[發明專利]砷化鎵基低漏電流雙懸臂梁開關雙柵分頻器

有效

• 申請號: 201510380065.8
• 申請日: 2015-07-01
• 公開（公告）號: CN104993825B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 廖小平;韓居正
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03L7/18
• 分類號: H03L7/18;H03K23/00;H01L29/778;B81B7/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種砷化鎵基低漏電流雙懸臂梁開關雙柵分頻器，其特征在于，該分頻器的HEMT為生長在GaAs襯底(1)上的增強型HEMT，包括本征GaAs層(2)，本征AlGaAs層(3)，N+AlGaAs層(4)，源極(5)，漏極(6)，柵極(7)，錨區(8)，懸臂梁開關(9)，下拉極板(10)，絕緣層(11)，通孔(12)，引線(13)；在GaAs襯底(1)上設有本征GaAs層(2)，在本征GaAs層(2)上設有本征AlGaAs層(3)，在本征AlGaAs層(3)上設有N+AlGaAs層(4)，源極(5)、漏極(6)分別位于柵極(7)的兩側，源極(5)接地，位于N+AlGaAs層(4)上的兩個柵極(7)并列設置，與兩個懸臂梁開關(9)一一對應，懸臂梁開關(9)的一端固定在錨區(8)上，另一端懸浮在柵極(7)之上，下拉極板(10)設置在懸臂梁開關(9)末端下方，下拉極板(10)接地，絕緣層(11)覆蓋在下拉極板(10)上，直流偏置通過高頻扼流圈和錨區(8)作用在懸臂梁開關(9)上，懸臂梁開關(9)的下拉電壓設計為HEMT的閾值電壓；

HEMT的漏極(6)輸出信號有兩種不同的工作方式，一種是選擇第一端口(14)輸入至低通濾波器，低通濾波器輸出接入壓控振蕩器，壓控振蕩器輸出通過第三端口(16)接入乘法器，乘法器輸出信號作為反饋信號通過錨區(8)加載到一個懸臂梁開關(9)上，構成反饋回路，參考信號通過錨區(8)加載到另一個懸臂梁開關(9)上，HEMT的漏極(6)輸出信號的另一種工作方式是選擇第二端口(15)直接輸出放大信號；

所述的砷化鎵基低漏電流雙懸臂梁開關雙柵分頻器中的懸臂梁開關(9)的閉合或斷開通過直流偏置控制，當兩個懸臂梁開關(9)均在達到或大于下拉電壓的直流偏置下實現下拉，與柵極(7)接觸，開關閉合時，在柵電壓作用下，形成二維電子氣溝道，HEMT導通，參考信號和反饋信號通過HEMT實現相乘，漏極(6)輸出包含兩信號的相位差信息，選擇第二端口(14)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，作為控制電壓調節壓控振蕩器的輸出頻率，調節頻率后的信號經第三端口(16)傳輸至乘法器，乘法器輸出作為反饋信號加載到懸臂梁開關(9)上，環路循環反饋的結果是反饋信號與參考信號的頻率相等，壓控振蕩器第四端口(17)輸出頻率f_o為參考信號頻率的1/N倍：f_ref/N,實現參考信號的分頻；

當直流偏置小于下拉電壓，兩個懸臂梁開關(9)均不與柵極(7)接觸，開關斷開時，柵電壓為0，無法形成溝道，HEMT截止，能夠有效的減小柵極漏電流，降低功耗；

當只有一個懸臂梁開關(9)閉合，另一個懸臂梁開關(9)處于斷開狀態時，閉合的懸臂梁開關(9)下方形成二維電子氣溝道，斷開的懸臂梁開關(9)下方形成高阻區，溝道與高阻區串聯的結構有利于提高HEMT的反向擊穿電壓，只有閉合的懸臂梁開關(9)上的選通信號可以通過HEMT放大，放大信號經第二端口(15)輸出，當只有加載參考信號的懸臂梁開關(9)閉合時，參考信號通過HEMT放大，第二端口(15)輸出參考信號頻率f_ref的放大信號，當只有加載反饋信號的懸臂梁開關(9)閉合時，反饋信號通過HEMT放大，反饋信號頻率為壓控振蕩器輸出頻率f_o經乘法器后乘以N的結果：N×f_o，第二端口(15)輸出頻率為N×f_o的放大信號,斷開的懸臂梁開關(9)有利于減小柵極漏電流，降低功耗。