[發明專利]具有低壓驅動級的多級功率放大器和裝置

在審

• 申請號: 202011431998.2
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN113014211A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 伊利·A·馬盧夫;吳宇庭;王綠;楊志宏
• 申請（專利權）人: 恩智浦美國有限公司
• 主分類號: H03F3/20
• 分類號: H03F3/20
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李敬文

1.一種放大器，其特征在于，包括：

驅動級放大器晶體管，所述驅動級放大器晶體管集成在半導體管芯中且具有驅動級輸入、驅動級輸出和輸出阻抗，其中所述驅動級放大器晶體管被配置成使用所述驅動級輸出處的第一偏置電壓來操作；以及

末級放大器晶體管，所述末級放大器晶體管集成在所述半導體管芯中且具有末級輸入、末級輸出和輸入阻抗，其中所述末級輸入電耦合到所述驅動級輸出，且所述末級放大器晶體管被配置成使用所述末級輸出處的第二偏置電壓來操作，且所述第二偏置電壓是所述第一偏置電壓的至少兩倍大。

2.根據權利要求1所述的放大器，其特征在于：

所述驅動級放大器晶體管具有輸出阻抗；

所述末級放大器晶體管具有輸入阻抗；

所述驅動級放大器晶體管的所述輸出阻抗與所述末級放大器晶體管輸入的所述輸入阻抗的比率小于10∶1；并且

所述放大器另外包括電耦合在所述驅動級輸出與所述末級輸入之間的級間阻抗匹配電路，其中所述級間阻抗匹配電路被配置成執行從所述驅動級放大器晶體管的所述輸出阻抗到所述末級放大器的所述輸入阻抗的阻抗變換。

3.根據權利要求1所述的放大器，其特征在于：

所述驅動級放大器的所述輸出阻抗小于10歐姆；并且

第二阻抗小于5歐姆。

4.根據權利要求1所述的放大器，其特征在于：

所述驅動級放大器晶體管的特征在于第一漏極-源極導通電阻；并且

所述末級放大器晶體管的特征在于大于第一漏極-源極電阻的第二漏極-源極導通電阻。

5.根據權利要求1所述的放大器，其特征在于：

所述驅動級放大器晶體管的特征在于第一擊穿電壓；并且

所述末級放大器晶體管的特征在于比所述第一擊穿電壓高至少100％的第二擊穿電壓。

6.根據權利要求1所述的放大器，其特征在于：

所述驅動級放大器晶體管的特征在于第一功率密度；并且

所述末級放大器晶體管的特征在于比所述第一功率密度大至少200％的第二功率密度。

7.根據權利要求1所述的放大器，其特征在于，所述半導體管芯是硅基管芯，所述驅動放大器晶體管是第一橫向擴散的金屬氧化物半導體(LDMOS)場效應晶體管(FET)，并且所述末級放大器是第二LDMOS FET。

8.根據權利要求7所述的放大器，其特征在于：

所述驅動級放大器晶體管具有第一晶體管指，所述第一晶體管指包括具有第一側壁的第一柵極結構、第一漏極區和從所述第一側壁延伸到所述第一漏極區的第一漂移區，并且其中所述驅動級放大器晶體管的特征在于第一漏極-源極導通電阻；并且

所述末級放大器晶體管具有第二晶體管指，所述第二晶體管指包括具有第二側壁的第二柵極結構、第二漏極區和從所述第二側壁延伸到所述第二漏極區的第二漂移區，并且其中所述末級放大器晶體管的特征在于大于所述第一漏極-源極電阻的第二漏極-源極導通電阻。

9.一種放大器，其特征在于，包括：

驅動級場效應晶體管(FET)，所述FET集成在半導體管芯中且具有驅動級輸入、驅動級輸出和輸出阻抗，其中所述驅動級放大器晶體管的特征在于第一擊穿電壓；

末級FET，所述末級FET集成在所述半導體管芯中且具有末級輸入、末級輸出和輸入阻抗，且所述末級放大器晶體管的特征在于比所述第一擊穿電壓高至少100％的第二擊穿電壓；以及

級間阻抗匹配電路，所述級間阻抗匹配電路電耦合在所述驅動級輸出與所述末級輸入之間，其中所述級間阻抗匹配電路被配置成執行從所述驅動級放大器晶體管的所述輸出阻抗到所述末級放大器的所述輸入阻抗的阻抗變換。

10.一種操作包括串聯耦合且集成在半導體管芯中的驅動級放大器晶體管和末級放大器晶體管的放大器的方法，其特征在于，所述方法包括：

為所述驅動級放大器晶體管的輸出提供第一偏置電壓；以及

為所述末級放大器晶體管的輸出提供第二偏置電壓，其中所述第二偏置電壓是所述第一偏置電壓的至少兩倍。