射頻積體電路簡介

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1、資電概論–電子元件學程9.1簡介9.2電子元件簡介9.3電子元件學程實驗室9.4結語9.5習題9.6參考書目電子元件學程-簡介科技島的政策充分的人力資源及技術的研究電子元件工程師中科院，工研院，電信所符合國家與高科技產業之需求電子元件矽(Silicon)與砷化鎵(GaAs)開關、放大器、濾波器、類比數位訊號轉換器、振盪器等訊號處理電路之組成要件。還包括光電元件、感測元件、微波元件等。電子元件之集成製作在一個共同基板就是積體電路與系統射頻元件與積體電路Dataquest的估計:數百億美元無線射頻工程師也被列為十大熱門職業之一提供學生之就業或研究的基礎電子元件學程-簡介(續

2、)循序漸進的課程規劃基礎之元件模型積體電路相關知識電磁理論、微波工程切入引導學員瞭解微波線路基本原理搭配電腦輔助設計軟體進行實習模擬設計量測訓練培養其具備實務及理論解析之能力電子學程實驗室規劃電腦輔助設計（包括元件設計、RFIC設計）與自動化量測射頻元件或射頻IC的量測訓練電子元件簡介電子元件的發展雙極性電晶體:1947年貝爾實驗室1970年中葉，NMOS積體電路晶片就用P型晶圓來製造直到1970年後期，CMOS製造技術被發展整合性高、成本低:數位積體電路、混訊、射頻積體電路雙極性電晶體簡介多接面半導體元件電流增益、電壓增益和信號–功率增益藉由跨在元件某兩端的電壓，來控

3、制另一端的電流雙極性電晶體就是眾多電晶體中既重要又是最基本的元件雙極性電晶體的結構npn電晶體三端連接處被稱為射極(E)、基極(B)與集極(C)圖中Ie、Ib、Ic分別代表射極電流、基極電流與集極電流雙極性電晶體的基本操作電晶體可被偏壓在四個操作模式如果B–E電壓是零或是反向偏壓()、B–C接面也是反向偏壓。這條件稱為截止(cutoff)，此時電晶體內所有的電流為零。B–E接面變為順向、B–C接面是反向的時候，這條件稱為順向主動(forwardactive)區域操作。B–E接面順向、B–C接面亦為順向，此條件稱為飽和(saturation)若B–E接面操作在反向、B–C

4、接面是順向的話，此時稱作反向主動(inverseactive)。金氧半場效電晶體簡介金氧半場效電晶體Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistorMOSFETMOS電容結構MOSFET結構MOSFET結構(續)更深入的了解，相信在不久未來中，電子學、半導體物理等課程裡的介紹功率半導體元件簡介功率半導體元件:PowerTransistor、PowerMOSFET、IGBT及PowerIC等DATAQUEST的估計:近六年年平均成長率為15％電源變換器:系統輕薄短小依可控性分類二極體(Diodes)：導通及截止由電力電路來決定

5、。閘流體(Thyristors)：導通由控制信號觸發，截止則需藉助電力電路。可控式開關：導通及截止由控制信號決定。可控式開關特性比較元件功率處理能力切換速度BJT/MD中等中等MOSFET低快GTO高慢IGBT中等中等MCT中等中等各種元件的比較電子電路簡介Common-baseamplifier(共基極放大器；CB)VEE=IERi＋VBEVCC=ICRO＋VCB特性﹕1.輸入與輸出相位相同2.低輸入阻抗3.高輸出阻抗4.低電流增益5.高電壓增益6.適中功率增益Common-emitteramplifier(共射極放大器；CE)VCC=IBRB＋VBEVCC=ICRO

6、＋VCE特性﹕輸入與輸出相位相反(差180°)適中輸入阻抗適中輸出阻抗高電流增益高電壓增益高功率增益Common-collectoramplifier(共集極放大器；CC)VCC=IBRB＋VBE+IERoVCC=IERO＋VCE輸入與輸出相位相同2.高輸入阻抗低輸出阻抗高電流增益低電壓增益低功率增益三種放大器電路比較輸入阻抗︰CC＞CE＞CB輸出阻抗︰CB＞CE＞CC電流增益︰CC＞CE＞CB電壓增益︰CB＞CE＞CC功率增益︰CE＞CB＞CC射頻積體電路簡介低成本的策略Si-based:互補式金氧半（CMOS）與SiGeBiCMOS為主短距離的通訊需求且功能沒有嚴苛

7、要求下，射頻積體電路將以CMOS製程為主流長距離通訊應用規格要求較高功率放大器仍以非Si-based功率放大器仍以非Si-based為主電子元件學程實驗室電子元件模擬軟體MEDICI、SUPREME射頻積體電路模擬軟體SPECTRARF、ADS、Cadence電子元件量測設備電容電壓特性分析儀電流電壓特性分析儀網路分析儀頻譜分析儀自動化量測GPIB介面HPVee或NILabview結語課程:由淺而深、前後連貫、完整的設計高科技產業所需的軟/硬體設備齊全之電子元件學程實驗室培養做實驗之能力與理論互相結合電子元件學程畢業生能夠馬上將其所學滿足