一种微波射频功率放大器芯片.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103378807A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103378807103378807A(43)申请公布日2013.10.30(21)申请号201210118204.6(22)申请日2012.04.19(71)申请人牛玉琴地址110168辽宁省沈阳市浑南新区科幻路九号百科大厦二层308(72)发明人牛玉琴钱宏军(51)Int.Cl.H03F1/06(2006.01)H03F1/30(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图3页附图3页(54)发明名称一种微波射频功率放大器芯片(57)摘要一种微波射频功率放大器芯片是涉及微波射频功率放大器芯片制作工艺的改进。本发明目的在于提供一种可避免中间区域过热造成的增益坍塌或者热失效的微波射频功率放大器芯片。本发明包括衬底，衬底上设置有至少4个平行排布的晶体管单元，其结构要点相邻晶体管单元的间距从两端至中间依次递增。CN103378807ACN10378ACN103378807A权利要求书1/1页1.一种微波射频功率放大器芯片，包括衬底，衬底上设置有至少4个平行排布的晶体管单元，其特征在于相邻晶体管单元的间距从两端至中间依次递增。2CN103378807A说明书1/3页一种微波射频功率放大器芯片技术领域：[0001]本发明是涉及微波射频功率放大器芯片制作工艺的改进。背景技术：[0002]微波射频功率放大器芯片制造难度很大，技术附加值很高。国际上，该领域的研究已开展了数十年，而国内商用高频功率放大器的研究仍旧很落后。因此，研究商用高频功率放大器对于推动无线通信系统关键部件的国产化具有十分重要的意义。[0003]微波射频功率放大器芯片是由半导体衬底材料以及在其上制作的晶体管和无源器件构成。热失效是微波射频功率放大器芯片的一种重要的失效机制，它表现当晶体管工作电流密度比较高时，在自身发热和邻近器件的散热的作用下器件温度的很快升高，温度对电流的正反馈效应导致器件性能变坏甚至失效，又称为增益塌陷效应。对于商用无线通信终端的射频功率放大器芯片，其尺寸都在1mm2以下，而最大发射功率要达到28～34dBm(在这里dBm即分贝毫瓦，)，因此功率密度是非常大的，在这种情况下热设计是非常重要的。[0004]对于功率放大器芯片而言输出电流较大时大多采用多个小发射极面积并联的方式。现有的微波射频功率放大器芯片大都采用多个小面积晶体管均匀排布的结构，这样就使中心器件和边缘器件的热分布不均匀，易出现增益坍塌和热失效问题。发明内容：[0005]本发明就是针对上述问题，提供一种可避免中间区域过热造成的增益坍塌或者热失效的微波射频功率放大器芯片。[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括衬底，衬底上设置有至少4个平行排布的晶体管单元，其结构要点相邻晶体管单元的间距从两端至中间依次递增。[0007]本发明有益效果：[0008]本发明相邻晶体管单元的间距从两端至中间依次递增；经过反复试验得出的数据可知，本发明晶体管单元的排列结构，能达到中心器件和边缘器件的热均匀分布，从而有效避免出现增益坍塌和热失效问题。附图说明：[0009]下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。[0010]图1是本发明晶体管排布示意图；[0011]图2是现有均匀排布晶体管单元热分析的三维效果图；[0012]图3是现有均匀排布晶体管单元热分析的二维效果图；[0013]图4是本发明晶体管单元热分析的三维效果图；[0014]图5是本发明晶体管单元热分析的二维效果图。3CN103378807A说明书2/3页具体实施方式：[0015]如图1所示，本发明包括衬底，衬底上设置有至少4个平行排布的晶体管单元，相邻晶体管单元的间距从两端至中间依次递增。[0016]对于单指小面积晶体管，由于其共射电流增益随着温度的增加而降低，降低了热电反馈和热不稳定性。同时，由于小尺寸器件由于电流分布均匀，不易出现发射极电流集聚效应，因而热分布比较均匀。因此，在常偏压下，单指小发射极面积晶体管不会发生热不稳定性。[0017]但是对于功率放大器芯片而言，大的功率输出要求多个晶体管并联来提高输出功率，由于热源在芯片上高度集中，使器件的结温升高。局部温度较高使得基区禁带宽度变窄，变窄的结果使局部的电流加大，热电反馈产生更大的热量。同时大发射极尺寸易出现的发射极电流集聚效应会产生局部过热点，反向注入电流增大，出现电流增益塌陷。由于大面积HBT(异质结双极晶体管)的电流塌陷问题很难解决，所以在电路中，输出电流较大时大多采用多个小发射极面积并联的方式，如图1。[0018]多个小面积晶体管并联的情况下，当电流很小的时候，集电极电流均匀分布在各指上。当其中一指的结温略高于其他指