Особенности согласования полевых транзисторных структур на минимум шум-фактора в дециметровом диапазоне

Abstract

В настоящей работе предлагается методика расчета шумовых характеристик усилителей на полевых транзисторах с барьером Шоттки, включая HEMT-структуры. Основой методики является использование обобщенных характеристик транзисторной структуры, названных макропараметрами. Они инвариантны относительно размерного масштабирования, слабо зависят от режима по постоянному току и могут измеряться низкочастотной аппаратурой. Единственный феноменологический параметр (F) вводится как характеристика крупного структурно-технологического класса FET (F ≈ 0.4 для MESFET, F ≈ 0.6 для HEMT, F ≈ 0.7 для PHEMT). На основе метода макропараметров для узкозатворных транзисторных структур в дециметровом диапазоне определены критерии реализуемости режима согласования на минимум шум-фактора с учетом свойств входного индуктивного элемента как отрезка специфической линии передачи.

У цій роботі пропонується методика розрахунку шумових характеристик підсилювачів на польових транзисторах з бар’єром Шоттки, включаючи HEMT-структури. Базою методики є використання узагальнених характеристик транзисторної структури, названих мікропараметрами. Вони інваріантні відносно розмірного масштабування, слабо залежать від режиму по постійному струму і можуть вимірюватись низькочастотною апаратурою. Єдиний феноменологічний параметр (F) вводиться як характеристика крупного структурно-технологічного класу FET (F ≈ 0.4 для MESFET, F ≈ 0.6 для HEMT, F ≈ 0.7 для PHEMT). На базі методу макропараметрів для вузькозатворних транзисторних структур в дециметровому діапазоні визначені критерії можливості реалізації режиму узгодження на мінімум шум-фактора, зважаючи на властивості індуктивного елемента як відрізка специфічної лінії передачі.

Novel method for deriving the noise characteristics of FET (including HEMT) amplifier is presented. It is based on generalized FET characteristics, denoted as macroparameters. They are invariant to scaling, measurable by rf-instruments and have only a weak dependence on dc-conditions. The sole phenomenological parameter (F) is introduced as characteristics of a large structural class of FETs (F ≈ 0.4 for MESFET, F ≈ 0.6 for HEMT and F ≈ 0.7 for PHEMT). Based on the "macroparameter approach" and taking into account the properties of input inductor as a distinctive transmission line, the conditions for minimum noise temperature realization are determined for moderately-long-gate transistors over the frequency range from 0.3 to 5 GHz.