简单认识微波器件

微波器件 （Microwave Devices）是指工作在微波波段 (300MHz ~ 300GHz)的器件，常应用在信号发送机、信号接收机、雷达系统、手机移动通信系统等电子产品中。微波器件包括微波真空器件、微波半导体器件等，由于后者的可集成性，本词条主要描述后者。‍

按工作原理和功能，微波半导体器件可以分为微波二极管和微波晶体管。在微波接收信号的抑制噪声方面，微波二极管可起到很好降噪的作用，其代表性器件有混频二极管和变容二极管等。在徽波控制器件应用方面，微波晶体管起到了主要的作用，其代表性器件有增强型 MESFET 和高电子迁移率场效应晶体管等。‍

混频二极管利用的是金属-半导体接触原理。在正向偏压下，当金属的逸出功大于或等于n型半导体的逸出功时，n型半导体中的载流子迁移到金属中形成电流。因为开启电压低，所以串联电阻较小，产生电流大。同理，在反向偏压下，由于其反向击穿电压较高，电阻小，产生的是小电流。混频二极管的主要指标有击穿电压、零偏压结电容、串联电阻和噪声系数。

变容二极管主要应用于基本的参量放大、混频、倍频等频率变换电路。最初的变容二极管采用硅材料制作，其截止频率没有达到 100GHz．因此其低噪声参量放大器工作波段很低。现今新型 GaAs 材料的快速发展促进了变容二极管的更新迭代，变容二极管能够对外延层浓度分布和交界面陡度进行有效的控制。变容二极管的主要指标有击穿电压、变容比和截止频率。

耗尽型 MESFET 已得到广泛的应用，它的电流驱动能力强，构成的电路具有较大的逻辑摆幅；但器件功耗大、电路较为复杂，因此集成度受到一定的限制。

增强型 MESFET 刚好相反，它的电路简单、功耗低，因此构成的电路具有较低的逻辑摆幅。影响增强型 MESFET 的主要因素有國值电压和势垒正向开启电压。增强型 MESFET 的主要性能指标包括可靠性功率、输出功率和击穿电压。

结型场效应晶体管 (JFET)消耗功耗低，其 pn 结的开启电压较大，如异质结FET 的开启电压可以达到 1.4V，故其电路的输出摆幅较大。JFET 比 MESFET具有更大的抗辐射容限，缺点是 pn 结栅边缘电容大，与相同尺寸的 MESFET 电路相比，在离子迁移的过程中速度要慢一些。JFET 的主要性能指标是正向电流大于或等于3.5A、反向击穿电压大于或等于 1700V、跨导大于或等于 0.52S。‍‍

高电子迁移率场效应晶体管（HEMT） 由半绝缘的 GaAs 衬底制成，采用MOCVD 技术生长高纯度的 GaAs，并且摻杂 AI、Ga、As 和 GaAs 等多层结构。由于窄带隙的GaAs 中电子亲和力大，因此宽带隙 AIGaAs 层中的自由电子渡越到高纯的 GaAs 中靠近 AIGaAs 界层中，产生二维电子气。HEMT 在电路中比MESFET 具有更好的高速性能，而且高纯砷化镓中的杂质散射很弱，具有很高的电子迁移率。HEMT 的主要性能指标是输出功率和频率特性等。‍‍‍

未来的微波器件将具有更好的稳定性、热导率、耐热性、耐压性并抗辐射。

　　审核编辑：汤梓红