1.8. Высокочастотные устройства на основе фосфида индия

    Монолитные интегральные схемы и устройства на основе фосфида индия (InP) представляют собой весьма перспективное решение для малосигнальных модулей систем связи, где требуется малые уровни шума. В настоящее время проводятся широкие исследования устройств различных типов на предмет возможности их интеграции внутри одной микросхемы для создания более совершенных приёмо/передающих модулей. Устройства, выполненные на подложках этого типа, демонстрируют отличные характеристики и идеально подходят для телекоммуникационных приложений. Например, HEMT-транзисторы на основе InP имеют низкий коэффициент шума, высокую выходную мощность, малое ра-бочее напряжение, высокий КПД и очень высокое быстродействие. HBT-транзисторы на основе InP идеально подходят для использования в малошумящих генераторах и усилителях с высокими линейностью и КПД. Смесительные и PIN-диоды, выполненные по этой технологии, имеют очень малые потери и высокую граничную частоту. Всё это говорит о перспективности исследования возможности создания сверхвысокочастотного монолитного приёмо/передающего модуля на основе фосфида индия.

    На настоящее время разработано несколько устройств, выполненных по этой технологии. Сюда входят HEMT-транзисторы с шириной затвора 0,1 мм, предельной частотой коэффициента передачи тока ft приблизительно 200 ГГц и граничной частотой в схеме с общим эмиттером f_max приблизительно 300 ГГц; одинарные n-p-n гетеропереходные транзисторы (SHBT) с частотой f_t в районе 100 ГГц, частотой fmax около 150 ГГц, плотностью рассеиваемой мощности 1,4 мВт/мм2, коэффициентом усиления 11 дБ и КПД 43%; одинарные p-n-p SHBT-транзисторы с частотой f_t приблизительно 13 ГГц, частотой f_max около 35 ГГц, плотностью рассеиваемой мощности 0,3 мВт/мм2, коэффициентом усиления 10 дБ и КПД 24%. Заметим, что это наилучший результат для p-n-p транзисторов на основе фосфида индия, достигнутый на настоящее время.

    Также были изготовлены сдвоенные n-p-n DHBT-транзисторы с решётчатой областью коллектора, призванной улучшить группирование носителей в коллекторе, имеющие частоту ft приблизительно 100 ГГц, частоту fmax около 150 ГГц, напряжение пробоя коллектор-эмиттер BVCEO равное 18 В и напряжение пробоя база-коллектор BVCBO на уровне 23 В. Эти изделия являются лучшими на сегодняшний день и могут оказаться весьма полезными в мощных усилителях с высоким КПД.

    Кроме того, была разработана технология избирательного наращивания отдельных областей подложки и её обработки, что дало возможность изготавливать на одной подложке из фосфида индия устройства различного типа, такие как HEMT-транзисторы, p-n-p и n-p-n HBT-транзисторы, смесительные и pin-диоды. Очень обнадёживающие результаты были получены после наращивания слоёв HEMT, HBT и pin-диодов и оценки их характеристик. По технологии InP были изготовлены n-p-n – p-n-p двухтактные усилители, которые показали большую линейность и улучшенный КПД по сравнению с обычными усилителями. Технология n-p-n – p-n-p также использовалась для проектирования СВЧ операционных усилителей, предна-значенных для использования в различных модулях систем связи.