[發明專利]背柵控制可變電抗器

有效

• 申請號: 201810034723.1
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN109639256B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 張弛
• 申請（專利權）人: 格芯美國公司
• 主分類號: H03H11/48
• 分類號: H03H11/48
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 李崢;于靜

本發明涉及背柵控制可變電抗器。本公開涉及半導體結構，更特別地，涉及背柵控制可變電抗器及其使用和制造方法。該可變電抗器包括：并聯設置的多個晶體管；耦合到所述多個晶體管的背柵的電壓控制節點；以及耦合到所述多個晶體管的源極和漏極的偏置電壓節點。

技術領域

本發明涉及半導體結構，更特別地，涉及一種背柵控制可變電抗器及其使用和制造方法。

背景技術

可變電抗器用在電壓控制振蕩器(VCO)中用于頻率調諧，其中VCO頻率由控制電壓調諧。電壓控制振蕩器具有許多應用，諸如用于FM發射機和鎖相環的頻率調制。鎖相環可以用于例如調諧蜂窩電話或其他無線設備的頻率合成器。

基于二極管的可變電抗器以反向偏置狀態操作，其中反向偏置的量控制耗盡區的厚度并由此控制可變電抗器的結電容。電容與施加電壓的平方根成反比。常規的基于MOS的可變電抗器以積累模式或反轉模式操作。柵電容是相對柵偏置的函數。也就是，可變電抗器顯示作為控制電壓(C-V曲線)的函數的電容。通過示例的方式，基于LC(電感器/電容器)庫(tank)的VCO具有作為可變電抗器電容的函數的輸出頻率。

常規的可變電抗器表現出高增益、高噪聲、高AC耦合和有限的控制電壓范圍。更具體地，常規的基于金屬氧化物半導體電容器(MOSCAP)的可變電抗器使用Vgs電壓作為控制電壓，其具有陡的斜率的C-V曲線。電容值對控制電壓電平敏感，其中VCO增益(Kv)高。另外，由于高增益，VCO相位噪聲對控制電壓噪聲敏感。此外，為了偏置基于MOSCAP的可變電抗器，在MOSCAP器件的柵極上需要AC耦合電容器和DC耦合電阻器，這增加了設計復雜度、面積和寄生電容。電阻也貢獻了噪聲。最后，基于MOSCAP的可變電抗器具有受到柵極上的可靠性約束限制的小的控制電壓范圍。

發明內容

在本公開的一方面，一種可變電抗器包括：多個并聯設置的晶體管；耦合到所述多個晶體管的背柵的電壓控制節點；以及耦合到所述多個晶體管的源極和漏極的偏置電壓節點。

在本公開的一方面，一種可變電抗器包括：直接耦合到一對晶體管的背柵以實現柵電容調諧的電壓控制節點；以及直接耦合到所述晶體管的源極和漏極的偏置電壓節點。所述晶體管通過在所述電壓控制節點處施加的電壓而被背柵控制。

在本公開的一方面，一種使用可變電抗器的方法包括應用所述可變電抗器的閾值電壓對背柵偏置的依賴性以實現柵電容調諧。

附圖說明

通過本公開的示例性實施例的非限制性實例并參考所述多個附圖，在以下詳細描述中描述本公開。

圖1示出了根據本公開的方面的背柵控制可變電抗器。

圖2示出了根據本公開的方面的直接耦合到背柵控制可變電抗器的VCO。

圖3示出了根據本公開的方面的直接耦合到背柵控制可變電抗器的VCO。

圖4示出了根據本公開的方面的包括背柵控制可變電抗器的模擬的C-V曲線。

圖5示出了根據本公開的方面的背柵控制可變電抗器的頻率調諧和Kv曲線。

具體實施方式

本公開涉及半導體結構，更特別地，涉及背柵控制可變電抗器及其使用和制造方法。更具體地，本公開提供了一種使用背柵作為電壓控制(VCTRL)節點的可變電抗器。有利地，與常規可變電抗器相比，背柵控制可變電抗器具有低噪聲、低增益、直接耦合到VCO的能力以及寬的控制電壓范圍。