氮化镓基低漏电流悬臂梁开关乙类推挽功率放大器的制造方法_2

文档序号:9219454阅读:来源:国知局
有高电子迀移率,能够满足射 频信号下电路正常工作的需要。
[0007] 有益效果:本发明的GaN基低漏电流悬臂梁开关MESFET乙类推挽功率放大器在工 作时,将交流信号通过锚区加载到第一悬臂梁开关N型MESFET和悬臂梁开关P型MESFET 的悬臂梁开关之间,当输入信号处于正半周期时,第一悬臂梁开关N型MESFET的悬臂梁与 其下拉电极板之间电压为IVA+V2 |,大于悬臂梁下拉电压为Vpullin,所以第一悬臂梁开 关N型MESFET的悬臂梁下拉与第一悬臂梁开关N型MESFET的栅极贴紧,此时加载在栅极 上的电压VA大于阈值电压VT,第一悬臂梁N型MESFET导通,而悬臂梁开关P型MESFET的 悬臂梁与其下拉电极板之间电压为IVA-V2 |,小于悬臂梁下拉电压为Vpullin,所以悬臂 梁开关P型MESFET的悬臂梁开关悬浮在栅极上方,因此悬臂梁开关P型MESFET关断,当输 入信号处于负半周期时情况则相反,这样就使该乙类推挽功率放大器中的第一悬臂梁开关 N型MESFET和悬臂梁开关P型MESFET随着输入信号的变化处于交替导通与关断,第一悬臂 梁开关N型MESFET和悬臂梁开关P型MESFET的关断意味着其悬臂梁开关处于悬浮状态, 那么也就没有栅极漏电流,从而降低电路的功耗。输出端LC回路并联了具有负阻特性交叉 耦合的悬臂梁开关N型MESFET对管,该交叉耦合的悬臂梁开关N型MESFET对管工作时两 个悬臂梁栅N型MESFET交替导通与关断,当悬臂梁栅N型MESFET关断时,悬臂梁开关处于 悬浮状态时,大大减小栅极漏电流,从而降低电路的功耗,同时该交叉耦合的悬臂梁开关N 型MESFET对管能够提供负阻给LC回路,从而补偿了LC回路中电感的寄生电阻,从而提升 了该乙类推挽功率放大器输出端LC回路的品质因素。并且GaN基的MESFET具有高电子迀 移率,能够满足射频信号下电路正常工作的需要。
【附图说明】
[0008] 图1为本发明GaN基低漏电流悬臂梁开关MESFET乙类推挽功率放大器的俯视图。
[0009] 图2为图1GaN基低漏电流悬臂梁开关MESFET乙类推挽功率放大器的P-P'向的 剖面图。
[0010] 图3为图1GaN基低漏电流悬臂梁开关MESFET乙类推挽功率放大器的A-A'向的 剖面图。
[0011] 图4为图1GaN基低漏电流悬臂梁开关MESFET乙类推挽功率放大器的B-B'向的 剖面图。
[0012] 图5为GaN基低漏电流悬臂梁开关MESFET乙类推挽功率放大器原理图和备注表 格。
[0013] 图中包括:第一悬臂梁开关N型MESFET1,悬臂梁P型MESFET2,半绝缘GaN衬底 3,输入引线4,栅极5,悬臂梁开关6,锚区7,电极板8,氮化硅层9,N型MESFET的漏极12, N型有源层11,N型MESFET的源极10,通孔13,引线14,P型有源层15,P型MESFET的源 极16,P型MESFET的漏极17,恒流源18,第二悬臂梁开关N型MESFET19,第三悬臂梁开关 N型MESFET20。
【具体实施方式】
[0014] 本发明的GaN基悬臂梁开关MESFET高品质因素乙类推挽功率放大器由第一悬臂 梁开关N型MESFET1、第二悬臂梁开关N型MESFET19、第三悬臂梁开关N型MESFET20、悬臂 梁开关P型MESFET2和LC回路构成。该功率放大器使用的第一悬臂梁开关N型MESFET1、 第二悬臂梁开关N型MESFET19、第三悬臂梁开关N型MESFET20基于GaN衬底,其输入引线 4是利用金制作,源极10和漏极12由金属和重掺杂N区形成欧姆接触构成,栅极5由金属 和N型有源层11形成肖特基接触构成,在悬臂梁开关N型MESFET的栅极5上方悬浮着悬 臂梁开关6,交流信号加载在悬臂梁开关6上,该悬臂梁开关6由钛/金/钛制作,悬臂梁 开关6两个锚区7制作在半绝缘GaN衬底3上,在悬臂梁开关6与衬底之间存在下拉电极 8,下拉电极8由氮化硅材料9覆盖,悬臂梁开关N型MESFET1的下拉电极通过高频扼流圈 接电源-V2,悬臂梁开关N型MESFET19和20的下拉电极8接地,悬臂梁开关N型MESFET 的漏极12通过引线14和高频扼流圈接到电源+V1上。该功率放大器使用的悬臂梁开关P 型MESFET(2)基于GaN衬底,其输入引线4是利用金合金制作,源极17和漏极16由金属和 重掺杂P区形成欧姆接触构成,栅极5由金属和P型有源层15形成肖特基接触构成,在悬 臂梁开关P型MESFET(2)的栅极5上方悬浮着悬臂梁开关6,交流信号加载在悬臂梁开关6 上,该悬臂梁开关6由钛/金/钛制作,悬臂梁开关6两个锚区7制作在半绝缘GaN衬底3 上,在悬臂梁开关6与衬底之间存在下拉电极8,下拉电极8由氮化硅材料9覆盖,悬臂梁 开关P型MESFET2的下拉电极8通过高频扼流圈接电源+V2,悬臂梁开关P型MESFET的漏 极16通过引线14和高频扼流圈接电源-VI上,悬臂梁开关N型MESFET的源极和悬臂梁 开关P型MESFET的源极接在一起作为输出端,输出端接LC回路和交叉耦合的第二悬臂梁 开关N型MESFET19,第三悬臂梁开关N型MESFET20。第二悬臂梁开关N型MESFET19,第 三悬臂梁开关N型MESFET20的下拉电极8接地,第二悬臂梁开关N型MESFET19的漏极 12通过引线14和悬臂梁开关N型MESFET20的悬臂梁开关6接到一起并通过高频扼流圈与 电源+V3相连,第三悬臂梁开关N型MESFET20的漏极12通过引线14和第二悬臂梁开关N 型MESFET19的悬臂梁开关6接到一起并通过高频扼流圈与电源+V3相连,第二悬臂梁开关 N型MESFET19,第三悬臂梁开关N型MESFET20形成交叉耦合结构,LC回路接在第二悬臂 梁开关N型MESFET19,第三悬臂梁开关N型MESFET20的漏极12之间,第一悬臂梁开关N 型MESFET(1)、第二悬臂梁开关N型MESFET19,第三悬臂梁开关N型MESFET20区别仅在 于它们的悬臂梁开关6的下拉电压不同,悬臂梁开关6的下拉电压大设计为宽梁,悬臂梁开 关6的下拉电压小设计为窄梁。
[0015] 设计悬臂梁开关N型MESFET1和悬臂梁开关P型MESFET2的阈值电压VT的绝对 值相等并且IVT|〈 |VA|,同时设计第一悬臂梁开关N型MESFET1和悬臂梁开关P型 MESFET2 的悬臂梁下拉电压的绝对值为Vpullin, |VA-V2 | <Vpullin〈 |VA+V2|,VA是Vi的幅值。该乙类推挽功率放大器工作时,将交流信号通过锚区加载到第一悬臂梁开 关N型MESFET1和悬臂梁开关P型MESFET2的悬臂梁开关之间,当输入信号处于正半周期 时,第一悬臂梁开关N型MESFET1的悬臂梁与其下拉电极板之间电压为|VA+V2 |,大于 悬臂梁下拉电压为Vpullin,所以第一悬臂梁开关N型MESFET1的第一悬臂梁下拉与悬臂 梁开关N型MESFET1的栅极贴紧,此时加载在栅极上的电压VA大于阈值电压VT,第一悬 臂梁N型MESFET1导通,而悬臂梁开关P型MESFET2的悬臂梁与其下拉电极板之间电压为 丨VA-V2 |,小于悬臂梁下拉电压为Vpullin,所以悬臂梁开关P型MESFET2的悬臂梁悬浮, 悬臂梁与栅极间有一层空气层,因此悬臂梁开关P型MESFET2关断,当输入信号处于负半 周期时情况则相反,这样就使该乙类推挽功率放大器中的第一悬臂梁开关N型MESFET1和 悬臂梁开关P型MESFET2随着输入信号的变化处于交替导通与关断,第一悬臂梁开关N型 MESFET1和悬臂梁开关P型MESFET2的关断意味着其悬臂梁开关处于悬浮状态,那么也就没 有栅极漏电流,从而降低电路的功耗。
[0016] 该乙类功率放大器输出端接LC回路和交叉耦合的悬臂梁开关N型MESFET对管, 交叉耦合的悬臂梁开关N型MESFET对管由第二悬臂梁开关N型MESFET19,第三悬臂梁开 关N型MESFET20组成,设计第二悬臂梁开关N型MESFET19,第三悬臂梁开关N型MESFET 20的阈值电压相等,同时设计第二悬臂梁开关N型MESFET19,第三悬臂梁开关N型MESFET 20的阈值电压与它的悬臂梁下拉电压相等,当第二悬
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