20 MHz - 6000 MHz GaN HEMT MMIC功率放大器

CMPA0060002D
2 W、20 MHz - 6000 MHz GaN HEMT MMIC功率放大器
Cree的CMPA0060002D是一款基于单片微波集成电路(MMIC)的氮化
镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)。与硅或砷化镓相比,GaN具
有更加优良的性能,比如说,更高的击穿电压、更高的饱和电子漂移速度
以及更高的导热性。与Si和GaAs晶体管相比,GaN HEMT还可以提供更
大的功率密度和更宽的频带。该MMIC采用了分布式(行波)放大器的
设计方法,通过小封装规格实现了极宽的频带。
部件号:CMPA
0060002D
在0.5-6.0GHz频率(TC = 25˚C)下的典型性能
参数
0.5 GHz
1.0 GHz
2.5 GHz
4.0 GHz
6.0 GHz
单位
增益
18.7
17.4
17.6
17.4
17.6
dB
7.0
6.3
5.7
4.3
3.6
W
15.4
15.0
14.5
13.3
12.5
dB
43
40
36
28
31
%
饱和输出功率 @ PIN 23 dBm
功率增益 @ PIN 23 dBm
PAE @ PIN 23 dBm
注意:VDD = 28 V,ID = 100 mA
应用
• 小信号增益:17 dB
• 超宽带放大器
• PSAT典型值:2 W
• 光纤驱动电源
• 最大工作电压:28 V
• 测试仪器
• 高击穿电压
• EMC放大器驱动电源
• 高工作温度
• 尺寸:0.169 x 0.066 x 0.004英寸
修订版本1.1—
—2012年4月
特点
若有更改,恕不另行通知。
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1
25˚C时的绝对最大额定值(非同时出现)
参数
符号
额定值
单位
漏源电压
VDSS
84
VDC
栅源电压
VGS
-10、+2
VDC
储存温度
TSTG
-65、+150
˚C
TJ
225
˚C
最大正向栅极电流
IGMAX
2
mA
热阻,结点到表面(封装)1
RθJC
4.0
˚C/W
工作结温
注1 共晶芯片粘接通过80/20 AuSn焊料接合到40 mil厚的铜钨载体上。
电气特性(除非另行说明,否则频率 = 20 MHz-6,000 MHz;TC = 25˚C)
规格参数表
符号
最小值
典型值
最大值
单位
条件
栅极阈值电压1
V(GS)TH
-3.8
-3.0
-2.7
V
栅极静态电压
VGS(Q)
–
-2.7
–
VDC
饱和漏极电流2
IDS
–
1.94
–
A
小信号增益3
S21
13.5
18
–
dB
VDD = 26 V,IDQ = 100 mA
输入回波损耗
S11
–
9
–
dB
VDD = 26 V,IDQ = 100 mA
输出回波损耗
S22
–
11
–
dB
VDD = 26 V,IDQ = 100 mA
输出功率4
POUT
2
4
–
W
VDD = 26 V,IDQ = 100 mA,
PIN = 23 dBm
功率附加效率
PAE
–
30
–
%
VDD = 26 V,IDQ = 100 mA,
PIN = 23 dBm
GP
–
13.0
–
dB
VDD = 26 V,IDQ = 100 mA,
PIN = 23 dBm
VSWR
–
–
5:1
Y
所有相角均无损坏,
VDD = 26 V,IDQ = 100 mA,
PIN = 23 dBm
DC特性
射频特性
VDS = 20 V,∆ID = 2 mA
VDD = 26 V,IDQ = 100 mA
VDS = 6.0 V,VGS = 2.0 V
5
功率增益
输出失配应力
注:
1
由于其内部电路结构,该设备将在夹断后产生约20-25 mA电流。
2
根据PCM数据按比例缩放而得。
3
由于缺少低频终端,最低测试频率为1.0 GHz。
4
测试频率分别为1.0、2.5和4.0 GHz。
5
所有脉冲数据均在脉宽 = 10 μsec、占空比 = 0.1%的条件下产生。
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产品和公司名称均为其各自所有者的财产,并不意味着特定的产品和/或供应商的认可、赞助或关联。
2
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芯片尺寸(以微米为单位)
漏极终端
射频输出
射频输入
栅极终端
芯片外形尺寸:4280 x 1670(+0/-50)微米,芯片厚度:100(+/-10)微米。
所有栅极和漏极焊盘的电气连接必须使用线焊。
焊盘编号
功能
描述
焊盘尺寸(微米)
200 x 150
1
RF IN1
射频输入焊盘。50 Ω匹配。需要通过外部Bias-T器件向栅极施加-2.3 V
到-3.8 V的电压。
2
栅极终端
栅极的芯片外终端。需要安装直流阻断器。
200 x 150
3
漏极终端
漏极的芯片外终端。需要安装直流阻断器。
200 x 150
4
RF OUT1
射频输出焊盘。50 Ω匹配。需要通过外部Bias-T器件向漏极供电
(最大26 V,800 mA)。
200 x 150
注:
1
RF In和RF Out焊盘的接地-信号-接地配置中存在1 mil(25微米)的间距。
芯片装配说明:
•
建议使用AuSn(80/20)焊料进行焊接。请参考Cree网站上的共晶芯片焊接程序应用说明,网址为:
www.cree.com/wireless。
•
拿取时首选真空夹头。
•
芯片背面是源接点(接地)。
•
芯片背面镀金厚度至少5微米。
•
连接时首选热超声球焊或楔焊。
•
连接时必须使用金线。
•
确保芯片标签(XX-YY)方向正确。
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功能方框图
此设备采用了宽频行波放大器拓扑结构。漏极和栅极均安装了内部终端,该终端可在2.5-6.0 GHz下正常运行。如果工作频率
低于2.5 GHz,则需要安装外部终端。此终端需要安装直流阻断器,安装后可承受最大3 W的RF功率。(如需详细了解本数据手册中
LF终端的相关信息,请参考“参考设计”一节)。该电路还需要通过外部宽频Bias-T器件向栅极和漏极供压。需要在漏极上设计一个
Bias-T器件,用于处理28 V的电压和最高800 mA的电流。
漏极终端
射频输出
偏置T
射频输入
栅极终端
偏置T
图1.
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外部终端参考设计
Die only
以下只是芯片增益曲线图的一部分。
30
28
26
S21(仅芯片)
增益 (dB)
24
22
20
18
16
14
12
10
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
频率 (GHz)
注:
1
需要通过芯片外终端减少在低频段的高增益峰值。
2
芯片外终端的设计应尽量降低对MMIC高频段性能的影响。
LRC参考电路
漏极电路和栅极电路使用相同的L和C组件,只是电阻值不同。
图2.
在最低频率下,漏极电阻需要处理3W RF耗散,而栅极电阻只需要处理0.5 W。SMT组件的供应商如下:
CoilCraft,L1 = 47 nH,部件号:0402CS –47NXJB
Murata,C1 = 470 pf,部件号:GRM1885C2A471A01D
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典型性能
功率增益与频率之间的关系
VDD =
28 V,P at Pin== 2323
dBm
Power Gain at 28 + 48VIN
dBm
输出功率与频率之间的关系
VDD Power
= 28
== 2323
Output V,P
at 28V + 48V
at PIN
dBm dBm
IN
50
20
48
18
46
44
16
42
14
40
增益 (dB)
10
8
36
34
32
30
6
功率增益,28V
28
26
4
功率增益,28V
24
2
22
20
0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
0.0
6.5
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
频率 (GHz)
频率 (GHz)
功率附加效率与频率之间的关系
[email protected] PIN 23 dBm
VDD = 28V,PIN = 23 dBm
增益及回波损耗与频率之间的关系
VDD = 28 V,IDQ = 100 mA
5.5
6.0
6.5
50
20
0
45
18
-2
40
16
-4
35
14
30
12
-8
10
-10
8
-12
6
-14
4
-16
2
-18
增益 (dB)
功率增益 (%)
38
25
20
15
10
PAE, 28V
5
S21_28V
S22_28V
-6
S11_28V
0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
频率 (GHz)
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
0
-20
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
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6
CMPA0060002D Rev 1.1
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
频率 (GHz)
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输入/输出回波损耗 (dB)
增益 (dB)
12
免责声明
本文所列规格随时可能出现更改,恕不另行通知。Cree, Inc.相信本数据手册中所含的信息是准确、可靠的。然而,如若使用此信息导致
侵犯第三方的专利或其他权利,Cree对此不承担任何责任。Cree并未就其专利或专利权授予默示许可或其他形式的许可。Cree对于其产
品针对任何特定用途的适用性不作任何担保、表示或保证。所给出的“典型”参数是Cree对大量产品预计的平均值,此数据仅供参考。
在不同的应用中,这些数值会与表中所列数据有所不同,实际性能也会随着时间的推移而变化。所有工作参数均应由客户的技术专家针对
每项具体应用进行验证。Cree产品无意用作也未授权用作以下应用中的部件,事实上也未针对类似应用而设计:植入人体的外科植入物或
者用于支撑或延续生命的应用;Cree产品故障会导致人员伤亡的应用;以及规划、建设、维护或直接运作核设施的应用。CREE和CREE
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有关详细信息,请联系:
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