[實(shí)用新型]一種防止氮化鎵功率管過(guò)輸入損壞電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201920120844.8
• 申請(qǐng)日: 2019-01-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN209448713U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘天明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東莞信頻微波科技有限公司
• 主分類號(hào): H03F3/20
• 分類號(hào): H03F3/20
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 吳世民

一種防止氮化鎵功率管過(guò)輸入損壞的電路，包括GAN功率管N1、GAN功率管N2、GNA功率管N3、運(yùn)放比較器以及INA194芯片，所述INA194芯片V₀腳接二極管VD4的陽(yáng)極，二極管VD4的陰極通過(guò)電阻R6接運(yùn)放比較器的4腳；所述INA194芯片的VDD腳一路通過(guò)電容C8接地，另一路接5V電源，第三路通過(guò)電阻R5接運(yùn)放比較器的3腳；所述INA194芯片的VSS腳接地。本實(shí)用新型由于采用上述的電路，當(dāng)?shù)壒β使苓^(guò)輸入時(shí)會(huì)產(chǎn)生吸流效應(yīng)，柵極的電壓升高，柵極與供電之間產(chǎn)生壓差，通過(guò)檢測(cè)柵極吸流狀況進(jìn)行比較，當(dāng)吸流大于設(shè)定值時(shí)，運(yùn)放比較器會(huì)把輸入的由二極管VD1、二極管VD2、二極管VD3組成的ALC電路電壓拉低，減小輸入信號(hào)，防止氮化鎵功率管過(guò)輸入損壞。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及射頻功率放大器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種防止氮化鎵功率管輸入損壞電路。

背景技術(shù)

隨著第三代半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，氮化鎵（GaN）功率器件迎來(lái)了快速發(fā)展期，從半導(dǎo)體器件的發(fā)展歷程可以看到，半導(dǎo)體器件發(fā)展的幾次飛躍都是與同時(shí)期的幾種半導(dǎo)體材料的出現(xiàn)密切相關(guān)。首先，硅（Si）材料的發(fā)現(xiàn)使半導(dǎo)體在微電子領(lǐng)域的應(yīng)用獲得突破性進(jìn)展，日用家電和計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用都應(yīng)該歸功于硅材料的出現(xiàn)。而后，砷化鎵（GaAs）材料的研究使半導(dǎo)體的應(yīng)用進(jìn)入光電子學(xué)領(lǐng)域，利用砷化鎵材料及與其類似的一些化合物半導(dǎo)體，如磷化銦（InP）等制造出的發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器在光通信和光信息處理等領(lǐng)域起到了不可替代的作用，由此也帶來(lái)了VCD 和多媒體等的飛速發(fā)展。這兩代半導(dǎo)體器件在微波功率領(lǐng)域也占據(jù)著舉足輕重的地位。

氮化鎵功率器件的特點(diǎn)如下：

以Si 材料為代表的第一代半導(dǎo)體功率器件在VHF、UHF、L 波段、S 波段中，雷達(dá)發(fā)射功率器件已經(jīng)全面替代真空管器件，其中L 波段及以下波段硅半導(dǎo)體功率器件的脈沖輸出功率達(dá)幾百瓦，L波段以下功率已過(guò)千瓦，S 波段輸出功率可達(dá)350W。GaAs 半導(dǎo)體功率器件最高工作頻率可達(dá)30GHz～100GHz，輸出功率較小。上世紀(jì)中期開(kāi)始研究的第三代半導(dǎo)體材料氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC） 等。這些材料的共同特點(diǎn)是它們的能帶間隙在3.2 到3.4eV 之間，是GaA s 和Si 能帶間隙的二至三倍。

（1）輸出功率高，附加效率高

GaN HEMT 的發(fā)展得益于寬禁帶半導(dǎo)體AlGaN/GaN 異質(zhì)結(jié)材料系統(tǒng)， GaN 的擊穿場(chǎng)強(qiáng)高，比Si 和GaAs 高出數(shù)倍。具有相對(duì)低的本征載流子產(chǎn)生率，由于在該異質(zhì)結(jié)界面上存在自發(fā)極化和壓電極化效應(yīng)，兩維電子氣濃度很高，同時(shí)電子飽和速度較高AlGaN /GaN異質(zhì)結(jié)外延生長(zhǎng)于寬禁帶材料SiC 半絕緣襯底上，該襯底熱導(dǎo)率優(yōu)于金屬銅。 其良好的散熱特性有利于高功率工作。GaN HEMT 還具有低寄生電容及高擊穿電壓的特性，非常適合實(shí)現(xiàn)高效率放大器。

（2）長(zhǎng)脈寬，高占空比

GaN HEMT 通常外延生長(zhǎng)于寬禁帶材料SiC半絕緣襯底上，該襯底熱導(dǎo)率優(yōu)于金屬銅，適當(dāng)控制GaN HEMT 的功率密度可輕松實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)脈寬，高占空比，在大功率連續(xù)波工作均可實(shí)現(xiàn)。

（3）工作頻帶寬，工作頻率高

GaN HEMT 的截止頻率直接決定了其應(yīng)用的工作頻率和瞬時(shí)帶寬，它隨溝道的摻雜濃度增加而上升，雖溝道的厚度和柵長(zhǎng)的增加而下降。由于Si半導(dǎo)體材料禁帶能量的限制，其截止頻率較低，因此Si 半導(dǎo)體功率器件的工作頻率只能在S 波段以下工作。GaAs 器件具有比其它器件好很多的載流子遷移率，截止頻率很高，但受擊穿場(chǎng)強(qiáng)的限制，工作電壓低，導(dǎo)致器件輸出功率小，GaN HEMT 具有寬的禁帶能量、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)和高飽和電子漂移速度的特性，補(bǔ)償了這一不足而獲得好的高頻性能，GaN HEMT 可以工作在更高頻率同時(shí)能有高輸出功率。另外，GaN HEMT 的固有特性使得其輸入輸出阻抗較高，電路的寬帶阻抗匹配更加容易實(shí)現(xiàn)，使得GaN HEMT 適合寬帶應(yīng)用。

（4）抗輻照能力強(qiáng)，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)