美国Qorvo公司推出雷达和通信用塑料封装氮化镓晶体管

[据化合物半导体网站2015年5月21日报道]巴黎人游戏登录,巴黎人国际官网, 美国Qorvo公司推出一系列低成本塑料封装输入匹配氮化镓晶体管,可以有成本效益的用于商业和军用雷达和无线电通信系统。输入匹配GaN-on-SiC HEMT可以在频段内优化功率和效率。

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Qorvo公司基础设施和国防产品总裁James Klein 说,“Qorvo公司的输入匹配GaN晶体管已受到欢迎,因为他们可以在频带内优化功率和效率,使射频系统具有更大灵活性,并简化电路板设计。通过扩大GaN晶体管的组合,包括低成本塑料封装,Qorvo公司为客户提供具有成本效益和功率效率可扩展的GaN解决方案。”

早期的大功率射频/微波放大器依赖于真空电子器件,如行波管(TWT)。但尺寸和重量受限的应用(如机载航空电子系统)需要放大器设计人员从晶体管中获取越来越大的功率电平。最终业界研发出了不同种类的大功率射频/微波分立晶体管技术,从传统的硅双极晶体管到最新的大功率碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)功率晶体管。硅双极晶体管曾经是大功率脉冲式雷达系统的理想选择。然而,这些器件具有正温度系数,随着温度上升,偏置电流会越来越大。而电流的增加将导致器件结温上升,最终造成危险的“热失控”局面。因此,双极功率放大器一般要采用精心设计的温度补偿电路来防止出现过流状态。通过利用硅外延材料改造FET器件结构,诸如金属氧化物半导体FET(MOSFET)和横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管等器件可以提供与硅双极晶体管相当的功率电平,而且具有许多优点。首先,这些器件具有负温度系数,在温度变化时比较稳定。而且能够提供比针对相同频率范围设计的双极晶体管更大的增益。因此,硅LDMOS晶体管在蜂窝基站中的功放以及各种雷达系统中的脉冲应用中得到了广泛普及。Richardson Electronics公司提供的网上产品矩阵是寻找不同频率和功率电平的LDMOS晶体管的很好入口。产品指南包含了来自领先LDMOS器件供应商的晶体管,其中包括飞思卡尔半导体(Freescale)、英飞凌科技(Infineon)、M/A-COM Technology Solutions、意法半导体(ST)和TriQuint。例如,MR-F377HR3就是来自飞思卡尔的一款大功率LDMOS晶体管,设计用于提升通信与数字电视系统中的数字调制信号。它能在470MHz至860MHz范围内提供1dB压缩点235W的额定输出功率,在860MHz时增益超过18dB。更具代表性的是,这种器件在处理复杂的64QAM信号时,可以在整个频率范围内提供45W的平均输出功率和16.7dB的增益。MR-F377HR3采用+32VDC电源供电。飞思卡尔还提供型号为MRF6VP121KHR6的LDMOS晶体管,该晶体管适合频率从965MHz至1215MHz的脉冲信号应用。由于信号持续时间较短,这种硅LDMOS器件可以在+50VDC电源供电下提供1kW的峰值输出功率。这个输出功率值基于的是128μs脉宽、10%占空比的信号。该晶体管可以实现20dB的功率增益和56%的能量转换效率。恩智浦半导体(NXP)是不在Richardso列表之中的LDMOS器件供应商之一,该公司可为脉冲式航空应用提供大功率LDMOS晶体管,比如BlA0912-250R。这款器件的最大电源电压为+36VDC,在处理960MHz至1215MHz范围内的100μs脉宽、10%点空比脉冲信号时,可以提供超过12dB的增益和250W的输出功率。BlA0912-250R是一种硅LDMOS晶体管,采用带陶瓷帽的SOT-502A法兰盘封装,非常适合频率从1030MHz至1090MHz的TCAS和Mode-S系统以及频率从960MHz至1215MHz的JTIDS系统使用。IXYS RF公司的IXZ2210N50L是一种硅MOSFET,能够在175MHz频率处提供550W的连续波输出功率和14dB的增益。IXZ2210N50L采用+150VDC电源供电,具有至少50%的能量转换效率,因此是广播应用的理想之选。对于熟悉硅双极晶体管的放大器设计人员来说,M/A-COM Technology Solutions公司的MRF10502是一款专为TCAS、TACAN和Mode-S发射机应用设计的大功率器件。它适合在1025MHz至1150MHz的频率范围内使用,在1090MHz时增益为9dB。在提升占空比为1%的10μs脉冲信号时,这款双极晶体管可以产生500W的峰值输出功率。MRF10502采用密封陶瓷封装,电源电压为+65VDC。当需要在更高频率点提供更大的固态输出功率时,必须放弃硅晶体管,转而采用外延特性更好的材料,如SiC和GaN。去年,大功率SiC脉冲式雷达晶体管的创新企业Microsemi推出了型号为0405SC-2200M的UHF(406MHz至450MHz)器件,其性能超过早期型号为0405SC-1500M的1500W UHF晶体管,额定输出功率为2200W,非常适合气象雷达和超视距(OTH)雷达使用。这个输出功率值是根据406MHz至450MHz范围内6%的占空比、300μs的脉宽确定的。与早前的1500W器件一样,0405SC-2200M使用+125VDC高电源电压来最大限度地降低峰值电流要求。这是一种脉冲式SiC晶体管,在450MHz时可以实现8dB的典型功率增益和55%的能量转换效率。该器件采用密封的法兰盘封装。虽然GaN器件还没有达到SiC的脉冲式输出电平,但也是为频率高于SiC的应用开发的器件,包括RF Micro Devices公司最近发布的RF3934 GaN器件。虽然RF3934是作为“GaN放大器”出售,但实际上它是一种采用密封法兰盘陶瓷封装的高性能GaN HEMT裸片(图1)。RF3934可以经过优化应用于从直流至3GHz的频率范围,在2GHz时具有13dB的额定增益,在3dB压缩点具有高达140W的额定输出功率。该器件采用+48VDC电源供电,与RF3934D一样采用裸片形式(无封装)供货。

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