[发明专利]用于微波功率放大器芯片的在片测试方法及其测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及了一种用于微波功率放大器芯片在片测试方法及系统，所述的方法适用于各种频段的微波功率放大器芯片，广泛的应用于各种微波功率放大器的功率测试和增益测试。属于微波通信中的芯片测试技术领域。

背景技术

对于GaAs FET(砷化镓场效应管)器件而言，沟道温度对于其射频特性，直流特性都有很大的影响，这是由于GaAs基底不具有很好的热沉能力的缘故；这种特性在功率芯片的基于探针台的在片(on wafer)测试中表现的尤为突出。随着沟道温度的升高，芯片的特性呈现出急剧恶化的趋势。因此，基于等温环境的脉冲偏置测量系统被提出。

所谓脉冲测试就是将直流馈电电压由连续直流变成一个一个的直流脉冲。放大器只在脉冲内工作，而在其余的时间内由于没有直流电压而不工作。这样在脉冲周期内工作所产生的热量能够在没有脉冲的周期内得到充分的散发，从而缓解了对散热系统的要求，控制了芯片温度的上升。

图(1)显示了美国Huei.Wang在IEEE上发表的一种用于W波段的微波功率放大器芯片测试的脉冲测试系统的脉冲发生调制部分(Huei Wang et al.IEEE Microwave and guided Wave Letters.Vol5 No.12.P.429-431，1995)；图(2)显示了澳洲A.Platzker等人搭建的用于半导体I-V特性测试的脉冲测试系统中的脉冲发生调制部分(A.Platgker et al.1990 IEEE MTT-S DigesP.1137-1140)；可以清楚的发现，上述各国科学家在脉冲发生调制部分都不约而同的使用了商业公司生产的专用脉冲调制模块和脉冲发生器。这样搭建的测试系统固然可以达到目的，但是带来的负面效应是不仅价格昂贵，而且在实际应用中容易受到相关仪表供应商的影响，不利于科研活动的顺利开展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于微波功率放大器芯片的在片测试方法及其测试系统。本发明提供的方法不仅使芯片的探针台在片测试成为可能，又避免了封装，免除了外加的散热系统。依提供的在片测试方法设计的脉冲调制及发生的系统，不仅可以完成上述国外同类装置所能够实现的性能指标，而且造价低廉，在实际应用中，减少了计算机控制系统中软件编程的工作量，使同步更易实现。

本发明的特征在于利用了晶体管的开关特性来调制脉冲信号。用直流脉冲信号连接在晶体管的栅极作为其栅极电压以控制场效应管沟道的开启和关闭，当脉冲信号的正压加载时，晶体管的沟道建立，连接在晶体管漏极的电流源就会通过沟道，施加电流在源极的负载上；当脉冲信号的零压加载时，晶体管的沟道就被截止，电流源就会无法通过沟道到达源极，这样负载上无电流通过。

在本发明提供的用于微波功率放大器芯片的在片测试方法的实际测试中，先产生一个可以承载大电流的脉冲信号，来作为功率器件的偏置信号。为此，本发明利用了晶体管的开关特性来调制脉冲信号，如图3所示，将直流脉冲信号连接在晶体管的栅极作为其栅极电压以控制晶体管沟道的开启和关闭，当脉冲信号的正压加载时，晶体管的沟道建立，相当于开关闭合，连接在晶体管漏极的电流源就会通过沟道，施加电流在源极的负载上；当脉冲信号的零压加载时，晶体管的沟道就被截止，相当于开关断开，电流源就会无法通过沟道到达源极，这样负载上无电流通过；如果使用的开关能够承担足够大的电流以满足功率放大器的工作点需要时，这样，就得到了所需要的大电流脉冲偏置。实际测试中，脉冲的宽度由开关的通断频率决定。采用信号发生器发出的脉冲信号作为晶体管的栅极控制信号，控制沟道开启和关闭的速度，以调制最后得到的大电流脉冲信号的占空比和频率。采用如上脉冲测试装备对大功率的功率放大器进行直流脉冲的偏置方法，简便的实现了大电流情况下的短脉冲，有效的降低了功耗。

由此可见，本发明提供的在片测试方法特征在于：

①利用了晶体管的开关特性，加载大电流的直流电平来调制信号发生器发出的脉冲信号，使之达到功率放大器的直流工作要求。发明的优越性在于采用所述的设计方法，可以实现芯片的探针台在片测试，避免了封装，免除了外部散热系统的安装，解决了常规装置中的脉冲发生器加脉冲调制器的组合，大大降低了成本，减轻了测试复杂度。

②所述的脉冲调制和产生的方法是采用信号发生器发出的脉冲信号作为晶体管的栅极控制信号，控制沟道开启和关闭的速度，以调制最后得到的大电流脉冲信号的占空比和频率。占空比降到≤1％时，沟道温度已不是影响FET射频特性的主要因素。与脉宽无直接关联。