雷達(dá)，即Radar（radio detection and ranging），是利用電磁波探測(cè)目標(biāo)的電子設(shè)備，是“三軍之眼，國(guó)之重器”！我們眼睛能看到周圍事物，是因?yàn)樘?yáng)光或者燈光照射到物體上反射回來(lái)的光入射進(jìn)入眼睛，抑或物體直接發(fā)光（如螢火蟲(chóng)等）進(jìn)入眼睛。

雷達(dá)的原理也是這樣，通過(guò)雷達(dá)發(fā)射組（Transmitter）發(fā)射電磁波，被目標(biāo)物反射回來(lái)的回波被雷達(dá)接收組（Receiver）接收，經(jīng)過(guò)一系列的濾波，放大等復(fù)雜信號(hào)處理和分析，根據(jù)回波信號(hào)的時(shí)延、多普勒頻移、到達(dá)角和幅度，判斷目標(biāo)物的姿態(tài)、距離、速度和方位角等信息，從而用于搭載設(shè)施偵察、制導(dǎo)、火控等功能。

當(dāng)然雷達(dá)同眼睛不一樣的地方在于，雷達(dá)是主動(dòng)發(fā)射電磁波并探測(cè)回波，而人眼只能被動(dòng)接收光。

雷達(dá)為了看得更遠(yuǎn)，更清楚，需要發(fā)射組的功率更高（能傳輸?shù)礁h(yuǎn)距離）、頻率更高（更密集和快速獲取反射波信息）。

同時(shí)為了適應(yīng)各種不同環(huán)境作戰(zhàn)，雷達(dá)希望能盡可能重量輕、體積小，以實(shí)現(xiàn)機(jī)載、艦載。T/R 組件是相控陣?yán)走_(dá)的工作核心，含有大量射頻芯片，例如功率放大器、低噪聲放大器、環(huán)行器、移相器等，組成 T/R 組件的發(fā)射通道和接受通道，負(fù)責(zé)處理高頻的電磁波信號(hào)。

雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)射頻芯片的性能要求極高。 發(fā)射通道負(fù)責(zé)對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行放大，使激勵(lì)信號(hào)的功率大大增強(qiáng)，信號(hào)功率越大，電磁波在空間中傳播的距離越遠(yuǎn)，雷達(dá)的探測(cè)距離和探測(cè)精度都會(huì)越高。

GaAs半導(dǎo)體器件以其優(yōu)良的頻率和功率特性在上述雷達(dá)T/R 組件的固態(tài)微波射頻功率器件中占據(jù)主導(dǎo)地位，但是GaN相比GaAs具有一些優(yōu)勢(shì)， GaN和GaAs的Johnson因子（綜合評(píng)價(jià)半導(dǎo)體材料在功率和頻率方面應(yīng)用）分別為27.5和2.7 ：

1）相比GaAs（禁帶寬度 1.43eV），GaN材料的禁帶寬度3.4eV，約為GaAs的2.4倍，GaN器件具有指數(shù)倍更高的擊穿場(chǎng)強(qiáng)，可以在更高電壓下工作。 另外，更寬的禁帶寬度使GaN材料具有指數(shù)倍數(shù)更低的本征載流子濃度（更高的溫度才能使GaN材料的本征載流子濃度和摻雜載流子濃度相當(dāng)），因此GaN器件在高溫條件下工作可靠性較GaAs更好。

2）GaN材料大電場(chǎng)下有更高的載流子漂移速度，從而工作電流更大。 GaAs材料在低電場(chǎng)室溫下的電子遷移率很高，達(dá)到8800cm ^2^ /V.s, 但是在稍大電場(chǎng)下其遷移率急劇下降，變?yōu)樨?fù)數(shù)，表現(xiàn)為載流子漂移速度急劇下降。

這是由GaAs的能帶結(jié)構(gòu)決定，除了在k=0的導(dǎo)帶極小值，在<100>方向還存在0.36eV的能谷，增大電場(chǎng)，電子獲取能量便會(huì)轉(zhuǎn)移到此能谷中，即電子轉(zhuǎn)移效應(yīng)。

GaN材料雖然常溫低電場(chǎng)下的載流子遷移率不如GaAs，但是在150kV/cm的高場(chǎng)強(qiáng)下，遷移率隨電場(chǎng)雖有減小，但一直為正，表現(xiàn)為漂移速度一直增加。

在高場(chǎng)強(qiáng)條件下，GaN的飽和電子漂移速度（2.46×10^7^cm/s）是GaAs的數(shù)倍之大（1×10^7^cm/s），甚至遠(yuǎn)高于GaAs在低電場(chǎng)下的飽和漂移速度（1.8×10^7^cm/s）。

GaN器件同時(shí)可以工作在更高電壓和電流（電子漂移速度與電流密度相關(guān)）下， 因此在高功率應(yīng)用中遠(yuǎn)勝GaAs，但GaAs 將繼續(xù)在中低電壓和中低功率應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮作用。

3）從熱性能方面來(lái)說(shuō)， SiC是GaN射頻功率器件最好的襯底材料，SiC的導(dǎo)熱性優(yōu)于硅和藍(lán)寶石，有助于實(shí)現(xiàn)GaN的高功率特性，且SiC的導(dǎo)熱性比GaAs高10倍。 雖然SiC襯底目前價(jià)格較貴，但對(duì)價(jià)格敏感度不高的軍工產(chǎn)品來(lái)說(shuō)不是問(wèn)題，且SiC價(jià)格肯定會(huì)隨著其材料技術(shù)的發(fā)展而降低。

前述GaN材料本身的寬禁帶優(yōu)勢(shì)，加上更優(yōu)良的熱性能，使其相對(duì)GaAs器件優(yōu)勢(shì)更明顯：GaN器件的溝道溫度在同等可靠性條件下比GaAs高，而相同的溝道溫度下，GaN的可靠性比GaAs高得多。

Qorvo GaN HEMT和GaAs贗調(diào)制摻雜異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（pHEMT），溝道溫度為150℃時(shí)，GaN，GaAs的平均壽命分別為1×10^9^小時(shí)，1×10^6^小時(shí)。在1×10^6^小時(shí)的平均壽命下，GaN（225℃）可工作在比GaAs（150℃）高75℃的環(huán)境中。

4）以上功率和散熱可靠性方面優(yōu)勢(shì)，使GaN基射頻器件在同樣甚至更高的輸出功率下，具有更小的體積 ，因此更有利于雷達(dá)系統(tǒng)體質(zhì)微輕化，從而更適合機(jī)載、艦載等場(chǎng)合。

單極型GaN HEMT是主要的GaN射頻器件結(jié)構(gòu)，相比MESFETs, MISFETs等結(jié)構(gòu)具有更高的載流子遷移率，而GaN p型摻雜的困難限制了雙極型的GaN HBTs 結(jié)構(gòu)性能。

GaN相比SiC（Johnson因子為20）在射頻器件方面的優(yōu)勢(shì)在于，能與其他氮化物合金形成異質(zhì)結(jié)，且AlGaN/GaN HEMT溝道載流子，相比SiC MESFETs具有快的遷移率和更高的濃度。但對(duì)更關(guān)注耐壓和導(dǎo)通電流的功率半導(dǎo)體，SiC目前更具有優(yōu)勢(shì)。