磷化铟双异质结晶体管(InP DHBT)具有高频增益高和功率密度大、白噪声低、线性度好等优点,非常适合制作功率放大器,现在已经逐步发展为MMIC领域中一个非常有竞争力的技术。InP DHBT在毫米波甚至太赫兹的优势,使得基于此实现的单片功率放大器,对于将功率放大器推向更高频段非常有意义。本文研究基于InP DHBT工艺完成了如下工作:1、简述了InP DHBT的器件特性,包括它的器件结构、工作机理和高频性能,分析了InP DHBT器件研究的关键问题。此外,针对常用的SiGe HBT等效电路模型中的VBIC模型在某些方面上不能较好地模拟InP DHBT特点的问题,本文采用Agilent HBT模型及建模方法对器件建模进行了研究。通过对集电极渡越时间的改进,增加了高频条件下模型的准确性,该模型在TMIC功率放大器和W波段单片VCO(Voltage Controlled Oscillator)设计中已经得到验证。2、以提取的InP DHBT等效电路模型为基础,设计了一款W波段单片功率放大器。仿真结果表明:该功率放大器的中心频率为94GHz,10dB带宽为24GHz,在94GHz时饱和输出功率大于18dBm,功率增益大于10dB。流片后对功率放大器进行了在片测试,测试结果表明,在75~87GHz频段内小信号增益大于10dB,输出功率大于13dBm,其中82GHz时实现最大输出功率15.6dBm。通过对监测晶体管的测试和模型版的重新提参建模,可以确定频率偏移来自设计中使用的HBT模型。本文的研究成果对InP DHBT器件建模、W波段单片VCO及W波段单片功率放大器的设计具有指导作用。