[實(shí)用新型]一種溫度自補(bǔ)償?shù)幕衔锇雽?dǎo)體功率放大器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720422466.X
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN206672918U
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 夏令
• 主分類號: H01L23/31
• 分類號: H01L23/31;H01L25/07
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種帶溫度自補(bǔ)償功能的化合物半導(dǎo)體功率放大器。

背景技術(shù)

化合物半導(dǎo)體功率放大器在無線通訊、雷達(dá)探測等廣泛應(yīng)用。例如，砷化鎵（GaAs）功率放大器被用于手機(jī)、移動終端中的信號發(fā)射部分。氮化鎵（GaN）功率放大器被用于無線通信基站、相控陣列雷達(dá)等方面。

在這一類放大器使用等過程中，往往放大器的閾值電壓往往會隨著外部溫度，特別是隨封裝外殼溫度的變化而變化。閾值電壓的變化會導(dǎo)致放大器的偏置狀態(tài)變化，因而影響輸出信號的特征。傳統(tǒng)的解決方案是在放大器的外置電路中加入溫度補(bǔ)償?shù)碾娐纺K。例如CN106455230A的中國發(fā)明專利，公開了“一種具有分段溫度補(bǔ)償?shù)木€性恒流電源”，其通過使用多個(gè)電阻和晶體管，搭建溫度補(bǔ)償電路模塊，來實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。

傳統(tǒng)的解決方案有一定的缺陷。其一，溫度補(bǔ)償電路通常需要一個(gè)溫度變化作為輸入，來確定補(bǔ)償程度。這個(gè)輸入溫度通常是放大器封裝外殼的溫度變化。然而，這個(gè)溫度和放大器半導(dǎo)體部分的溫度變化是有差異的。其二，溫度補(bǔ)償電路的補(bǔ)償率，和放大器實(shí)際變化量有區(qū)別。例如，可能補(bǔ)償模塊變化率為2 mV/攝氏度，而放大器本身變化3 mV/攝氏度。或者，放大器在20 – 50攝氏度范圍內(nèi)的變化率與50 – 80攝氏度范圍內(nèi)變化率不同，而補(bǔ)償模塊只能輸出單一變化率。所以，補(bǔ)償電路并不能完全等補(bǔ)償溫度對放大器的影響。其三，外置的溫度補(bǔ)償電路模塊往往使用超過一個(gè)元件，增加了模塊的體積和成本。

發(fā)明內(nèi)容

針對化合物半導(dǎo)體功率放大器的溫度補(bǔ)償，為了克服現(xiàn)有技術(shù)中溫度補(bǔ)償模塊對放大器溫升感應(yīng)不直接，溫升補(bǔ)償率與放大器需要有差異和電路復(fù)雜的問題，本實(shí)用新型提供一種混合封裝的化合半導(dǎo)體功率放大器產(chǎn)品，將一個(gè)化合物半導(dǎo)體肖特基二極管與功率放大器置于同一封裝外殼里面，僅使用這一個(gè)肖特基二極管，實(shí)現(xiàn)溫度變化的原位（in-situ）探測以及完全匹配的溫度補(bǔ)償效果。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：在同一個(gè)封裝外殼里，封裝一個(gè)化合物半導(dǎo)體功率放大器與一個(gè)化合物半導(dǎo)體肖特基二極管。該功率放大器使用砷化鎵或氮化鎵高電子遷移率晶體管（HEMT）作為核心信號放大器件。上述肖特基二極管使用與HEMT中相同的金屬與半導(dǎo)體材料(砷化鎵或氮化鎵)。如圖1所示，肖特基二極管的正極與HEMT柵極相連，并連接封裝外殼上的1號電極，從而可以與外圍電路連接。肖特基二極管的負(fù)極與封裝外殼上的2號電極連接。HEMT的源極與封裝外殼上的3號電極相連。HEMT的漏極與封裝外殼上的4號電極相連。1至4號電極可以與外部電路連接進(jìn)行信號輸入、輸出以及阻抗匹配等功能。需要注意，本實(shí)用新型提供的結(jié)構(gòu)并不適用于硅材料制作的功率放大器，特別是金屬-氧化物-半導(dǎo)體（MOS）晶體管結(jié)構(gòu)。

上述封裝好的功率放大器中，當(dāng)封裝殼體內(nèi)部溫度發(fā)生變化，肖特基二極管勢壘變化能夠補(bǔ)償HEMT器件閾值電壓隨溫度的變化。溫度變化導(dǎo)致肖特基二極管勢壘變化，從而該二極管上的電壓降發(fā)生變化。因而，肖特基二極管正極電壓也會隨著溫度變化。由于二極管正極和放大器柵極相連，處于同一電壓，所以柵極偏置電壓會隨著溫度變化。

又由于二極管正極金屬與HEMT柵極金屬相同，肖特基二極管的半導(dǎo)體部分與HEMT的半導(dǎo)體材料相同。所以，上述二極管上的電壓降變化和HEMT閾值電壓變化方向和幅度也一樣。HEMT閾值電壓升高，肖特基二極管上的電壓升高，HEMT柵極偏置電壓也什高；閾值電壓降低，偏置電壓也降低。

本實(shí)用新型的有益效果是：其一，本實(shí)用新型利用上述肖特基二極管勢壘變化和HEMT閾值電壓變化匹配的特點(diǎn)，在全溫度范圍內(nèi)自主密切跟蹤HEMT閾值電壓的變化，相應(yīng)調(diào)整HEMT柵極偏置電壓，達(dá)到使化合物半導(dǎo)體HEMT偏置狀態(tài)的穩(wěn)定，從而使總體放大器輸出穩(wěn)定。其二，本實(shí)用新型將匹配二極管放置于化合物半導(dǎo)體HEMT同一封裝外殼里，能最貼近的檢測放大器本身的溫度變化。其三，本實(shí)用新型去除了外置溫度補(bǔ)償電路模塊，并且僅使用一個(gè)元件實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償功能，因而減小了系統(tǒng)面積和體積。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

圖1為本實(shí)用新型化合物半導(dǎo)體放大器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中1.信號輸入電極，2.二極管陰極電極，3.化合物高電子遷移率晶體管（HEMT）源極電極，4.HEMT漏極電極，5.化合物半導(dǎo)體肖特基二極管，6.化合物高電子遷移率晶體管（HEMT）,7.統(tǒng)一的封裝外殼。