微波積體電路
正文
工作在300兆赫~300吉赫頻率範圍內的積體電路,簡稱 MIC。微波積體電路分為混合微波積體電路和單片微波積體電路兩類。混合微波積體電路 用厚膜技術或薄膜技術將各種微波功能電路製作在適合傳輸微波信號的介質上,然後將分立有源元件安裝在相應位置上組成微波積體電路。微波積體電路所用的介質有高氧化鋁瓷、藍寶石、石英、高優值陶瓷和有機介質等。電路形式有分布參數式微帶電路和集總參數電路兩種。有源器件使用封裝的微波器件,或直接用晶片。微波積體電路的主要特點,是根據微波整機的要求和微波波段的劃分進行設計和製造,所用積體電路多是專用的。常用的有微帶混頻器、微波低噪聲放大器、微波集成功率放大器、微波集成振盪器、集成倍頻器、微帶開關、集成相控陣單元和各種寬頻電路等。
單片微波積體電路 將微波功能電路用半導體工藝製作在砷化鎵材料或其他半導體材料的晶片上的積體電路。用矽材料製作的微波電路工作於 300~3000吉赫頻段,可以視為矽線性積體電路的擴展,不包括在單片微波積體電路之內。
砷化鎵單片微波積體電路的製作工藝,是在半絕緣砷化鎵單晶片上用外延生長或離子注入矽形成有源層;注入氧或質子產生隔離層(或適合產生隔離層的其他離子);注入鈹或鋅形成PN結;通過電子束蒸發製作金屬-半導體勢壘;用亞微米光刻、乾法刻蝕、鈍化保護等工藝製作有源器件(如二極體、場效應電晶體)和無源元件(電感、電容、電阻和微帶元件耦合器、濾波器、負載等)以及電路圖形。電路設計也分為集總參數和分布參數兩種形式。分布參數主要用於功率電路和毫米波積體電路。毫米波積體電路指工作在 30~300吉赫範圍內的積體電路。
砷化鎵比矽更適合於製作單片微波積體電路(包括超高速電路)主要是由於:①半絕緣砷化鎵襯底的電阻率高達107~109歐·厘米,微波傳輸損耗小;②砷化鎵電子遷移率比矽高5倍左右,工作頻率高,速度快;③關鍵有源器件砷化鎵金屬-半導體場效應電晶體是一種多功能器件,抗輻照性能好,所以砷化鎵單片微波積體電路在固態相控陣雷達、電子對抗設備、戰術飛彈、電視衛星接收、微波通信和超高速計算機、大容量信息處理方面有廣泛的套用前景。
已研製成功並逐步實用的單片微波積體電路有:單片微波集成低噪聲放大器、單片電視衛星接收機前端、單片微波功率放大器、單片微波壓控振盪器等。這種電路的設計主要圍繞微波信號的產生、放大、控制和信息處理等功能進行。大部分電路都是根據不同整機的要求和微波頻段的特點設計的,專用性很強。