Design and development of X-band GaN-based low-noise amplifiers

Galyum Nitrür (GaN) Yüksek Elektron Hareketlilikli Transistör (HEMT) teknolojisi yüksek güçlü uygulamalar için tercih edilen bir aday olarak ortaya çıktı. Silisyum karbür (SiC) alttaş üzerine üretilen GaN HEMT'ler, yüksek güç yoğunluğu, artırılmış doymuş taşıyıcı hızı, yüksek verimlilik, gelişmiş elektriksel bozulma ve üstün termal iletkenlik sayesinde en iyi hız ve güç kombinasyonunu sağlar. Yıllar geçtikçe, GaN teknolojisi, kompakt tasarımlar ve yüksek doğrusallık için yüksek güç taşıma kapasitesi nedeniyle alıcı-vericilerin alıcı ucunda kullanılan düşük gürültülü uygulamalarda da yerini almaya başladı. GaN tabanlı düşük gürültülü yükselteçler (LNA'lar) için, gürültü faktörünü (NF) iyileştirerek rakip teknolojilere yaklaştırmak zorlayıcıdır. Ayrıca, GaN tabanlı LNA'ların dayanıklılığında, hayatta kalma ve geri dönüş süresi (RRT) açısından daha fazla iyileştirmeye ihtiyaç vardır. Bu amaçla, NANOTAM'ın 0.15 µm SiC tabanlı GaN HEMT fabrikasyasonu kullanılarak beka kabiliyeti 42 dBm'ye kadar çıkabilen ve NF'si 1.2 dB kadar düşük olan LNA'lar gerçekleştirilmiştir. LNA'nın beka kabiliyeti, kazanç kısılması ve ileri kapı akımı açısından incelenirken, RRT, transistörün RC zaman sabiti ve tuzak fenomeni ile ilgili olarak ayrıntılı olarak araştırılmıştır. LNA tasarımında, endüktif kaynak dejenere HEMT'nin önemi ve kararlılık devrelerinin NF'de sağlanan iyileştirmelere yönelik rolü ayrıntılı olarak tartışılmaktadır. Ayrıca, LNA monolitik mikrodalga tümleşik devresinin termal simülasyonları ve kızılötesi termografik ölçümleri, HEMT'nin iki boyutlu elektron gazının içinde görülen maksimum kanal sıcaklığını ortaya çıkarmak için ilişkilendirilmiştir.