一种电压控制的可调电感的制作方法

本发明涉及电感器领域，具体涉及一种电压控制的可调电感。

背景技术：

目前的手机设计需要支持的频段越来越多，甚至已经达到30频的级别，这就意味着在一部手机上，要设计有30个射频通路。每个射频通路均由大量的元件组成，包括电感。为了保证每个射频通路的正常运行，需要对各个射频通路进行匹配调试，包括确定电感量适合的电感，以使得射频通路的阻抗匹配，达到最佳状态。

现有技术中，射频通路的匹配调试所使用的电感为电感量固定的电感，当射频通路中的电感无法实现阻抗匹配时，工程师需要对当前电感进行手动解焊，并选择其他电感量的电感，将其重新焊接在射频通路中。在匹配调试的过程中，工程师需要不断通过解焊、焊接来更换射频通路中的电感的电感量，直至实现射频通路的阻抗匹配。

在射频通路的匹配调试过程中，工程师需要手动更换电感以确定合适的电感量，由于通常需要多次更换才能找到合适的电感量，因此工程师需要进行多次的解焊、焊接，操作繁琐，效率低。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种电压控制的可调电感，用于解决现有技术中为确定合适的电感量而手动更换电感导致的操作繁琐问题。

为达到上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种电压控制的可调电感，包括：

场效应晶体管和电感线圈，所述场效应晶体管的电极包括源极、漏极和栅极，所述电感线圈由导电芯体和包裹于所述导电芯体表面的绝缘层组成，所述电感线圈包括线圈部分和电极部分；

所述线圈部分设置于所述场效应晶体管内部，所述电极部分的一端与所述线圈部分的一端相连，所述电极部分的另一端经由所述场效应晶体管的电极暴露在所述电压控制的可调电感的外部，形成电感电极；

所述线圈部分的表面至少设置有两个触点，所述触点处的导电芯体未覆盖有所述绝缘层，所述触点处的导电芯体覆盖有第一半导体材料，所述第一半导体材料的类型与所述源极的掺杂区或所述漏极的掺杂区的半导体材料相同，当所述场效应晶体管中存在导电沟道时，所述触点位于所述导电沟道中，并且随着所述导电沟道宽度的变化，位于所述导电沟道中的所述触点的数目发生变化。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述线圈部分沿垂直于所述栅极的方向设置。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述第一半导体材料与所述源极的掺杂区或所述漏极的掺杂区的半导体材料相同。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式和第一方面的第二种可能的实现方式之中任意一种，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述线圈部分由超过2匝的线圈组成。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式、第一方面的第二种可能的实现方式和第一方面的第三种可能的实现方式之中任意一种，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述线圈部分的每一匝线圈均设置有所述触点。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式、第一方面的第二种可能的实现方式、第一方面的第三种可能的实现方式和第一方面的第四种可能的实现方式之中任意一种，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述电感线圈的导电芯体材料为金、铜、银或其合金。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式、第一方面的第二种可能的实现方式、第一方面的第三种可能的实现方式、第一方面的第四种可能的实现方式和第一方面的第五种可能的实现方式之中任意一种，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述场效应晶体管为绝缘栅型场效应晶体管MOSFET。

结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述线圈部分的第一部分设置于所述MOSFET的源极或栅极的掺杂区，所述线圈部分的第二部分设置于所述栅极的掺杂区，所述触点设置于所述第二部分的外侧；

所述电极部分经由所述源极或所述漏极暴露在所述电压控制的可调电感的外部，形成电感电极。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式、第一方面的第二种可能的实现方式、第一方面的第三种可能的实现方式、第一方面的第四种可能的实现方式和第一方面的第五种可能的实现方式之中任意一种，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述场效应晶体管为结型场效应晶体管JFET。

结合第一方面的第八种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述线圈部分设置于所述源极的掺杂区或所述漏极的掺杂区；

所述电极部分经由所述栅极暴露在所述电压控制的可调电感的外部，形成电感电极。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明提供的电压控制的可调电感由场效应晶体管和电感线圈组成，电感线圈由导电芯体和包裹于导电芯体表面的绝缘层组成，电感线圈包括线圈部分和电极部分，线圈部分设置于场效应晶体管内部，电极部分的一端与线圈部分的一端相连，电极部分的另一端经由场效应晶体管的电极暴露在电压控制的可调电感的外部，形成电感电极，线圈部分的表面至少设置有两个触点，触点处的导电芯体未覆盖有绝缘层，触点处的导电芯体覆盖有第一半导体材料，第一半导体材料的类型与源极的掺杂区或漏极的掺杂区的半导体材料相同，当场效应晶体管中存在导电沟道时，触点位于导电沟道中，并且随着导电沟道宽度的变化，位于导电沟道中的触点的数目发生变化，通过改变加在栅极的电压，可以改变场效应晶体管的导电沟道的宽度，改变线圈部分位于导电沟道中的触点的数目，当电感电极和源极或漏极(电感电极未经由的电极)接入交流电路时，可以改变线圈部分接入交流电路的长度，从而改变可调电感的电感量。在射频通路的匹配调试过程中，工程师不需要手动解焊、焊接来更换电感，便可以改变其电感量，以确定合适的电感量，简化操作，提高效率。

附图说明

图1为本发明MOSFET型电压控制的可调电感一个实施例示意图；

图2为本发明MOSFET型电压控制的可调电感一个工作原理图；

图3为本发明JFET型电压控制的可调电感一个实施例示意图；

图4为本发明JFET型电压控制的可调电感一个工作原理图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种电压控制的可调电感，用于通过电压调节电感的电感量，方便确定适合的电感量。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

目前的手机设计需要支持的频段越来越多，甚至已经达到30频的级别，这就意味着在一部手机上，要设计有30个射频通路。每个射频通路均由大量的元件组成，包括电感、电阻、开关等。为了保证每个射频通路正常运行，需要对各个射频通路进行匹配调试，确定电感量适合的电感，以使得射频通路的阻抗匹配，达到最佳状态。

现有技术中，射频通路的匹配调试所使用的电感为电感量固定的电感，并且由于射频通路需要设计在有限的PCB板空间上，因此使用的电感尺寸较小，常见尺寸一般为0.2mm×0.1mm。当焊接在射频通路中的电感无法实现阻抗匹配时，工程师需要对当前使用的电感进行手动解焊，并选择其他电感量的电感，将其重新焊接在射频通路中。由于电感尺寸较小，工程师在电感的焊接过程中容易出现虚焊等不良焊接情况，良率较低。并且，在匹配调试的过程中，工程师通常需要尝试多个电感量的电感之后，方能找到合适的电感量，在这个过程中需要进行多次的解焊、焊接操作来更换射频通路中的电感，操作繁琐，工作量大，大量焊接操作对工程师的身体健康造成不利影响。

为了解决上述问题，本发明提供一种电压控制的可调电感，只需要改变电压便能调节电感的电感量，以确定合适的电感量，不需要进行多次的解焊、焊接操作，简化工程师的操作，减少工作量，且提高效率。可调电感作为电感器的一种，在实际生活中有很多的应用，比如在收音机中、电视中等均有广泛的应用，因此，本发明提供的可调电感还可以用于其他场合，而不限定于应用在手机的射频通路匹配调试中。

本发明提供的可调电感，是由固定电感量的电感和场效应晶体管组成的，场效应晶体管的电极包括源极、漏极和栅极，本发明的主要思想是利用场效应晶体管的导电沟道的宽度会随加在栅极的电压的变化而改变的原理来调节源极和漏极间的电感。将电感线圈嵌入场效应晶体管的源极的掺杂区或者漏极的掺杂区，将线圈的外边缘设置于栅极的掺杂区，并将设置于栅极的掺杂区的线圈表面的绝缘材料去除，形成多个接入导电通路的触点。通过改变栅极电压可以改变沟道宽度，沟道宽度的改变可以改变接入导电通路的电感线圈的触点位置，从而改变可调电感的电感量。和现有技术中的机械式可调电感不同，具有不易磨损、体积小的特点。

为了便于本领域技术人员的理解，本发明通过以下实施例对本发明提供的技术方案进行说明。请参阅图1，本发明实施例中电压控制的可调电感一个实施例包括：

场效应晶体管和电感线圈。场效应晶体管的电极包括源极、漏极和栅极，电感线圈由导电芯体和包裹于导电芯体表面的绝缘层组成，电感线圈包括线圈部分和电极部分。

线圈部分设置于场效应晶体管内部，电极部分的一端与线圈部分的一端相连，电极部分的另一端经由场效应晶体管的电极暴露在电压控制的可调电感的外部，形成电感电极。

线圈部分的表面至少设置有两个触点，触点处的导电芯体未覆盖有绝缘层，触点处的导电芯体覆盖有第一半导体材料，第一半导体材料的类型与源极的掺杂区或漏极的掺杂区的半导体材料相同，当场效应晶体管中存在导电沟道时，触点位于导电沟道中，并且随着导电沟道宽度的变化，位于导电沟道中的触点的数目发生变化。

本发明通过改变加在栅极的电压，改变场效应晶体管的导电沟道的宽度，并且当导电沟道的宽度发生变化时，可以改变线圈部分位于导电沟道中的触点的位置，若电感电极经由源极暴露在可变电感的外部，将电感电极和漏极接入交流回路后，可以改变线圈部分接入交流回路的长度，从而改变可调电感的电感量。在射频通路的匹配调试过程中，通过将固定电感更换为本发明的电压控制的可调电感，工程师不需要手动解焊、焊接来更换电感，便可以改变其电感量，以确定合适的电感量，简化操作，提高效率。

在实际使用时，场效应晶体管可以使用绝缘栅型场效应晶体管MOSFET，包括三个电极：G(栅极)、S(源极)及D(漏极)，栅极G与漏极D及源极S之间是绝缘的，漏极D与源极S之间有两个PN结。MOSFET包括N沟道增强型、N沟道耗尽型、P沟道增强型、P沟道耗尽型，本发明以N沟道MOSFET(增强型N-MOSFET)举例说明，请参阅图1，本发明实施例中电压控制的可调电感另一个实施例包括：

N-MOSFET101和电感线圈102，电感线圈102由导电芯体和包裹于芯体表面的绝缘层组成，电感线圈102包括线圈部分1021和电极部分1022，线圈部分1021设置于N-MOSFET101内部，电极部分1022的一端与线圈部分1021的一端相连，电极部分1022的另一端经由源极S或漏极D暴露在电压控制的可调电感的外部，形成电感电极1023。线圈部分1021的第一部分位于N-MOSFET101的N型区，线圈部分1021的第二部分位于N-MOSFET101的源极S和漏极D之间的中部栅极的掺杂区1011，第二部分为线圈部分1021的一侧外边缘，使得线圈部分1021中的多匝线圈能够同时位于中部栅极的掺杂区1011。为了使得位于中部栅极的掺杂区1011的第二部分能够形成接入导电通路的多个触点1024，可以去除线圈部分1021的第二部分的绝缘层，为了防止各触点1024在中部栅极的掺杂区1011相互短路，可以在未包裹有绝缘层的导电芯体表面覆盖N型半导体材料。

优选的，未包裹有绝缘层的导电芯体表面覆盖的N型半导体材料与N型掺杂区的半导体材料相同。

优选的，线圈部分1021的每一匝线圈均在中部栅极的掺杂区1011形成触点，这样可以增大电感线圈102的电感量调节范围，提高调节精度。

电感线圈102的导电芯体可以为导体，优选的，电感线圈102的导电芯体材料为为金、铜、银或其合金，因为稳定性较高。

电感线圈102的绝缘层材料可根据N-MOSFET的制作工艺来决定，比如，若制作工艺包括磁控溅射、刻蚀，那么选用的绝缘层材料需要为耐高温且耐腐蚀的材料，比如陶瓷材料。

图2对应的实施例中的可调电感接入回路之后，通过改变电压调节可调电感的电感量的原理可以参阅图3。为了方便说明，N-MOSFET为增强型，线圈部分1021的第一部分设置于源极的掺杂区，线圈部分1021远离源极S的一端与导电部分1022相连，线圈部分1021由6匝线圈组成，按照越靠近源极S其编号越小的规则对各匝线圈进行编号，得到第1匝、第2匝……第6匝线圈，各匝线圈在中部栅极的掺杂区相应的分别设有第1触点、第2触点……第6触点。为栅极G加正向电压V_G，电感电极1023和漏极D接入目标电路，目标电路的电源可以为交流电源AC。当V_G小于门限电压时，N-MOSFET101未导通，目标电路开路。增大V_G至V₁时，V₁大于门限电压，中部栅极的掺杂区形成导电沟道，将此时的导电沟道称为第一导电沟道1012，N-MOSFET101内部在源极S和漏极D之间导通，目标电路形成导通回路。假设此时只有第1触点位于第一导电沟道中，那么线圈部分1021接入回路的电感量主要由第1匝至第6匝线圈决定，记为L1。继续增大V_G至V₂时，将此时形成的导电沟道称为第二导电沟道1013，由于V₂>V₁，第二导电沟道1013的宽度大于第一导电沟道1012的宽度，第二导电沟道1013中包括的触点数目增加，假设此时第1触点至第4触点均位于导电沟道中，那么接入回路的电感量主要由第5匝至第6匝这两匝线圈决定，记为L2，容易得出L2<L1。本领域技术人员容易根据上述说明得到其他三种类型的MOSFET结构的可调电感的电感量调节过程及原理，此处不再赘述。

综上所述，通过改变可调电感中MOSFET的栅极电压，可以改变MOSFET中导电沟道的宽度，进而改变可调电感中电感线圈的触点位置，从而改变接入电路的电感线圈的长度，最终改变可调电感的电感量。

在实际使用时，场效应晶体管还可以使用结型场效应晶体管(Junction Field-Effect Transistor，JFET)，JFET是由p-n结栅极G与源极S和漏极D构成的一种具有放大功能的三端有源器件。其工作原理就是通过电压改变沟道的导电性来实现对输出电流的控制。JFET包括N沟道JFET和P沟道JFET，本发明以N沟道JFET(N-JFET)举例说明，请参阅图3，本发明实施例中电压控制的可调电感另一个实施例包括：

N-JFET301和电感线圈302，电感线圈302由导电芯体和包裹于芯体表面的绝缘层组成，电感线圈302包括线圈部分3021和电极部分3022，线圈部分3021设置于源极的掺杂区或者说是漏极的掺杂区，即N-JFET的N型掺杂区3011中，电极部分3022的一端与线圈部分3021的一端相连，电极部分3021的另一端经由栅极G暴露在电压控制的可调电感的外部，形成电感电极3023。为了使得电感线圈302上形成接入导电通路的多个触点3024，可以去除电感线圈部分表面的绝缘层，并在未包裹有绝缘层的导电芯体表面覆盖N型半导体材料，形成两个或两个以上的触点3024，不同触点3024在线圈部分302上的位置不同。触点3024数目越多，电感量的调节精度越高。当N-JFET301中存在导电沟道时，两个或两个以上的触点3024位于N-JFET301内部的导电沟道中，并且通过改变导电沟道的宽度，可以改变导电沟道中触点3024的数目。

优选的，未包裹有绝缘层的导电芯体表面覆盖的N型半导体材料与N型掺杂区3011的半导体材料相同。

电感线圈302的导电芯体可以为导体，优选的，电感线圈302的导电芯体材料为铜或铂，因为稳定性较高。

电感线圈302的绝缘层材料可根据N-JFET的制作工艺来决定，比如，若制作工艺包括磁控溅射、刻蚀，那么选用的绝缘层材料需要为耐高温且耐腐蚀的材料，比如陶瓷材料。

优选的，线圈部分3021设置于栅极G之间，且垂直于栅极G设置。

图3对应的实施例中的可调电感接入回路之后，通过改变电压调节可调电感的电感量的原理可以参阅图4。为了方便说明，线圈部分3021靠近栅极的一端与电极部分3022进行导电连接，线圈部分3021由6匝线圈组成，按照越靠近栅极G其编号越小的规则对各匝线圈进行编号，得到第1匝、第2匝……第6匝线圈，各匝线圈分别设有第1触点、第2触点……第6触点。为栅极G加反向电压V_G，电感电极3023和源极S接入目标电路，目标电路的电源可以为交流电源AC。当V_G＝0时，N-JFET的导电沟道未出现耗尽，为栅极G加反向电压，导电沟道开始出现耗尽，导电沟道宽度变小。当继续反向增大V_G至V₁时，形成第一耗尽区3012，将此时形成的导电沟道称为第一导电沟道，假设此时第4至第6触点均位于第一导电沟道中，由于线圈部分3021对交流电起阻抗作用，电阻很大，因此线圈部分3021内的电流会从第4触点流入第一导电沟道，而不流经第4至第6匝线圈。而由于第1触点至第3触点均位于第一耗尽区3012，因此电流只能经过第1至第3匝线圈，此时接入目标电路的电感量主要由第1匝至第3匝线圈决定，记为L1。继续反向增大V_G至V₂时，耗尽区继续增大，导电沟道的宽度继续减小，将此时形成的耗尽区称作第二耗尽区3013，导电沟道称为第二导电沟道。由于|V₂|>|V₁|，第二导电沟道的宽度小于第一导电沟道的宽度，第二导电沟道中包括的触点数目减小，假设此时只有第6触点位于导电沟道中，那么接入回路的电感量主要由第1匝至第5匝这五匝线圈决定，记为L2，容易得出L2>L1。本领域技术人员容易根据上述说明得到P-JFET结构的可调电感的电感量调节过程及原理，此处不再赘述。

综上所述，通过改变可调电感中JFET的栅极G电压，可以改变JFET中导电沟道的宽度，进而改变可调电感中电感线圈的触点位置，从而改变接入电路的电感线圈的长度，最终改变可调电感的电感量。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。