур, в том числе, широкозонных полупроводников.

Рассматриваются перспективные разработки современных СВЧ мо дулей для систем радиолокации и дистанционного зондирования, новые технологические процессы, проблемы и перспективы развития СВЧ, сило вой и фотоэлектроники, вопросы проектирования высокоскоростных ИМС, возможности применения новых материалов для СВЧ техники.

Результаты исследований, размещенные в сборнике, представляют интерес для специалистов в области твердотельной электроники, а также студентов старших курсов и аспирантов по специальностям: «твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, прибо ры на квантовых эффектах», «технология и оборудование для производства по лупроводниковых материалов и приборов электронной техники», «проектирова ние и технология радиоэлектронных средств».

Сопредседатель Организационного комитета конференции, генеральный директор ФГУП «НПП «Пульсар», доктор физико-математических наук, профессор А.Г.Васильев Содержание Стр.

Предисловие…………………………………………………………………… …... Секция № 1.

«СВЧ твердотельная электроника»

Васильев А.Г., Гладышева Н.Б., Дорофеев А.А., Колковский Ю.В., Миннебаев В.М. Мощный GaN/SiC НЕМТ с шириной затвора 4, мм………………………………………………………………………………….…. …. Васильев А.Г., Гладышева Н.Б., Дорофеев А. А., Колковский Ю.В., Миннебаев В.М. Малошумящие GaN НЕМТ на подложках SiC и Al2O3……………………………………………………………………………….…. …. Бачурин В.В., Бычков С.С., Ерохин С.С., Романовский С.М. Оп тимизация конструктивных и электрофизических параметров затворного узла генераторных СВЧ LDMOS транзисторов………………………………. …. Бачурин В.В., Бельков А.К., Бычков С.С., Ерохин С.А., Пекарчук Т.Н., Романовский С.М. Мощные кремниевые СВЧ LDMOS транзисто ры (разработки ФГУП «НПП «Пульсар»)………………………………….…… …. Будяков А.С., Вагин А.В., Савченко Е.М. Активные смесители L диапазона частот на основе различных технологических процессов….… …. Будяков А.С., Кузьмин А.Д., Савченко Е.М. Генераторы, управ ляемые напряжением, на основе Si и SiGe технологии с диапазоном рабочих частот от 0,5 до 5 ГГц………………………………………………….. …. Будяков А.С., Вагин А.В., Завьялов И.А., Савченко Е.М. Статиче ские делители частоты с переменным коэффициентом деления с диа пазоном рабочих частот до 3 ГГц………………………………………………. … Будяков А.C., Першин А.Д., Савченко Е.М. СВЧ монолитные резо нансные усилители для диапазона частот 1,5 ГГц на основе кремниевой и кремний-германиевой технологии……………………………………………. … Будяков А.С., Вагин А.В., Мельничук С.А., Савченко Е.М. Моно литная интегральная схема преобразователя частоты со встроенными усилителями для L, S и С диапазонов частот………………………….…….. …. Вальд-Перлов В.М., Вейц В.В., Герасимов А.О., Миннебаев В.М., Мочалов М.Н. 70-ваттная ГИС ограничителя мощности S-диапазона….. …. Аболдуев И.М., Вальд-Перлов В.М., Вейц В.В., Герасимов А.О., Миннебаев В.М., Мочалов М.Н. 300-ваттная ГИС устройства защиты Х-диапазона………………………………………………………………………… …. Вальд-Перлов В.М., Вейц В.В., Зубков А.М., Черных А.В. МИС ограничителя СВЧ мощности на GaAs PIN диодах………………………….. …. Григорян Р.М., Евстигнеев Д.А., Евстигнеев А.С. Восьмика нальный мощный передающий модуль S-диапазона………………………. …. Колковский Ю.В., Глыбин А.А., Борисов О.В., Ивко А.М. Модуля тор питания для GaN СВЧ усилителя мощности…………………………….. …. Евстигнеев Д.А., Аронов В.Л., Евстигнеев А.С., Подадаева А.А., Поляков С.А. Модернизация мощного модуля бортовой АФАР L диапазона…………………………………………………………………………... …. Васильев А.Г., Колковский Ю.В., Миннебаев В.М., Аболдуев И.М., Абарыкин В.А., Тихомиров А.В., Иванов К.А. СВЧ модули Х диапазона с выходной мощностью до 5 кВт на GaN и GaAs HEMT……... …. Васильев А.Г., Колковский Ю.В., Миннебаев В.М., Абарыкин В.А., Тихомиров А.В., Иванов К.А. 500-ваттный GaN СВЧ модуль класса «система в корпусе» Х-диапазона…………………………………….. …. Колковский Ю.В., Миннебаев В.М., Перевезенцев А.В., Глыбин А.А., Редька Ал.В., Редька Ан.В. 4-х канальный ППМ для АФАр С диапазона……………………………………………………………………….….. …. Федоров Ю.В., Гнатюк Д.Л., Галиев Р.Р., Щербакова М.Ю., Свешников Ю.Н., Цыпленков И.Н. Усилители мощности КВЧ диапазо на на гетероструктурах AlGaN/AlN/GaN/Сапфир………………………….…. …. Федоров Ю.В., Гнатюк Д.Л., Галиев Р.Р., Щербакова М.Ю., Свешников Ю.Н., Цыпленков И.Н. Исследования влияния толщины барьерного слоя гетероструктур AlGaN/AlN/GaN/Сапфир на параметры НЕМТ КВЧ диапазона…………………………………………………………….. …. Федоров Ю.В., Гнатюк Д.Л., Пьянов В.И., Свешников Ю.Н., Цы пленков И.Н. МИС ультраширокополосных УМ диапазона частот 0.01- ГГц на гетероструктурах AlGaN/GaN/Сапфир………………………………… …. Гнатюк Д.Л., Федоров Ю.В., Галиев Г.Б., Галиев Р.Р., Щербако ва М.Ю. Монолитный малошумящий усилитель диапазона 30-37,5 ГГц на P-НЕМТ гетероструктуре на подложке GaAs……………………………… …. Семёнов Э.А., Бутерин А.В., Иванов А.В., Езопов А.В. Групповой приемопередающий модуль АФАР Х-диапазона для бортовых РЛС……. …. Степашкин А.В. Возможности применения МППУ в системах опо знавания подвижных объектов……………………………………………….…. …. Белкин М.Е., Лопарев А.В. Исследование шумовых характеристик оптоэлектронного генератора СВЧ сигналов……………………………….… …. Корнилов И.С., Кузьмин Ю.А., Тяжлов В.С. Выходной модуль за дающего генератора Х-диапазона для перспективных БРЛС…………….. …. Белкин М.Е., Белкин Л.М. Исследование оптоэлектронного преоб разователя частоты сигналов СВЧ диапазона……………………………….. …. Будяков А.С., Савченко Е.М. Монолитная интегральная схема двухкаскадного СВЧ усилителя мощности L диапазона частот на основе кремниевых транзисторов…………………………………………………….…. …. Разумихин К.А., Федоров И.В. Опыт конструирования СВЧ модулей с использованием многослойных СВЧ-плат………………………. …. Тихонов С.А., Севастьянов А.Г., Ссорин В.Н., Масленников Р.О., Артеменко А.А. Балансный КМОП смеситель диапазона 1,5 ГГц.. …. Дроздов Д.Г., Савченко Е.М. Особенности технологии самосовме щения при построении комплементарных биполярных транзисторов…... …. Дорофеев А.А., Гладышева Н.Б., Вальд-Перлов В.М., Черных А.В., Черных С.В., Сиделев А.В., Капров Д.Б., Герасимов А.О., Мин небаев В.М. СВЧ переключающие SiC диоды для высокотемператур ных применений………………………………………………………………….… …. Савинов О.М., Козлова В.Н. Разработка высокостабильных блоков задающих генераторов-синтезаторов когерентных частот на акусто электронных компонентах для серийных БРЛС……………………….…….. …. Арыков В.С., Гаврилова А.М., Дедкова О.А., Кривчук А.С. GaAs МИС двухпозиционного переключателя DC-2,5 ГГц в SO-8 пластиковом корпусе…………………………………………………………………………….... …. Цыбин М.С. Бездрейфовые ограничители спектра...…………………. …. Коломейцев В.А., Езопов А.В. Особенности питания мощных уси лителей Х-диапазона в монолитном исполнении………………………….… …. Аболдуев И.М., Вепринцев К.С., Герасимов А.О., Миннебаев В.М.

Твердотельный широкополосный генератор шума Х-диапазона………… …. Бутерин А.В., Железнов М.Б. 28-канальный (4х7) коммутатор сиг налов СВЧ-диапазона……………………………………………………………. …. Мандрик А.М. О перспективах использования методов и средств микроволновой фотоники в сверхширокополосной радиолокации………. …. Матвеенко О.С., Гнатюк Д.Л., Федоров Ю.В. Интегральный ан тенный элемент для диапазонов частот 5 ГГц, 10-12 ГГц……………….…... Мордовин А.В. Адаптивная пространственная обработка сигналов в системах вторичной радиолокации на основе ППУМ………………………... Дорофеев А.А., Красильников В.Д., Гладышева Н.Б., Черных С.В., Сиделев А.В. Исследование влияния контактного слоя на вольт амперную характеристику резонансно-туннельного диода на основе двухбарьерной гетероструктуры GaAs/AlAs………………………………….... Посадский В.Н., Савинов О.М., Козлова В.Н. Разработка многоре жимного малошумящего СВЧ генератора-синтезатора частот сантимет рового и дециметрового диапазонов «Орган-2М» на современных ра диоэлектронных компонентах…………………………………………………..... Вишневский Е.Г., Глебов Д. С Задающий генератор для наземных станций ВРЛ УВД двойного назначения……………………………………….. Вишневский Е.Г., Евстигнеев Д.А. Усилитель мощности для на земных станций ВРЛ УВД двойного назначения……………………………... Колковский Ю.В., Перевезенцев А.В., Миннебаев В.М., Алексан дров В.А., Легай Г.В. Четырехканальный суммарно-разностный при емник Х-диапазона для систем радиолокации…………………………….... Монастырев Е.А., Денисов П.Е., Кеврух С.Л., Кораблин М.А., Мар тенюк Д.В. Приемопередающие модули мм-диапазона для датчиков и.. систем ближней радиолокации………………………………………… Секция № 2.

«Микро-, фото- и силовая электроника»

Гаврушко В.В., Ионов А.С., Ласткин В.А. Кремниевые УФ фото приемники с низкой чувствительностью к видимому и ближнему ИК диапазонам……………………………………………………………………….….. Борисов И.С., Костюков Е.В., Маклаков А.М., Скрылев А.С. Осо бенности создания крупноформатных линейных и матричных фоточув ствительных приборов с зарядовой связью с учетом существующих технологических ограничений…………………………………………………….. Маклаков А.М., Ноженко В.Ю., Скрылёв А.С. Исследование харак теристик фотоприемного устройства видимого диапазона на основе матричного фоточувствительного прибора с зарядовой связью, рабо тающего в режиме ВЗН…………………………………………………………..... Прокопенко Н.Н., Будяков П.С., Серебряков А.И. Каскодные дифференциальные усилители с цепями собственной компенсации им педансов коллекторной нагрузки…………………………………………….…... Олейник А.С., Маслов Д.М., Васильковский С.В. Тепловые при емники с термочувствительным слоем из пленки VO2……………………..... Бородин Д.В., Осипов Ю.В. КМОП мультиплексоры от 1х64 до 640х512 ячеек для гибридных и монолитных фотоприемных устройств:

достижения и перспективы…………………………………………………….….. Алымов О.В., Арутюнов В.А., Богатыренко Н.Г., Прокофьев А.Е., Карпачева Т.А. ЛФППЗ с числом элементов 12000 и фотодиодами 6,56,5 мкм для сканирующих систем………………………………………...... Арутюнов В.А., Богатыренко Н.Г., Левко Г.В., Прокофьев А.Е., Илисавская Е.Ю. Фотоэлектрические параметры ЛФППЗ с числом элементов 2600 на основе обедненных диодов с протяженной аперту рой………………………………………………………………………………….….. Малашевич Н.И., Росляков А.С., Фёдоров Р.А. Исследование и разработка ОЗУ, предназначенных для высоконадежных систем обра ботки, хранения и передачи информации…………………………………….... Малашевич Н.И., Росляков А.С., Фёдоров Р.А. Исследование и разработка схем приема и обработки сигналов с МЭМС – преобразова телей……………………………………………………………………………….….. Анохин И.С., Корнеев С.В. Исследование влияния элементов инте гральной схемы на статические параметры быстродействующих опера ционных усилителей…………………………………………………………….….. Аль-Натах Р.И., Певцов Е.Ф., Чернокожин В.В. Моделирование и расчет параметров интегральных тепловых приемников излучения….…... Прокопенко Н.Н., Серебряков А.И., Будяков П.С. Метод повыше ния коэффициента усиления каскадов с общим эмиттером в аналого вых микросхемах с низковольтным питанием………………………………..... Наливайко О.Ю., Турцевич А.С., Солодуха В.А., Сидерко А.А., Филипеня В.А. Электрофизические характеристики МОП конденса торов на основе тонких слоев нитрида кремния…………………………….... Пугачёв А.А., Тубаев А.А. Двумерные модели структур фотопри емных ячеек с устройством антиблуминга………………………………….….. Певцов Е.Ф., Гусев М.Е., Зинис К.А., Хмельницкий И.В., Черно кожин В.В. Аппаратно-программный комплекс для экспериментальных исследований приборов с зарядовой связью………………………………….. Гаранович Д.И., Завадский Ю.И., Мякин С.В., Чернокожин В.В.

Устройство для контроля инфракрасных гибридных глубокоохлаждае мых фотоприемников в низкофоновых условиях в составе самолетного ИК-демонстратора………………………………………………………………….. Тихонов Р.Д., Черемисинов А.А. Новый магнитоконцентрационный эффект-магнитоконцентрационная модуляция рn-перехода……………...... Ледовских А.П., Максимов А.Н., Крымко М.М. Исследование влияния на пробивное напряжение конструкции и технологии изготов ления мощных полупроводниковых приборов с учётом поверхностного заряда……………………………………………………………………………….... Амеличев В.В., Аравин В.В., Вернер В.Д., Резнев А.А., Решет ников И.А. Перспективы применения тонкопленочных магниторези стивных наноструктур в многокристальных беспроводных МЭМС……….... Борисов И.С., Костюков Е.В., Пугачёв А.А. Приборно-технологи ческое моделирование электронно-чувствительного элемента ПЗС матрицы……………………………………………………………………………..... Секция № 3.

«Вопросы качества и надёжности при проектировании и производстве изделий твердотельной электроники»

Коренков И.В., Аронов В.Л., Григорян Р.М., Евстигнеев А.А.

Модельный анализ и параметрический синтез при проектировании мощного СВЧ транзисторного каскада………………………………………….. Дорофеев А.А., Дроздов Д.Г., Савченко Е.М., Черных А.В. Моде лирование высоковольтных диодов Шоттки на основе широкозонных полупроводников SiC и GaN…………………………………………………….... Певцов Е.Ф., Малето М.И., Чуйко А.В. Определение параметров SPICE-модели гистерезиса в структурах с тонкими сегнетоэлектриче скими пленками……………………………………………………………………... Аболдуев И.М., Миннебаев В.М., Герасимов А.О., Мочалов М.Н., Козлов А.Ю. Полосно-пропускающий фильтр с корректирующим накло ном амплитудно-частотной характеристики………………………………….... Коломейцев В.А., Езопов А.В. Адаптивный алгоритм стабилизации температуры при измерении многофункциональных модулей……………... Колпаков К.Н., Сысоев И.А. Особенности проведения испытаний на надежность интегральных схем СВЧ диапазона частот………………..... Вологдин Э.Н., Гантман И.Я., Сидоров Д.В. Исследование изме нения электрофизических параметров кремния при его облучении частицами радионуклидных источников………………………………………... Будяков А.С., Вагин А.В., Пронин А.А., Савченко Е.М. Разработка оснастки для измерения динамических параметров СВЧ МИС L и S диапазонов частот в безвыводных корпусах………………………………….. Днестранская Е.Ю., Дудинов К.В., Тихомиров В.Г., Емельянов А.М., Городецкий А.Ю. Калибровка параметров расчетных моделей для проектирования и оптимизации гетероструктур на основе GaAs….….. Турин В.О., Зебрев Г.И., Дорофеев А.А. Моделирование самора зогрева в полевом транзисторе с AlGaN/GaN гетеропереходом…………... Елесин В.В., Назарова Г.Н., Чуков Г.В., Усачев Н.А. Технология испытаний интегральных схем многоразрядных фазовращателей и ат тенюаторов для систем АФАР СВЧ диапазона………………………………... Анашин В.С. Требования Роскосмоса к электронной компонентной базе космических применений и порядок подтверждения стойкости к ионизирующим излучениям космического пространства…………………..... Вологдин Э.Н., Смирнов Д.С. Прогнозирование изменения коэф фициента передачи тока при облучении биполярных транзисторов ней тронами……………………………………………………………………………..... Будяков А.С., Греков А.И., Кузьмин А.Д. Методика импорта моде лей пассивных элементов ИМС в САПР Cadence…………………………….. Осипов К.Ю., Великовский Л.Э. Оценка возможности использова ния дрейфово-диффузионного приближения для создания физической модели AlGaN/GaN HEMT……………………………………………………….... Володин В.А., Ростанин А.Н., Христьяновский А.Г., Шумков И.Е. Создание высокоуровневых spice и bsim моделей полупроводнико вых элементов средствами САПР Cadence IC's и ISE TCAD……………….. Аврасин Э.Т., Вологдин Э.Н. Расчет пространственного распре деления радиационных дефектов в структурах полупроводниковых приборов при их облучении –частицами радионуклидных источни ков……………………………………………………………………………………... Дорофеев А.А., Дроздов Д.Г., Савченко Е.М. Вопросы моделиро вания гетероструктур и транзисторов на основе нитрида галлия………….. Секция № 4.

«Материалы, технологии и оборудование для разработки и производства изделий твердотельной электроники»

Алексанин А.А., Виноградов Р.Н., Ксенофонтов Д.Л., Корнеев С.В. Особенности лазерной подгонки параметров операционных усили телей………………………………………………………………………………….. Гуськов Б.Л., Концевой Ю.А. Поляризационный метод контроля дефектов гетероструктур AlN/GaN/SiC………………………………………….. Арендаренко А.А., Свешников Ю.Н., Цыпленков И.Н. Гетероэпи таксиальные структуры на основе GaN: состояние и перспективы раз работки и производства…………………………………………………………..... Чемекова Т.Ю., Литвин Д.П., Васильев А.В., Авдеев О.В., Нага люк С.С., Курин С.Ю., Роенков А.Д., Бараш И.С., Макаров Ю.Н. Про изводство подложек для эпитаксии III-N материалов………………………... Горох Г.Г., Обухов И.А., Соловей Д.В. «Интеллектуальные» по крытия на основе пористого анодного оксида алюминия…………………..... Козлов А.В., Королев М.А., Поломошнов С.А., Тихонов Р.Д., Че ремисинов А.А. Способы повышения разрешающей способности эле ментов микросистемной техники…………………………………………….…... Желаннов А.В., Удальцов В.Е. Исследование омических контактов к эпитаксиальным слоям нитрида галлия…………………………………….... Барышников Ф.М., Зайцев А.А., Концевой Ю.А. Применение мик роспектрального рентгеновского анализа для контроля полупроводни ковой технологии…………………………………………………………………..... Чепель А.И., Шоболов Е.Л., Герасимов В.А. Применение имплан тации ионов кремния для формирования структурно-совершенных сло ев кремния на сапфире…………………………………………………………..... Протасов Д.Ю., Малин Т.В., Тихонов А.В., Журавлев К.С. Анализ концентрационных и температурных зависимостей подвижности элек тронов для установления доминирующих механизмов рассеяния элек тронов в гетероструктурах AlGaN/GaN………………………………………….. Барышников Ф.М., Зайцев А.А., Концевой Ю.А. Применение ска нирующей электронной микроскопии для контроля гетероэпитаксиаль ных структур и технологических процессов изготовления транзисторов на их основе………………………………………………………………………….. Осипов К.Ю. Технология создания AlGaN/GaN/Si HEMT с длиной затвора 150 нм……………………………………………………………………..... Арендаренко А.А., Ермошин И.Г., Орешкин В.А., Свешников Ю.Н., Цыпленков И.Н. Особенности формирования гетероэпитакси альных структур AlGaN/GaN для СВЧ полевых транзисторов на различ ных подложках……………………………………………………………………….. Давыдов А.Х., Жмылев А.В., Онуфрийчук А.А., Павлюк-Мороз Н.А., Садыгина Г.И., Анисьина А.А. Совершенствование технологиче ского процесса монтажа поликоровых плат ГИС для модулей СВЧ……….. Зайцев А.А., Сидоров В.А., Чумакова Л.В. Изготовление плоских проводников для межсоединений в СВЧ микросборках……………………... Григорян Р.М., Колчин Г.С., Леонидов В.В., Гуляев И.Б. Про граммно-аппаратный комплекс автоматизированного измерения пара метров мощных многоканальных радиочастотных передающих моду лей……………………………………………………………………………………... В.В. Леонидов, Р.М. Григорян, И.Б. Гуляев Автоматизированный измерительный комплекс статических параметров n-канальных полевых транзисторов……………………………………………………………………….... Авторский указатель............................................................................................ Секция № 1.

«СВЧ твердотельная электроника»

МОЩНЫЙ GaN/SiC НЕМТ С ШИРИНОЙ ЗАТВОРА 4,6 мм А.Г.Васильев, Н.Б.Гладышева, А.А.Дорофеев, Ю.В.Колковский, В.М.Миннебаев ФГУП «НПП «ПУЛЬСАР», г.Москва Разработана конструкция и технология изготовления базового кри сталла СВЧ НЕМТ на основе гетероструктуры AlGaN на подложке полу изолирующего SiC. Кристалл транзистора предназначен для создания на его основе внутрисогласованных транзисторов и гибридных интегральных схем предназначенных для создания на их основе выходных высокомощ ных усилителей работающих в Х-диапазоне.

Кристалл имеет следующую конструкцию:

1. гетероструктура: 25 AlG0.26Ga0.74N (S.I.) AlG0.26Ga0.74 N(31018) 20 AlG0.26Ga0.74 N (S.I.) 2.5мкм GaN (S.I.) Подложка 4Н-SiC HPSI 2. топология: ширина затвора 4,6мм, длина затвора 0,5мкм, единич ная ширина затвора 100 мкм, расстояние сток исток 4 мкм, затвор распо ложен в центре, воздушные мостики соединяют секции истока.

3.Размеры кристалла 1450650100мкм. Заземление истока осущест вляется проволокой при монтаже кристалла.

Внешний вид собранного кристалла представлен на рисунке 1.

4.Статические характеристики: крутизна ВАХ S =140 мСм/мм, Ток насыщения истока при «0» на затворе IO ЗИ =0,7 A/мм, макси мальное допустимое напряжение сток-исток Uс-и макс.=60B, максималь ная отдаваемая мощность в непрерывном режиме Рвых=2Bт/мм, макси мальная отдаваемая мощность в импульсном режиме при скважности и длительности импульса не более 100мкс Рвых. имп =4Bт/мм.

Рисунок 1. Внешний вид кристалла GaN/SiC СВЧ HEMT.

В таблице №1 приведены параметры разработанного кристалла СВЧ НЕМТ и ближайших зарубежных аналогов выпускаемых серийно за рубе жом.

Таблица 1.

Фирма произво- Частота, Усиле- Отдаваемая в непрерывном ре- Шири дитель, изделие. ГГц ние, жиме выходная мощность, при- на за дБ ведённая к ширине затвора. твора, Вт/мм мм ФГУП «НПП «Пульсар», 10 8 2 4, кристалл 4.6 мм TOSHIBA, 8.5-9.6 9 2 2кр.

TGI8596- 12, TriQuint sem.

10 12 4 TGF2023- Сравнение с мировыми достижениями показывает, что разработан ный транзистор находится на уровне современных серийных образцов.

МАЛОШУМЯЩИЕ GaN НЕМТ НА ПОДЛОЖКАХ SiC и Al2O А.Г.Васильев, Н.Б.Гладышева, А.А.Дорофеев, Ю.В.Колковский, В.М.Миннебаев ФГУП «НПП «ПУЛЬСАР», г.Москва В настоящей работе представлены результаты исследования AlGaN/GaN HEMT изготовленных ФГУП «НПП «Пульсар» на гетерост руктурах, выращенных ЗАО «Элма-Малахит» методом MCVD на подлож ке Al2O3 (0001) отечественного производства и подложке 4Н-SiC HPSI производства фирмы Cree. Гетероструктуры имели одинаковую конструк цию эпитаксиальных слоёв:

42 AlG0.28Ga0.72N(S.I.) 185 AlG0.28Ga0.72N(1,51018) 23 AlG0.28Ga0.72N(S.I.) 2 мкм GaN (S.I.) Измерения, проведённые методом Холла при температуре 300К, по казали подвижность и концентрацию электронов:

гетероструктура на подложке Al2O µ 300=1290см2/Вс, Nдэг=1,171013 см-2;

гетероструктура на подложке 4Н-SiC HPSI µ 300=1345см2/Вс, Nдэг=1,51013 см-2.

Изготовленные транзисторы имеют: длину затвора 0,5-0,6 мкм;

ши рину затвора 150 мкм;

расстояние сток-исток 3 мкм. «Меза» изоляция ак тивных областей транзисторов осуществлялась плазмо-химическим трав лением гетероструктуры на глубину 0,12 мкм. Омические контакты на ос нове системы металлизации Ti(150)/Al(800)/Pt(600)/Au(2000) изго тавливались методом «взрыва» с использованием контактной DUV фото литографии. Отжиг омических контактов проводился в атмосфере азота при нормальном давлении при температуре 700оС. Удельное сопротивле ние омических контактов к=510-5 Омсм. Металлизация затвора:

Ni(600)/Au(2000).

Измеренные характеристики транзисторов представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Материал Режим измерения К Ш.МИН К Р.ОПТ U ПР.СИ,[B] положки [дБ] [дБ] (при UЗИ=0В) Uси, [В] Iси, [A] Al2O3 4 0,018 2,0 6,3 4Н-SiC 4,5 0,017 1,7 14,2 НPSI Полученные результаты показывают целесообразность использова ния гетероструктур на основе подложек SiC HPSI при изготовлении мало шумящих транзисторов.

ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЗАТВОРНОГО УЗЛА ГЕНЕРАТОРНЫХ СВЧ LDMOS ТРАНЗИСТОРОВ В.В.Бачурин, С.С.Бычков, С.С.Ерохин, С.М.Романовский ФГУП «НПП «Пульсар», г.Москва Затворный узел элементарных транзисторных ячеек, включающий в свой состав индуцированный n-канал, подзатворный диэлектрик и элек трод затвора (рисунок 1), оказывает решающее влияние на частотные свойства мощных генераторных СВЧ LDMOS транзисторов. Одним из ос новных факторов, ограничивающих диапазон верхних рабочих частот при боров данного класса, является постоянная времени цепи затвора. При большой постоянной времени цепи затвора, обусловленной достаточно высоким удельным сопротивлением поликремния, легированного фосфо ром (~20 Ом/ ) и силицидов вольфрама (WSi/Si*) и других тугоплавких металлов (12 Ом/ ), используемых для шунтирования поликремния, транзисторную LDMOS структуру приходится расчленять на ряд автоном ных блоков с относительно с относительно короткими (Wз 80 мкм) за творными зубцами в каждом из них (рисунок 2,а), что, в итоге, приводит к увеличению общей площади кристалла, увеличению межэлектродных ем костей и индуктивности присоединяемых к кристаллу внешних проволоч ных выводов, со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями.

Рисунок 1. Поперечное сечение фрагмента элементарной транзисторной СВЧ LDMOS ячейки.

Удлинение затворных зубцов в современных мощных кремниевых СВЧ LDMOS транзисторах до Wз = 300…400 мкм позволяет разместить элементарные транзисторные ячейки более компактно в одном автоном ном блоке, вынести соединительные шины и контактные площадки стока и затвора на противоположные стороны кристалла (рисунок 2,б), уменьшить межэлектродные емкости, уменьшить длину и индуктивность присоеди няемых к транзисторной структуре внешних проволочных выводов, улуч шить частотные и энергетические параметры прибора. Это достигается ис пользованием в затворном узле узких (0,60,8 мкм) поликремниевых зуб цов, легированных фосфором Si*(Р), прошунтированных по всей длине однослойным (AlSiCu) или многослойным (Ti/TiW/Au) металлическим по крытием. Их удельное поверхностное сопротивление составляет 0,20, Ом/.

Рисунок 2. Топология транзисторной LDMOS структуры с короткими (а) и длинными (б) затворными зубцами (З - контактные площадки затвора, С - контактные площадки стока).

МОЩНЫЕ КРЕМНИЕВЫЕ СВЧ LDMOS ТРАНЗИСТОРЫ (РАЗРАБОТКИ ФГУП «НПП «ПУЛЬСАР») В.В.Бачурин, А.К.Бельков, С.С.Бычков, С.А.Ерохин, Т.Н.Пекарчук, С.М.Романовский ФГУП «НПП «Пульсар», г.Москва Первая в отечественной практике широкономенклатурная серия мощных кремниевых генераторных СВЧ LDMOS транзисторов типа 2П982А…М, включающая в свой состав 11 типономиналов приборов с нормированным уровнем отдаваемых в нагрузку в непрерывном режиме мощностей от 20 до 200 Вт в диапазоне частот до 400 МГц, от 10 до 70 Вт в диапазоне частот до 1000 МГц и от 5 до 30 Вт в диапазоне частот до МГц была разработана сотрудниками ФГУП «НПП «Пульсар» в рамках ОКР «Павильон» в период с июля 2003 года по ноябрь 2005 года. В основу приборов положена оригинальная отечественная базовая конструкция СВЧ LDMOS транзистора с молибденовым электродом затвора (рисунок 1) и базовая технология ее реализации, адаптированные к производственным условиям, технологическому оборудованию и техпроцессам завода «Пуль сар» и ФГУП «НПП «Пульсар», защищенные патентами РФ №2195747 с приоритетом от 25.06.2001г., №2338297 с приоритетом от 16.01.2007г., №2364984 с приоритетом от 04.03.2008г.

Рисунок 1. Оригинальная базовая отечественная конструкция СВЧ LDMOS транзистора с молибденовым электродом затвора.

В процессе выполнения ОКР «Павильон» были оптимизированы размеры и электрофизические параметры р–канальной и слаболегирован ной стоковой n–области транзисторных ячеек базовой конструкции СВЧ LDMOS транзистора, видоизменены конфигурации периферийного LOCOS-узла транзисторной структуры, соединительного истокового и за творных узлов и диэлектрического покрытия над слаболегированной n– областью стока элементарных транзисторных ячеек, введены дополни тельные металлические экраны между электродами стока и затвора тран зисторных ячеек двух конструктивно-техно-логических модификаций, оп тимизированы требования к параметрам высокоомного эпитаксиального р– –слоя исходных кремниевых р–р+–подло-жек, рассчитанных на работу при напряжении питания по стоку 40…45 В и 26…32 В в диапазоне частот до 400…1000 МГц и до 2000 МГц соответственно.

Вторая широкономенклатурная серия мощных кремниевых СВЧ LDMOS транзисторов типа 2П983А…Д с нормированным уровнем отда ваемых в нагрузку мощностей от 2,0 до 100 Вт на частоте 2 ГГц в режиме класса АВ при напряжении питания по стоку Uс. пит = 40 В, длительности импульса = 100 мкс, скважности Q = 10 разработана ФГУП «НПП «Пуль сар» в рамках ОКР «Драга» в период с мая 2007 года по ноябрь 2009 года.

Данная серия реализована на базе усовершенствованной ФГУП «НПП «Пульсар» базовой конструкции мощного кремниевого СВЧ LDMOS тран зистора с поликремниевым электродом затвора (рисунок 2), адаптирован ной ФГУП «НПП «Пульсар» совместно с ОАО «Ангстрем» в рамках СЧ ОКР «Драга-А» к оборудованию, техпроцессам и производственным усло виям ОАО «Ангстрем».

Рисунок 2. Усовершенствованная базовая конструкция СВЧ LDMOS транзистора с поликремниевым электродом затвора.

ФГУП «НПП «Пульсар» и ОАО «Ангстрем» в рамках СЧ ОКР «Дра га» разработали комплект транзисторных СВЧ LDMOS-структур (кристал лов) из 3-х типономиналов, выполненный в составе единого автономного блока на пластине диаметром 150 мм: 2П995А-5 размером 0,61,0 мм2;

2П996А-5 размером 2,11,0 мм2;

2П997А-5 размером 4,21,0 мм2. Кри сталлы 2П995А-5 предназначены для комплектации СВЧ LDMOS транзи сторов литеры 2П983Г, кристаллы 2П997А-5 для комплектации приборов литеры 2П983А, Б, В. Эти же кристаллы пойдут и на комплектацию мощ ных кремниевых СВЧ LDMOS транзисторов серии 2П982А…М. ОАО «Ангстрем» запланирован в качестве основного поставщика кристаллов 2П995А-5, 2П996А-5, 2П997А-5 для изделий 2П983А…Д и 2П982А…М.

Указанные изделия выполнены в металлокерамических корпусах КТ-25, КТ-55 и КТ-78 без бериллиевой керамики. Их основные электрические па раметры представлены на рисунке 3. Они предназначены для создания вы сокочастотных усилителей мощности приемо-передающих модулей РЛС с АФАР, решения перспективных задач радиолокации, мобильной связи, систем управления воздушным движением и других промышленных, на учных и медицинских применений. По основным параметрам, определяю щим применение в аппаратуре, разработанные в рамках ОКР «Павильон» и ОКР «Драга» изделия находятся на уровне современных зарубежных ана логов.

На рисунках 4 и 5 представлены зависимости входной, проходной и выходной емкостей от напряжения питания сток-исток и коэффициента усиления от рабочей частоты с применением экранирующего электрода и без него для СВЧ LDMOS транзистора 2П983А.

Рисунок 3. Первые отечественные СВЧ LDMOS транзисторы с диапазоном рабочих частот до 2 ГГц, разработанные ФГУП «НПП «Пульсар».

Рисунок 4. Графики зависимостей Рисунок 5. Графики зависимостей входной (С11и), проходной (С12и) и коэффициента усиления от рабочей выходной (С22и) емкостей СВЧ частоты транзистора с применением LDMOS транзисторов 2П983А и экранирующего электрода и без него BLF2045 от напряжения сток-исток. для СВЧ LDMOS транзистора 2П983А.

АКТИВНЫЕ СМЕСИТЕЛИ L-ДИАПАЗОНА ЧАСТОТ НА ОСНОВЕ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ А.С.Будяков, А.В.Вагин, Е.М.Савченко, ФГУП «НПП «Пульсар», г.Москва В данной работе рассматриваются особенности проектирования и ре зультаты моделирования широкополосных активных смесителей L-диапа зона частот на основе биполярных транзисторов различных технологиче ских процессов. Для построения смесителей была использована архитек тура на основе ячейки Джильберта (рисунок 1).

Достижение высоких зна чений динамического диапазона в рамках данной архитектуры, как правило, реализуется путем введения резистора местной от рицательной обратной связи Re.

Падение напряжения на резисто ре Re в режиме ограничения по входу, определяет максимальное значение амплитуды входного сигнала (Uвх.гр). Однако при этом возникает противоречие в отно шении достижения заданных Рисунок 1. Базовая архитектура значений коэффициента преоб на основе ячейки Джильберта, использованная для построения разования, коэффициента шума и смесителей. линейности.

Для снижения коэффициента шума, номинал резистора Re выбирает ся как можно меньшего значения, а требуемое значение падения напряже ния обеспечивается повышением опорного тока. Снижение номинала Re при фиксированном значении Rк приводит к повышению коэффициента преобразования. Следует учитывать, что повышенное значение коэффици ента преобразования может привести к ограничению координаты выходно го напряжения ранее достижения входным напряжением значения Uвх.гр.

Максимальная амплитуда выходного напряжения ограничивается значени ем напряжения питания (Еп) и выбранным значением падения напряжения на резисторе Rэ. Низкие значения напряжений питания могут привести к существенному ограничению амплитуды выходного напряжения, что при водит к необходимости снижать коэффициент преобразования при повы шенных требованиях линейности по входу.

Таким образом, при разработке высоколинейных активных смесите лей на основе ячейки Джильберта и низких значениях напряжения пита ния, следует снижать коэффициент преобразования в ядре смесителя. Дан ная рекомендация была использована при разработке трех вариантов сме сителей.

Смеситель См.1 построен в базисе элементов кремниевой биполяр ной технологии с проектной нормой 0,6 мкм. Биполярные транзисторы имеют многоэмиттерную структуру, максимальное значение граничной частоты составляет 20 ГГц.

В смесителе См.2 использованы биполярные одноэмиттерные тран зисторы (граничная частота до 15 ГГц) входящие в состав кремниевой БиКМОП технологии с проектной нормой 0,6 мкм. Отсутствие многоэмит терных транзисторных структур привело к необходимости объединения большого количества транзисторов, что привело к существенному повы шению площади межсоединений и паразитной емкости в топологии.

При моделировании смесителя См.3 были использованы модели элементов БиКМОП SiGe технологии с гетеробиполярными транзисторами с граничной частотой до 30 ГГц.

Основные параметры разработанных смесителей, полученные путем моделирования с учетом паразитных ёмкостей топологии, приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Основные параметры разработанных смесителей.

Наим. параметра и ед. измерения См.1 См.2 См. Полоса входных рабочих частот по 3 2,8 уровню 0 дБ, ГГц Полоса выходных рабочих частот по 3 2,8 уровню 0 дБ, ГГц Коэффициент преобразования 0,76 1,63 1, Fвх=1,5 ГГц, Fпч=10 МГц Точка компрессии на 1 дБ приведен -3,5 -4,5 -3, ная ко входу, дБмВт Коэффициент шума, дБ 11,2 11,6 11, Потребляемый ток, мА 82,3 82 82, Напряжение питания, В 5 5 Результаты моделирования, приведенные в таблице 1, показывают, что основные параметры активного смесителя L-диапазона частот на осно ве ячейки Джильберта несущественно изменяются при изменении гранич ной частоты используемых биполярных транзисторов от 15 до 30 ГГц.

ГЕНЕРАТОРЫ, УПРАВЛЯЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЕМ, НА ОСНОВЕ Si И SiGe ТЕХНОЛОГИИ С ДИАПАЗОНОМ РАБОЧИХ ЧАСТОТ ОТ 0,5 ДО 5 ГГЦ А.С.Будяков, А.Д.Кузьмин, Е.М.Савченко ФГУП «НПП «Пульсар», г.Москва Генераторы, управляемые напряжением, являются неотъемлемой ча стью устройств синтеза частот. Стремление к микроминиатюризации при вело к построению генераторов, управляемых напряжением (ГУН), в мо нолитном исполнении. При конструировании монолитных интегральных схем (МИС) генераторов, наибольшие сложности вызывает интеграция ре зонансного контура на единой подложке с активными элементами.

Добротность ненагруженного колебательного контура LC типа опре деляется добротностью входящих в него варикапов и катушки индуктив ности. Как правило, в диапазоне частот единицы ГГц добротность нена груженного контура определяется добротностью катушки индуктивности, тогда как в диапазоне частот десятки ГГц определяющей является доброт ность варикапа. Поэтому в данной работе при проектировании элементов контура наибольшее внимание было уделено оптимизации топологии ка тушки индуктивности. Топология катушки индуктивности была оптимизи рована в программе электромагнитного моделирования Sonnet Suite [1] с использованием рекомендаций [2] и аналитических выражений [3]. Для разработки ряда СВЧ МИС генераторов, управляемых напряжением, сформирована библиотека индуктивностей, интегрированная в САПР Cadence Virtuoso. Результаты моделирования в SpectreRF приведены в таб лице 1.

Таблица 1.

Основные параметры спроектированных СВЧ МИС ГУН.

КМОП КМОП Бип. тр-ры SiGe ГБТ, SiGe ГБТ, Акт. эл-ты 0,25 мкм 0,6 мкм 0,6 мкм 0,25 мкм 0,25 мкм Диапазон 473…597 600…785 835…1024 2200…2500 4500… перестройки, МГц Фазовый шум при -98/ -121 -102/ -137 -101/ -123 -83/ -109 -89/ - отстройке 100 кГц/ 1 МГц Выходная мощность +7 +5,5 -10 -5,5 -4, в нагрузке 50 Ом, дБм 1. Электронный ресурс - www.sonnetsoftware.com 2. Будяков А.С., Конев Д.Н., Прокопенко Н.Н., Савченко Е.М. Особенности ав томатизированного проектирования индуктивных элементов в интегральном исполне нии // Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА: матер. науч но-технич. конф. -М.: МНТОРЭС им. А.С.Попова, 2008. С. 120-122.

3. S. Mohan, M. Hershenson, S.P. Boyd, T.H. Lee, Simple Accurate Expressions for Planar Spiral Inductances // IEEE JSSC, 1999. Vol. 34. No. 10, oct.

СТАТИЧЕСКИЕ ДЕЛИТЕЛИ ЧАСТОТЫ С ПЕРЕМЕННЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ДЕЛЕНИЯ С ДИАПАЗОНОМ РАБОЧИХ ЧАСТОТ ДО 3 ГГц А.С.Будяков, А.В.Вагин, И.А.Завьялов, Е.М.Савченко ФГУП «НПП «Пульсар», г.Москва Многие задачи, связанные с формированием сигнала требуют осуще ствления преобразования частоты, одним из видов которого является деле ние частоты.

Для обеспечения быстрой перестройки частоты и унификации мик росхем применяются делители частоты с переменным коэффициентом де ления. Существует большое количество схем регулировки коэффициента деления [1], многие из которых основаны на введении мультиплексора в цепь положительной обратной связи последовательно включенных тригге ров, при этом входы триггеров соединяются параллельно, что приводит к увеличению входной ёмкости.

В данной работе рассматриваются результаты проектирования инте гральной микросхемы (ИМС) статического делителя частоты (СДЧ) с пе ременным коэффициентом деления, управляемого бинарными кодами.

ИМС спроектирована в элементном базисе БиКМОП техпроцесса с мини мальным разрешением 0,6 мкм, на основе транзисторов с граничной часто той 8 ГГц. В схему четырехкаскадного СДЧ введен мультиплексор (рисун ки 1,2), который коммутирует сигналы с выходов каскадов деления часто ты, чем достигается изменение коэффициента деления частоты. Входы триггеров в такой схеме не объединяются, благодаря чему введение схемы управления не приводит к повышению входной емкости.

Рисунок 1. Блок схема СДЧ с переменным коэффициентом деления.

Рисунок 2. Схема управления СДЧ.

Управляющий код размерностью 2 бит подаётся на вход дешифрато ра, который преобразует код в 4 управляющих сигнала, подаваемых на входы ключей мультиплексора. Дешифратор позволяет снизить количество управляющих выводов ИМС и упростить формирование управляющего кода внешней аппаратурой.

Дешифратор осуществляет преобразование управляющих бинарных кодов в индивидуальные управляющие уровни для каждого ключа (4 клю ча в делителе на 16). Возможно изменение количества ключей для работы с другими коэффициентами деления.

Для обеспечения низкого потребляемого тока в схеме дешифратора использованы логические элементы ТТЛ. Ключи представляют двухъярус ные коммутаторы тока на основе дифференциальных каскадов, что обес печивает хорошую изоляцию между каскадами деления частоты. Откры тые коллекторные выходы ключей объединены по схеме "монтажное ИЛИ" и далее подключены к выходному буферу.

Выбранное схемотехническое решение позволяет относительно про сто изменить схему и топологию ранее спроектированный ИМС статиче ского делителя частоты [2,3] для расширения функциональных возможно стей практически без ухудшения динамических параметров.

Основные параметры спроектированной ИМС, полученные при мо делировании с учетом паразитных параметров топологии, приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Параметры ИМС СДЧ с переменным коэффициентом деления при ЕП=5 В, RН=50 Ом, RГ=50 Ом.

Коэффициент деления Параметр, единица измерения Условия 2 4 8 Бинарный код управления 00 10 01 Нижняя граница диапазона рабочих Рвх=1 мВт частот при синусоидальном входном 120 120 120 сигнале, МГц Верхняя граница диапазона рабочих Рвх=1 мВт 2,8 2,9 2,9 2, частот, ГГц Чувствительность, дБм fвх=1,5 ГГц -25 -25 -25 - Верхний предел входной мощности, fвх=1,5 ГГц 10 10 10 дБм Уровень фазовых шумов, дБ/Гц отстройка -146,3 -146,9 -146,4 -146, 10 кГц Амплитуда выходного напряжения, fвх=200 МГц 290 291 292 мВ Амплитуда выходного напряжения, fвх=2,5 ГГц 241 273 299 мВ Ток потребления, мА 65,8 65,6 65,6 65, 1. Alioto M., Palumbo G. Model and design of bipolar and MOS current-mode logic / Springer, 2005. – 318 p.

2. Будяков А.С., Савченко Е.М. Оптимизация схемно-топологического решения ряда ИМС СВЧ делителей частоты // Твердотельная электроника. Сложные функцио нальные блоки РЭА: матер. научн.-технич. конф. – М.: МНТОРЭС им. А.С.Попова, 2008. С. 46-49.

3. Будяков А.С., Савченко Е.М. Особенности разработки ИМС широкополосных делителей частоты / Электроника, микро- и наноэлектроника. Сб. научн. тр. / Под. ред.

В.Я.Стенина. – М.: НИЯУ МИФИ, 2009.

СВЧ МОНОЛИТНЫЕ РЕЗОНАНСНЫЕ УСИЛИТЕЛИ ДЛЯ ДИАПАЗОНА ЧАСТОТ 1,5 ГГц НА ОСНОВЕ КРЕМНИЕВОЙ И КРЕМНИЙ-ГЕРМАНИЕВОЙ ТЕХНОЛОГИИ А.C.Будяков, А.Д.Першин, Е.М.Савченко ФГУП «НПП «Пульсар», г.Москва Резонансные усилители СВЧ диапазона широко применяются в при емных трактах систем связи и радиолокации. В зависимости от области применения к ним предъявляются различные технические и экономиче ские требования. Противоречия технических и экономических показате лей, как правило, разрешаются путем выбора соответствующей техноло гии.

В данной работе представлены результаты проектирования резо нансных усилителей диапазона 1,5 ГГц в базисе элементов кремниевой (Si) и кремний-германиевой (SiGe) технологий с использованием биполярных транзисторов. Для одновременного обеспечения согласования с трактом Ом и наименьшего значения коэффициента шума была выбрана схема с общим эмиттером и отрицательной обратной связью по току через индук тивность в цепи эмиттера [1], требуемое значение коэффициента усиления по мощности достигнуто применением двух каскадов усиления. В таблице 1 приведены основные параметры биполярных транзисторов и результаты моделирования резонансных усилителей спроектированных на основе Si и SiGe технологий.

Таблица 1.

Основные параметры транзисторов и резонансных усилителей диапазона 1,5 ГГц на основе Si и SiGe технологий.

Наим. параметра и ед. изм. Si 0,6 мкм SiGe HBT 0,25 мкм Максимальная граничная частота 15 транзисторов, ГГц Минимальный коэффициент шума 1,2 0, транзисторов, дБ Напряжение питания, В 5 2, Потребляемая мощность, мВт 17,5 6, Коэффициент усиления, дБ 23 Коэффициент шума, дБ 1,8 1, КСВН по входу и выходу, В/В менее 1,5 менее 1, Точка компрессии по выходу, дБм -3,9 -0, Таким образом, при относительной низкой стоимости, Si технология позволяет реализовать резонансный усилитель с сопоставимым значением коэффициента шума и коэффициента усиления, недостатком является большее значение потребляемой мощности.

1. John Rogers, Calvin Plett. Radio Frequency Integrated Circuit Design. Artech House, 2003.

МОНОЛИТНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ СО ВСТРОЕННЫМИ УСИЛИТЕЛЯМИ ДЛЯ L, S И С ДИАПАЗОНОВ ЧАСТОТ А.С.Будяков, А.В.Вагин, С.А.Мельничук, Е.М.Савченко ФГУП «НПП «Пульсар», г.Москва Использование кремниевой технологии позволяет обеспечить инте грацию на единый кристалл встроенных малошумящих усилителей, пере ключателей, усилителя сигнала гетеродина, усилителя промежуточной частоты и т.п. [1].

Успешному применению стандартной кремниевой технологии для построения пассивных СВЧ МИС смесителей препятствуют проблемы, связанные с большими потерями [2,3].

Основные параметры пассивного смесителя в значительной мере оп ределяются характеристиками симметрирующих устройств (СУ) [4,5]. Ис следования, основанные на численном моделировании СУ методом конеч ных элементов показали, что в диапазоне частот до 5 ГГц доминирующее влияние на потери в СУ на основе трансформатора оказывает сопротивле ние в тонких слоях металлизации, а не потери в проводящей подложке (удельное сопротивление подложки 25 Ом.см). Данное обстоятельство по зволяет говорить о перспективе применения пассивных смесителей L, S и C диапазонов частот на основе кремниевой технологии. Для обеспечения заданного коэффициента передачи преобразователей частоты на основе пассивных смесителей требуется установка дополнительного усилителя промежуточной частоты, который компенсирует потери на преобразова ние в смесителе. Как пра вило, для этой цели ис пользуется внешний ши рокополосный усилитель, который занимает допол нительное место на пе чатной плате устройства.

С целью снижения пло Рисунок 1. СВЧ МИС пассивного смесителя с встро- щади печатной платы енным усилителем сигнала промежуточной частоты. усилитель промежуточ ной частоты можно выполнить на едином кристалле с пассивным смесите лем (рисунок 1).

В схеме на рисунке 1 возможны различные варианты включения СВЧ МИС смесителя путем коммутации выводов 2, 7: режим пассивного смесителя или режим пассивного смесителя с усилителем промежуточной частоты. На рисунке 2 приведена топология СВЧ МИС преобразователя частоты по схеме рисунка 1.

Рисунок 2. Фотография топологии СВЧ МИС преобразователя частоты с встроенным усилителем промежуточной частоты.

Кристалл СВЧ МИС преобразователя частоты (рисунок 3) был соб ран в корпус QLCC6/8-1. Из рисунка 2 видно, что на кристалле имеется второй широкополосный усилитель, который может быть использован в качестве входного усилителя, однако он остался незадействованным ввиду недостаточного количества выводов в использованном корпусе. Графики частотной зависимости коэффициента преобразования СВЧ МИС (рисунок 1) в основных режимах работы приведены на рисунке 3.

а) б) Рисунок 3 (а) коэффициент преобразования СВЧ МИС преобразователя частоты (рису нок 1) в активном и пассивном режимах работы при частоте выходного сигнала МГц, (б) зависимость точки компрессии на 1 дБ для СВЧ МИС (рисунок 2) в активном режи ме от изменения режимного тока усилителя промежуточной частоты.

Следует заметить, что линейность СВЧ МИС преобразователя часто ты (рисунок 1) существенно зависит от режимного тока встроенного уси лителя. Данная зависимость объясняется тем, что встроенный усилитель имеет коэффициент усиления 20 дБ, незначительно изменяющийся от ре жимного тока, тогда как точка компрессии на 1 дБ по выходу существенно зависит от режимного тока усилителя.


Таким образом, разработан ряд СВЧ МИС пассивных смесителей на основе кремниевой технологии с параметрами, не уступающими по основ ным параметрам зарубежным аналогам, изготовленным по GaAs техноло гии. Перспективным направлением развития кремниевых СВЧ МИС пас сивных смесителей является интеграция вспомогательных усилителей, электронных ключей и т.п., которые позволят значительно расширить функциональные возможности конечного изделия.

1. Техническое описание микросхем Max9984, Max2039, Website: www.maxim ic.com.

2. Будяков А.С., Вагин А.В., Васильев А.Г., Мельничук С.А., Савченко Е.М. Крем ниевая СВЧ МИС широкополосного смесителя S-диапазона // Электроника, микро- и наноэлектроника. Сб. научн. тр. / Под. ред. В.Я.Стенина. – М.: НИЯУ МИФИ, 2010. С.

69-72.

3. Будяков А.С., Вагин А.В., Васильев А.Г., Мельничук С.А., Савченко Е.М. Крем ниевые СВЧ смесители на основе диодов Шоттки в монолитном и гибридном исполне нии // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы, 2010. Вып. 2 (225).

4. Савченко Е.М., Будяков А.С., Вагин А.В. Анализ основных направлений по строения кремниевых интегральных СВЧ преобразователей частоты в монолитном ис полнении // Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА: матер.

научно-технич. конф. -М.: МНТОРЭС им.А.С.Попова, 2009. С. 60-62.

5. Мельничук С.А., Будяков А.С., Савченко Е.М. Обзор СВЧ симметрирующих устройств на основе технологии LTCC // Твердотельная электроника. Сложные функ циональные блоки РЭА: матер. научно-технич. конф. -М.: МНТОРЭС им.А.С.Попова, 2009. С. 60-62.

70-ВАТТНАЯ ГИС ОГРАНИЧИТЕЛЯ МОЩНОСТИ S-ДИАПАЗОНА В.М.Вальд-Перлов, В.В.Вейц, А.О.Герасимов, В.М.Миннебаев, М.Н.Мочалов ФГУП «НПП «Пульсар», г.Москва Входные цепи приемного устройства предназначены для предвари тельного усиления или преобразования принимаемых антенной СВЧ сигналов малого уровня. Для выполнения этих функций широко исполь зуются высокочувствительные полупроводниковые приборы: малошумя щие полевые и биполярные транзисторы [1], смесительные и параметриче ские диоды, малошумящие лампы бегущей волны и др. При повышении допустимого уровня входной мощности, характерного для каждого типа прибора и способа включения его в линию передачи, прибор может выйти из строя. При значительных, превышающих допустимые, уровнях воздей ствующей на входе приемника мощности необходимо применять специ альные схемы защиты [2].

В работе представлены результаты проектирования топологии и из мерения параметров ГИС ограничителя мощности S-диапазона на базе GaAs p-i-n диодов, разработанных ФГУП «НПП «Пульсар».

Выбор GaAs как исходного материала для изготовления переключа тельных и ограничительных диодов обусловлен рядом его достоинств по сравнению с Si, а именно [3]:

1) наличием полуизолирующего, высокоомного материала, позво ляющего успешно выполнить монолитные защитные устройства;

2) высокой подвижностью электронов (примерно в 3 раза более вы сокой, чем в кремнии), что позволяет рассчитывать на существенно мень шие потери в n базе и n+ областях;

3) возможностью получения чрезвычайно резкой границы между р+ и i областями, в результате чего вклад р+ области в величину сопротивле ния потерь практически равен нулю;

4) высоким быстродействием (время выключения - единицы наносе кунд), что связано с малым временем жизни неосновных носителей Ж=2·10-8 сек.

Так как арсенид галлия уступает кремнию по теплопроводности, то для увеличения уровня допустимой рассеиваемой мощности используются многоэлементные приборы, выигрыш в тепловом сопротивлении Rт кото рых обусловлен:

- двухмерностью теплового потока от источника;

- применением конструкций с последовательным включением дио дов;

- применением для импульсных приборов теплового балласта, кото рый нагревается за время длительности импульсов и отдает свое тепло в паузах.

В режиме ограничения в диоде рассеивается мощность, состоящая из постоянной (при протекании прямого тока) и СВЧ мощности, рассеивае мой в последовательном активном сопротивлении. Эффективный способ уменьшения теплового разогрева – использование многих структур, тепло вые потоки которых не пересекаются при растекании к термостабильной поверхности, что определяет меньшее тепловое сопротивление, чем при непосредственном увеличении площади диодной структуры.

Изготовленная ГИС ограничителя мощности S-диапазона обеспечи вает при Рвх=70 Вт, =120 мкс и Q6, уровень выходной мощности Рвых30 мВт;

схема совмещает функции управляемой и неуправляемой защиты. Электрическая схема ограничителя представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Электрическая схема ограничителя СВЧ мощности, совмещающего функции управляемого и неуправляемого устройства защиты функции.

1. Миннебаев В.М., Королев С.А. Малошумящий усилитель Х-диапазона с уст ройством защиты от несинхронных помех высокого уровня // Твердотельная электро ника, сложные функциональные блоки РЭА. Матер. VII-й научно-технич. конф. «Пуль сар-2008». –М.: 2008. С.98.

2. Ропий А.И., Старик А.М., Шутов К.К. Сверхвысокочастотные защитные уст ройства. – М.: Радио и связь, 1993.

3. Аболдуев И.М., Миннебаев В.М. СВЧ устройства на основе GaAs ограничи тельных и переключательных диодов // Радиопромышленность, 2004. Вып. 2. С.90-95.

300-ВАТТНАЯ ГИС УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ Х-ДИАПАЗОНА И.М.Аболдуев, В.М.Вальд-Перлов, В.В.Вейц, А.О.Герасимов, В.М.Миннебаев, М.Н.Мочалов ФГУП «НПП «Пульсар», г.Москва В приемной аппаратуре современных радиолокационных станций устройство защиты (УЗ) является одним из важнейших элементов СВЧ тракта. Оно обеспечивает защиту входных цепей приемника (смесителей, полупроводниковых усилителей и др.) от мощных СВЧ сигналов «собст венного» передатчика, сигналов соседних радиолокационных станций и других внешних сигналов, способных вызвать нарушение работы прием ного устройства.

УЗ в микрополосковом исполнении, как правило, выполняется в виде отрезков линий передачи с включенными в них нелинейными элементами, меняющими свои электрические параметры либо при повышении некото рого порогового значения воздействующей на его входе СВЧ мощности, либо при подаче сигнала управления [1].

В докладе представлены результаты проектирования и измерения двухкаскадной ГИС 300-ваттного устройства защиты Х-диапазона. Сбо рочный чертеж УЗ представлен на рисунке 1.

Рисунок 1.

ГИС 300-ваттного устройства защиты.

В качестве нелинейных элементов УЗ использованы GaAs p-i-n диоды (С=0,5 пФ, R=1 Ом), разработанные ФГУП «НПП «Пульсар».

Разработанное УЗ обладает следующими характеристиками:

• Рабочая полоса частот – 9,5-11,0 ГГц.

• Вносимые потери – не более 2,2 дБ.

• Допустимая входная мощность – 300 Вт.

• Время срабатывания – не более 10 нс.

• Ток управления – 300 мА.

1. Ропий А.И., Старик А.М., Шутов К.К. Сверхвысокочастотные защитные уст ройства. – М.: Радио и связь, 1993.

МИС ОГРАНИЧИТЕЛЯ СВЧ МОЩНОСТИ НА GaAs PIN ДИОДАХ В.М.Вальд-Перлов, В.В.Вейц, А.М.Зубков, А.В.Черных ФГУП «НПП «ПУЛЬСАР», г.Москва В радиолокационных приемопередатчиках для защиты приемника от различных источников мощных несинхронных сигналов применяется пас сивное защитное устройство (ЗУ), содержащее нелинейный элемент, им педанс которого меняется в зависимости от амплитуды сигнала. В боль шинстве применений такое устройство должно иметь малые потери при прохождении сигнала малой мощности, высокий уровень допустимой входной мощности, а также высокое подавление сигнала при большой входной мощности.

Наиболее популярным вариантом такого рода ЗУ являются гибрид ные интегральные схемы (ГИС), ключевым элементом которых является полупроводниковый диод с pin структурой, включенный параллельно СВЧ тракту. Изготовление высокочастотных ограничителей целесообразно про водить на GaAs, что обусловлено малым временем жизни неосновных но сителей порядка 20 нс. Для реализации широкополосных устройств необ ходимо использование схем, где СВЧ тракт в одной и той же плоскости замыкается парой диодов PIN/NIP, что является достаточно трудоемкой задачей. Однако такой вариант конструкции может быть реализуем в инте гральной схеме (МИС).

В настоящей работе ставилась задача создания МИС, защищающей приемник в непрерывном режиме от входной мощности 10 Вт на частотах 2,5-3,5 ГГц. Мощность на выходе МИС при этом не должна превышать мВт. Вносимые потери МИС на малом сигнале должны быть минимальны, поскольку непосредственно входят в коэффициент шума приемника.

В ходе проектирования МИС использовался опыт работы [1], в кото рой описана копланарная МИС ограничителя, работающая в диапазоне частот 2-18 ГГц при входной мощности до 1,5 Вт и имеющая вносимые потери не более 0,3 дБ. Столь низкие потери были достигнуты, в частно сти, за счет использования диодов с очень малой площадью круглых PIN переходов. Однако эти диоды имели высокое тепловое сопротивление и выгорали при уровне входной мощности 2 Вт. Для уменьшения теплового сопротивления было решено использовать диоды с полосковой формой PIN переходов повышенной площади. Из технологических соображений ширина переходов была выбрана равной 5 мкм. Наилучшим вариантом, обеспечивающим необходимые параметры схемы, оказалась топология с использованием четверки П-образных диодов, включенных попарно на встречу друг другу на входе и выходе копланарного волновода.

Для изготовления МИС использовалась эпитаксиальная структура типа p+-i-n+-ПИGaAs, выращенная газофазной эпитаксией в МОС-гидрид ной транспортной системе. Буферный n+ слой (0,5 мкм), необходимый для уменьшения ростовых дефектов в процессе эпитаксиального выращивания и использующийся впоследствии для формирования омического контакта, имеет толщину 0,5 мкм и концентрацию носителей 5·1017 см-3. Концентра ция носителей в i-слое толщиной 2 мкм была выбрана на уровне 1·1014 см-3.


Затем формировался p+-слой толщиной 0,3 мкм и концентрацией носите лей 2·1018 см-3.

На первом этапе изготавливался омический контакт к p+-слою путем напыления металлизации Pt/Ti/TiN/Ti/Au/Ti и последующем её отжигом при температуре 450 С 1 мин. Такая технология позволяет получать пере ходное сопротивление не более 5·10-7 Ом·см2 [2]. На следующем этапе ме тодами ионно-химического и химического травления проводилось форми рование первой и второй мезы, служащих соответственно для формирова ния омического контакта к n+ и копланарного волновода, расположенного на полуизоляторе. Омическим контактом к n+ слою послужила система металлизации AuGe/Ti/Au. Контакт формировался по взрывной технологии с последующим отжигом 350 С 1 минуту и имел переходное сопротивле ние не более 1·10-6 [3]. Затем путем гальванического осаждения золота толщиной 2 мкм в окна фоторезиста и ионнохимического травления ме таллизации изготавливался копланарный волновод. На заключительной стадии осуществлялась пассивация структуры полиимидом и формирова ние гальванических мостиков, соединяющих диоды с волноводом.

При измерении рабочих характеристик МИС были получены пара метры близкие к расчетным. Так потери, вносимые МИС на малом сигна ле, составили не более 1,5 дБ, мощность на выходе МИС при уровне вход ного сигнала 10 Вт оказалась не более 10 мВт.

1. Аболдуев И.М., Вальд-Перлов В.М., Вейц В.В., Гарбер Г.З., Зубков А.М., Мин небаев В.М. Копланарный монолитный широкополосный ограничитель мощности с ультранизкими вносимыми потерями на малом сигнале // Тр. Междун. конф. CriMiCo 2006, сентябрь 2006. Севастополь, Украина.

2. Вальд-Перлов В.М., Вейц В.В. Низкоомный омический контакт к p-GaAs // Электронная техника, 2008. – Cер. 2. – Вып. 2. – С. 58-61.

3. Вальд-Перлов В.М., Вейц В.В. Низкоомный омический контакт к n-GaAs// Электронная техника, 2007. – Cер. 2. – Вып. 1. – С. 82-85.

ВОСЬМИКАНАЛЬНЫЙ МОЩНЫЙ ПЕРЕДАЮЩИЙ МОДУЛЬ S-ДИАПАЗОНА Р.М.Григорян, Д.А.Евстигнеев, А.С.Евстигнеев ФГУП «НПП «Пульсар», Москва В ходе работы по созданию 3-х координатной АФАР S-диапазона было принято решение конструктивно разделить приемные и передающие модули (ПДМ) антенны. На рисунке 1 представлена структурная схема ПДМ, разработанного в рамках данной работы.

Рисунок 1. Структурная схема 8-ми канального ПДМ.

ПДМ имеет 8 выходных каналов и работает в диапазоне 2,7-2,9 ГГц, выходная импульсная мощность составляет 40-60 Вт. При выборе числа выходных каналов учитывались габариты изделия, его масса, стоимость и надежность. На контрольный выход (ФАП) ответвляется часть выходного сигнала каждого канала, что позволяет следить за его текущим состоянием.

В состав ПДМ входят 9 усилителей с АРУ (8 в выходных каналах и в роли предусилителя). Усилители построены на основе транзисторов, спроектированных во ФГУП НПП «Пульсар». Для данного ПДМ были специально спроектированы проходные фазовращатели, вносящие фазо вый сдвиг от 0° до 337,5° с шагом 22,5°.

Блок управления выполнен на основе ПЛИС фирмы Xilinx. ПДМ пи тается выпрямленным напряжением промышленной частоты, которое пре образуется блоком питания, выполненным на основе импульсных преобра зователей, обеспечивающих высокий КПД при малых габаритах.

Все узлы ПДМ располагаются в одной плоскости, что обеспечивает легкий доступ к ним, и, как следствие, простоту сборки и настройки.

МОДУЛЯТОР ПИТАНИЯ ДЛЯ GaN СВЧ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ Ю.В.Колковский, А.А.Глыбин, О.В.Борисов, А.М.Ивко ФГУП «НПП «Пульсар», г.Москва Проведено экспериментальное исследование, разработана и внедрена конструкция модулятора для твердотельного СВЧ передатчика Х-диа пазона, с вторичным источником питания, буферным и накопительным конденсаторами и двумя инверсно управляемыми ключами. Результаты экспериментальных исследований показывают, что разработанная конст рукция позволяет обеспечивать высокий КПД передатчика при значитель ном снижении разогрева передатчика, эффективно защитить усилительный тракт от внесения помех с частотами преобразования ВИП и усиливать СВЧ сигнал с уровнем фазовых шумов минус 120 дБ/Гц (при частоте от стройки 100 кГц) без внесения дополнительных шумов и фазовых искаже ний в СВЧ сигнал.

На современном рынке радиолокационных систем наиболее востре бованы твердотельные усилители мощности благодаря их высокому сроку службы и малым габаритам. Постоянное развитие систем слежения за объ ектами, подразумевает применение различных видов модуляции (фазовая модуляция, фазовая манипуляция, амплитудная модуляция). Для работы с этими типами модуляции СВЧ сигнал должен иметь низкие фазовые и ам плитудные шумы. Эти требования к СВЧ сигналу и большое тепловыделе ние СВЧ транзисторов, подразумевают сложную систему электропитания и охлаждения. В системе, для которой разрабатывался модулятор, исполь зуются GaN транзисторы, которые в отличие от GaAs транзисторов имеют более высокий КПД и позволяют работать в линейной области при боль ших мощностях. GaN транзисторы имеют большее тепловыделение с ма лой площади из-за более высоких удельных мощностей.

Диапазон длительностей импульсов в современных РЛС составляет от 1200 мкс при минимальной скважности Q=4. Для улучшения теплово го режима СВЧ транзистора необходимо модулировать не только радио частотный импульс, но и напряжение питания. Причем импульс питания СВЧ транзистора должен быть шире СВЧ импульса не менее, чем на нс, для того, чтобы избежать искажения СВЧ импульса на фронтах пита ния и обеспечить разогрев кристалла перед рабочим СВЧ импульсом. То есть при минимальной длительности СВЧ импульса 1 мкс и менее и Q=4, скважность питания приближается к 2. Разработанный модулятор имеет диапазон входных напряжений 48-72 В. Для конвертации напряжения вниз был применен ШИМ преобразователь с выходным напряжением 550 В, способный отдавать в нагрузку 20 А. Несмотря на наличие дискретных со ставляющих в спектре питания ШИМ преобразователя в сравнении с ли нейным источником, выбор был сделан в сторону первого, так как ШИМ преобразователь имеет значительно более высокий КПД.

Для того, что бы исключить влияние шумов импульсного источника питания на СВЧ сигнал, был применен «двухключевой метод», схема ко торого приведена на ри сунке 1. Принцип действия данного метода лежит в инверсном управлении ключами. Последователь ность работы данной схе мы:

1. Ключ 1 – замкнут, ключ 2 – разомкнут;

про Рисунок 1. Электрическая схема двухключевого исходит заряд конденсато метода (Rn - СВЧ транзистор).

ра С1.

2. Ключ 1 – разомкнут, ключ 2 – замкнут;

происходит питание Rn.

Таким образом, осуществляется питание транзистора от заряженного конденсатора в импульсном режиме, исключающее проникновение пара зитных амплитудных составляющих ШИМ – преобразователя в СВЧ сиг нал. В этой системе используется конденсатор с большой емкостью мкФ на 80 В с малым эквивалентным последовательным сопротивлением.

Номинал конденсатора подобран таким образом, чтобы при длительности импульса 200 мкс падение напряжения не превышало 10%.

Для формирования фронтов импульса питания менее 100 нс, был применен драйвер, способный отдавать в затвор МОП ключа ток, равный А за 50 нс. Фронт импульса питания, измеренный на истоке ключа 2, пока зан на рисунке 2.

Рисунок 2. Фронт импульса питания, измерянный на истоке ключа 2.

Поскольку спектр фронта сигнала превышает 10 МГц, важную роль играет линия передачи от источника питания до СВЧ транзистора. В раз работанном устройстве была применена 50 Ом линия передачи длиной мм с подстроечным конденсатором, подключённым параллельно нагрузке.

Такой метод дал хороший экспериментальный результат, отображённый на рисунке 3.

Рисунок 3. Фронт импульса питания, измерянный после линии передач.

Фронт импульса, измеренный после линии передачи, составляет 75 нс, что удовлетворяет техническим требованиям.

МОДЕРНИЗАЦИЯ МОЩНОГО МОДУЛЯ БОРТОВОЙ АФАР L-ДИАПАЗОНА Д.А.Евстигнеев, В.Л.Аронов, А.С.Евстигнеев, А.А.Подадаева, С.А.Поляков ФГУП «НПП «Пульсар», г.Москва Модуль первичной разработки был представлен на конференции «Пульсар-2008», сейчас он осваивается в производстве. Вопрос о его мо дернизации – ответ на требование оперативного повышения уровня экс плуатационных характеристик, что свойственно быстро развивающимся областям техники.

Главная цель модернизации – повышение уровня выходной им пульсной мощности с 400 Вт до 700 Вт в рекордной полосе частот 1 -1, ГГц в каждом из 4-х каналов модуля. При этом габаритные и присоедини тельные характеристики модуля остаются неизменными.

В основе модернизации – новое поколение интегральных сборок под названием «усилитель мощности» взамен мощных СВЧ транзисторов, а также развитие принципа объемной интеграции.

Модернизированный модуль является приемопередающим устройст вом с коэффициентом шума в заданной полосе не более 4 дБ.

Рассмотрен вариант конструктивной модернизации корпуса с целью повышения технологичности сборки, контроля и ремонтоспособности.

По параметру удельная выходная импульсная мощность на единицу объема модуля полученный результат (2 кВт/л) превышает известные ми ровые достижения.

СВЧ МОДУЛИ Х-ДИАПАЗОНА С ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТЬЮ ДО 5 кВт НА GaN И GaAs HEMT А.Г.Васильев, Ю.В.Колковский, В.М.Миннебаев, И.М.Аболдуев, В.А.Абарыкин, А.В.Тихомиров, К.А.Иванов ФГУП «НПП «Пульсар», г.Москва В докладе представлены результаты проектирования и изготовления образцов твердотельных мощных СВЧ импульсных усилителей, предна значенных для использования в выходных СВЧ трактах передающих уст ройств радиолокационных систем.

1,5-киловатный модуль с воздушным охлаждением изготовлен на ба зе канальных импульсных усилителей мощности, разработанных на внут рисогласованных (ВСТ) GaAs HEMT [1].

В целях повышения уровня выходной мощности и КПД изготовлен 5-киловатный модуль с жидкостным охлаждением, в котором в качестве активных элементов выходных каскадов канальных усилителей мощности использованы ВСТ на GaN. Диапазон рабочих частот GaN усилителя мощ ности F = 9,7-10,7 ГГц при Кр = 43±1,5 дБ. Суммирование мощностей ВСТ осуществляется с помощью сумматоров типа гибридное кольцо, вы полненных на поликоровой подложке толщиной 1 мм. Для обеспечения безопасных тепловых режимов работы СВЧ транзисторов проведены теп ловые расчеты, позволившие определить оптимальную конфигурацию ра диатора и расход охлаждающей жидкости. На рисунке 1 представлена за висимость изменения температуры ВСТ от расхода жидкости (Тж = 20 С).

На рисунке 2 пред ставлено распределение температуры корпуса усилителя мощности в плоскости установки СВЧ транзисторов при расходе охлаждающей жидкости 70 л/мин (Тж = 20 С).

Для повышения КПД импульсных уси Рисунок 1. Зависимость изменения температуры ВСТ лителей мощности были от расхода жидкости (Тж = 20С) применены модуляторы, разработанные ФГУП «НПП «Пульсар» [2]. Усилители оснащены схемой автоматического отключения при: превышении температуры корпуса;

от сутствии входной мощности;

снижении скважности менее Qmin.

Рисунок 2. Распределение температуры по корпусу усилителя.

Изготовленные твердотельные СВЧ импульсные усилители мощно сти на GaN и GaAs ВСТ обладают высокими энергетическими показателя ми при наилучшем соотношении «выходная мощность / надёжность / мас со-габаритные характеристики».

1. Васильев А.Г., Колковский Ю.В., Миннебаев В.М., Аболдуев И.М., Абарыкин В.А., Тихомиров А.В. Канальный импульсный усилитель мощности для 1,5 кВт пере датчика Х-дипазона // Сб. докл. 8 научно технич. Конф. «Твердотельная электроника, сложные функциональные блоки РЭА», 2009. С.68.

2. Колковский Ю.В., Глыбин А.А., Борисов О.В., Ивко А.М. Модулятор питания для GaN СВЧ усилителя мощности / В наст. сб. С.34-36.

500-ВАТТНЫЙ GaN СВЧ МОДУЛЬ КЛАССА «СИСТЕМА В КОРПУСЕ» Х-ДИАПАЗОНА А.Г.Васильев, Ю.В.Колковский, В.М.Миннебаев, В.А.Абарыкин, А.В.Тихомиров, К.А.Иванов ФГУП «НПП «Пульсар», г.Москва Одним из основных компонентов РЛС, обеспечивающих требуемую дальность обнаружения объектов, является импульсный усилитель мощно сти (ИУМ). Замена существующих ламповых СВЧ усилителей Х-диапазо на на твердотельные существенно увеличивает параметры надежности РЛС. Использование в качестве активных элементов НЕМТ на широкозон ных материалах позволяет реализовывать ИУМ с высокими энергетиче скими параметрами при минимизации его массогабаритных характеристик.

В докладе представлены результаты проектирования и изготовления 500-ваттного GaN СВЧ модуля класса «система в корпусе» диапазона F=9,7-10,7 ГГц. В качестве GaN HEMT использованы перестроенные по частотному диапазону внутрисогласованные транзисторы TGI8596-50 [1].

Суммирование мощностей ВСТ осуществляется с помощью сумматоров типа гибридное кольцо, выполненных на поликоровой подложке толщиной 1 мм и металлизацией 30-40 микрон (увеличение толщины металлизации обусловлено необходимостью снижения потерь в МПЛ, возрастающих вследствие высокого уровня проходящей мощности). Суммирование на выходе модуля осуществляется волноводным Е-сумматором, имеющим потери L0,25 дБ (сумматор на поликоровой подложке, при аналогичных габаритных размерах, обладает потерями L1,4 дБ).

Для повышения КПД и обеспечения высоких требований к фронтам излучаемых импульсов использованы разработанные ФГУП «НПП «Пуль сар» модуляторы напряжения питания UСИ=40 В, позволяющие переклю чать токи до IСИ=18 А [2].

В докладе представлены результаты теплового моделирования кон струкции модуля ИУМ, позволившие оптимизировать конструкцию усили теля с точки зрения безопасных режимов работы транзисторов. Результа том оптимизации явился сложнопрофильный радиатор жидкостного охла ждения, обеспечивающий равномерное распределение потоков жидкости и тепловых режимов активных элементов. Внешний вид ИУМ со стороны радиатора приведен на рисунке 1.

В модуле ИУМ установлены 5-разрядные аттенюатор и фазовраща тель, обеспечивающие управление соответствующими характеристиками модуля в составе полотна АФАР.

Модуль оснащен схемой автоматического отключения при: превы шении температуры корпуса;

отсутствии входной мощности;

снижении скважности менее Qmin.

Рисунок 1. Внешний вид 500-ваттного GaN СВЧ модуль класса «система в корпусе»

со стороны радиатора при жидкостном охлаждении.

Изготовленный твердотельный 500-ваттный GaN СВЧ модуль класса «система в корпусе» Х-диапазона обладает высокими энергетическими по казателями при наилучшем соотношении «выходная мощность/надёж ность/массогабаритные характеристики».

1. Васильев А.Г., Колковский Ю.В., Аболдуев И.М., Миннебаев В.М., Дорофеев А.А. Исследование мощных СВЧ GaN полевых транзисторов в импульсном режиме // Сб. докл. 7 научно технич. конф. «Твердотельная электроника, сложные функциональ ные блоки РЭА», 2008.

2. Колковский Ю.В., Глыбин А.А., Борисов О.В., Ивко А.М. Модулятор питания для GaN СВЧ усилителя мощности / В наст. сб. С.34-36.

4-Х КАНАЛЬНЫЙ ППМ ДЛЯ АФАР С-ДИАПАЗОНА Ю.В.Колковский, В.М.Миннебаев, А.В.Перевезенцев, А.А.Глыбин, Ал.В.Редька, Ан.В.Редька ФГУП «НПП «Пульсар», г.Москва Одним из основных устройств современных радиолокационных сис тем, систем связи и навигации являются активные фазированные антенные решетки (АФАР), составной частью которых является приемопередающий модуль (ППМ). В работе представлены результаты проектирования и изго товления 4-х канального ППМ для АФАР С-диапазона.

При проектировании модулей такого класса перед разработчиками стоит ряд проблем, требующих комплексного решения, а именно:

1. повышение выходной мощности передающего канала;

2. минимизация коэффициента шума приемного канала;

3. минимизация габаритных размеров при обеспечении безопасных тепловых режимов работы транзисторов;

4. удобство эксплуатации и обслуживания.

Блок-схема одного ППМ представлена на рисунке 1.

Передающий тракт ФВ АТТ ПУМ ВУМ1 ВУМ ПЛАТА УПРАВЛЕНИЯ Приемный тракт МШУ3 АТТ ФВ МШУ2 МШУ1 МШУ Рисунок 1. Блок схема приемопередающего модуля.

Технические параметры каждого канала модуля:

1) передающий тракт: Рвых 25 Вт;

Кр 30 dB;

аттенюатор - разрядов;

фазовращатель - 6 разрядов.

2) приемный тракт: Кш 4 dB;

Kp 30 dB;

аттенюатор - 5 разря дов;

фазовращатель - 6 разрядов.

Для повышения КПД используется модулятор питания выходных транзисторов, расположенный вне корпуса ППМ. Управление и коммута ция реализованы с помощью платы управления и программы, осуществ ляющей связь модуля с блоком управления АФАР.

В докладе представлены результаты тепловых расчетов, определив шие геометрические размеры модуля, взаимное расположение теплона груженных элементов и материал корпуса.

4-х канальный ППМ изготовлен из меди и имеет габариты 16613616 мм.

УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ КВЧ ДИАПАЗОНА НА ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ AlGaN/AlN/GaN/Сапфир Ю.В.Федоров1, Д.Л.Гнатюк1, Р.Р.Галиев1, М.Ю.Щербакова1, Ю.Н.Свешников2, И.Н.Цыпленков Институт СВЧ полупроводниковой электроники РАН, г.Москва ЗАО «Элма-Малахит»-ДО ОАО «Концерн Энергомера», г.Зеленоград В результате технологического прорыва последних лет в разработке наногетероструктур AlGaN/AlN/GaN, позволившему повысить параметры двумерного электронного газа при одновременном уменьшении толщины активных слоев до 7-15 нм, зарубежными исследователями достигнуты частотные параметры широкозонных HEMT на подложках из сапфира, SiC, синтетического алмаза и кремния, приближающиеся к рекордным па раметрам рНЕМТ и мНЕМТ на подложках InP и GaAs. Эти гетерострукту ры явились основой для разработки и создания высокоэффективных МИС усилителей мощности Ка-диапазона, в 10-15 раз превосходящих МИС на основе рНЕМТ GaAs по массогабаритным параметрам. Ведущими зару бежными производителями (Northrop Grumman, Cree, TriQuint и др.) уже освоен выпуск широкой номенклатуры МИС УМ на AlGaN/AlN/GaN/SiC с рабочими частотами до 100 ГГц. Разрабатываются также приемо-передаю щие модули АФАР для радиолокаторов диапазона 94 ГГц (QuinStar Technology совместно с HRL) с удельной выходной мощностью 2 Вт/мм.

В данной работе впервые в России спроектированы и изготовлены монолитные интегральные схемы усилителей мощности Ка-диапазона на широкозонных наногетероструктурах AlGaN/AlN/GaN/Сапфир («Элма Малахит»), а также проведены комплексные исследования влияния техно логических параметров гетероструктур на их СВЧ характеристики.

Параметры выращенных гетероструктур AlGaN/AlN/GaN/Сапфир (по данным «Элма-Малахит») приведены в Таблице 1.

Таблица 1.

Параметры Толщина слоев, нм двумерного № Содержа электронного газа структу- ние Al в Подвиж ры слоях Верхний Барьерный Суммарная Плотность ность Элма- нелегиро- Спейсер AlGaN, слой толщина, носителей -2 носителей, Малахит ванный ат. % AlN нм.

AlGaN N2ДЭГ,см µ300, см2/Вс GaN V 11,5· 2 15 1 18 32 1095(1) V 11,8· 2 20 1 23 32 1100(1) Проектирование МИС УМ производилось с помощью программ MicroWave Office 2007 (схемотехнический расчет) и ADS 2008 (электро магнитный расчет топологии). В качестве прототипов НЕМТ для проекти рования использовались S-параметры и нелинейные модели транзисторов, изготовленных ранее на других гетероструктурах. Схемы и топологии раз работанных одно-, двух- и трехкаскадных МИС УМ Ка-диапазона показа ны на рисунке 1. Все транзисторы имеют топологию затворов 4х50 мкм.

Проектная максимальная мощность МИС УМ составляла 300 мВт.

а) б) Рисунок 1. Схемы (а) и топологии (б) разработанных МИС УМ Ка-диапазона.

Технология изготовления состояла из следующих операций: травле ние меза-структуры, двухстадийное изготовление омических контактов с промежуточным вжиганием в атмосфере N2, электронно-лучевую литогра фию затворов с Lg100 нм (RAITH150-TWO), пассивацию плазмо химическим осаждением Si3N4, а также последующие операции изготовле ния воздушных мостов и гальванического осаждения золота.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 



Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.