SiC基IMPATT器件及其振蕩器研究.pdf

1、 碰撞電離雪崩渡越時間（IMPATT）二極管在毫米波頻段能產(chǎn)生最高連續(xù)功率的輸出，具有良好的輸出特性，是目前最強大的一種微波頻率固態(tài)源。而與此同時，第三代半導體材料的發(fā)展使得像 SiC 這樣禁帶寬度大、擊穿場強高、熱導率大、電子飽和漂移速度高、抗輻照能力強、穩(wěn)定性良好的化合物半導體可以成功用于高頻大功率器件的制造，在航空航天、核工業(yè)、軍用電子等惡劣環(huán)境中均有著廣袤的應用前景以及迫切的應用需求。在此背景下，本文以碳化硅（SiC）作為基底

2、材料，利用 Silvaco-ATLAS 器件仿真平臺對 IMPATT 二極管進行了深入性的研究。主要的研究成果如下：
1、對 IMPATT 二極管的基本工作機理進行了詳細的研究，主要論述了其注入相位延遲和渡越時間效應，理論性分析了 IMPATT 器件的靜態(tài)特性、動態(tài)特性及功率和頻率等相關(guān)內(nèi)容。
2、系統(tǒng)地研究了熱學限制、寄生串聯(lián)電阻限制和噪聲限制等這幾種影響實際 SiC 基 IMPATT 二極管輸出性能的因素。

3、
3、通過 Sivalco TCAD 軟件中的 ATLAS 器件仿真平臺，對 SiC 基 IMPATT二極管進行了幾種組成結(jié)構(gòu)的建模及仿真，并獲取了器件的直流 I-V 特性及反向擊穿電壓。從所得到的曲線圖中，我們可以觀察到 IMPATT 器件具有明顯的負阻特性，并進一步推出：雙漂移型碰撞電離雪崩渡越時間二極管比單漂移型碰撞電離雪崩渡越時間二極管具有更顯著的輸出性能。這種 IMPATT 器件的大功率和高頻特性在微波、毫米波器件中

4、有很好的應用前景。
4、在 ATLAS-MixedMode 二維器件電路仿真平臺下，我們對雙漂移區(qū) SiC 基IMPATT 二極管搭建其電壓源偏置電路，從而進行了其交流特性的模擬及分析。當外加直流電壓為 135V 時，室溫下雙漂移區(qū) SiC 基 IMPATT 器件的振蕩頻率是325GHz，其最大射頻功率為 3.69×1011W/m2，直流到射頻的最大轉(zhuǎn)換效率為 14%，顯示出非常良好的輸出性能。
綜上，本文對 S