GaN HEMT微波功率器件脉冲直流测试系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于GaN?HEMT微波功率器件脉冲直流测试系统，通过矢量网络分析仪测试GaN?HEMT微波功率器件的S参量或通过半导体分析仪测试GaN?HEMT微波功率器件脉冲直流特性，分析仪的两个输出端分别通过一偏置器BiasTee将脉冲射频信号加载到被测器件GaN?HEMT的栅极和漏极；两路不同电压等级的直流电源通过两组开关分别加载在两个偏置器BiasTee上。本实用新型的GaN?HEMT微波功率器件的脉冲直流测试系统，在对GaN?HEMT微波功率器件测试时，采用脉冲直流电压，由两组开关电路控制施加在偏置器上的直流电源的导通，避免持续对GaN?HEMT施加直流电压，造成GaN?HEMT的自加热现象，导致恶化微波功率器件性能。
【专利说明】GaN HEMT微波功率器件脉冲直流测试系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种GaN HEMT微波功率器件的S参量脉冲直流测试法。
【背景技术】
[0002]在测试GaN HEMT微波功率器件的S参量即射频小信号测试时，通常需对GaN HEMT施加持续的直流电压，在这种连续直流测量条件下，GaN HEMT会产生自加热现象，从而影响了 GaN HEMT自身的电性能，并且会增加器件损坏的危险。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种GaN HEMT的S参量脉冲直流测试系统及测试方法，在对GaN HEMT的S参量测试时，采用脉冲直流电压，避免造成GaN HEMT的热效应现象。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种GaN HEMT微波功率器件脉冲直流测试系统，通过分析仪测试GaN HEMT微波功率器件，其特征是，分析仪的两个输出端分别通过一偏置器Bias Tee将同步脉冲射频信号加载到被测器件GaN HEMT的栅极或漏极；
[0005]两路不同电压等级的直流电源通过两组开关分别加载在两个偏置器Bias Tee上。
[0006]所述的两组开关分别由脉冲发生模块产生的两路脉冲时序控制导通，所述脉冲发生模块产生的脉冲由信号发生器控制触发。
[0007]两路直流电源分别为Vgs和Vds电压，分别通过一组开关加载到一偏置器BiasTee上，其中，Vgs为负电压，直流电源Vgs加载到与GaN HEMT的栅极连接的偏置器上，直流电源Vds加载到与GaN HEMT的漏极连接的偏置器上。
[0008]两路开关电路均包括与直流电源连接的电源端、接收脉冲发生模块脉冲的控制端、为其中一个偏置器加载输出偏压脉冲的输出端。
[0009]所述被测器件GaN HEMT的漏极电压脉冲包含在其栅极电压脉冲中，具有先栅极电压后漏极电压的加电顺序以及先漏极电压后栅极电压的放电顺序。
[0010]测试GaN HEMT微波功率器件S参量时，所述分析仪采用矢量网络分析仪。
[0011]测试GaN HEMT微波功率器件脉冲直流特性时，所述分析仪采用半导体分析仪。
[0012]一种GaN HEMT微波功率器件脉冲直流测试方法，其特征是，包括以下步骤:
[0013]由信号发生器控制触发脉冲发生模块产生脉冲，脉冲发生模块产生的两路脉冲时序信号分别控制两组开关的导通；
[0014]两路不同电压等级的直流电源通过所述两组开关分别加载在两个偏置器BiasTee 上；
[0015]分析仪的两个输出端分别通过其中一个偏置器Bias Tee将脉冲射频信号加载到被测器件GaN HEMT的栅极或漏极，由分析仪对被测器件GaN HEMT进行测试。
[0016]测试GaN HEMT微波功率器件S参量时，所述分析仪采用矢量网络分析仪JHiGaNHEMT微波功率器件脉冲直流特性时，所述分析仪采用半导体分析仪。[0017]本实用新型所达到的有益效果:
[0018]本实用新型的GaN HEMT的脉冲直流测试系统及测试方法，在对GaN HEMT的S参量测试或脉冲直流特性测试时，采用脉冲直流电压，由两组开关电路控制施加在偏置器上的直流电源的导通，避免持续对GaN HEMT施加直流电压，造成GaN HEMT的热效应现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为脉冲直流测试系统示意图；
[0020]图2为图1的脉冲时序示意图；
[0021]图3为图1中的开关电路。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
[0023]本实施例中以测试GaN HEMT微波功率器件的S参量为例进行详细说明，图1所示为搭建的脉冲直流测试系统示意图。分析仪采用矢量网络分析仪，通过矢量网络分析仪可以测试GaN HEMT的S参量。在其他实施例中，本实用新型的测试系统也可以进行脉冲直流特性(IV曲线)测试。如果是脉冲直流特性测试，分析仪则相应地采用半导体分析仪即可，并根据脉冲直流特性测试的需要，由脉冲发生模块产生需要的脉冲时序。
[0024]被测器件GaN HEMT由被测设备夹具DUT夹持。矢量网络分析仪的两个输出端分别通过一偏置器Bias Tee将同步脉冲射频信号加载在被测设备夹具DUT的两端，即加载到GaN HEMT的栅极或漏极。
[0025]直流电源通过两组开关分别将Vgs和Vds电压加载在两个偏置器Bias Tee上。两组开关分别由脉冲发生模块产生的两路脉冲时序控制，脉冲发生模块产生的脉冲由信号发生器控制触发。
[0026]脉冲时序示意图如图2所示，pulse trigger是由信号发生器触发脉冲发生模块产生的一路脉冲信号，该路脉冲信号施加在开关电路上，使开关电路控制加载在被测设备夹具DUT两端的栅级电压脉冲和漏极电压脉冲，使矢量网络分析仪输出的射频脉冲通过偏置器Bias Tee加载在被测设备夹具DUT的两端，形成对被测器件GaN HEMT的S参量的测试。图中可以看出，漏极电压脉冲包含在栅极电压脉冲中，具有先栅压后漏压的加电顺序以及先漏极电压后栅极电压的放电顺序；GaN器件在栅极电压为OV时，是导通的；如果先加漏极电压，会有非常大的电流。所以要求先加栅极电压，如-2.7V，在加漏压；也就是说，在漏极电压还是零的时候，栅极电压降低变为负值，防止因漏极突然加电产生大的漏源电流而损坏测试器件。并且，射频脉冲始终包含在漏极电压脉冲中，保持测试的有效性。
[0027]开关电路可以设计为多种具体的电路，只要是将两路直流电源Vgs和Vds电压分别加载在两个偏置器Bias Tee上，使被测器件GaN HEMT的漏极电压脉冲包含在栅极电压脉冲中，形成GaN HEMT的工作状态即可。
[0028]本实施例中举一具体的开关电路为如图3所示的结构。该开关电路包括与直流电源连接的电源端、接收脉冲发生模块脉冲的POWER 0N/0FF控制端、为偏置器加载输出偏压脉冲的输出端。开关电路中包括三极管Ql、Q2，电阻Rl、R2、R3、RL、电容CL ;三极管Ql的基极通过电阻Rl与控制端连接，发射极接地，集电极通过电阻R2与三极管Q2的基极连接；三极管Q2的发射极与电源端连接，三极管Q2的集电极连接至输出端，同时三极管Q2的集电极还通过并联的电阻RL与电容CL接地。三极管Q2的发射极与基极之间还连接一电阻R3。三极管Q2为一大功率开关管，起开关作用。三极管Ql为一小功率开关管，起开关作用。R2，R3为Q2偏置电阻，Rl为Ql偏置电阻。RL，CL为等效负载。
[0029]本系统测试的GaN HEMT微波功率器件可以为GaN FET或GaN LDMOS等功率器件。
[0030]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种GaN HEMT微波功率器件脉冲直流测试系统，通过分析仪测试GaN HEMT微波功率器件，其特征是，分析仪的两个输出端分别通过一偏置器Bias Tee将同步脉冲射频信号加载到被测器件GaN HEMT的栅极或漏极； 两路不同电压等级的直流电源通过两组开关分别加载在两个偏置器Bias Tee上。
2.根据权利要求1所述GaNHEMT微波功率器件脉冲直流测试系统，其特征是，所述的两组开关分别由脉冲发生模块产生的两路脉冲时序控制导通，所述脉冲发生模块产生的脉冲由信号发生器控制触发。
3.根据权利要求1所述GaNHEMT微波功率器件脉冲直流测试系统，其特征是，两路直流电源分别为Vgs和Vds电压，分别通过一组开关加载到一偏置器Bias Tee上，其中，Vgs为负电压，直流电源Vgs加载到与GaN HEMT的栅极连接的偏置器上，直流电源Vds加载到与GaN HEMT的漏极连接的偏置器上。
4.根据权利要求2所述GaNHEMT微波功率器件脉冲直流测试系统，其特征是，两路开关电路均包括与直流电源连接的电源端、接收脉冲发生模块脉冲的控制端、为其中一个偏置器加载输出偏压脉冲的输出端。
5.根据权利要求1所述GaNHEMT微波功率器件脉冲直流测试系统，其特征是，所述被测器件GaN HEMT的漏极电压脉冲包含在其栅极电压脉冲中，具有先栅极电压后漏极电压的加电顺序以及先漏极电压后栅极电压的放电顺序。
6.根据权利要求1所述GaNHEMT微波功率器件脉冲直流测试系统，其特征是，测试GaNHEMT微波功率器件S参量时，所述分析仪采用矢量网络分析仪。
7.根据权利要求1所述GaNHEMT微波功率器件脉冲直流测试系统，其特征是，测试GaNHEMT微波功率器件脉冲直流特性时，所述分析仪采用半导体分析仪。
【文档编号】G01R31/00GK203405514SQ201320363888
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年6月24日 优先权日:2013年6月24日
【发明者】沈美根, 陈强, 郑立荣, 张复才, 多新中, 姚荣伟, 闫锋, 张梦苑 申请人:江苏博普电子科技有限责任公司