Abstract
This paper presents a channel structure for promising high performance pseudomorphic high electron mobility transistor(pHEMT) switching device for design and fabricating of microwave control circuits, such as switches, phase shifters, attenuators, limiters, for application in personal mobile communication systems. Using the designed epitaxial channel layer structure and ETRI's $0.5\mu$m pHEMT switch process, single pole double throw (SPDT) Tx/Rx monolithic microwave integrated circuit (MMIC) switch was fabricated for 2.4 GHz and 5 GHz band wireless local area network (WLAN) systems. The SPDT switch exhibits a low insertion loss of 0.849 dB, high isolation of 32.638 dB, return loss of 11.006 dB, power transfer capability of 25dBm, and 3rd order intercept point of 42dBm at frequency of 5.8GHz and control voltage of 0/-3V These performances are enough for an application to 5 GHz band WLAN systems.
본 연구에서는 스위치, 위상변위기, 감쇄기등 전파제어회로를 설계 및 제작할 수 있는 pHEMT스위치 소자에 적합한 에피구조를 설계하였다. 고성능의 스위치 소자를 위한 pHEMT 채널층 구조는 이중 면도핑층을 가지며 사용 중 게이트 전극의 전계강도가 약한 깊은 쪽 채널층의 Si 면농도가 상층부보다 약 1/4정도 낮을 경우 격리도등 우수한 특성을 보였다. 설계된 에피구조와 ETRI의 $0.5\mu$m pHEMT MMIC 공정을 이용하여 2.4GHz 및 5GHz 대역 표준 무선랜 단말기에 활용 가능한 SPDT Tx/Rx MMIC 스위치를 설계 및 제작하였다. 제작된 SPDT형 스위치는 주파수 6.0 GHz, 동작전압 0/-3V에서 삽입손실 0.849 dB, 격리도 32.638 dB, 그리고 반사손실 11.006 dB의 특성을 보였으며, 전력전송능력인 $P\_{1dB}$는 약 25dBm, 그리고 선형성의 척도인 IIP3는 42 dBm 이상으로 평가되었다. 이와 같은 칩의 성능은 본 연구에서 개발된 SPDT 단일고주파집적회로 스위치가 2.4GHz뿐만 아니라 SGHB 대역 무선랜 단말기에 활용이 충분히 가능함을 말해준다.
