[實用新型]石墨烯射頻放大器

有效

• 申請號: 201720619793.4
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN207039546U
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 宋旭波;蔚翠;何澤召;馮志紅
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: H03F1/00
• 分類號: H03F1/00;H03F1/56;H03F3/193;H03F3/21
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所13120
• 代理人: 郝偉

技術領域

本實用新型涉及放大器技術領域，尤其涉及一種可實現較高的增益和良好的駐波比的石墨烯射頻放大器。

背景技術

石墨烯是一種電學性能良好的半導體材料，其遷移率最高可達1000000 cm²/(V?s)，在已知所有半導體材料中最高。射頻放大器是石墨烯的一個重要應用領域。2012年Andersson等人報道了1GHz下增益為10dB，噪聲系數為6.4dB的石墨烯射頻放大器。但是有源器件的偏壓是通過微波探針的信號針加上的，所以該放大器的電路結構并不完整，其應用也受到了限制。2014年Jaohong Lee 等人報道了一個380MHz下增益為1.3dB的石墨烯射頻放大器。該放大器的頻率和增益都比較低。上述石墨烯放大器都是在印刷電路板上實現的。2016年C. Yu等人報道了14.3GHz下增益為3.4dB，噪聲系數為6.2dB的石墨烯射頻放大器單片集成電路。該放大器的工作頻率雖然比較高，但是有源器件的偏壓是通過微波探針的信號針加上的，該放大器的電路結構是不完整的，且增益較低。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是如何提供一種可實現較高的增益和良好的駐波比的石墨烯射頻放大器。

為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是：一種石墨烯射頻放大器，其特征在于：包括印刷電路板，所述電路板包括襯底，所述襯底的上表面設有石墨烯P溝道MOSFET管芯，輸入端隔直電容的一端為所述放大器的信號輸入端，所述輸入端隔直電容的另一端與輸入阻抗變換器的一端連接，輸入阻抗變換器的另一端分為兩路，第一路與1/4波長輸入微帶線的一端連接，1/4波長輸入微帶線的另一端分為兩路，第一路與外加柵壓的焊點連接，第二路經旁路電容接地；所述輸入阻抗變換器另一端的第二路經輸入端電感與第一焊盤連接，第一焊盤與所述MOSFET管芯的柵極之間通過鍵合金絲連接；所述MOSFET管芯的源極接地；所述MOSFET管芯的漏極與輸出端阻抗變換器的一端連接，1/4波長輸出微帶線的一端與輸出端阻抗變換器具有鍵合金絲的一端連接，1/4波長輸出微帶線的另一端分為兩路，第一路與外加漏壓的焊點連接，第二路經旁路電容接地；所述輸出端阻抗變換器的另一端與輸出端隔直電容的一端連接，所述輸出端隔直電容的另一端為所述放大器的信號輸出端。

進一步的技術方案在于：所述襯底的下表面設有背面金屬，用于接地，位于襯底上表面的接地焊盤與背面金屬之間設有金屬化過孔，所述金屬化過孔內設有螺絲，接地焊盤與背面金屬之間通過螺絲連接；所述旁路電容以及與所述MOSFET管芯的源極連接的鍵合金絲與所述接地焊盤連接。

進一步的技術方案在于：所述MOSFET管芯、電容以及電感通過導電膠固定在所述襯底上表面的焊盤上。

進一步的技術方案在于：微波信號輸入端連接器與所述放大器的信號輸入端連接，微波信號輸出端連接器與所述放大器的信號輸出端連接。

進一步的技術方案在于：所述放大器還包括盒體，所述印刷電路板通過螺絲固定在所述盒體內，所述輸入端連接器以及所述輸出端連接器固定在所述盒體外，所述輸入端連接器以及所述輸出端連接器通過轉換插頭與所述電容連接。

進一步的技術方案在于：所述輸入阻抗變換器為長1536微米，寬64微米，厚30微米的銅微帶線；所述1/4波長輸入微帶線以及1/4波長輸入微帶線長1480微米，寬44微米。

進一步的技術方案在于：所述輸入阻抗變換器為長710微米，寬50微米，厚30微米的銅微帶線；所述1/4波長輸入微帶線以及1/4波長輸入微帶線長720微米，寬30微米。

進一步的技術方案在于：所述輸入阻抗變換器為長430微米，寬60微米，厚30微米的銅微帶線；所述1/4波長輸入微帶線以及1/4波長輸入微帶線長420微米，寬30微米。

進一步的技術方案在于：所述MOSFET管芯包括石墨烯外延生長的碳化硅襯底和襯底上的管芯本體，所述碳化硅襯底的臺面區的前后側分別設有一個源極，且所述源極與臺面區有部分重疊，所述臺面區的左側設有柵極，所述柵極的右側設有兩個與其連接并向右延伸的柵條，所述臺面區的右側設有一個漏極，所述漏極的左側設有一個與其連接并向左延伸的源條，所述源條位于兩個柵條之間。

進一步的技術方案在于：所述柵條與碳化硅襯底之間設有一層Al₂O₃，作為MOSFET的柵下氧化層。