The RF MOSFET Line
RF Power
Field Effect Transistors
N–Channel Enhancement Mode MOSFET
Designed for broadband commercial and military applications up to 400 MHz
frequency range. Primarily used as a driver or output amplifier in push–pull
configurations. Can be used in manual gain control, ALC and modulation
circuits.
•
Typical Performance at 400 MHz, 28 V:
Output Power — 100 W
Gain — 12 dB
Efficiency — 60%
•
Low Thermal Resistance
•
Low Crss — 10 pF Typ @ VDS = 28 Volts
•
Ruggedness Tested at Rated Output Power
•
Nitride Passivated Die for Enhanced Reliability
•
Excellent Thermal Stability; Suited for Class A
Operation
MAXIMUM RATINGS
Rating
Symbol
Value
Unit
Drain–Source Voltage
VDSS
65
Vdc
Drain–Gate Voltage (RGS = 1.0 M
Ω
)
VDGR
65
Vdc
Gate–Source Voltage
VGS
±
40
Vdc
Drain Current — Continuous
ID
16
Adc
Total Device Dissipation @ TC = 25
°
C (1)
Derate above 25
°
C
PD
270
1.54
Watts
W/
°
C
Storage Temperature Range
Tstg
– 65 to +150
°
C
Operating Temperature Range
TJ
200
°
C
THERMAL CHARACTERISTICS
Characteristic
Symbol
Max
Unit
Thermal Resistance, Junction–to–Case
R
θ
JC
0.65
°
C/W
(1) Total device dissipation rating applies only when the device is operated as an RF push–pull amplifier.
NOTE — CAUTION — MOS devices are susceptible to damage from electrostatic charge. Reasonable precautions in handling and
packaging MOS devices should be observed.
MRF177
100 W, 28 V, 400 MHz
N–CHANNEL
BROADBAND
RF POWER MOSFET
CASE 744A–01, STYLE 2
2
1, 4
3
6
5, 8
7
Order this document
by MRF177/D
SEMICONDUCTOR TECHNICAL DATA
1
REV 9
ELECTRICAL CHARACTERISTICS
(TC = 25
°
C unless otherwise noted)
Characteristic (1)
Symbol
Min
Typ
Max
Unit
OFF CHARACTERISTICS
Drain–Source Breakdown Voltage
(VGS = 0, ID = 50 mA)
V(BR)DSS
65
—
—
Vdc
Zero Gate Voltage Drain Current
(VDS = 28 V, VGS = 0)
IDSS
—
—
2.0
mAdc
Gate–Source Leakage Current
(VGS = 20 V, VDS = 0)
IGSS
—
—
1.0
µ
Adc
ON CHARACTERISTICS (1)
Gate Threshold Voltage
(VDS = 10 V, ID = 50 mA)
VGS(th)
1.0
3.0
6.0
Vdc
Drain–Source On–Voltage
(VGS = 10 V, ID = 3.0 A)
VDS(on)
—
—
1.4
Vdc
Forward Transconductance
(VDS = 10 V, ID = 2.0 A)
gfs
1.8
2.2
—
mhos
DYNAMIC CHARACTERISTICS (1)
Input Capacitance
(VDS = 28 V, VGS = 0, f = 1.0 MHz)
Ciss
—
100
—
pF
Output Capacitance
(VDS = 28 V, VGS = 0, f = 1.0 MHz)
Coss
—
105
—
pF
Reverse Transfer Capacitance
(VDS = 28 V, VGS = 0, f = 1.0 MHz)
Crss
—
10
—
pF
FUNCTIONAL CHARACTERISTICS (Figure 8) (2)
Common Source Power Gain
(VDD = 28 Vdc, Pout = 100 W, f = 400 MHz, IDQ = 200 mA)
GPS
10
12
—
dB
Drain Efficiency
(VDD = 28 Vdc, Pout = 100 W, f = 400 MHz, IDQ = 200 mA)
η
55
60
—
%
Electrical Ruggedness
(VDD = 28 Vdc, Pout = 100 W, f = 400 MHz, IDQ = 200 mA,
Load VSWR = 30:1, All Phase Angles At Frequency of Test)
ψ
No Degradation
in Output Power
Before & After Test
(1) Note each transistor chip measured separately
(2) Both transistor chips operating in push–pull amplifier
2
REV 9
TYPICAL CHARACTERISTICS
0
2
4
8
10
6
140
120
100
80
60
0
20
40
Pin, INPUT POWER (WATTS)
outP , OUTPUT
POWER
(W
A
TTS)
Figure 1. Output Power versus Input Power
225 MHz
400 MHz
VDD = 28 V
IDQ = 200 mA
f = 150 MHz
50
40
30
20
0
10
0
2
6
8
10
4
Pin, INPUT POWER (WATTS)
outP , OUTPUT
POWER
(W
A
TTS)
Figure 2. Output Power versus Input Power
f = 225 MHz
400 MHz
VDD = 13.5 V
IDQ = 200 mA
Figure 3. Output Power versus Supply Voltage
28
0
4
8
12
16
20
24
420
360
300
240
180
0
120
60
VDS, DRAIN–SOURCE VOLTAGE (VOLTS)
Ciss
Coss
Crss
C
oss
, CAP
ACIT
ANCE
(pF)
C
rss
, C
iss
, CAP
ACIT
ANCE
(pF)
140
120
100
80
60
40
20
0
30
10
12
14
18
20
22
26
28
16
24
140
120
100
80
0
20
60
40
VDD, SUPPLY VOLTAGE (VOLTS)
outP , OUTPUT
POWER
(W
A
TTS)
Figure 4. Output Power versus Gate Voltage
Pin = 10 W
6.3 W
4 W
VGS, GATE–SOURCE VOLTAGE (VOLTS)
outP , OUTPUT
POWER
(W
A
TTS)
Figure 5. Capacitance versus Drain Voltage
–5
–4
–3
–1
0
1
3
5
–2
2
4
100
90
80
50
40
0
20
30
10
70
60
f = 400 MHz
VDS = 28 V
Pin = CONSTANT
IDQ = 200 mA
0.1
0.2
1
0.4
2
10
4
20
100
1
2
4
10
6
20
40
100
60
TC = 25
°
C
VDS, DRAIN–SOURCE VOLTAGE (VOLTS)
I , DRAIN CURRENT
(AMPS)
D
Figure 6. DC Safe Operating Area
IDQ = 200 mA
f = 400 MHz
VGS = 0 V
f = 1 MHz
3
REV 9
Figure 7. Impedance or Admittance Coordinates
Zin
ZOL*
f = 400 MHz
100
Zo = 10
Ω
f
(MHz)
100
150
200
400
2.0 – j11.5
2.05 – j9.45
2.1 – j7.5
2.35 + j0.4
3.5 – j6
3.35 – j5.34
3.3 – j4.4
3.2 – j1.38
Zin
Ohms
ZOL*
Ohms
ZOL*: Conjugate of optimum load impedance
into which the device operates at a
given output power, voltage, current
and frequency.
200
150
f = 400 MHz
200
150
100
VDD = 28 V IDQ = 200 mA Pout = 100 W
NOTE: Input and Output Impedance values given are measured
gate–to–gate and drain–to–drain respectively.
4
REV 9
D1
R3
R2
R1
C13
RF
INPUT
C1
T1
C2
C3
C5
C6
C7
MS1
MS2
R4
MRF177
MS3
MS4
C8
C10
C11
T4
RF
OUTPUT
C18
C17
L1
FERRITE BEAD
FERRITE BEAD
FERRITE BEAD
L2
C16
MICROSTRIP DETAIL
0.325
″
0.15
″
0.45
″
0.10
″
MS1
0.45
″
0.15
″
0.325
″
0.10
″
MS2
0.325
″
0.15
″
0.10
″
0.45
″
MS3
MS4
0.10
″
0.325
″
0.15
″
0.45
″
Figure 8. Test Circuit Electrical Schematic
C12
+
+
R5
T2
D.U.T.
C9
T3
VDD = 28 V
+
C14
C15
+
+
C4
C1, C12
1–10 pF JOHANSON OR EQUIVALENT
C2, C3, C5, C6, C10, C11
270 pF ATC 100 MIL CHIP CAP
C4, C9
1–20 pF
C7
36 pF CHIP CAP
C8
10 pF CHIP CAP
C13, C14
0.1
µ
FD @ 50 Vdc
C15, C18
10
µ
FD @ 50 Vdc
C16
500 pF BUTTON
C17
1000 pF UNCASED MICA
D1
1N5347B, 20 Vdc
L1
1–TURN NO. 18, 0.25
″
, 2–HOLE FERRITE BEAD
L2
8–1/2 TURNS NO. 18, CLOSE WOUND .375
″
DIA.
R1, R4, R5
10 k
Ω
@ 1/2 W RESISTOR
R2
10 k
Ω
, 10 TURN RESISTOR
R3
2.0 k
Ω
@ 1/2 W RESISTOR
T1
1–1/2 T, 50
Ω
COAX, .034
″
DIA. ON DUAL 0.5
″
FERRITE CORE
T2
2.0
″
25
Ω
COAX, .075
″
DIA.
T3
2.1
″
10
Ω
COAX, .075
″
DIA.
T4
4.0
″
50
Ω
COAX, .0865
″
DIA.
BOARD
Dielectric Thickness = 0.060
″
2oz Copper, Cu–Clad, Teflon Fiberglass,
ε
r = 2.55
5
REV 9
NOTE: S–Parameter data represents measurements taken from one chip only.
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Table 1. Common Source S–Parameters (VDS = 24 V, ID = 0.4 A)
f
S11
S21
S12
S22
f
MHz
|S11|
φ
|S21|
φ
|S12|
φ
|S22|
φ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
30
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.797
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–154
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
12.40
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
88
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.029
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
2
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.756
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–159
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
40
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.739
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–161
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
9.06
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
89
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.027
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
8
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.702
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–165
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
50
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.749
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–164
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
6.84
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
85
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.026
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
7
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.707
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–168
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
60
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.770
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–163
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
6.06
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
80
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.027
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
3
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.754
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–168
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
70
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.790
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–164
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
5.40
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
73
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.027
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–1
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.776
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–168
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
80
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.800
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–166
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
4.60
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
70
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.026
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–1
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.777
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–168
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
90
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.808
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–167
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
3.94
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
67
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.025
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–1
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.795
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–168
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
100
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.816
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–168
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
3.47
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
64
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.024
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–1
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.809
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–169
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
110
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.816
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–169
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
3.14
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
62
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.023
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
1
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.809
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–169
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
120
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.815
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–170
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
2.76
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
61
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.022
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
6
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.794
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–169
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
130
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.821
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–171
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
2.45
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
59
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.021
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
12
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.799
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–170
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
140
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.828
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–171
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
2.27
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
56
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.022
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
18
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.806
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–169
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
150
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.836
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–171
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
2.10
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
53
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.028
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
25
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.805
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–169
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
160
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.861
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–172
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
1.96
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
51
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.032
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–6
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.823
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–168
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
170
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.863
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–173
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
1.77
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
49
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.020
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–4
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.836
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–166
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
180
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.869
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–173
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
1.63
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
46
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.018
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
5
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.881
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–169
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
190
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.872
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–174
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
1.52
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
44
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.017
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
14
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.894
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–169
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
200
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.873
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–175
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
1.41
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
43
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.017
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
25
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.888
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–171
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
210
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.877
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–176
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
1.28
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
42
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.018
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
36
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.877
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–171
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
220
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.880
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–176
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
1.18
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
41
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.019
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
46
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.868
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–171
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
230
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.881
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–177
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
1.15
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
38
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.024
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
51
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.926
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–173
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
240
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.877
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–178
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
1.09
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
35
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.031
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
56
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.893
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–174
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
250
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.857
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–180
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
1.04
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
33
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.049
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
55
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
0.903
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
–173
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
260
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.758
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
–178
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
0.95