基于GaN单片集成的二倍频器、驱动源的制作方法

专利2025-12-27  10


本发明涉及半导体器件 ,尤其涉及一种基于gan单片集成的二倍频器、驱动源。


背景技术:

1、传统gan太赫兹倍频单片通常采用相同材料衬底进行制备,并采用混合集成方式将二极管与外围电路集成到同一个基板上,外围电路中的匹配电路部分则采用传统二项式结构微带线进行匹配,基板通常采用石英或高阻硅材料。

2、但是,混合集成方式的倍频器存在功率不平衡风险,进而有器件烧毁的风险。并且,采用传统二项式结构的电路尺寸较大,增加了器件的功率损耗。由此,现有的倍频器功率耐功率水平不太理想。


技术实现思路

1、本发明提供一种基于gan单片集成的二倍频器、驱动源,用以解决现有技术中倍频器功率耐功率水平不太理想的缺陷。

2、本发明提供一种二倍频器,包括:肖特基二极管、匹配电路以及电路基板;

3、所述肖特基二极管与所述匹配电路采用单片集成于所述电路基板上;

4、所述匹配电路是基于三角形渐变结构和二项式匹配结构的微带线得到的,所述三角形渐变结构包括首端和尾端,所述首端的尺寸小于所述尾端的尺寸;

5、所述首端与所述肖特基二极管连接,所述尾端与二项式匹配电路连接 。

6、根据本发明提供的一种二倍频器,所述电路基板采用蓝宝石。

7、根据本发明提供的一种二倍频器,所述肖特基二极管包括:

8、绝缘gan缓冲层,外延生长于所述电路基板上;

9、n+gan层,外延生长于所述绝缘gan缓冲层上;

10、n-gan层,外延生长于所述n+gan层上;

11、欧姆接触电极,设置于欧姆接触台面上,并与有源区台面电连接;

12、肖特基接触电极,设置于所述n-gan层上,并与所述有源区台面电连接;

13、所述欧姆接触台面是在所述n-gan层上再次进行刻蚀,并露出所述n+gan层得到的;所述有源区台面是在所述n-gan层上进行刻蚀至所述电路基板得到的。

14、根据本发明提供的一种二倍频器,所述肖特基二极管位于悬置微带线两侧并对称放置;

15、所述肖特基二极管的管芯采用六阳极。

16、根据本发明提供的一种二倍频器,所述肖特基二极管的管芯采用t形接地结构。

17、根据本发明提供的一种二倍频器,所述电路基板宽度为0.6mm,宽度为75μm。

18、根据本发明提供的一种二倍频器,还包括:输入减高减宽波导和输出减宽波导;

19、所述输入减高减宽波导为标准波导wr15,位于所述二倍频器的输入端;

20、所述输出减宽波导为标准波导wr8,位于所述二倍频器的输出端。

21、本发明还提供一种二倍频器的制备方法,包括:

22、将肖特基二极管和匹配电路采用单片集成于电路基板上,得到倍频单片;

23、基于所述倍频单片,得到二倍频器;

24、所述匹配电路是基于三角形渐变结构和二项式匹配结构的微带线得到的,所述三角形渐变结构包括首端和尾端,所述首端的尺寸小于所述尾端的尺寸;

25、所述首端与所述肖特基二极管连接,所述尾端与二项式匹配电路连接 ;所述直流偏置滤波器采用紧凑微带谐振结构。

26、根据本发明提供的一种二倍频器的制备方法,所述电路基板采用蓝宝石;

27、所述肖特基二极管的制备方法包括:

28、对所述电路基板的表面进行处理,并在所述电路基板上外延生长得到绝缘gan缓冲层;

29、在所述绝缘gan缓冲层上依次生长n+gan层和n-gan层;

30、在所述n-gan层上进行刻蚀至所述电路基板,得到有源区台面;

31、在所述n-gan层上再次进行刻蚀,并露出所述n+gan层,得到欧姆接触台面;

32、在所述欧姆台面上依次使用电子束蒸发、剥离、高温退火,形成欧姆接触,制备得到阴极;

33、依次进行光刻、电子束蒸发,制备得到阳极;

34、基于光刻和电镀,制备得到空气桥金属,并进行金属剥离,形成空气桥,以制备得到所述肖特基二极管。

35、本发明还提供一种驱动源,包括: 金属腔体和如上述所述的二倍频器;

36、所述金属腔体为黄铜,所述金属腔体表面镀金。

37、本发明提供的基于gan单片集成的二倍频器、驱动源,通过将肖特基二极管与匹配电路采用单片集成于电路基板上,并且,匹配电路采用三角形渐变结构和二项式匹配结构,三角形渐变结构包括首端和尾端,首端的尺寸小于尾端的尺寸;首端与肖特基二极管连接,尾端与二项式匹配电路连接 ,并且有效缩短了电路长度,减小匹配电路所占的整体尺寸,减小二倍频器的功率损耗,则提升了二倍频器的耐功率水平,进而提升了基于二倍频器得到的驱动源的输出功率。



技术特征:

1.一种二倍频器,其特征在于,包括:肖特基二极管、匹配电路以及电路基板;

2.根据权利要求1所述的二倍频器,其特征在于,所述电路基板采用蓝宝石。

3.根据权利要求2所述的二倍频器,其特征在于,所述肖特基二极管包括:

4.根据权利要求3所述的二倍频器,其特征在于,所述肖特基二极管位于悬置微带线两侧并对称放置;

5.根据权利要求3所述的二倍频器,其特征在于,所述肖特基二极管的管芯采用t形接地结构。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的二倍频器,其特征在于,所述电路基板宽度为0.6mm,宽度为75μm。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的二倍频器,其特征在于,还包括:输入减高减宽波导和输出减宽波导;

8.一种二倍频器的制备方法,其特征在于,包括:

9.根据权利要求8所述的二倍频器的制备方法,其特征在于,所述电路基板采用蓝宝石;

10.一种驱动源,其特征在于,包括: 金属腔体和如上述权利要求1至7中任一项所述的二倍频器;


技术总结
本发明提供一种基于GaN单片集成的二倍频器、驱动源,其中二倍频器包括肖特基二极管、匹配电路以及电路基板;肖特基二极管与匹配电路采用单片集成于电路基板上;匹配电路是基于三角形渐变结构和二项式匹配结构的微带线得到的,三角形渐变结构包括首端和尾端,首端的尺寸小于尾端的尺寸;首端与肖特基二极管连接,尾端与二项式匹配电路连接。本发明提供的二倍频器、驱动源,通过将肖特基二极管与匹配电路采用单片集成于电路基板上,匹配电路采用三角形渐变结构,有效缩短电路长度,减小匹配电路所占的整体尺寸,减小二倍频器的功率损耗,则提升了二倍频器的耐功率水平,进而提升了基于二倍频器得到的驱动源的输出功率。

技术研发人员:李雨航,张永斌,孙学艳,欧毅,薛亚妮,吴沛,高顺良,张智鹏
受保护的技术使用者:北京晨晶电子有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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