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1、(10)申请公布号 CN 103344851 A (43)申请公布日 2013.10.09 CN 103344851 A *CN103344851A* (21)申请号 201310251061.0 (22)申请日 2013.06.24 G01R 31/00(2006.01) (71)申请人 江苏博普电子科技有限责任公司 地址 214131 江苏省无锡市高浪路 999 号启 航大厦 11 层 (72)发明人 沈美根 陈强 郑立荣 张复才 多新中 姚荣伟 闫锋 张梦苑 (74)专利代理机构 南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 代理人 董建林 (54) 发明名称 GaN HEMT微波功率器件。
2、脉冲直流测试系统及 方法 (57) 摘要 本发明公开了一种用于 GaN HEMT 微波功率 器件的脉冲直流测试系统和测试方法， 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。本发明的 GaN HEMT 微波功率器件 的脉冲直流测试系统及测试方法， 在对 GaN HEMT 微波功率器件测试时， 采用脉。
3、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。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103344851 A CN 103344851 A *CN103344851A* 1/1 页 2 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，。
4、 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 GaN HEMT 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GaN HEMT 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 Te。
5、e 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 GaN HEMT 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 GaN HEMT 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。
6、漏极电压后栅极电压的放电顺序。 6.根据权利要求1所述GaN HEMT微波功率器件脉冲直流测试系统， 其特征是， 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。 7.根据权利要求1所述GaN HEMT微波功率器件脉冲直流测试系统， 其特征是， 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。 8. 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 ： 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 ； 两路不同电压等级的直流电源通过所述两组开。
7、关分别加载在两个偏置器 Bias Tee 上 ； 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。 9. 根据权利要求 8 所述的 GaN HEMT 微波功率器件脉冲直流测试方法， 其特征是， 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 ； 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。 权 利 要 求 书 CN 103344851 A 2 1/3 页 3 GaN HEMT 微波功率器件脉冲直流。
8、测试系统及方法 技术领域 0001 本发明涉及一种 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。 发明内容 0003 本发明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。
9、热效 应现象。 0004 为解决上述技术问题， 本发明提供一种 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 ； 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。 0005 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。 0006 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 B。
10、ias 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。 0007 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。 0008 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。 0009 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。 0010 测试 GaN HEM。
11、T 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。 0011 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 ： 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 ； 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 Bias Tee 上 ； 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。 0012 测试GaN HEMT微波功率器件S参量时， 所述分析仪采。
12、用矢量网络分析仪 ； 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。 说 明 书 CN 103344851 A 3 2/3 页 4 0013 本发明所达到的有益效果 ： 本发明的 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。 附图说明 0014 图 1 为脉冲直流测试系统示意图 ； 图 2 为图 1 的脉冲时序示意图 ； 图 3 为图。
13、 1 中的开关电路。 具体实施方式 0015 下面结合附图对本发明作进一步描述。 以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明 的技术方案， 而不能以此来限制本发明的保护范围。 0016 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， 本发明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。
14、冲时序。 0017 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。 0018 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。 0019 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。
15、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 0V 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。
16、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。 0020 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。 0021 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 ON/OFF 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 Q1、 Q2， 电阻 R1、 R2、 R3、 RL、 电。
17、容 CL ； 三极管 Q1 的 说 明 书 CN 103344851 A 4 3/3 页 5 基极通过电阻 R1 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Q1为一小功率开关管， 起开关作用。 R2， R3 为 Q2 偏置电阻， R1 为 Q1 偏置电阻。 RL， CL 为等效负载。 0022 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。 0023 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人 员来说， 在不脱离本发明技术原理的前提下， 还可以做出若干改进和变形， 这些改进和变形 也应视为本发明的保护范围。 说 明 书 CN 103344851 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103344851 A 6 2/2 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 103344851 A 7 。