此外，在使用SiC材质的时候，其加工难度要比其他半导体材质高出很多，过去的离子束注入和刻蚀已经无法满足需要了，所以在使用微波功率的时候，Ga N材质越来越受到人们的欢迎。Ga N材质不但在微波功率领域中得到广泛的使用，还在微波低噪声领域得到了不断的使用，以往的收发系统里，在接收机的前端会安装限幅器，以此来确保接收机的安全可靠，同时给低噪音放大器提供保护，使其不会受到超大射频信号的干扰。Ga N基收发系统击穿电压值比较大、工作电压比较高，能够接收较大的功率容量，所以能够在Ga N基收发系统中取消限幅器，从而使系统更加的简便，使其性能得到不断提升。

2.2　电路设计

数字电路控制信号主要包括SPI转换和TTL电平两种输出形式，一般情况下，TTL电平控制着高速控制装置。对于将耗尽型晶体管当作开关的有些化合物半导体器件来说，主要使用Ga N和Ga As来进行实现，需要使用关断电压、晶体管导通以及TTL控制信号进行良性转换。要想使TTL电压转换成可控制耗尽型就需要转换TTL电平电路，主要的输出电压为Ga N基HEMT射频开关的启动和关闭两种互补型电路。经常使用的两组TTL电压值分别为3.3V和5V，日常使用到的TTL电平基本都是3.3V的，耗尽型Ga N晶体管的夹断阈值基本都是－2.5V，晶体管要想实现全部导通，其电压值一定要在－1V以上，实现全部开断的最佳电压值要在－3V以内，所以输出电压值的最佳范围为－4～0V之间。

在数字电路使用的过程中，耗尽型器件已经基本满足需要，要想使电路功能得以实现，需要使用增强型（E模）来完成，比如n型增强型器件等，关键性的结构有F等离子体处理增强型器件、pn结构、刻蚀槽栅结构以及薄势垒结构等。薄势垒结构器件的阈值电压都不高，受势垒层比较薄的影响，使得沟道载流子浓度都不高，进而使器件的饱和电流值都非常小；受刻蚀槽栅结构的精准度的影响，使得刻蚀深度技术很难实现，该技术的重复性不是很好，栅漏电比较突出，刻蚀损伤比较严重；pn结构器件击穿电压比较强，栅金属和沟道比较远，因此器件饱和电流和跨导不大，使得F离子体注入式增强型器件结构得到了普遍使用，该技术是由香港科技大学陈敬和蔡勇发明的，该技术重复性比较高，技术比较简单，对F等离子体的注入条件进行改变可以实现对调控器件阈值电压的控制。详见图1所示：

增强/耗尽型器件技术的不断发展与Ga N基增强型器件的发展有着直接的关系，西安电子科技大学在国防重点实验室使用宽带隙半导体技术对Ga N E/D模技术进行了不断的研究，从而得到了本文的主要研究内容，即TTL电平转换电路。Curtice2模型是主要的电路仿真模型原型，器件主要有肖特基二极管和增强/耗尽型HEMT两个组成部分，电源电压值为＋5V或者－5V，电平转换电路的种类为反相器结构和差分转换结构。实验室Ga N技术需要不断改进，差分结构性能与E/D模技术有着直接关联，所以使用反相器逻辑更加合理。电平转换电路拓扑结构如图2所示：

输入端VIN的电压低于0.4V时，即为低电压，使得T2增强型晶体管的导通阈值电压得不到满足，T2晶体管就会自动断开，促使沟道电阻不断变大。二极管连接的是T1耗尽型晶体管，使其一直处于绝对导通状态，T2晶体管消耗了绝大多数的压降，T3的栅极电压与VDD比较接近，使得T3被完全导通。此时通过四个肖特基二极管将电压降低，使得VOUT1输出电压的电压值为0V。当VOUT1的电压值是0V的时候，T6晶体管被完全导通，为了使T5晶体管比T6晶体管的沟道电阻大，就需要将T5的输出电压设计成为0V，这时T8晶体管比T7晶体管的沟道电阻小，通过二极管将T7输出电压降低，输出VOUT2的低电压值与-4V比较接近。输入端VIN电压比2.7V大时，即为高电平，此时T2增强型晶体管被完全导通，沟道电阻非常低。T3关闭的时候，其栅极电压值与0V比较接近，四个肖特基二极管与T4实现并联，从而将电压值降低，T4的尺寸一定要科学，确保VOUT1的输出电压值达到－4V，此时T6晶体管完全关闭，T5输出的电压值为高电平值，T8被完全关闭，T7实现导通，通过二极管将电源电压VDD进行降压处理，使其达到0V，这就使得电平转换全部完成，详见图3所示。为了使耗尽型微波器件得到有效控制，电路就要将TTL电平转换成一组差分输出电压信号，其高、低电平分别为0V和－4V。

3　结语

综上所述，该电平转换电路将肖特基二极管和反相器串联到一起，然后使用器件的栅层金属作为互联结构，将肖特基二极管连接起来，省去了多层金属互联，工艺流程简化，布线也得到了进一步简化。

参考文献