Твердотельные СВЧ переключатели: схемотехника, технологии изготовления, тенденции развития. Обзор. Часть 1

Автор(и)

  • Анатолий Федорович Березняк Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Russian Federation
  • Александр Станиславович Коротков Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Russian Federation https://orcid.org/0000-0001-8407-6528

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347013040018

Ключові слова:

СВЧ переключатель, СВЧ монолитная интегральная схема, СВЧ МИС, HEMT, нитрид галлия

Анотація

В статье предлагается классификация, описываются типы твердотельных переключателей, параметры переключателей, дан обзор технологических достижений в области построения твердотельных переключателей. Результаты обзора указывают на перспективность создания СВЧ AlGaN/GaN монолитных интегральных схем твердотельных переключателей.

Посилання

Hindle, P. "The State of RF/Microwave Switches," Microwave J., Vol. 53, No. 11, p. 20–36, Nov. 2010. URI: http://www.microwavejournal.com/articles/10269-the-state-of-rf-and-microwave-switches?v=preview.

Gotch, D. "A Review of Technological Advances in Solid-state Switches," Microwave J., Vol. 50, No. 11, p. 24–34, Nov. 2007.

"Understanding RF/Microwave Solid State Switches and Their Applications," Agilent Application Note. No. 5989-7618EN, May 2010.

Белов, Л. "Переключатели сверхвысокочастотных сигналов," Электроника: наука, технология, бизнес, № 1, C. 20–25, 2006.

Marsh, S. Practical MMIC Design. Norwood, MA: Artech House, 2006.

Bahl, I.; Bhartia, P. Microwave Solid State Circuit Design. Hoboken, NJ : John Wiley & Sons, 2003.

Разинкин, В. П.; Хрусталев, В. А.; Матвеев, С. Ю. Широкополосные управляемые СВЧ устройства высокого уровня мощности. Новосибирск: НГТУ, 2008. 305 с.

Robertson, I. D.; Lucyszyn, S. RFIC and MMIC design and technology. London: The Institution of Engineering and Technology, 2009.

Golio, M. The RF and Microwave Handbook. Boca Raton: CRC Press LLC, 2001.

Application note “Design With PIN Diodes.” Skyworks Solutions, Inc. No. 200312 Rev. C., April 27, 2009.

Nelson, R. "RF Switching options: the right fit might come with a loss," EDN Europe, p. 23–27, Oct. 2009.

"Solid State PIN Control Products," Narda microwave-east. URI : http://www.nardamicrowave.com/east/pdfs/SolidStatePinIntro.pdf.

Cory, R. "RF/Microwave Solid State Switches," MPD/Microwave Product Digest, May 2009.

Коротков, А. С. "Интегральные (микроэлектронные) радиоприемные устройства систем связи — обзор," Микроэлектроника, Т. 35, № 4, C. 321–341, 2006. URI: https://elibrary.ru/item.asp?id=9245559.

Boles, T.; Freeston, A. "New NanoSecond Switch Technology," Microwave J., Vol. 53, No. 6, p. 56–60, June 2010. URI: http://www.microwavejournal.com/articles/9649-new-nanosecond-switch-technology?v=preview.

Freeston, A. "Understanding Gate Lag and How it Differs From Switching Speed," MPD/Microwave Product Digest, Sept. 2008.

"Video Leakage Effects on Devices in Component Test," Agilent Application Note, No. 5989-6086EN, 2007.

Ladbrooke, P. H. MMIC Design GaAs FETs and HEMTs. Boston–London: Artech House, 1989.

The Pin Diode Circuit Designers’ Handbook. Microsemi-Watertown. Watertown: Microsemi Corp.-Watertown, 1998.

"Applications of PIN Diodes," Application Note. Hewlett-Packard, 922 p.

Cory, R.; Fryklund, D. "Solid State RF/Microwave Switch Technology: Part 2," MPD/Microwave Product Digest, June 2009.

May, G. S.; Spanos, C. J. Fundamentals of Semiconductor Manufacturing and Process Control. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2006.

Li, Q.; Zhang, Y. P. "CMOS T/R Switch Design: Towards Ultra-Wideband and Higher Frequency," IEEE J. Solid-State Circuits, Vol. 42, No. 3, p. 563–570, Mar 2007. DOI: https://doi.org/10.1109/JSSC.2006.891442.

Hindle, P. "2010 GaAs Foundry Services Outlook," Microwave J., Vol. 53, No. 6, p. 20–28, June 2010. URI: http://www.microwavejournal.com/articles/9647-2010-gaas-foundry-services-outlook?v=preview.

Bosch, W. "GaAs Industry in Europe — Technologies, Trends and New Developments," IEICE Transactions on Electronics, Vol. E91, No. 7, p. 1076-1083, 2008. DOI: https://doi.org/10.1093/ietele/e91-c.7.1076.

URI: http://www.aurigamicrowave.com/am_history.shtml.

Stevenson, R. "DARPA rattles up a half century," Compound Semiconductor, p. 19–21, July 2008.

Via, G. D.; Binari, S. C.; Judy, D. A "'Snapshot' of AlGaN/GaN HEMT State-of-the-Technology," GaAs Mantech Digest, 2004.

Rosker, M. "Wide Bandgap Semiconductor Devices and MMICs: A DARPA Perspective," GaAs Mantech Digest, 2005.

Rosker, M. "The DARPA COmpound Semiconductors on Silicon (COSMOS) Program," CS MANTECH Conf., Chicago, 2008.

Rosker, M. J.; Albrecht, J. D.; Cohen, E.; Hodiak, J.; Chang, T.-H. "DARPA’s GaN technology thrust," Proc. of MTT-S Int. Microwave Symp., 23-28 May 2010, Anaheim, CA, USA. IEEE, 2010. DOI: https://doi.org/10.1109/MWSYM.2010.5514755.

Reptin, G.; Gauthier, F. "KORRIGAN: Development of GaN HEMT Technology in Europe," Proc. of CS MANTECH Conf., 2006, Vancouver, British Columbia, Canada. Vancouver, 2006.

Nanishi, Y.; Miyamoto, H.; Suzuki, A.; Okumura, H.; Shibata, N. "Development of AlGaN/GaN High Power and High Frequency HFETs under NEDO’s Japanese National Project," Proc. of CS MANTECH Conf., 2006, Vancouver, British Columbia, Canada. Vancouver, 2006.

Niehenke, E. C.; Pucel, R. A.; Bahl, I. J. "Microwave and millimeter-wave integrated circuits," IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 50, No. 3, P. 846–857, March 2002. DOI: https://doi.org/10.1109/22.989968.

Feng, M.; Shen, S.-C.; Caruth, D. C.; Huang, J.-J. "Device technologies for RF front-end circuits in next-generation wireless communications," Proc. IEEE, Vol. 92, No. 2, p. 354–375, Feb. 2004. DOI: https://doi.org/10.1109/JPROC.2003.821903.

Lim, C. L. "Tackle Wideband RF Switching With PIN Diodes," Microwaves & RF, Feb. 2007. URI: https://www.mwrf.com/components/tackle-wideband-rf-switching-pin-diodes.

PIN Diodes. URI: http://www.microwaves101.com/encyclopedia/diodes_PIN.cfm.

VPIN (Vertical P-I-N) GaAs Diode / TriQuint Semiconductor. URI: http://www.triquint.com/prodserv/foundry/process_info.cfm#VPIN. Дата доступа: 22.06.2011.

Alekseev, E.; Pavlidis, D.; Dickmann, M.; Hackbarth, T. "W-band InGaAs/InP PIN diode monolithic integrated switches," Proc. of IEEE GaAs IC Symp., 3-6 Nov. 1996, Orlando, USA. IEEE, 1996. DOI: https://doi.org/10.1109/GAAS.1996.567888.

Ziegler, V.; Berg, M.; Tobler, H.; Wolk, C.; Deufel, R.; Dickmann, J. "InP-Based monolithic integrated pin diode switches for mm-wave applications," Proc. of GAAS 98, 1998, Amsterdam. Amsterdam, 1998, p. 127–132.

Ziegler, V.; Gassler, C.; Wolk, C.; Berlec, F.-J.; Deufel, R.; Berg, M.; Dickmann, J.; Schumacher, H.; Alekseev, E.; Pavlidis, D. "InP-based and metamorphic devices for multifunctional MMICs in mm-wave communication systems," Proc. of Int. Conf. on Indium Phosphide and Related Materials, 14-18 May 2000, Williamsburg, USA. IEEE, 2000, p. 341–344. DOI: https://doi.org/10.1109/ICIPRM.2000.850302.

Cobham, "Glass Microwave Integrated Circuit (GMIC)," Products and Services. URI: http://www.cobham.com/sensorsystems. Дата доступа: 22.06.2011.

Boles, T.; Brogle, J.; Hubert. R. "A monolithic high power, high linearity, multi-octave PIN diode T/R switch," MPD/Microwave Product Digest, July 2007.

Jordan, D. M.; Haslam, R. H.; Mallik, K.; Falster, R. J.; Wilshaw, P. R. "The development of semi-insulating silicon substrates for microwave devices," J. Electroch. Soc., Vol. 157, No. 5, p. 540–545. 2010. DOI: http://doi.org/10.1149/1.3353822.

Jain, N.; Gutmann, R. J. "Modeling and design of GaAs MESFET control devices for broad-band applications," IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 38, No. 2, p. 109–117, Feb. 1990. DOI: https://doi.org/10.1109/22.46418.

Okumura, H. "Present status and future prospect of widegap semiconductor high-power devices," Japan. J. Appl. Phys., Vol. 45, No. 10A, p. 7565–7586, 2006. DOI: https://doi.org/10.1143/JJAP.45.7565.

Tanaka, T.; Hashimoto, T.; Washima, M.; Otoki, Y. "Large Diameter M-HEMT & InP-HEMT Epiwafers Grown in Multicharge MOVPE Reactors," Proc. of GaAs MANTECH, Saint Louis, MO, US, 2001.

Xing, H.; Zimmermann, T.; Deen, D.; Wang, K.; Yu, C.; Kosel, T.; Fay, P.; Jena, D. "Ultrathin all-binary AlN/GaN based high-performance RF HEMT technology," Proc. of CS MANTECH Conf., 14–17 April 2008, Chicago, Illinois, USA. Illinois, 2008.

Felbinger, J. G.; Chandra, V. S.; Sun, Y.; Eastman, L. F.; Wasserbauer, J.; Faili, F.; Babic, D.; Francis, D.; Ejeckam, F. "Comparison of GaN HEMTs on diamond and SiC substrates," IEEE Electron Device Lett., Vol. 28, No. 11, p. 948–950, Nov. 2007. DOI: https://doi.org/10.1109/LED.2007.908490.

Picogiga, "GaN Thin Epiwafers." URI: http://www.soitec.com/pdf/picogiga-gan-thin-epiwafers.pdf. Дата доступа: 22.06.2011.

Celler, G. K.; Cristoloveanu, S. "Frontiers of silicon-on-insulator," J. Appl. Phys., Vol. 93, No. 9, p. 4955–4978, May 2003. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1558223.

Celler, G.; Wolf, M. "A guide to the technology, the process, the products," Soitec, July 2003. URI: http://www.soitec.com/pdf/SmartCut_WP.pdf. Дата доступа: 22.06.2011.

Miller, N.; Tapily, K.; Baumgart, H.; Celler, G. K.; Brunier, F.; Elmustafa, A. A. "Nanomechanical properties of strained silicon-on-insulator (SOI) films epitaxially grown on Si1-xGex and layer transferred by wafer bonding," Mater. Res. Soc. Symp. Proc, Vol. 1021, 2007.

Kelly, D. J. "CMOS-on-Sapphire RF Switches for Cellular Handset Applications," Proc. of CS MANTECH Conf., 14–17 April 2008, Chicago, Illinois, USA. Illinois, 2008.

Soitec, "III-V RF R&D." URI: http://www.soitec.com/picogiga/research-development/. Дата доступа: 28.12.2010.

Dumka, D. C.; Saunier, P. "AlGaN/GaN HEMTs on diamond substrate," Proc. of 65th Annual Device Research Conf., 18-20 Jun. 2007, Notre Dame, USA. IEEE, 2007, p. 31–32. DOI: https://doi.org/10.1109/DRC.2007.4373637.

48. Xing, H.; Zimmermann, T.; Deen, D.; Wang, K.; Yu, C.; Kosel, T.; Fay, P.; Jena, D. "Ultrathin all-binary AlN/GaN based high-performance RF HEMT technology," Proc. of CS MANTECH Conf., 14–17 April 2008, Chicago, Illinois, USA. Illinois, 2008.

46. Okumura, H. "Present status and future prospect of widegap semiconductor high-power devices," Japan. J. Appl. Phys., Vol. 45, No. 10A, p. 7565–7586, 2006. DOI: https://doi.org/10.1143/JJAP.45.7565.

##submission.downloads##

Опубліковано

2013-04-07

Як цитувати

Березняк, А. Ф., & Коротков, А. С. (2013). Твердотельные СВЧ переключатели: схемотехника, технологии изготовления, тенденции развития. Обзор. Часть 1. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 56(4), 3–28. https://doi.org/10.20535/S0021347013040018

Номер

Том 56 № 4 (2013)

Розділ

Оглядові статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2013 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.