Fabrication and characterization of the 0.25 ${\mu}m$ T-shaped gate P-HEMT and its application for MMIC low noise amplifier

0.25 ${\mu}m$ T형 게이트 P-HEMT 제작 및 특성 평가와 MMIC 저잡음 증폭기에 응용

o.25${\mu}m$ T-shaped gate P-HEMT is fabricated and used for design of X0band three stage monolithic microwave integrated circuit(MMIC) low noise amplifier(LNA). The fabricated P-HEMT exhibits an extrinsis transconductance of 400mS/mm and a drain current of 400mA/mm. The RF and noise characteristics show that the current gain cut off frequency is 65GHz and minimum noise figure(NFmin) of 0.7dB with an associated gain of 14.8dB at 9GHz. In the design of the three stage LNA, we have used the inductive series feedback circuit topology with the short stub. The effects of series feedback to the noise figure, the gain, and the stability have been investigated to find the optimal short stub length. The designed three staage LNA showed a gain of above 33dB, a noise figure of under 1.2dB, and ainput/output return loss of under 15dB and 14dB, respectively. The results show that the fabricated P-HEMT is very suitable for a X-band LNA with high gain.

본 논문에서는 0.25${\mu}m$ T형 게이트 P-HEMT의 제작 및 특성 평가를 하였고, 제작된 P-HEMT를 X-밴드용 3단 MMIC 저잡음 증폭기 설계에 응용하였다.제작된 P-HEMT의 DC 특성은 최대 외인정 전달 컨덕턴스가 400mS/mm이고, 최대 드레인 전류는 400mA/mm이었다. RF 및 잡음 특성은 전류 이등 차단 주파수($f_T$)가 65GHz이고, 주파수 9GHz에서 최소 잡음 지수는 0.7dB, 관련 이득은 14.8dB이었다. 이때의 바이어스 조건은 Vds가 2V이고, Ids는 60%Idss이었다. 저잡음 증폭기 설계에 있어서, 회로 Topology는 인덕턴스 직렬 궤환(Series Feedback)으로 쇼토 스터브(Short Stub)를 사용하였다. 이때 최적의 쇼트 스터브 길이를 찾기 위해, 직렬 궤환에 의한 잡음 지수와 이득 특성, 그리고 안정성에 대한 영향을 조사하였다. 설계된 회로의 특성은 주파수 8.9-9.5GHz에서 이득이 33dB이상, 잡음 지수가 1.2dB이하, 그리고 입출력 반사 계수가 각각 15dB와 14dB이하로 우수한 성능을 보였다. 따라서 제작된 소자가 고이득 X-밴드용 저잡음 증록기에 매우 적합한 소자임을 확인할 수 있었다.