氮化鎵高電子遷移率電子晶體管GaN HEMT偏置電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及氮化嫁高電子遷移率電子晶體管GaN 肥MT偏置電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，全球無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，根據(jù)Cisco預(yù)測(cè)，2013-2018年移動(dòng)數(shù)據(jù)吞 吐量年增長(zhǎng)率均超過(guò)60%。到2018年，移動(dòng)數(shù)據(jù)吞吐量將達(dá)到16EX油ytes/月。傳統(tǒng)的娃 基器件的性能已經(jīng)不能滿足要求，無(wú)線通信設(shè)備必須采用GaNHEMT(氮化嫁高電子遷移率 電子晶體管，GaNHi曲ElectronTobilityTransistor)才能支持巨大的數(shù)據(jù)吞吐要求。
[0003] 雖然GaNHEMT具有高功率密度功能、高工作頻率、低噪聲、高效、高線性度等優(yōu)勢(shì)。 但是，GaNHEMT的使用仍要滿足一些條件，W及會(huì)具有一些缺點(diǎn)。
[0004] 首先，GaN肥MT的夾斷電壓為負(fù)電壓，上、掉電必須滿足如下時(shí)序要求，否則GaN HEMT將被大電流燒毀，從而導(dǎo)致使用GaNHEMT的無(wú)線通信設(shè)備失效。 陽(yáng)(K)日]上電時(shí)序：
[0006] 1)柵壓控制在夾斷電壓W下；
[0007] 2)進(jìn)行漏壓偏置；
[0008] 3)漏壓穩(wěn)定后，調(diào)整柵壓至需要的柵壓值。
[0009] 掉電時(shí)序：
[0010] 1)調(diào)節(jié)柵壓至夾斷電壓W下；
[0011] 2)斷開(kāi)漏壓，直至漏壓為零； 陽(yáng)〇1引扣斷開(kāi)柵壓。
[0013] 其次，GaNHEMT的柵極是肖特基接觸，隨著輸入功率或溫度的變化，柵極電流會(huì) 發(fā)生大小、正負(fù)極性的變化，從而影響柵壓的穩(wěn)定。
[0014] 最后，GaNHEMT與LDMOS(橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體）等其他功率放大管一樣， 夾斷電壓會(huì)隨著溫度變化，從而導(dǎo)致靜態(tài)工作點(diǎn)漂移。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0015] 基于此，有必要針對(duì)GaNHEMT的上、掉電不能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，提供一種氮化嫁高 電子遷移率電子晶體管GaNHEMT偏置電路。
[0016] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案包括：
[0017] 一種氮化嫁高電子遷移率電子晶體管GaN肥MT偏置電路，包括：第一接地電容 組、第一變壓器、第二變壓器、漏壓開(kāi)關(guān)和柵壓產(chǎn)生與控制電路，其中，所述第一接地電容 組、所述第一變壓器的輸入端、所述漏壓開(kāi)關(guān)的第一輸入端與外部電壓輸入端連接，所述第 二變壓器的輸入端、所述柵壓產(chǎn)生與控制電路的第一輸入端與所述第一變壓器的輸出端連 接，所述第二變壓器的輸出端與所述柵壓產(chǎn)生與控制電路的第二輸入端連接，所述漏壓開(kāi) 關(guān)的輸出端與GaNHEMT的漏極、所述柵壓產(chǎn)生與控制電路的第S輸入端連接，所述漏壓開(kāi) 關(guān)的第二輸入端與所述柵壓產(chǎn)生與控制電路的第一輸出端連接，所述柵壓產(chǎn)生與控制電路 的第二輸出端、所述柵壓產(chǎn)生與控制電路的第四輸入端與GaNHEMT的柵極連接。
[0018] 上述GaNHEMT偏置電路，接收外部輸入電壓，經(jīng)過(guò)第一接地電容組后，一路經(jīng)第 一變壓器和第二變壓器變壓連接到柵壓產(chǎn)生與控制電路的第一輸入端和第二輸入端，使其 滿足柵壓產(chǎn)生與控制電路的工作要求的正電壓和負(fù)電壓，另一路經(jīng)漏壓開(kāi)關(guān)到達(dá)GaNHEMT 的漏極，漏壓開(kāi)關(guān)的第二輸入端與柵壓產(chǎn)生與控制電路的第一輸出端連接，柵壓產(chǎn)生與控 制電路的第二輸出端、第四輸入端與GaNHEMT的柵極連接，通過(guò)本技術(shù)方案，第一電容組提 供掉電時(shí)的電壓，第一變壓器、第二變壓器提供柵壓產(chǎn)生與控制電路所需要的工作電壓，通 過(guò)柵壓產(chǎn)生與控制電路使其滿足GaN肥MT上、掉電時(shí)序要求，實(shí)現(xiàn)了GaN肥MT電路的自動(dòng) 上、掉電功能，避免了GaN肥MT被大電流燒毀，進(jìn)而保障了使用GaN肥MT的無(wú)線通信設(shè)備 正常工作。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本實(shí)用新型GaNHEMT偏置電路第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2為本實(shí)用新型GaNHEMT偏置電路第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖3為本實(shí)用新型GaNHEMT偏置電路第S實(shí)施方式的實(shí)測(cè)上電時(shí)序圖； 陽(yáng)02引圖4為本實(shí)用新型GaN肥MT偏置電路第四實(shí)施方式的實(shí)測(cè)掉電時(shí)序圖；
[0023] 圖5為本實(shí)用新型GaNHEMT偏置電路第五實(shí)施方式的柵壓隨輸入功率變化圖；
[0024] 圖6為本實(shí)用新型GaNHEMT偏置電路第六實(shí)施方式的柵壓隨基板溫度變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用 新型作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[00%] 為簡(jiǎn)化描述，在下述各實(shí)施例的說(shuō)明中，是將氮化嫁高電子遷移率電子晶體管稱 之為GaNHEMT、將氮化嫁高電子遷移率電子晶體管偏置電路稱之為GaNHEMT偏置電路進(jìn)行 說(shuō)明。
[0027] 圖1為本實(shí)用新型GaNHEMT偏置電路第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 如圖1所示，本實(shí)施方式的GaNHEMT偏置電路，可包括：第一接地電容組All、第 一變壓器A12、第二變壓器A13、漏壓開(kāi)關(guān)A14和柵壓產(chǎn)生與控制電路A15,其中，第一接地電 容組All、第一變壓器A12的輸入端、漏壓開(kāi)關(guān)A14的第一輸入端與外部電壓輸入端連接， 第二變壓器A13的輸入端、柵壓產(chǎn)生與控制電路A15的第一輸入端與第一變壓器A12的輸 出端連接，第二變壓器A13的輸出端與柵壓產(chǎn)生與控制電路A15的第二輸入端連接，漏壓開(kāi) 關(guān)A14的輸出端與GaNHEMT的漏極、柵壓產(chǎn)生與控制電路A15的第S輸入端連接，漏壓開(kāi) 關(guān)A14的第二輸入端與柵壓產(chǎn)生與控制電路A15的第一輸出端連接，柵壓產(chǎn)生與控制電路 A15的第二輸出端、柵壓產(chǎn)生與控制電路A15的第四輸入端與GaNHEMT的柵極連接。
[0029] 對(duì)于第一電容組All,可包括一個(gè)或多個(gè)大容值電容（一般為IOOuFW上容值）、 射頻濾波電容，并聯(lián)后與外部輸入電壓Vext連接，其作用為一方面進(jìn)行低頻濾波，另一方面 儲(chǔ)能。利用電容電壓不能突變的原理，在掉電、心次效時(shí)，仍能夠維持柵壓產(chǎn)生與控制電路 A15、漏壓開(kāi)關(guān)A14正常工作，確保電路仍能夠提供正確的掉電時(shí)序功能。
[0030] 在一個(gè)實(shí)施例中，該GaNHEMT偏置電路還可W包括：第S變壓器A19,第S變壓器 A19連接于第一變壓器A12的輸出端與柵壓產(chǎn)生與控制電路A15的第一輸入端之間。作用 可為：由于VexT電壓比較大，從器件選型容易性考慮，可W將第一變壓器A12的輸出電壓進(jìn) 一步變壓。
[0031] 在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于第一變壓器A12,從功能原理講，使用第一變壓器A12把大 電壓的VexT變化成小電壓Vl給第二變壓器A13和第=變壓器A19供電。由第二變壓器A13 產(chǎn)生負(fù)電壓、第=變壓器A19產(chǎn)生正電壓給柵壓產(chǎn)生與控制電路A15使用。
[0032] 在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于第二變壓器A13,可采用開(kāi)關(guān)電源方式實(shí)現(xiàn)，由于電壓 比較大，從器件選型容易性考慮使用了兩級(jí)電壓變化器：第一變壓器A12和第二變壓器 A13。
[0033] 進(jìn)一步地，如圖1所示，本實(shí)施例的GaNHEMT偏置電路還可W包括：第二接地電容 組A16,第二接地電容組A16與第一變壓器A12的輸出端連接。第二接地電容組A16的設(shè)置 可起到如下作用：首先，可作為第一變壓器A12的輸出濾波電容；其次，作為第二變壓器A13 的輸入濾波電容；最后，儲(chǔ)存電能，在掉電、外部輸入電壓VexT失效時(shí)，第二接地電容組A16 放電維持柵壓產(chǎn)生與控制電路A15正常工作。
[0034] 進(jìn)一步地，所述GaNHEMT偏置電路，還可包括：柵極偏置濾波網(wǎng)絡(luò)A18,柵極偏置 濾波網(wǎng)絡(luò)A18連接于柵壓產(chǎn)生與控制電路A15的第二輸出端與GaNHEMT的柵極之間。通 過(guò)柵極偏置濾波網(wǎng)絡(luò)A18的設(shè)置，可W實(shí)現(xiàn)對(duì)柵壓產(chǎn)生于控制電路A15輸出的電壓進(jìn)行濾 波和存儲(chǔ)，確保GaNHEMT的柵極的電壓始終是穩(wěn)定值。
[0035] 更進(jìn)一步地，所述的GaNHEMT偏置電路，還可