[发明专利]一种用于超大功率GaN微波器件高隔离度微波测试夹具

说明书

技术领域

本发明属于半导体器件测试技术领域，尤其是一种用于超大功率GaN微波器件高隔离度微波测试夹具。

背景技术

GaN半导体技术已成为大功率技术的必然发展趋势。与第二代半导体GaAs相比，GaN(氮化镓)器件具有更高的击穿电压和更高的电子饱和速度以及更高的输出功率，其功率密度达到GaAs(砷化镓)的10倍以上，并且高的工作电压有效提高整个系统的效率。

大功率GaN微波器件为电压控制器件，封装形式为金属陶瓷管壳，内部结构包括栅匹配电路、漏匹配电路、匹配电容、有源芯片、键合金丝。管壳底座为源极，两引出端分别为栅极、漏极。超大功率GaN微波器件具有有源芯片栅宽大，漏极电压高、输出功率大特点。微波器件的主要性能包括功率、增益及效率。随器件微波性能的大幅度提升，如何准确的将其性能反映出来，测试夹具的作用至关重要。

微波测试夹具是测试仪器与被测器件间的桥梁，测试夹具要实现三个基本功能:固定被测件、直流馈电以及信号同轴传输转微带传输的功能。馈电是微波器件测试夹具设计重点考虑的内容，分为栅极馈电和漏极馈电两部分。馈电匹配网络主要包括电阻、电容、扇形线短路线。由于超大功率器件输出功率已达到百瓦、千瓦级，若测试盒输出匹配网络隔离度不够，在测试时过大的射频泄露就会烧毁漏极供电模块。

微波测试夹具馈电匹配电路通常采用单扇形结构，随GaN微波器件工作电压、输出功率的提升，以往的测试夹具已不能满足使用要求，在高压超大功率微波器件测试过程中存在漏极泄露射频信号的隔离度不够的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种超大功率GaN微波器件高隔离度微波测试夹具，用于高压超大功率微波器件微波测试，解决了微波器件超大功率测试过程中存在漏极泄露射频信号的隔离度不够的问题，能够避免直流偏置模块烧毁，保证测试结果真实有效，也适用于同类器件微波测试。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种用于超大功率GaN微波器件高隔离度微波测试夹具，包括测试盒体、PCB板、压块、直流偏置引出端、射频输入输出引出端，PCB板置于测试盒体内，PCB板包括馈电匹配电路和射频输入输出微带；馈电匹配电路分为栅极馈电匹配电路和漏极馈电匹配电路两部分，栅极馈电匹配电路包括双扇形线、两个RC滤波网络、栅极偏置电阻、栅极滤波电容，漏极馈电匹配电路包括双扇形线、两个RC滤波网络、漏极滤波电容；直流偏置引出端由两个穿心电容从馈电匹配电路上引出，一个穿心电容芯子一端焊接在栅极馈电加电端，该穿心电容芯子的另一端通过导线与直流偏置模块A连接，另一个穿心电容芯子一端焊接在漏极馈电加电端，该穿心电容芯子的另一端通过导线与直流偏置模块A连接；射频输入输出引出端为同轴传输转微带传输接头，同轴传输转微带传输接头包括分设于测试盒体两侧的射频输入接头和射频输出接头，射频输入接头与器件栅极通过射频输入微带连接，之间加隔直电容起隔直作用；射频输出接头与器件漏极通过射频输出微带连接，之间加隔直电容起隔直作用；压块有四个引出端，其中两个固定器件源极、一个固定栅极、一个固定漏极。

进一步的技术方案，所述栅极馈电匹配电路的栅极偏置电阻的设计在考虑工作条件下电阻分压大小的同时，还要综合考虑电阻所耐受额定功率及对电路稳定效果。

进一步的技术方案，栅极馈电匹配电路中的栅极偏置电阻选用4个20Ω贴片电阻并联。

进一步的技术方案，所述馈电匹配电路中的RC滤波网络使用51Ω贴片电阻和1000pF贴片电容串联接地结构。

进一步的技术方案，利用ADS软件对馈电匹配电路进行隔离度参数仿真，根据隔离度结果得到两个扇形短路线最优尺寸，栅极馈电匹配电路两个扇形短路线尺寸参照漏极馈电匹配电路。

进一步的技术方案，根据隔离度结果确定的扇形线的扇形半径为0.508mm，弧所对圆心角度数为120°。

进一步的技术方案，直流偏置引出端选择1500pF穿心电容固定于穿心电容固定安装孔处，使穿心电容一端与PCB板上直流偏置连接压点焊接，穿心电容的另一端焊接合适长度的导线与直流偏置模块A连接，其中穿心电容额定电压值需大于漏极工作电压。

进一步的技术方案，射频输入输出微带上的隔直电容选用1000pF贴片电容。

进一步的技术方案，栅极滤波电容选用1000pF容值电容，漏极滤波电容由3个6800pF贴片电容并联组成。

进一步的技术方案，还包括散热片，测试夹具固定在散热片上，并用风扇辅助待测器件降温。