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마이크로파 증폭기의 고효율화·저왜곡화

전문가 제언: ○ 마이크로파 증폭기의 효율을 높이고 전압 전류의 왜곡율을 낮추기 위한 관점을 반도체 재료, 디바이스, 회로기술 면에서 돌아볼 필요가 있다. 반도체 디바이스로서는 고전압 작동이 가능한 GaN FET는 지금까지의 어떠한 반도체 트랜지스터보다 높은 전류밀도와 고내전압특성을 동시에 갖고 있다. 또한 우수한 고주파 특성을 갖고 있어 마이크로파 밀리파 출력 증폭기의 고출력화와 소형화에 기대가 큰 소자이다.

○ 본 특집에서 GaN가 회로 손실을 유발해 갈 때 고효율화 할 수 있는 이점을 설명하고 또 고효율화된 증폭기를 만드는데 트랜지스터 출력단자의 순시전류파형과 순시전압파형을 제어하는 것이 중요함을 설명하고 있다. 이를 위해 시간영역에서 접근하는 길과 주파수 영역에서 접근하는 2가지의 길을 자세히 설명하여 관련 기술자 또는 현장 설계자에게는 좋은 자료를 만들고 있다.

○ GaAs는 Si에 비해 밴드 갭 Eg가 높기 때문에 마이크로 스트립선로를 구성하는 경우에도 기판에 의한 유전손을 억제시키는 것이 가능하기 때문에 수동회로를 포함하여 마이크로회로를 기판에 집적화하는 것이 비교적 쉽다. 따라서 마이크로 파대를 중심으로 GaAs계 반도체를 사용한 FET, HEMT, HBT등이 광범위하게 사용되고 있다.

– 그러나 고출력을 도모하는 경우에 GaAs의 절연파괴전계 0.6MV/cm는 많이 부족하다. 이에 대하여 GaN는 3.5MV/cm로 대단히 높으며, 열전도 또한 Si에 뒤지지 않게 좋아 고출력 소자로 각광 받고 있다. GaN HEMT의 경우에 게이트 폭 1mm당 출력이 32W에 이르는 것이 개발되고 있다.

○ 특히 100GHz대의 초고주파의 사용이 곧 일반화 될 것으로 본다. 이들을 위해서도 그 회로기술은 물론이며 부품의 경제적 이용에 적극 나서야 할 시점에 와 있다. GaN처럼 보석과도 같은 소자에 눈을 크게 뜨고 활용하여 고출력화, 저왜곡화 회로개발에 적극 나서야 한다.

저자: HONJO Kazuhiko
자료유형: 학술정보