基于EMMI系统的化合物半导体射频功率测试系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了基于EMMI系统的化合物半导体射频功率测试系统及方法，包括信号源，耦合器，隔离器，负载调节器和EMMI平台；首先采用EMMI平台采集器件在未加电和未加微波激励信号时的背景光信号；然后为器件加电，使得器件处于导通或者夹断的工作状态，根据器件的工作状态，调整信号源为器件提供微波激励信号，并通过负载调节器调整射频输出端的微波信号的驻波比和相位，从而改变器件加电工作状态下的光信号，采用EMMI平台实时采集器件此时的光信号，所述EMMI平台根据背景光信号和采集的器件在工作状态下的光信号，生成器件工作状态下的射频EMMI分布图。本发明专利技术能够得到化合物半导体器件在不同射频工作环境下功率分布的情况。器件在不同射频工作环境下功率分布的情况。器件在不同射频工作环境下功率分布的情况。

【技术实现步骤摘要】
基于EMMI系统的化合物半导体射频功率测试系统及方法


[0001]本专利技术属于化合物功率半导体


技术介绍

[0002]宽禁带化合物半导体材料具有禁带宽度大、击穿电压高、电子漂移速度快和抗辐射能力强等特点，器件具有耐高温、耐高压、良好的高频大功率等特性。
[0003]在半导体器件中，由于外加电场的作用，电子存在从高能态向低能态跃迁的过程，跃迁过程图1所示。在跃迁过程中伴随有发光过程，包括导带与价带之间带间跃迁引起的电子空穴对复合发光，以及带内跃迁引起的场加速载流子弛豫发光，发光强度与加载的外电场强度相关。
[0004]微光显微镜(Emission Microscope,EMMI)平台是一种具有高分辨率微观定位分析的工具，主要侦测IC内部所放出光子。EMMI平台常与器件直流工作状态相结合，用于采集器件处于直流工作状态下的光信号，通过平台处理生成EMMI分布图。但对化合物半导体器件而言，其通常工作于射频状态，由于射频信号具有时域、频域特性，器件的微观不同区域的射频状态具有差异。特别是器件处于失配状态时，随着射频信号的不同器件会表现出明显不同的功率分布差异。而现有技术无法表征该差异。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于EMMI系统的化合物半导体射频功率测试系统及方法。
[0006]本专利技术的技术方案：本专利技术提供了一种基于EMMI系统的化合物半导体射频功率测试系统，包括信号源，耦合器，隔离器，负载调节器和EMMI平台；所述信号源通过耦合器和隔离器与化合物半导体器件的射频输入端连接，所述化合物半导体器件的射频输出端连接负载调节器；
[0007]首先采用EMMI平台采集化合物半导体器件在未加电且未加微波激励信号时的背景光信号；然后为化合物半导体器件加电，使得化合物半导体器件处于导通或者夹断的工作状态，并根据化合物半导体器件的工作状态，调整信号源为化合物半导体器件提供微波激励信号，并通过负载调节器调整化合物半导体器件射频输出端的微波信号的驻波比和相位，从而改变化合物半导体器件的光信号，采用EMMI平台实时采集化合物半导体器件的光信号，所述EMMI平台根据背景光信号和采集的化合物半导体器件在工作状态下的光信号，生成化合物半导体器件工作状态下的射频EMMI分布图，供分析人员参考。
[0008]进一步的，该系统还包括第一衰减器，第二衰减器，第一功率计和第二功率计；所述耦合器通过第一衰减器与第一功率计连接；所述负载调节器通过第二衰减器与第二功率计连接；所述第一衰减器将信号源输入至化合物半导体器件的微波激励信号衰减至第一功率计能够监测的范围，所述负载调节器将化合物半导体器件射频输出端输出的信号传送至第二衰减器，所述第二衰减器将信号衰减至第二功率计能够监测的范围；并根据第一功率
计和第二功率计监测值之间的差值判断半导体化合物的工作状态是否正常。
[0009]进一步的，为化合物半导体器件加电时，源极接地，为化合物半导体器件的栅极和漏极接入直流电源，使得化合物半导体器件处于导通的工作状态或者夹断的工作状态。
[0010]进一步的，所述化合物半导体器件的材料为磷化铟、砷化镓、氮化镓、碳化硅或者氧化镓。
[0011]进一步的，所述化合物半导体器件类型为MOSFET、MISFET、MESFET、HFET、PHEMT、HEMT、SBD或者HBT。
[0012]基于EMMI系统的化合物半导体射频功率测试方法，具体包括如下步骤：
[0013]步骤1：采用EMMI平台采集化合物半导体器件在未加电以及未加微波激励信号时的背景光信号；
[0014]步骤2：为化合物半导体器件加电，使得化合物半导体器件处于工作状态；
[0015]步骤3：根据化合物半导体器件的工作状态调节输入至化合物半导体器件的微波激励信号；
[0016]步骤4：调节化合物半导体器件射频输出端的微波信号的驻波比和相位，从而改变化合物半导体器件的光信号；
[0017]步骤5：采用EMMI平台实时采集化合物半导体器件在工作状态下的不同的光信号，所述EMMI平台将采集到的光信号中剔除背景光信号，然后EMMI平台根据采集到的光信号生成化合物半导体器件工作状态下的射频EMMI分布图。
[0018]有益效果：本专利技术将器件的微波工作状态与电致发光原理相结合，构建化合物半导体器件在不同射频工作环境下功率分布的情况，使得工作人员更加容易掌握器件EMMI分布随工作环境变化的机理。
附图说明
[0019]图1半导体能级跃迁原理图。
[0020]图2本专利技术的系统结构图。
[0021]图3为采用本专利技术的方法化合物半导体器件部分位置的射频功率分布图。
具体实施方式
[0022]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0023]如图2所示，本实施例提供了基于EMMI系统的化合物半导体射频功率测试系统，该系统包括：信号源、耦合器、隔离器、负载调节器、栅极电源、漏极电源、EMMI通用平台，所有硬件良好共地；本实施例中信号源采用E8257D、耦合器采用是87031E、隔离器采用TBG301A1、负载调节器采用MMT
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1808。
[0024]化合物半导体器件的材料可以为磷化铟、砷化镓、氮化镓、碳化硅或者氧化镓。化合物半导体器件类型可以为MOSFET、MISFET、MESFET、HFET、PHEMT、HEMT、SBD或者HBT。本实施例中化合物半导体器采用GaN HEMT。
[0025]器件源极接地，栅极、漏极分别接直流电源，为器件提供直流激励信号，本实施例中栅压Vg为
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2.9V，漏压Vd为50V，漏流Id为10mA。
[0026]信号源与耦合器、隔离器、化合物半导体器件(以下简称器件)的射频输入端利用同轴线依次相连，信号源为器件提供微波激励信号；
[0027]器件通过同轴线与负载调节器连接；
[0028]负载调节器可调节器件射频输出端口的驻波比和相位，从而调节器件的光信号；
[0029]器件置于EMMI通用平台，EMMI平台对射频工作的器件的光致发光信号进行数据处理，形成器件射频EMMI分布图。
[0030]本实施例还包括括第一衰减器，第二衰减器，第一功率计和第二功率计；耦合器与第一衰减器、第一功率计利用同轴线依次相连，进行微波输入信号监控。
[0031]第一、二衰减器用于将过高的微波信号衰减至相应功率计可以监控的强度，防止功率计由于监控的功率信号过大烧毁。
[0032]所述负载调节器将化合物半导体器件射频输出端输出的信号传送至第二衰减器，所述第二衰减器将信号衰减至第二功率计能够监测的范围。
[0033]本实施例中负载调节器工作频率为DC～12GHz，驻波比1:1～100:1，相位0
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于EMMI系统的化合物半导体射频功率测试系统，其特征在于，包括信号源，耦合器，隔离器，负载调节器和EMMI平台；所述信号源通过耦合器和隔离器与化合物半导体器件的射频输入端连接，所述化合物半导体器件的射频输出端连接负载调节器；首先采用EMMI平台采集化合物半导体器件在未加电且未加微波激励信号时的背景光信号；然后为化合物半导体器件加电，使得化合物半导体器件处于导通或者夹断的工作状态，并根据化合物半导体器件的工作状态，调整信号源为化合物半导体器件提供微波激励信号，并通过负载调节器调整化合物半导体器件射频输出端的微波信号的驻波比和相位，从而改变化合物半导体器件的光信号，采用EMMI平台实时采集化合物半导体器件的光信号，所述EMMI平台根据背景光信号和采集的化合物半导体器件在工作状态下的光信号，生成化合物半导体器件工作状态下的射频EMMI分布图，供分析人员参考。2.根据权利要求1所述的基于EMMI系统的化合物半导体射频功率测试系统，其特征在于，该系统还包括第一衰减器，第二衰减器，第一功率计和第二功率计；所述耦合器通过第一衰减器与第一功率计连接；所述负载调节器通过第二衰减器与第二功率计连接；所述第一衰减器将信号源输入至化合物半导体器件的微波激励信号衰减至第一功率计能够监测的范围，所述负载调节器将化合物半导体器件射频输出端输出的信号传送至第二衰减器，所述第二衰减器将信号衰减至第二功率计能够监测的范围；并根据第一功率计和第二功率计监测值之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵国键，林罡，任彬，张长梅，刘柱，陈韬，陈堂胜，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：