專利名稱：一種提高hbt高頻穩定性的方法
技術領域：
本發明屬于應用于高頻半導體器件與集成電路的研制領域，具體涉及一種提高 HBT高頻穩定性的方法。
背景技術：
由于無線通訊、雷達、電子對抗、遙感遙測、射頻識別系統(RFID)、無線傳感網 (wsn)等無線應用領域的巨大需求，射頻及微波放大器集成電路的市場發展十分迅速。異質結雙極結型晶體管(HBT)因其高頻特性好、功率密度大、工作效率高、線性度好、單電源供電等，成為開發射頻及微波放大器的主流技術之一。在研制射頻及微波放大器電路時，要求HBT器件具有良好的高頻穩定性。一般用K穩定因子參數來表征器件的高頻穩定性。K 穩定因子為1的頻率點為器件有條件穩定和無條件穩定的分界點，大于該頻率點的頻率范圍，器件K因子大于1，器件無條件穩定，為器件的無條件穩定頻率范圍；小于該頻率點的范圍，器件K因子小于1，器件有條件穩定，為器件的有條件穩定頻率范圍。因此，K穩定因子為1的頻率點低則無條件穩定帶寬寬，器件穩定，不易自激振蕩；K穩定因子為1的頻率高， 則器件無條件穩定帶寬窄，器件不穩定，易發自激振蕩。電路設計者普遍采用外加穩定網絡的方法使器件具備較寬的無條件穩定帶寬。這些穩定網絡均是有損的阻抗網絡，采用該方法存在的問題是1)對于單片集成電路，有損網絡會占用較大的芯片面積，提高了芯片的成本；2)穩定網絡的電阻、電容、電感等元件值存在較大的離散，導致網絡的穩定特性受工藝制造影響較大，特別對于功率放大器模塊，外加網絡離器件內部的反饋回路較遠，在高頻時分立的有損網絡元件本身會引入寄生參數，導致有損網絡的穩定性能下降，甚至失效；3) 一般網絡位于射頻信號通路上，因此會在一定程度上降低功率器件的功率增益和輸出功率，必須細致選擇網絡元件的取值，減小對器件性能的影響。可見外加有損穩定網絡在提高功率放大器穩定性時存在諸多不足之處，故有必要采取新的方法來提高器件的穩定性。
發明內容
本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種提高HBT高頻穩定性的方法，該方法不是給HBT器件外加穩定性阻抗網絡，而是通過優化設計HBT器件內部的外延層材料參數，來大幅擴大器件無條件穩定帶寬，同時維持器件較高的高頻增益。為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案一種提高HBT高頻穩定性的方法，該方法的實現步驟如下(1)首先選擇K穩定因子為1的頻率點fK = 1大于IGHz的HBT器件；(2)在電路仿真軟件ADS中建立步驟(1)中所述HBT器件的共發射極混合PI型小信號模型，利用該小信號模型獲得小信號參數與器件外延層參數和器件尺寸結構參數的關系式；其中基極外延層厚度、基極外延層摻雜濃度和發射極外延層摻雜濃度為待優化參 數；(3)根據高頻穩定性設計要求、電路的高頻增益要求，利用步驟O)中獲取的關系 式，選擇梯度優化算法，獲得滿足優化目標的優化參數基極外延層厚度、基極外延層摻雜 濃度和發射極外延層摻雜濃度；(4)利用優化后的參數及步驟(2)中獲取的關系式，來降低K穩定因子為1的頻率
權利要求
1.一種提高HBT高頻穩定性的方法，其特征是，對HBT器件內部外延層參數進行優化， 降低K穩定因子為1的頻率點fK = i，擴大HBT器件的無條件穩定帶寬，從而改進其高頻穩定性，該方法的實現步驟如下(1)首先選擇K穩定因子為1的頻率點
2.如權利要求1所述的一種提高HBT高頻穩定性的方法，其特征是，所述步驟O)中， 所述小信號參數包括發射極電阻器件跨導801，集電極電阻r。，基極電阻rb，器件集電結電容Cb。，器件發射結電容Cbe和器件共發射極組態輸出電阻r。；所述小信號參數與器件外延層參數和器件尺寸結構參數的關系式如下
3.如權利要求1所述的一種提高HBT高頻穩定性的方法，其特征是，所述步驟(3)中， 所述高頻穩定性設計要求為K穩定因子為1的頻率點fK= i為1GHz。
4.如權利要求1所述的一種提高HBT高頻穩定性的方法，其特征是，所述步驟(3)中， 所述電路的高頻增益要求為在IOGHz時，最大穩定性功率增益/最大資用功率增益大于 IOdB0
全文摘要
本發明公開了一種提高HBT器件高頻穩定性的方法，該方法步驟如下(1)首先選擇K穩定因子為1的頻率點fK＝1大于1GHz的HBT器件；(2)建立HBT器件的共發射極混合PI型小信號模型，利用該小信號模型獲得小信號參數與器件外延層參數和器件尺寸結構參數的關系式；(3)根據高頻穩定性設計要求、電路的高頻增益要求，利用步驟(2)中獲取的關系式，獲得滿足優化目標的優化參數；(4)利用優化后的參數及步驟(2)中獲取的關系式，來降低K穩定因子為1的頻率點fK＝1，擴大HBT器件的無條件穩定帶寬，從而改進其高頻穩定性。該方法既可以實現放大器的穩定性設計，又可以避免使用外加的穩定網絡，從而提高了電路的整體性能。
文檔編號G06F17/50GK102508952SQ20111031876
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月19日 優先權日2011年10月19日
發明者馮尚功, 李惠軍, 陳延湖 申請人:山東大學