Перспективы применения составных двухъярусных полевых транзисторов с барьером Шоттки в гибридной интегральной схеме усилителей мощности СВЧ-диапазона

Аннотация

Показаны актуальность и перспективность применения в разработанной ранее гибридной интегральной схеме составных двухъярусных полевых транзисторов с барьером Шоттки на основе кристаллов GaN (нитрида галлия), а также возможности увеличения до 200 Вт рассеиваемой мощности при использовании одной пары кристаллов и до 250 Вт при использовании двух пар кристаллов. Приведены результаты тепловых расчетов, доказывающие перспективность применения предложенной конструкции гибридной интегральной схемы. Выполнено сравнение кристаллов двух видов --- GaAs (арсенид галлия) и GaN. Эффективность и перспектива применения кристаллов GaN и составных двухъярусных полевых транзисторов с барьером Шоттки в гибридной интегральной схеме усилителей мощности СВЧ-диапазона позволяет существенно улучшить их массогабаритные характеристики. Применение полевых транзисторов с барьером Шоттки на основе кристаллов GaN мощностью до 100 Вт и более на время решило проблему увеличения мощности и улучшения массогабаритных характеристик усилителей СВЧ-диапазона. При сравнении максимальных температур кристалла транзистора при выделяющейся мощности 1 Вт выявлено, что повышение теплопроводности дополнительного теплоотвода способствует перемещению максимума температур с верхних кристаллов на нижние. Применение кристаллов GaN повышает уровень мощности усилителей во всем диапазоне теплопроводности материалов дополнительного теплоотвода (500...2000 Вт/(м · K)). Показано, что отношение мощностей с увеличением теплопроводности дополнительного теплоотвода примерно равно двум. Таким образом, доказана перспективность применения предлагаемой конструкции гибридной интегральной схемы усилителей мощности

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Иовдальский В.А., Ганюшкина Н.В., Панас А.И. Перспективы применения составных двухъярусных полевых транзисторов с барьером Шоттки в гибридной интегральной схеме усилителей мощности СВЧ-диапазона. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2023, № 2 (143), с. 20--38. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3933-2023-2-20-38

Литература

[1] Санников Е.С., Кобякин В.П., Елисеев В.А. и др. Монолитный двухватный усилитель мощности Х-диапазона частот. Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника, 2003, № 1, с. 103--104.

[2] Иовдальский В.А., Пчелин В.А., Лапин В.Г. и др. Мощная гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона. Патент РФ 2298255. Заявл. 12.08.2005, опубл. 27.04.2007.

[3] Иовдальский В.А., Пчелин В.А. Выводная рамка для СВЧ и КВЧ полупроводникового прибора. Патент РФ 2191492. Заявл. 17.04.2000, опубл. 20.10.2002.

[4] Иовдальский В.А. Новая концепция сложения мощности кристаллов ПТШв ГИС усилителей мощности СВЧ-диапазона. Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника, 2006, № 1, с. 44--51.

[5] Иовдальский В.А., Лапин В.Г., Пчелин В.А. Двухъярусная транзисторная сборка для усилителей мощности СВЧ-диапазона. Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника, 2009, № 4, с. 38--41.

[6] Иовдальский В.А., Пчелин В.А., Лапин В.Г. Составной двухъярусный транзистор для усилителей мощности СВЧ-диапазона. Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника, 2010, № 4, с. 65--71.

[7] Заднепряная Н.И. Разработка и освоение серийного производства двух литер сверхвысокочастотных усилителей мощности с полосами не более 1 октавы в диапазоне частот 8--12 ГГц с выходной мощностью 4 и 12 Вт с повышенным коэффициентом полезного действия до 35 %. М., Исток, 2018.

[8] Иовдальский В.А., Пчелин В.А., Гаврилов И.А. Твердотельные усилители мощности СВЧ-диапазона. М., Курс, 2020.

[9] Борисов А.А., ред. Приемопередающие модули АФАР СВЧ-диапазона. М., Курс, 2022.

[10] Данилин Н.С., Булаев И.Ю., Бражников М.А. и др. Модернизация космической электронной инфраструктуры на основе альянса систем частного применения кристаллов в корпусе. Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника, 2015, № 4, с. 41--49.

[11] Далингер А.Г., Малыщик В.М., Иовдальский В.А. Совершенствование структуры приемопередающего модуля АФАР СВЧ-диапазона. Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника, 2017, № 2, с. 75--83.

[12] Борисов А.А., Буробин В.А. Обзор современных технологий гетероинтеграции многокомпонентных полупроводниковых соединений А3В5 и кремниевых КМОП для внедрения на рынки оборонной и гражданской продукции. М., Техносфера, 2020.

[13] Strategy analytics reports defense, 5G to propel RF GaN market past $ 1 B. Microwave J., August 1, 2018. URL: https://www.microwavejournal.com/articles/30821-strategy-analytics-reports-defense-5g-to-propel-rf-gan-market-past-1b

[14] Иовдальский В.А., Ганюшкина Н.В., Моргунов В.Г. и др. Тепловой анализ работы мощной ГИС с интегральным теплоотводом от кристаллов полупроводниковых приборов. Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника, 2012, № 2, с. 57--74.

[15] Иовдальский В.А., Пчелин В.А., Герасименко С.В. Эффективность применения двухкристальных составных ПТШ в усилителе мощности СВЧ-диапазона. Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника, 2014, № 2, с. 33--38.

[16] Иовдальский В.А., Манченко Л.В., Давронов С.К. Совершенствование геометрии плоских выводов кристаллов компонентов ГИС СВЧ-диапазона. Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника, 2015, № 4, с. 67--70.

[17] Иовдальский В.А., Дудинов К.В., Давронов С.К. Выводная рамка для многокристального полупроводникового прибора СВЧ. Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника, 2015, № 4, с. 70--73.

[18] Иовдальский В.А., Лапин В.Г., Пчелин В.А. и др. Многокристальный составной ПТШ для ГИС усилителей мощности СВЧ-диапазона. Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника, 2015, № 4, с. 74--76.