專利名稱：用于通信器件的電子元件以及用于轉(zhuǎn)換發(fā)射和接收的半導(dǎo)體器件的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求于2003年8月27日提交的日本專利申請(qǐng)JP2003-208960的優(yōu)先權(quán)，通過(guò)引用將其內(nèi)容并入本申請(qǐng)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種技術(shù)，當(dāng)該技術(shù)應(yīng)用于無(wú)線通信系統(tǒng)中的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路時(shí)以及由此通過(guò)減小插入損耗來(lái)改善天線與接收電路之間的隔離的情況下，是有效的。更為具體地，本發(fā)明涉及一種技術(shù)，當(dāng)該技術(shù)應(yīng)用于形成有發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路的半導(dǎo)體集成電路時(shí)，該半導(dǎo)體集成電路用于例如移動(dòng)電話，并且當(dāng)應(yīng)用于安裝了所述半導(dǎo)體集成電路、低通濾波器、阻抗匹配電路等的前端模塊時(shí)，以及應(yīng)用于用于通信的電子元件，例如通過(guò)將高輸出放大電路安裝在所述前端模塊而獲得的功率模塊時(shí)，是有效的。
已經(jīng)有常規(guī)的雙頻帶移動(dòng)電話，每一個(gè)所述電話能夠處理兩個(gè)頻帶中的信號(hào)，例如，范圍從880至915Mhz的GSM(移動(dòng)通信全球系統(tǒng))頻帶和范圍從1710至1785MHz的DCS(數(shù)字電話系統(tǒng))頻帶。近些年來(lái)，還需求三頻帶移動(dòng)電話，所述電話除了能處理GSM和DCS頻帶中的信號(hào)外，還能夠處理例如范圍從1850至1915MHz的PCS(個(gè)人通信系統(tǒng))頻帶中的信號(hào)，并需求四頻帶移動(dòng)電話，其能夠處理采用800MHz頻帶的EP GSM模式下的信號(hào)和采用850MHz的US GSM模式下的信號(hào)。
常規(guī)的移動(dòng)電話一般由下述元件構(gòu)成稱為功率模塊的電子元件，在該電子元件上安裝具有上變頻和調(diào)制要被發(fā)射的信號(hào)以及下變頻并解調(diào)接收信號(hào)的功能的半導(dǎo)體集成電路(一般稱為RF IC)、具有將被發(fā)射的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成I和Q信號(hào)以及存儲(chǔ)來(lái)自解調(diào)的I和Q信號(hào)的接收數(shù)據(jù)的功能的半導(dǎo)體集成電路(基帶IC)、RF功率放大器和用于該器件的偏壓電路、阻抗匹配電路等；稱為前端模塊的電子元件，在該電子元件上安裝有發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路、低通濾波器、阻抗匹配電路等；以及類似元件。
用于常規(guī)移動(dòng)電話中的大多數(shù)發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路使用二極管來(lái)減小插入損耗?？梢詫⒃趯＠墨I(xiàn)1中公開(kāi)的一個(gè)示例作為本發(fā)明的涉及前端模塊的一個(gè)實(shí)例，在該模塊上安裝有使用二極管的開(kāi)關(guān)電路。在本說(shuō)明書(shū)中，如下的多個(gè)半導(dǎo)體芯片和分離元件被稱為模塊，所述多個(gè)半導(dǎo)體芯片和分離元件安裝在絕緣基板上，例如在表面上或內(nèi)側(cè)設(shè)置有印刷布線的陶瓷基板，且所述多個(gè)半導(dǎo)體芯片和分離元件可以被處理，好像它們由包含通過(guò)印刷布線和接合布線結(jié)合的獨(dú)立元件構(gòu)成單個(gè)電子元件構(gòu)成。日本未審專利公開(kāi)No.2003-051751發(fā)明概述利用二極管的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路使用分離的元件。因此，在需要多個(gè)二極管的系統(tǒng)中，諸如四頻帶系統(tǒng)，安裝該系統(tǒng)的模塊顯著地具有增加尺寸和高電流損耗的問(wèn)題。除二極管元件外，利用二極管的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路還需要具有大約5mm長(zhǎng)的λ/4微帶線，這導(dǎo)致進(jìn)一步增加組件的尺寸。
為了解決該問(wèn)題，本發(fā)明者已經(jīng)研究了利用FET(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)代替二極管的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路。結(jié)果，證明利用FET的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路具有下述問(wèn)題。即，如果在利用FET的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路中，輸入到處于關(guān)閉狀態(tài)下的晶體管的源極或漏極的信號(hào)電平高，則輸入功率將晶體管轉(zhuǎn)變?yōu)殚_(kāi)啟。因此，功率放大器的輸出功率不被增加，而同時(shí)使輸出信號(hào)失真且由此增加諧波元件的數(shù)量。下面將詳細(xì)說(shuō)明該問(wèn)題。


圖11示出通過(guò)本發(fā)明者研究的利用HEMT(高電子遷移率晶體管)的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路。圖11的發(fā)射/接收轉(zhuǎn)換電路由下述元件構(gòu)成連接在發(fā)射器端子Tx與公共端子COM之間的第一開(kāi)關(guān)晶體管Q1，所述發(fā)射器端子Tx連接于功率放大器的輸出端子，所述公共端子COM連接于天線；和連接在連接于天線的公共端子COM與接收器端子Rx之間的第二開(kāi)關(guān)晶體管Q2，所述接收器端子Rx連接于諸如低噪音放大器的接收電路的輸入端子。將直流電壓Vdc經(jīng)由各自的諸如扼流圈的電感L1和L2持續(xù)不變地施加于發(fā)射器端子Tx和接收器端子Rx。
使用耗盡型HEMT作為晶體管Q1和Q2。經(jīng)由電阻Rg1和Rg2向各自的柵極端子施加控制電壓Vsw1和Vsw2，并將直流電壓Vdc施加于晶體管Q1和Q2的每一個(gè)的源極和漏極端子。因此，盡管它們是耗盡型，當(dāng)將控制電壓Vsw1和Vsw2轉(zhuǎn)換到諸如地電勢(shì)GND(0V)的低電平時(shí)，晶體管Q1和Q2進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，而當(dāng)將控制電壓Vsw1和Vsw2轉(zhuǎn)換到諸如電源電壓Vcc的高電平時(shí)，晶體管Q1和Q2進(jìn)入開(kāi)啟狀態(tài)。具體地說(shuō)，在發(fā)射模式下，將控制電壓Vsw1轉(zhuǎn)換到高電平而將控制電壓Vsw2轉(zhuǎn)換到低電平，從而使晶體管Q1進(jìn)入開(kāi)啟狀態(tài)而使晶體管Q2進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。在接收模式下，將控制電壓Vsw1轉(zhuǎn)換到低電平而將控制電壓Vsw2轉(zhuǎn)換到高電平，從而使晶體管Q1進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)而使晶體管Q2進(jìn)入開(kāi)啟狀態(tài)。
圖12示出等效于在發(fā)射模式下的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路的電路，其中晶體管Q1進(jìn)入開(kāi)啟狀態(tài)而使晶體管Q2進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。在發(fā)射模式下，由源-漏電阻Ron1、柵-源電容Cgs1和柵-漏電容Cgd1表示晶體管Q1，如圖12中所示。Ron1表示晶體管Q1的開(kāi)啟狀態(tài)電阻(溝道電阻)。另一方面，由源-漏電容Cds2、柵-源電容Cgs2和柵-漏電容Cgd2表示晶體管Q2。在發(fā)射模式下需要的特性為在發(fā)射端子Tx與連接于天線的公共端子COM之間的小插入損耗和連接于天線的公共端子COM與接收器端子Rx之間的高隔離。
通常，在開(kāi)啟狀態(tài)下的FET的溝道電阻Ron1低(1Ω或更低)，從而來(lái)自晶體管Q1的插入損耗也低(0.5dB或更低)。因此，將要從功率放大器發(fā)射的已經(jīng)輸入到發(fā)射器端子Tx的輸出經(jīng)過(guò)電阻Ron1并以低損耗傳送到連接于天線的公共端子COM。然而，在RF信號(hào)的情況下，信號(hào)會(huì)經(jīng)由圖12中示出的晶體管Q1的柵-源電容Cgs1而泄漏，因此通過(guò)提供大約10kΩ的柵電阻Rg1來(lái)抑制由信號(hào)泄漏引起的插入損耗的增加。該布置允許以低損耗將輸出從功率放大器經(jīng)由晶體管Q1傳送到連接于天線的公共端子COM，所以在圖11的開(kāi)關(guān)電路的情況中，要從功率放大器發(fā)射的輸出還直接輸入到晶體管Q2。結(jié)果，晶體管Q2的隔離特性確定了最大容許輸入功率。
圖13示出當(dāng)構(gòu)成圖11的開(kāi)關(guān)電路的晶體管Q2處于關(guān)閉狀態(tài)下時(shí)施加到柵-源電容Cgs2的RF電壓的波形(i)，以及當(dāng)晶體管Q1處于開(kāi)啟狀態(tài)下時(shí)施加到柵-源電容Cgs1的RF電壓的波形(ii)。在發(fā)射模式下，處于開(kāi)啟狀態(tài)下的晶體管Q1的源-漏電阻Ron1低(1Ω或更低)，所以源電勢(shì)與漏電勢(shì)之間的差小。因此，施加到晶體管Q1的柵-源電容Cgs1的RF電壓的波形(i)具有小振幅。
通過(guò)比較，在關(guān)閉狀態(tài)下的晶體管Q2的源極和漏極經(jīng)由電容彼此耦合，同時(shí)通過(guò)利用作為偏壓點(diǎn)的直流電壓Vdc使在天線端子的信號(hào)改變，并向晶體管Q2的柵極端子施加0V電壓。因此，如果假設(shè)向晶體管Q1的柵-源電容Cgs1施加的RF電壓的波形(ii)的中心電勢(shì)為“0”，則向關(guān)閉狀態(tài)下的晶體管Q2的柵-源電容Cgs2施加具有中心在-Vdc值附近且振幅為2(|Vdc|-|Vth|)的波形(i)的RF電壓。這里，Vth表示晶體管Q1和Q2的每一個(gè)的閾值電壓，所以，如果將高于給定的|Vdc|-|Vth|的值的電壓施加在晶體管Q2的柵與源之間，則晶體管Q2轉(zhuǎn)換為開(kāi)啟，且經(jīng)由晶體管Q1傳送到天線端子的RF信號(hào)泄漏到接收器端子Rx。
因此，在圖11的開(kāi)關(guān)電路中的最大容許輸入功率的振幅變?yōu)?(|Vdc|-|Vth|)。如果功率放大器輸出功率高于此的RF信號(hào)，會(huì)相應(yīng)增加開(kāi)關(guān)電路的插入損耗且產(chǎn)生諧波。雖然如果減小晶體管Q1和Q2每一個(gè)的閾值電壓Vth能夠增加最大容許輸入功率的振幅，但是如果減小閾值電壓Vth則會(huì)增加開(kāi)啟狀態(tài)電阻Ron，并由此增加插入損耗，所以減小閾值電壓Vth不是優(yōu)選的。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路，通過(guò)減小構(gòu)成系統(tǒng)和模塊的元件數(shù)量并由此增加組裝密度，能夠減小該電路的尺寸和電流消耗，以及提供一種用于通信的在其上安裝有該發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路的電子元件。本發(fā)明的另一目的是提供一種發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路，該電路有小的插入損耗和諧波失真，并提供一種用于通信的在其上安裝有該發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路的電子元件。
本發(fā)明的又一目的是提供一種發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路，該電路允許增加功率放大器的輸出功率，并提供一種用于通信的在其上安裝有該發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路的電子元件。
本發(fā)明的上述和其它目的以及新穎特征通過(guò)本說(shuō)明書(shū)的說(shuō)明和附圖將變得顯而易見(jiàn)。
下面是對(duì)在本申請(qǐng)中公開(kāi)的本發(fā)明的代表性方案的概要的簡(jiǎn)單描述。
具體地說(shuō)，使用串聯(lián)的FET或多柵FET代替二極管作為構(gòu)成在無(wú)線通信系統(tǒng)中的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路的元件，以使得連接在單個(gè)的柵極端子與控制端子之間的柵極電阻器的電阻值在從施加了最高電壓的柵極向施加了最低電壓的柵極的方向上逐漸變低?；蛘撸谟傻谝痪w管和第二晶體管構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電路中，優(yōu)選地，向發(fā)射器端子與連接于天線的端子的每一個(gè)施加用于偏置的直流電壓，所述第一晶體管連接在向其輸入要被發(fā)射的信號(hào)的發(fā)射器端子與連接天線的端子之間的，所述第二晶體管連接在與天線連接的端子和用于向接收電路供給接收信號(hào)的接收器端子之間。
采用前述裝置，通過(guò)利用所述FET或多個(gè)FET替換二極管作為構(gòu)成開(kāi)關(guān)電路的元件，可以減小構(gòu)成系統(tǒng)和模塊的元件數(shù)量，且可以增加安裝密度。在從施加最高電壓的柵極向施加最低電壓的柵極的方向上通過(guò)逐漸地減小柵極電阻器的電阻值，能夠防止輸入了較高電壓的FET較早進(jìn)入開(kāi)啟狀態(tài)的情況，減小插入損耗，且由此減小諧波失真。通過(guò)向發(fā)射器端子和連接于天線的端子的每一個(gè)施加用于偏置的直流電壓，可以增加輸入到發(fā)射器端子的RF信號(hào)的最大容許功率。
附圖的簡(jiǎn)要描述圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的電路圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的電路圖3是示出由本發(fā)明者研究的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路的一個(gè)實(shí)例的結(jié)構(gòu)的電路圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的電路圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路的第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的電路圖；圖6是示出由根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路、功率放大器和低通濾波器構(gòu)成的模塊的優(yōu)選實(shí)施例的示意性結(jié)構(gòu)的框圖；圖7是示出由根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路、功率放大器和低通濾波器構(gòu)成的模塊的第二實(shí)施例的示意性結(jié)構(gòu)的框圖以及利用該模塊的無(wú)線通信系統(tǒng)的框圖；圖8是示出根據(jù)實(shí)施例的整個(gè)SWIC的布局結(jié)構(gòu)的平面圖；圖9是示出通過(guò)放大由圖8中的參考標(biāo)記A標(biāo)示的范圍的內(nèi)部而獲得的布局的平面圖；圖10A至10C是沿圖9的線A-A的橫截面圖，按制作步驟的順序示出了單個(gè)制造步驟；圖11是示出由本發(fā)明者研究的利用HEMT(高電子遷移率晶體管)的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路的結(jié)構(gòu)的電路圖；圖12是在發(fā)射模式下發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路的等效電路圖，其中使圖11的晶體管Q1和Q2分別進(jìn)入開(kāi)啟狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)；和圖13是當(dāng)構(gòu)成圖11的開(kāi)關(guān)電路的晶體管Q2處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)施加到柵-源電容Cgs2的RF電壓的波形(i)和當(dāng)晶體管Q2處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)施加到柵-源電容Cgs1的RF電壓的波形(ii)。
發(fā)明的詳細(xì)描述圖1示出根據(jù)本實(shí)施例的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路的第一實(shí)施例。本實(shí)施例的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路是在諸如GaAs芯片的半導(dǎo)體襯底上形成的半導(dǎo)體集成電路。
本實(shí)施例的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路包括連接在發(fā)射器端子Tx與連接到天線的公共端子COM之間的第一開(kāi)關(guān)晶體管Q1，所述發(fā)射器端子Tx連接于功率放大器輸出端子；和連接在前述公共端子COM與接收端子Rx之間的第二開(kāi)關(guān)晶體管，其中諸如低噪音放大器的接收電路的輸入端子連接于該接收端子Rx。經(jīng)由各自的外部電阻器Rd1和Rd2向前述發(fā)射器端子Tx與公共端子COM施加直流電壓Vdc。
使用耗盡型P-溝道HEMT作為晶體管Q1和Q2。晶體管Q1和Q2的每一個(gè)形成為三柵元件，在該三柵元件中相對(duì)于一個(gè)溝道形成三個(gè)柵極。經(jīng)由各自的電阻器R11、R12和R13向晶體管Q1的柵極施加控制電壓Vsw1，同時(shí)經(jīng)由各自的電阻器R21、R22和R23向晶體管Q2的柵極施加控制電壓Vsw2。因?yàn)橐呀?jīng)向晶體管Q1和Q2每一個(gè)的源極端子施加直流電壓Vdc，所以當(dāng)將控制電壓Vsw1和Vsw2轉(zhuǎn)換到諸如地電勢(shì)GND(0V)的低電平時(shí)，晶體管Q1和Q2進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，而當(dāng)將控制電壓Vsw1和Vsw2轉(zhuǎn)換到諸如電源電壓Vcc的高電平時(shí)，晶體管Q1和Q2進(jìn)入開(kāi)啟狀態(tài)，盡管它們是耗盡型。
具體地說(shuō)，在發(fā)射模式下，將控制電壓Vsw1轉(zhuǎn)換到高電平而將控制電壓Vsw2轉(zhuǎn)換到低電平，因此晶體管Q1進(jìn)入開(kāi)啟狀態(tài)而晶體管Q2進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。在接收模式下，將控制電壓Vsw1轉(zhuǎn)換到低電平而將控制電壓Vsw2轉(zhuǎn)換到高電平，從而使晶體管Q1進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)而使晶體管Q2進(jìn)入開(kāi)啟狀態(tài)。
雖然在本實(shí)施例中電阻器Rd1和Rd2由外部電阻器構(gòu)成，容易理解它們可以由單片電阻器構(gòu)成。還可以使用諸如扼流圈的電感器代替電阻器Rd1和Rd2。然而，電阻器的使用促進(jìn)了使用單片構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)元件數(shù)量的減少，并允許系統(tǒng)尺度減小。由于電阻器Rd1和Rd2的電阻值更大，能夠更可靠地防止RF元件泄漏到用于供給控制電壓Vsw1和Vsw2的信號(hào)線是并防止插入損耗的增加。然而，過(guò)大電阻值導(dǎo)致緩慢地開(kāi)關(guān)響應(yīng)，所以將它們?cè)O(shè)置在5kΩ至20kΩ的范圍內(nèi)。
在本實(shí)施例中，將用于晶體管Q1的柵極電阻器(gate resister)R11、R12和R13各自的電阻值r11、r12和r13設(shè)置成滿足，例如r11＝3×r13和r12＝2×r13，從而建立r11＞r12＞r13的關(guān)系。同樣，將用于晶體管Q2的柵極電阻器R21、R22和R23各自的電阻值r21、r22和r23也設(shè)置成滿足r21＞r22＞r23，例如r21＝3×r23和r22＝2×r23。這里，對(duì)于r13和r23的每一個(gè)選擇諸如5kΩ的值。
如圖2中所示，雖然源-漏電阻比圖1的電路略高，發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路可以由串聯(lián)連接的三個(gè)HEMT Q21、Q22和Q23構(gòu)成的開(kāi)關(guān)組成，使得柵極電阻器R21、R22和R23各自的電阻值r21、r22和r23滿足這樣給出的關(guān)系，例如r21∶r22∶r23＝3∶2∶1，并且所述發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路可以由串聯(lián)連接的三個(gè)晶體管Q11、Q12和Q13構(gòu)成的開(kāi)關(guān)(省略對(duì)其描述)組成，使得柵極電阻器R11、R12和R13各自的電阻值r11、r12和r13同樣滿足這樣給定的關(guān)系，例如r11∶r12∶r13＝3∶2∶1。
在發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路中，該電路使用如圖3中所示的由晶體管Q21、Q22和Q23構(gòu)成的開(kāi)關(guān)和相似地由晶體管Q11、Q12和Q13構(gòu)成的開(kāi)關(guān)(因此偏壓電源提供點(diǎn)為發(fā)射器端子Tx)，晶體管Q21、Q22和Q23各自具有和如圖2所示的晶體管相同結(jié)構(gòu)并被連接成三級(jí)，使得各柵極電阻器具有相同的電阻值，且其中經(jīng)由電阻器Rd2向接收器端子Rx施加偏置電壓Vdc，而晶體管Q11、Q12和Q13被連接成三級(jí)，使得各柵極電阻器具有相同的電阻值，在較接近于處于關(guān)閉狀態(tài)(Vsw2＝0V)下的晶體管Q21、Q22和Q23的源極的各節(jié)點(diǎn)Nd1、Nd2和Nd3的電勢(shì)Vd1、Vd2和Vd3滿足Vd1＞Vd2＞Vd3，所以從源極流向柵極的電流Ig1、Ig2和Ig3滿足Ig1＞Ig2＞Ig3。
因此，晶體管Q21、Q22和Q23的柵-源電壓Vgs1、Vgs2和Vgs3滿足Vgs1＞Vgs2＞Vgs3。結(jié)果，當(dāng)向較接近于天線端子的晶體管Q21的源極施加諸如具有圖13中示出的波形(i)的RF電壓Vin時(shí)，柵-源電壓Vgs1達(dá)到開(kāi)啟電壓(|Vdc|-|Vth|)且比其它晶體管Q22和Q23更早切換到開(kāi)啟狀態(tài)。結(jié)果，當(dāng)晶體管Q21、Q22和Q23處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)電路的最大容許輸入電壓不增高那么多。
通過(guò)比較，如果使用如圖2中示出的開(kāi)關(guān)，則將柵極電阻器R21、R22和R23各自的值r21、r22和r23設(shè)置成滿足由r21∶r22∶r23＝3∶2∶1給出的關(guān)系。結(jié)果，電流Ig1、Ig2和Ig3在柵極電阻器R21、R22和R23中流動(dòng)，由于電壓降，使得在晶體管Q21、Q22和Q23的柵極的各電壓按照晶體管Q21、Q22和Q23的順序逐漸降低，而晶體管Q21、Q22和Q23的柵-源電壓Vgs1、Vgs2和Vgs3基本相同。這防止了這樣一種情況，在這種情況中接近于天線端子的晶體管Q21比其它晶體管Q22和Q23早進(jìn)入開(kāi)啟狀態(tài)，從而增加了最大容許輸入電壓。這對(duì)于圖1中利用三柵HEMT作為開(kāi)關(guān)晶體管的開(kāi)關(guān)電路也是有效的。
在發(fā)射期間也進(jìn)入開(kāi)啟狀態(tài)的晶體管Q11、Q12和Q13中，在晶體管Q11、Q12和Q13的每一個(gè)的源與漏之間分配輸入RF電壓Vin，且柵-源電壓Vgs1、Vgs2和Vgs3滿足Vgs1＞Vgs2＞Vgs3。因此，如果柵電阻相同，最接近于發(fā)射器端子Tx的晶體管Q11的柵-源電壓最先超過(guò)被稱為內(nèi)建電勢(shì)的電壓Vbi，在該電壓下，當(dāng)由圖13的波形(ii)表示的RF電壓增加并產(chǎn)生大量諧波成分時(shí)，使正向電流流入柵極中。
通過(guò)比較，如在該實(shí)施例中那樣，通過(guò)將柵極電阻器R11、R12和R13的電阻值r11、r12和r13之間的比率調(diào)節(jié)為3∶2∶1，晶體管Q11、Q12和Q13的柵-源電壓Vgs1、Vgs2和Vgs3變得基本相同。這防止了電流最先流進(jìn)最接近于發(fā)射器端子Tx的晶體管Q11的柵極中。這還適用于圖1的利用三柵極HEMT作為開(kāi)關(guān)晶體管的開(kāi)關(guān)電路。因?yàn)樵诟鶕?jù)圖1的實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電路和根據(jù)圖2的實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電路的每一個(gè)中，將在輸入RF功率一側(cè)的晶體管的柵極電阻器的電阻值調(diào)節(jié)得更大，所以可以將最大容許輸入電壓設(shè)置為大于圖11中示出的開(kāi)關(guān)電路中的值。
另外，由于沒(méi)有可以在中間設(shè)置源極和漏極的區(qū)域，因而溝道較短，并且由于沒(méi)有源極電阻和漏極電阻因而可以減小開(kāi)啟狀態(tài)電阻Ron，這實(shí)現(xiàn)了插入損耗的減小，所以使用三柵極HEMT的圖1的開(kāi)關(guān)電路優(yōu)于圖2中第三晶體管串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)電路。而且由于對(duì)被輸入RF功率的晶體管Q1和Q2的每一個(gè)的端子施加用于給定RF信號(hào)工作點(diǎn)的偏置電壓Vdc，從而減小諧波失真，所以根據(jù)圖1和2的實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電路是有利的。
雖然可以想到能夠使用和輸入RF功率的晶體管Q2的端子相對(duì)的端子作為向其施加偏置電壓的點(diǎn)，如圖11中所示，該布置包括這樣的可能性，即，由于晶體管Q2的柵-源電容Cgs2的非線性，RF信號(hào)(圖13的波形(i))的工作點(diǎn)如圖13中的箭頭X所示移動(dòng)至超出閾值電壓Vth的線并增加諧波失真。通過(guò)比較，在根據(jù)圖1和2的實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電路中，偏置電壓Vd施加于被輸入RF功率的晶體管Q2的端子，從而減小諧波失真。
同樣地，在晶體管Q1中，還能夠使用在另一側(cè)上的連接于天線的公共端子COM而非發(fā)射器端子Tx作為向其施加偏置電壓的點(diǎn)。然而，該布置包括這樣的可能性，由于晶體管Q1的開(kāi)啟狀態(tài)電阻Ron的非線性，RF信號(hào)(圖13的波形(ii))的工作點(diǎn)如圖13中的箭頭Y所示移動(dòng)以導(dǎo)致在漏電流特性非線性的區(qū)域中工作并增加諧波失真。通過(guò)比較，因?yàn)樵诟鶕?jù)圖1和2的實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電路的每一個(gè)中，偏置電壓Vdc施加于被輸入RF功率的晶體管Q1的發(fā)射端子Tx，因此可以減小諧波失真。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路的第三實(shí)施例。
在該實(shí)施例中，將開(kāi)關(guān)晶體管Q3設(shè)置在連接于天線的公共端子COM與第二接收器端子Rx2之間以與圖1的實(shí)施例中的開(kāi)關(guān)晶體管Q2并聯(lián)。與晶體管Q2相似，晶體管Q3由三柵極HEMT構(gòu)成。連接于柵極的電阻器R31、R32和R33的電阻值r31、r32和r33設(shè)置為3∶2∶1。該實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電路常規(guī)地適用于構(gòu)成能夠發(fā)射可接收兩種不同頻帶的信號(hào)的系統(tǒng)，例如GSM模式的信號(hào)和DCS模式的信號(hào)。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路的第四實(shí)施例。
在該實(shí)施例中，將并聯(lián)結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)晶體管Q3和Q4設(shè)置在圖1的實(shí)施例中的開(kāi)關(guān)晶體管Q2與第一接收器端子Rx1之間和開(kāi)關(guān)晶體管Q2與第二接收其端子Rx2之間，以進(jìn)一步提高在接收器處的隔離。晶體管Q3和Q4的每一個(gè)由雙柵極HEMT構(gòu)成。將電阻器R31、R32、R41和R42的電阻值r31、r32、r41和r42設(shè)置成滿足r31≥r32和r41≥r42。該實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電路還可容易地用于構(gòu)成能夠發(fā)射可接收兩種不同的頻帶的信號(hào)的系統(tǒng)，例如GSM模式中的信號(hào)和DCS模式中的信號(hào)。
圖6示出了一個(gè)模塊的優(yōu)選實(shí)施例示意結(jié)構(gòu)，所述模塊由根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路、功率放大器和低通濾波器組成。
根據(jù)該實(shí)施例的所述模塊包括形成于半導(dǎo)體集成電路中的開(kāi)關(guān)電路(SWIC)110；功率放大器121，用于放大要發(fā)射的1800MHz的DCS信號(hào)和要發(fā)射的1900MHz的PCS信號(hào)；功率放大器122，用于放大要被發(fā)射的800MHz至850Mhz的GSM信號(hào)；控制電路130，用于產(chǎn)生控制功率放大器121和122的增益的信號(hào)和用于在圖110中的開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟/關(guān)閉控制的信號(hào)；低通濾波器141和142，用于從被功率放大器121和122放大的RF信號(hào)中除去諧波；信號(hào)分離器150，用于將DCS和PCS發(fā)射/接收信號(hào)與GSM發(fā)射/接收信號(hào)分離，以及類似的器件，所述器件安裝在有多個(gè)層疊的介質(zhì)層組成的陶瓷基板100上，每一介質(zhì)層由氧化鋁或等同物制成，并具有布線或微帶線，每一布線或微帶線由形成在介質(zhì)層頂部和底部表面上的導(dǎo)電層構(gòu)成。
SWIC 110由圖4或圖5的實(shí)施例中使用的形成在單個(gè)半導(dǎo)體芯片上的兩個(gè)開(kāi)關(guān)電路構(gòu)成。該開(kāi)關(guān)各自的柵極的寬度設(shè)計(jì)成，構(gòu)成GSM開(kāi)關(guān)電路SW2的晶體管Q1的柵極寬度大于構(gòu)成DCS/PCS開(kāi)關(guān)電路SW1的晶體管Q1的柵極寬度。GSM最大輸出功率為36dB，而DCS/PCS最大輸出功率為34dB。這是因?yàn)?，由于GSM最大輸出功率較高，如果不將柵極寬度如上設(shè)置，則GSM開(kāi)關(guān)電路和DCS/PCD開(kāi)關(guān)電路沒(méi)有相同的插入損耗。代替改變構(gòu)成開(kāi)關(guān)電路SW1和SW2的晶體管的柵極寬度，還能夠改變晶體管Q1中的柵極的數(shù)量。具體地說(shuō)，將GSM開(kāi)關(guān)電路SW2的晶體管Q1中的柵極數(shù)量調(diào)至較小。由插入損耗與接收器隔離之間的權(quán)衡決定在GSM開(kāi)關(guān)電路SW2和DCS/PCD開(kāi)關(guān)電路SW1中的晶體管Q2的柵極寬度。
功率放大器121和122以及控制電路130的每一個(gè)由單個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體芯片構(gòu)成。低通濾波器141和142的每一個(gè)由用陶瓷基板100上的導(dǎo)電層形成的電阻器和導(dǎo)電層之間的電容構(gòu)成，或由安裝在基板上的電阻器元件與電容器元件構(gòu)成。雖然沒(méi)有繪出，由微帶線和層間電容構(gòu)成的阻抗匹配電路設(shè)置在功率放大器121和122與低通濾波器141和142之間。將偏置電壓Vdc分別經(jīng)由外部電阻器Rd21和Rd22施加于SWIC 100的公共端子COM1和COM2。同樣地，雖然沒(méi)有繪出，偏置電壓Vdc還施加于發(fā)射器端子Tx1和Tx2。信號(hào)分離器150由允許DCS和PCS發(fā)射/接收信號(hào)從其通過(guò)的高通濾波器HFT和允許GSM發(fā)射/接收信號(hào)從其通過(guò)的低通濾波器構(gòu)成。
該實(shí)施例的模塊外側(cè)，天線ATN連接于信號(hào)分離器150，而用于放大接收信號(hào)的低噪音放大器221至224帶通濾波器211至214連接于SWIC 110的接收器端子Rx1、Rx2、Rx3和Rx4，其中帶通濾波器211至214的每一個(gè)由SAW濾波器構(gòu)成。低噪音放大器221至224可以與用于調(diào)制要被發(fā)射的信號(hào)的調(diào)制電路、用于執(zhí)行上變頻的混合器、用于解調(diào)接收信號(hào)的解調(diào)電路、用于執(zhí)行下變頻的混合器等一起形成于單個(gè)半導(dǎo)體集成電路(稱之為RF IC)中。
根據(jù)由基帶電路提供的輸出電平指示信號(hào)Vramp，控制電路130產(chǎn)生用于控制功率放大器121和122的增益的信號(hào)，并根據(jù)表示模式的信號(hào)產(chǎn)生用于SWIC 110中的開(kāi)關(guān)電路的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電壓Vsw1和Vsw2，其中所述基帶電路用于根據(jù)要被發(fā)射的數(shù)據(jù)(基帶信號(hào))產(chǎn)生I和Q信號(hào)，并產(chǎn)生來(lái)自解調(diào)的I和Q信號(hào)的基帶信號(hào)?；鶐щ娐房梢詷?gòu)造為在單個(gè)半導(dǎo)體芯片上的半導(dǎo)體集成電路(IC)。
通常公知，發(fā)射線的阻抗根據(jù)由發(fā)射線發(fā)射的信號(hào)的頻率而變化。因此，在圖6的實(shí)施例中，將從低通濾波器142至SWIC 110的線(微帶線)L2的長(zhǎng)度設(shè)置成大于(大約二倍)從低通濾波器141至SWIC 110的線L1的長(zhǎng)度，從而線L1的阻抗與線L2的阻抗匹配。這是因?yàn)橛删€L2傳送的GSM信號(hào)的頻率低于(大約1/2)DCS信號(hào)(1800MHz)和PCS信號(hào)(1900MHz)的頻率。通常，在印刷基板上的線主要設(shè)計(jì)成具有通過(guò)線L1傳送的最短距離。因此，在該實(shí)施例中，線L2設(shè)置成彎曲的結(jié)構(gòu)以具有比線L1的路徑更長(zhǎng)的路徑，或者，低通濾波器142設(shè)置在比低通濾波器141更遠(yuǎn)離SWIC 110的位置。
圖7示出由根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路、功率放大器和低通濾波器構(gòu)成的模塊以及利用該模塊的無(wú)線通信系統(tǒng)的的第二實(shí)施例示意性結(jié)構(gòu)。在圖7中，用相同的參考數(shù)字表示與圖6中示出的電路相同的電路并省略對(duì)其重復(fù)描述。
與圖6的構(gòu)造成能夠發(fā)射/接收四種頻帶下的信號(hào)的實(shí)施例的模塊相比較，圖7的實(shí)施例的模塊構(gòu)造成能夠發(fā)射/接收兩種頻帶下的信號(hào)，例如，例如GSM信號(hào)和DCS信號(hào)。圖7的實(shí)施例使用在圖1的實(shí)施例中使用的呈并聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)開(kāi)關(guān)電路和連接于天線并公共連接于兩個(gè)開(kāi)關(guān)電路的公共端子COM以作為SWIC 110，所述元件形成在單個(gè)半導(dǎo)體芯片上。換句話說(shuō)，圖7的實(shí)施例使用圖4中設(shè)置有兩個(gè)發(fā)射器端子Tx的開(kāi)關(guān)電路和設(shè)置在第二發(fā)射器端子Tx2與公共端子COM之間的與發(fā)射器晶體管Q1并聯(lián)的三柵晶體管，所述元件形成在單個(gè)半導(dǎo)體芯片上。
將由用于調(diào)制&上變頻的混合器240調(diào)制的RF信號(hào)輸入到功率放大器121和122，該混合器根據(jù)從基帶電路300輸入的I和Q信號(hào)調(diào)制從RF振蕩器230發(fā)射的信號(hào)。將由低噪音放大器221和222放大的接收信號(hào)提供到用于解調(diào)&下變頻的混合器250，在混合器250中解調(diào)該接收信號(hào)。將被解調(diào)的I和Q信號(hào)提供到基帶電路300，在基帶電路中處理被解調(diào)的I和Q信號(hào)。RF振蕩器230與混合器240和250形成為在單個(gè)半導(dǎo)體芯片上的半導(dǎo)體集成電路(RF IC)。
同樣，在圖7的實(shí)施例中，還將從低通濾波器142到SWIC 110的線L2(微帶線)的長(zhǎng)度設(shè)置為長(zhǎng)于從低通濾波器141到SWIC 110的線L1的長(zhǎng)度。
下面參考圖8至10介紹當(dāng)前述實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電路(SWIC 100)形成在半導(dǎo)體芯片上時(shí)的器件結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。
圖8示出根據(jù)該實(shí)施例的整個(gè)SWIC 100的布局結(jié)構(gòu)。圖9示出通過(guò)放大由圖8中的參考標(biāo)記A表示的范圍內(nèi)的部分而獲得的布局。通過(guò)將圖1中示出的具有單個(gè)發(fā)射器端子Tx和單個(gè)接收器端子Rx的開(kāi)關(guān)電路構(gòu)造為半導(dǎo)體集成電路而獲得圖8中示出的SWIC 100。
在圖8中，參考標(biāo)記P1表示作為發(fā)射器端子Tx的接合焊盤(pán)，P2表示作為公共端子COM的接合焊盤(pán)，P3表示作為接收器端子Rx的接合焊盤(pán)，P4和P5表示向其輸入用于開(kāi)關(guān)晶體管Q1和Q2的開(kāi)啟/關(guān)閉控制的電壓Vsw1和Vsw2的接合焊盤(pán)。另一方面，參考標(biāo)記L11表示由用氧化鋁或等同物制成的導(dǎo)電層構(gòu)成的并連接到作為發(fā)射器端子Tx的接合焊盤(pán)P1的線，L12表示連接于作為公共端子COM的接合焊盤(pán)P2的線，而L13表示連接于作為接收器端子Rx的接合焊盤(pán)P3的線。
將由開(kāi)關(guān)晶體管Q1的有源層(positive layer)、載流子供給層和接觸層、其連接于接觸層的源/漏極、其設(shè)置在源/漏極之間的柵極等形成的晶體管形成區(qū)域TAR1設(shè)置在位于線L11和L12之間的半導(dǎo)體芯片的表面部分上。另外，將由開(kāi)關(guān)晶體管Q2的有源層、載流子供給層和接觸層、其連接于接觸層的源/漏極、其設(shè)置在源/漏極之間的柵極等形成的晶體管形成區(qū)域TAR2設(shè)置在位于線L12和L13之間的半導(dǎo)體芯片的表面部分上。而且，由用作晶體管Q1的柵極電阻器R11至R13和晶體管Q2的柵極電阻器R21至R23的電阻器層形成的電阻器形成區(qū)域PAR1和PAR2形成在這些晶體管Q1和Q2的一側(cè)(附圖的右側(cè))。
如圖9中的放大關(guān)系所示，在本實(shí)施例中，形成在電阻形成區(qū)域PAR1和PAR2中的柵極電阻器R11至R13和R21至R23由電阻器層MR1至MR6構(gòu)成，該電阻器層MR1至MR6用設(shè)置為特定長(zhǎng)度的WSiN(硅化鎢)或等同物制成的。具體地說(shuō)，各自具有最小電阻值的柵極電阻器R13和R23由單個(gè)電阻器層MR1構(gòu)成，各自具有柵極電阻器R13和R23的電阻值二倍的電阻值的柵極電阻器R12和R22由兩層電阻器層MR2和MR3構(gòu)成，而各自具有柵極電阻器R13和R23的電阻值三倍的電阻值的柵極電阻器R11和R21由三層電阻器層MR4至MR6構(gòu)成。將電阻器層MR1至MR6設(shè)計(jì)成具有相同的長(zhǎng)度和相同的電阻值。在使用多層電阻器層例如柵極電阻器R11、R21、R12和R22的情況中，單獨(dú)的電阻器層通過(guò)互聯(lián)層M1至M4被串聯(lián)連接。
在晶體管形成區(qū)域TAR1中，源極S1、S2、……在從線L11朝向線L12的方向上形成為梳形結(jié)構(gòu)，而漏極D1、D2、……在從線L12朝向線L11的方向上形成為梳形結(jié)構(gòu)。在這些電極之間，將用作柵極的金屬層GM1、GM2和GM3布置成相互平行和彎曲的關(guān)系。
下面參考圖10A至10C給出構(gòu)成SWIC的開(kāi)關(guān)晶體管Q1和Q2與柵極電阻器R11至R23的橫截面結(jié)構(gòu)的實(shí)例及其制造方法的說(shuō)明，圖10A至10C是沿圖9的線A-A’截取的橫截面圖，并按照它們形成的順序示出了單獨(dú)的制造步驟。
首先，以與常規(guī)HEMT制造工藝相同的方式，在半導(dǎo)體絕緣GaAs基板120上順序形成GaAs外延層121、用作工作層的GaAs層122、用作載流子提供層的AlGaAs層123和用作低電阻接觸層的n-GaAs層124。然后，蝕刻掉除晶體管形成區(qū)域之外的部分并形成由PSG膜和SiO膜構(gòu)成的絕緣膜131。隨后，將WSiN膜形成在絕緣膜上，然后將其構(gòu)圖以形成用作柵極電阻器的電阻器層141從而實(shí)現(xiàn)圖10A中示出的狀態(tài)。
其后，在位于晶體管形成區(qū)域之上的絕緣膜131的部分上通過(guò)選擇性蝕刻形成開(kāi)口。然后，在開(kāi)口中形成用作源/漏極的金屬層151和152從而實(shí)現(xiàn)圖10B中示出的狀態(tài)。隨后，選擇蝕刻位于金屬層151與152之間的絕緣膜131和n-GaAs層124的各自的部分以便于形成三個(gè)開(kāi)口。在三個(gè)開(kāi)口的每一個(gè)中形成金屬層153，用作與AlGaAs層123接觸的柵極，從而實(shí)現(xiàn)如圖10C中示出的狀態(tài)。
雖然至此已經(jīng)給出了本發(fā)明者所做出的本發(fā)明的實(shí)施例的具體說(shuō)明，本發(fā)明不限于前述實(shí)施例。很容易意識(shí)到在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下可以做出各種修改和變化。
例如，雖然前述實(shí)施例通過(guò)所述電阻器將直流電壓Vdc施加到發(fā)射器端子Tx和公共端子COM的每一個(gè)，該直流電壓Vdc提供偏壓點(diǎn)，還可以經(jīng)由諸如扼流圈的電感器施加直流電壓Vdc。在那種情況中，電感器也可以由外部元件或在形成有晶體管Q1和Q2的同一芯片上形成的單片元件構(gòu)成。
雖然，在圖5的例子中，雙柵晶體管Q3和Q4串聯(lián)連接至三柵晶體管Q2，晶體管Q3和Q4還可以是單柵晶體管。雖然前述實(shí)施例已經(jīng)描述了作為晶體管用于構(gòu)成開(kāi)關(guān)電路的HEMT，還可以使用諸如MESFET的其它FET替換HEMT。
雖然前述實(shí)施例使用WSiN作為連接于開(kāi)關(guān)晶體管Q1和Q2的柵極的柵極電阻器，還可以通過(guò)利用具有相對(duì)較高的表面電阻的難熔金屬，而不是WSi、難熔金屬硅化物或其構(gòu)成的多層疊層，來(lái)形成柵極電阻器。
雖然，已經(jīng)給出了本發(fā)明應(yīng)用于適合于四頻帶系統(tǒng)和雙頻帶系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)電路的情況的說(shuō)明，其中所述四頻帶系統(tǒng)構(gòu)造成能夠按照GSM 800、GSM 850、DCS 1800和PCS 1900的四種模式通信，所述雙頻帶系統(tǒng)構(gòu)造成能夠按照GSM和DCS兩種模式通信，并且給出了該開(kāi)關(guān)電路與功率放大器一起安裝于其上的模塊的說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于此。本發(fā)明還可用于在這樣一個(gè)系統(tǒng)中使用的開(kāi)關(guān)電路，例如發(fā)射和接收2.4GHz頻帶和5GHz頻帶的信號(hào)的無(wú)線LAN系統(tǒng)。
下面是對(duì)本申請(qǐng)中公開(kāi)的本發(fā)明的代表性方面可達(dá)到的效果的簡(jiǎn)單說(shuō)明。
具體地，根據(jù)本發(fā)明通過(guò)利用FET替換二極管作為構(gòu)成開(kāi)關(guān)電路的元件，可以減小構(gòu)成通信系統(tǒng)和模塊(用于通信的電子元件)的元件數(shù)量，且可以提高安裝密度。通過(guò)控制柵極電阻器的電阻值，使得所述電阻值在從施加了最高電壓的柵極朝向施加了最低電壓的柵極的方向上逐漸變小，能夠防止被輸入較高電壓的FET更早地進(jìn)入開(kāi)啟狀態(tài)的情況，減小插入損耗，并減小了諧波失真。
通過(guò)進(jìn)一步地將用于偏置的直流電壓施加到發(fā)射器端子和連接于天線的端子，可以提高輸入到發(fā)射器端子的RF信號(hào)的最大容許功率。結(jié)果，即使當(dāng)使用具有大的最大輸出功率無(wú)線通信系統(tǒng)時(shí)，插入損耗小且從發(fā)射器到接收器的泄漏功率總量小，從而減小諧波失真。
權(quán)利要求
1.一種用于通信的電子元件，包括第一功率放大電路，用于放大要被發(fā)射的第一頻帶下的RF信號(hào)；第二功率放大電路，用于放大要被發(fā)射的第二頻帶下的RF信號(hào)；連接于發(fā)射/接收天線的第一端子；第二端子，連接到用于處理接收的第一頻帶下的RF信號(hào)的第一接收電路；第三端子，連接到用于處理接收的第二頻帶下的RF信號(hào)的第二接收電路；第一開(kāi)關(guān)電路，設(shè)置在所述第一端子與所述第一功率放大電路之間和所述第一與第二端子之間；以及第二開(kāi)關(guān)電路，設(shè)置在所述第一端子與所述第二功率放大電路之間和所述第一與第三端子之間，其中，構(gòu)成所述第一開(kāi)關(guān)電路的晶體管和構(gòu)成所述第二開(kāi)關(guān)電路的晶體管具有各自彼此不同的特性，從而使第一開(kāi)關(guān)電路的插入損耗與第二開(kāi)關(guān)電路的插入損耗平衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于通信的電子元件，其中構(gòu)成所述第一開(kāi)關(guān)電路的晶體管和構(gòu)成所述第二開(kāi)關(guān)電路的晶體管具有不同特性，其柵極寬度不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于通信的電子元件，其中所述第一開(kāi)關(guān)電路包括設(shè)置在所述第一端子與第一功率放大電路之間的第一開(kāi)關(guān)裝置和設(shè)置在所述第一與第二端子之間的第二開(kāi)關(guān)裝置，其中所述第二開(kāi)關(guān)電路包括設(shè)置在所述第一端子與第二功率放大電路之間的第三開(kāi)關(guān)裝置和設(shè)置在所述第一與第三端子之間的第四開(kāi)關(guān)裝置，所述第二和第四開(kāi)關(guān)裝置的每一個(gè)由單個(gè)多柵晶體管或多個(gè)串聯(lián)的晶體管構(gòu)成，各自的電阻器元件連接在晶體管的多個(gè)柵極端子或晶體管與其中被公共使用的控制輸入端子之間，將電阻器元件的電阻值設(shè)置成，使得與更接近所述第一端子的柵極端子相連接的電阻器元件具有更大的電阻值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于通信的電子元件，其中第一和第三開(kāi)關(guān)裝置的每一個(gè)由單個(gè)多柵晶體管或多個(gè)串聯(lián)連接的晶體管構(gòu)成，各自的電阻器元件連接在晶體管多個(gè)柵極端子或晶體管與在其間被公共使用的控制輸入端子之間，且將電阻器元件的電阻值設(shè)置成，使得與更接近于所述第一端子的柵極端子相連接的電阻器元件具有更小的電阻值。
5.一種用于通信的電子元件，包括第一功率放大電路，用于放大要被發(fā)射的第一頻帶下的RF信號(hào)；第二功率放大電路，用于放大要被發(fā)射的第二頻帶下的RF信號(hào)；連接于發(fā)射/接收天線的第一端子；第二端子，連接到用于處理接收的第一頻帶下的RF信號(hào)的第一接收電路；第三端子，連接到用于處理接收的第二頻帶下的RF信號(hào)的第二接收電路；第一開(kāi)關(guān)電路，設(shè)置在所述第一端子與所述第一功率放大電路和所述第二端子之間；以及第二開(kāi)關(guān)電路，設(shè)置在所述第一端子與所述第二功率放大電路和所述第三端子之間，其中，將所述第二頻帶中的頻率調(diào)節(jié)至小于所述第一頻帶中的頻率，且將形成在所述第二功率放大電路與第二開(kāi)關(guān)電路之間用于傳送要被發(fā)射的RF信號(hào)的第一信號(hào)線設(shè)計(jì)成比第二信號(hào)線長(zhǎng)，所述第二信號(hào)線形成在所述第一功率放大電路與第一開(kāi)關(guān)電路之間以傳送要被發(fā)射的RF信號(hào)。
6.一種用于通信的電子元件，包括第一功率放大電路，用于放大要被發(fā)射的第一頻帶下的RF信號(hào)；第二功率放大電路，用于放大要被發(fā)射的第二頻帶下的RF信號(hào)；連接于發(fā)射/接收天線的第一端子；第二端子，連接到用于處理接收的第一頻帶下的RF信號(hào)的第一接收電路；第三端子，連接到用于處理接收的第二頻帶下的RF信號(hào)的第二接收電路；第一開(kāi)關(guān)電路，設(shè)置在所述第一端子與所述第一功率放大電路和所述第二端子之間；和第二開(kāi)關(guān)電路，設(shè)置在所述第一端子與所述第二功率放大電路和所述第三端子之間，其中，經(jīng)由電阻器元件，向所述第一開(kāi)關(guān)電路的信號(hào)輸入端子和所述第二開(kāi)關(guān)電路的信號(hào)輸入端子以及所述第一端子的每一個(gè)施加特定的直流電壓，其中所述第一開(kāi)關(guān)電路被輸入了要發(fā)射的所述第一頻帶下的RF信號(hào)，所述第二開(kāi)關(guān)電路被輸入要發(fā)射的所述第二頻帶下的RF信。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于通信的電子元件，其中至少所述第一和第二開(kāi)關(guān)電路形成在單個(gè)半導(dǎo)體芯片上，且連接于所述信號(hào)輸入端子與所述第一端子的每一個(gè)的所述電阻器元件連接至半導(dǎo)體芯片外側(cè)的所述半導(dǎo)體芯片的特定端子。
8.一種用于轉(zhuǎn)換發(fā)射和接收的半導(dǎo)體器件，包括連接于發(fā)射/接收天線的第一端子；連接于發(fā)射電路的第二端子；連接于接收電路的第三端子；設(shè)置在所述第一與第二端子之間的第一開(kāi)關(guān)裝置；和設(shè)置在所述第一與第三端子之間的第二開(kāi)關(guān)裝置，所述半導(dǎo)體器件通過(guò)所述第一和第二開(kāi)關(guān)裝置的開(kāi)啟/關(guān)閉操作來(lái)在要被發(fā)射的信號(hào)與接收信號(hào)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其中所述第二開(kāi)關(guān)裝置由單個(gè)多柵晶體管或多個(gè)串聯(lián)的晶體管構(gòu)成，各電阻器元件連接在晶體管的多個(gè)柵極端子或晶體管與在其間被公共使用的控制輸入端子之間，并且將電阻器元件的電阻值設(shè)置成使得與更接近于所述第一端子的柵極端子相連接的電阻器元件具有更大的電阻值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于轉(zhuǎn)換發(fā)射和接收的半導(dǎo)體器件，其中所述第一開(kāi)關(guān)裝置由單個(gè)多柵晶體管或多個(gè)串聯(lián)的晶體管構(gòu)成，各電阻器元件連接在晶體管的多個(gè)柵極端子或晶體管與在其間被公共使用的控制輸入端子之間，將電阻器元件的電阻值設(shè)置成使得與更接近所述第一端子的柵極端子相連接的電阻器元件具有更大的電阻值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于轉(zhuǎn)換發(fā)射和接收的半導(dǎo)體器件，其中所述電阻器元件的每一個(gè)由難熔金屬層或難熔金屬的硅化物層構(gòu)成，所述難熔金屬層或難熔金屬的硅化物層在形成有所述晶體管或多個(gè)晶體管的半導(dǎo)體襯底的晶體管形成區(qū)域外側(cè)的絕緣膜上形成特定圖形。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于轉(zhuǎn)換發(fā)射和接收的半導(dǎo)體器件，其中所述第二開(kāi)關(guān)裝置由多柵晶體管和第二晶體管構(gòu)成，所述第二晶體管連接在所述第一與第三端子之間與所述多柵晶體管串連，各自的電阻器元件連接在所述多柵晶體管的多個(gè)柵極端子與在其間被公共使用的控制輸入端子之間，將所述電阻器元件的電阻值設(shè)置為，使得與更接近于所述第一端子的柵極端子相連接的電阻器元件具有更大的電阻值。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于轉(zhuǎn)換發(fā)射和接收的半導(dǎo)體器件，還包括連接于第二接收電路的第四端子；和連接在所述第一與第四端子之間的第三開(kāi)關(guān)裝置，其中所述第三開(kāi)關(guān)裝置由單個(gè)多柵晶體管或多個(gè)串聯(lián)的晶體管構(gòu)成，各自的電阻器元件連接在晶體管的多個(gè)柵極端子或晶體管與在其間被公共使用的控制輸入端子之間，將所述電阻器元件的電阻值設(shè)置為，使得與更接近所述第一端子的柵極端子相連接的電阻器元件具有更大的電阻值。
全文摘要
提供一種發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路，其有小的插入損耗和諧波失真，并允許功率放大器的輸出功率的提高，還提供一種用于通信的電子元件，在該電子元件上安裝該發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路。使用串聯(lián)的FET或多柵FET代替二極管作為構(gòu)成無(wú)線通信系統(tǒng)中的發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)電路的元件。將連接在單個(gè)的柵極端子與控制端子之間的柵極電阻器設(shè)置成具有從施加了最高電壓的柵極朝向施加了最低電壓的柵極逐漸變小的電阻值。
文檔編號(hào)H03F3/72GK1592088SQ20041005870
公開(kāi)日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2004年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月27日
發(fā)明者中島秋重, 小川貴史, 末永英典, 丹下英吾, 長(zhǎng)壁伸也, 重野靖 申請(qǐng)人:株式會(huì)社瑞薩科技