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MESFET微波功率器件温升及热阻测量技术的研究

张建伟  
【摘要】:MESFET微波功率器件是金属-半导体场效应晶体管,它有GaAs和GaN基器件,由于其优良的迁移率以及优异的高频、大功率、低噪声性能,越来越受到人们的关注,其应用范围也越来越广泛,在计算机信号处理、航天、雷达、电子对抗、空间通信等领域都有其应用。然而MESFET微波功率器件功率密度增加导致有源区工作温度升高严重影响器件特性及长期可靠性。因此对器件温升、热阻进行精确、无损、便捷检测分析成为科研与工业界亟需解决的关键问题。随着新材料、新型器件结构、封装形式的不断发展,现有的检测手段逐渐无法满足热设计领域不断增长的需求,所以研究MESFET微波功率器件的温升及热阻测量技术,对MESFET器件的热设计和可靠性设计有着重要的实际价值。 本论文以脉冲式电学温敏参数法为手段,对MESFET微波功率器件温升及热阻测量分析技术进行了深入研究,具体工作包括以下几个方面: 一、以实验室原有的热阻测试仪软件为基础,在MFC架构下完成了MESFET微波功率器件热阻测试仪软件系统设计和开发。使用Windriver软件编写了可以在Windows XP环境下调用的测试仪驱动程序,开发了易于操作的人机交互界面,实现了数据的高速采集和工作状态的实时显示同时运行,并对原有软件的应用功能进行了升级扩展。 二、对MESFET热阻仪功能进行了改进优化,提高了测量精度,使用更加方便。优化了测量器件温度系数过程中结电压采集算法,提高了采集板采集速率,将多次采集改为一次性采集,改进了硬件控制时序,提出了恒功率测量模式。 三、研究了AlGaAs/GaAs HEMT器件热阻从-20℃到150℃下变化的趋势,通过实验发现器件热阻是随温度升高而增大,并且利用结构函数法对器件各部分热阻进行了分析,其中芯片和焊料热阻的增大是器件热阻随温度升高而增大的主要原因。


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