[發(fā)明專(zhuān)利]硅基低漏電流雙懸臂梁可動(dòng)?xùn)欧诸l器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510378509.4
• 申請(qǐng)日: 2015-07-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104993824B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖小平;韓居正
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H03L7/18
• 分類(lèi)號(hào): H03L7/18;H03K23/00;B81B7/02
• 代理公司: 南京瑞弘專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提出了硅基低漏電流雙懸臂梁可動(dòng)?xùn)臡OSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)分頻器，屬于微電子機(jī)械系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

分頻器是一種用于微波高速無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備的頻率合成模塊。它能夠以一個(gè)參考信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)生大量離散的參考信號(hào)頻率1/N的頻率信號(hào)。目前，分頻器正廣泛地應(yīng)用于儀器儀表、遙控遙測(cè)通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗、導(dǎo)航以及廣播電視等各個(gè)領(lǐng)域。但是，傳統(tǒng)分頻器具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸較大等缺點(diǎn)，更重要的是，電路中MOSFET器件柵極漏電流的存在使得電路的功耗增加。

微電子機(jī)械系統(tǒng)具有體積小、功耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)，滿(mǎn)足現(xiàn)代電路的發(fā)展趨勢(shì)，另外，微機(jī)械懸臂梁結(jié)構(gòu)的發(fā)展也日益成熟。本發(fā)明的目的正是要提出一種硅基低漏電流雙懸臂梁可動(dòng)?xùn)臡OSFET分頻器。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明的目的是提出一種硅基低漏電流雙懸臂梁可動(dòng)?xùn)臡OSFET分頻器。MOSFET的柵極是兩個(gè)可動(dòng)的懸臂梁，懸臂梁可動(dòng)?xùn)庞芍绷髌每刂疲筂OSFET在截止?fàn)顟B(tài)實(shí)現(xiàn)柵極與柵氧化層的脫離，減小柵極漏電流，降低功耗。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種硅基低漏電流雙懸臂梁可動(dòng)?xùn)欧诸l器為生在硅襯底上的N型增強(qiáng)型MOSFET分頻器，包括源極、漏極、柵氧化層、錨區(qū)、懸臂梁可動(dòng)?xùn)拧⑾吕瓨O板、絕緣層、通孔、引線(xiàn)，源極接地；

在硅襯底上設(shè)有源極、漏極、柵氧化層，柵氧化層位于源極、漏極之間，引線(xiàn)通過(guò)通孔分別接漏極、柵氧化層；懸臂梁可動(dòng)?xùn)诺囊欢斯潭ㄔ阱^區(qū)上，另一端橫跨在柵氧化層上，在硅襯底上的下拉極板位于懸臂梁可動(dòng)?xùn)诺哪┒讼路剑吕瓨O板接地，絕緣層覆蓋在下拉極板之上；直流偏置通過(guò)高頻扼流圈和錨區(qū)作用在懸臂梁可動(dòng)?xùn)派希瑧冶哿嚎蓜?dòng)?xùn)诺南吕妷涸O(shè)置為MOSFET的閾值電壓；

MOSFET的漏極輸出信號(hào)有兩種不同的工作方式，一種是選擇第一端口接入低通濾波器，低通濾波器輸出接入壓控振蕩器，壓控振蕩器輸出經(jīng)第三端口接入乘法器，乘法器輸出作為反饋信號(hào)通過(guò)錨區(qū)加載到一個(gè)懸臂梁可動(dòng)?xùn)派希瑓⒖夹盘?hào)通過(guò)錨區(qū)加載到另一個(gè)懸臂梁可動(dòng)?xùn)派希籑OSFET的漏極輸出信號(hào)的另一種工作方式是可選擇通過(guò)第二端口直接輸出。

所述的懸臂梁可動(dòng)?xùn)诺南吕驊腋⊥ㄟ^(guò)直流偏置控制，當(dāng)兩個(gè)懸臂梁可動(dòng)?xùn)啪谶_(dá)到或大于下拉電壓的直流偏置下實(shí)現(xiàn)下拉，與柵氧化層接觸時(shí)，MOSFET導(dǎo)通，參考信號(hào)和反饋信號(hào)通過(guò)MOSFET相乘，漏極輸出包含兩信號(hào)的相位差信息，選擇第一端口輸入低通濾波器，低通濾波器濾除高頻部分，輸出包含相位差信息的直流電壓，直流電壓輸入壓控振蕩器，作為控制電壓調(diào)節(jié)壓控振蕩器的輸出頻率，調(diào)節(jié)頻率后的信號(hào)經(jīng)第三端口傳輸至乘法器，乘法器輸出信號(hào)作為反饋信號(hào)加載到懸臂梁可動(dòng)?xùn)派希h(huán)路循環(huán)反饋的結(jié)果是反饋信號(hào)與參考信號(hào)的頻率相等，壓控振蕩器端口輸出頻率f_o為參考信號(hào)頻率的1/N：f_ref/N,實(shí)現(xiàn)參考信號(hào)的分頻；

當(dāng)直流偏置小于下拉電壓，兩個(gè)懸臂梁可動(dòng)?xùn)啪幌吕幱趹腋顟B(tài)，不與柵氧化層接觸時(shí)，MOSFET截止，柵電容較小，能夠有效的減小漏電流，降低功耗；

當(dāng)只有一個(gè)懸臂梁可動(dòng)?xùn)畔吕硪粋€(gè)懸臂梁可動(dòng)?xùn)盘幱趹腋顟B(tài)時(shí)，下拉的懸臂梁可動(dòng)?xùn)畔路叫纬蓽系溃幢幌吕膽冶哿嚎蓜?dòng)?xùn)畔路叫纬筛咦鑵^(qū)，溝道與高阻區(qū)串聯(lián)的結(jié)構(gòu)有利于提高M(jìn)OSFET的反向擊穿電壓，只有被下拉的懸臂梁可動(dòng)?xùn)派系倪x通信號(hào)可以通過(guò)MOSFET放大，放大信號(hào)選擇第二端口輸出，當(dāng)只有加載參考信號(hào)的懸臂梁可動(dòng)?xùn)畔吕瓡r(shí)，參考信號(hào)通過(guò)MOSFET放大，第二端口輸出參考信號(hào)頻率f_ref的放大信號(hào)，當(dāng)只有加載反饋信號(hào)的懸臂梁可動(dòng)?xùn)畔吕瓡r(shí)，反饋信號(hào)通過(guò)MOSFET放大，反饋信號(hào)頻率為壓控振蕩器輸出頻率f_o經(jīng)乘法器后乘以N的結(jié)果：N×f_o，第二端口輸出頻率為N×f_o的放大信號(hào)。

有益效果：與現(xiàn)有的分頻器相比，這種新型的硅基低漏電流雙懸臂梁可動(dòng)?xùn)臡OSFET分頻器采用兩個(gè)懸臂梁作為MOSFET的柵極，在MOSFET截止?fàn)顟B(tài)，懸臂梁可動(dòng)?xùn)排c柵氧化層的脫離，能夠減小電路漏電流，降低功耗；另外，懸臂梁可動(dòng)?xùn)沤Y(jié)構(gòu)使電路方便可控，不僅可以在兩個(gè)懸臂梁可動(dòng)?xùn)啪吕瓡r(shí)實(shí)現(xiàn)參考信號(hào)頻率的分頻，還能夠在下拉單個(gè)懸臂梁可動(dòng)?xùn)艜r(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)信號(hào)的放大，下拉單個(gè)懸臂梁可動(dòng)?xùn)艜r(shí)形成溝道與高阻區(qū)串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，能夠提高M(jìn)OSFET的反向擊穿電壓；微機(jī)械懸臂梁可動(dòng)?xùn)偶夹g(shù)的采用，也使得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，體積小型化。

附圖說(shuō)明