HF-Transistoren aus Silizium ersetzen Gallium-Arsenid-Verstärker

25. Juli 2016, 13:54 Uhr
Unterschied der Kontakt-Metallisierung dreier Transistoren zwischen alter und neuer Geometrie. Bild: Purdue University
Unterschied der Kontakt-Metallisierung dreier Transistoren zwischen alter und neuer Geometrie. Bild: Purdue University
Im modernen Handy stecken genauso wie in den Radar-Abstandssensoren für KFZ Leistungsverstärker auf Basis von Gallium-Arsenid, da Silizium bei diesen hohen Frequenzen im Bereich über 2 GHz einen schlechten Wirkungsgrad aufweist. Bislang.
Forschern der Purdue University gelang nur dank geänderter Geometrie die Fertigung von Si-Transistoren, die es mit der bisherigen GaAs-Technik aufnehmen können.

Der große Nachteil der GaAs-Technik ist, dass sie sich nicht in die „normalen“ CMOS-Chips auf der Basis von Silizium integrieren lässt. Neben den höheren Kosten der Nichtstandard-Technik ist also für den HF-Leistungsverstärker ein extra Chip notwendig, der nicht nur die Kosten weiter treibt und das Design komplexer macht, sondern auch weniger zuverlässig ist.

Die Forscher erreichten die Wirkungsgradverbesserung vor allem dadurch, dass sie die metallisierten Flächen der Kontakte durch eine andere Geometrie deutlich reduzieren und so wesentlich kleinere parasitäre Kapazitäten realisieren konnten. Diese Maßnahmen erhöhen nicht nur die mögliche Betriebsfrequenz, sondern senken zudem auch die energetischen Verluste. Außerdem kann diese Siliziumtechnik direkt in die eh notwendigen HF-ICs integriert werden, was die Bauelementezahl und auch hierdurch wieder die Kosten senkt.
Insbesondere bei der kommenden 5G-Mobilfunktechnik, bei den Radarsensoren für das autonome Fahren und auch für Mikro-Kommunikationssatelliten ergeben sich so Einsparungen und Verbesserungen.
 
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