用于可调的电容电路的系统和方法_3

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的示例的射频开关中)。
[0041]图2图不实施例可调的电容电路,在其中充当变容_■极管晶体管的场效应晶体管Tl至Τ2η基本上被堆叠。每个晶体管Tl至Τ2η被操作为变容二极管,例如,具有1.5V的最大的栅电压(或栅源电压)。例如,把32个场效应晶体管Tl至Τ2η (例如,在η = 16的情况下)堆叠将再次给予48V的射频电压(即,将允许在第一电端子210与第二电端子212之间施加具有48V的幅度的射频电压)。此外,连接点(例如,后继的晶体管的源端子和漏端子被耦合到的电节点)具有源/漏连接,由于衬底二极管,所以其固有地是静电放电(ESD)保护。应当注意的是,在安装器件时衬底二极管典型地不被偏置,使得该衬底二极管可以在这些条件下充当静电放电保护。
[0042]在一些实施例中,场效应晶体管Tl至T2n被“栅到栅”堆叠,使得后继的(在串联连接的顺序中后继的)场效应晶体管对的栅极被耦合(或被直接连接),如在图2中所示出的。栅到栅的堆叠的原因在于这个“栅到栅”堆叠允许节省栅电阻器的数量(即,保持小的栅电阻器的数目)。这在尺寸的方面是一个优点并且对于低电容改进品质因子。此外,非线性产物(谐波)还可以通过使用这个反串联的配置被消除。
[0043]应当注意的是,这些电阻器中的越多电阻器被使用(其由于堆叠可以是必要的)整个电阻R将越低(由于并联工作)。在一些情况下,这个较低的电阻R可以充当射频泄露并且产生损耗,其导致品质因子(Q)下降。在虚部是低的(低的电容C)的情况下,与对于更高的C值相比,品质因子(Q)的下降将更高。
[0044]在一些实施例中,偏置阻抗元件(例如,偏置电阻器)260、262、264的相当小的数目可以与相当大的电阻值(例如,大约为200 kOhm或更大)一起被使用,以避免射频泄露并且从而获得高的品质因子。例如,偏置电阻器260、262、264可以每个具有400k0hm的电阻。类似地,放电电阻器(或放电阻抗元件)242、246、250、254的数目在一些实施例中可以被保持合理小的。例如,放电电阻器242、246、250、254的电阻值可以被选择,例如,要大于200kOhm。在特定的实施例中,放电电阻器242、246、250、254可以具有400k0hm的值。
[0045]在一些实施例中,在偏置电压端子214处可以施加模拟的调谐电压或偏置电压,以提供场效应晶体管Tl至T2n的栅偏置电压(或栅源偏置电压)的连续的或准连续的调整。
[0046]然而,在一些实施例中,可以使用数字控制方案,代替使用模拟的调谐电压。在一些情况下,使用数字控制可以提供高的线性度和工艺和环境变化的高的公差。在这样的实施例中,代替使用模拟的电容调谐信号CT.,晶体管在负的或正的固定偏置的情况下(例如,-1.5V或+1.5V)可以是可切换偏置的,其中C (V)特性(例如,描述栅源电压与栅端子和短路沟道端子之间的电容之间的关系的特性)是(至少实质上)饱和的并且(对于栅源电压的相当小的改变)不再改变。那个考虑的结果是:数字控制和两个“固定的”电容器的值(其中在这些两个“固定的”电容值之间执行切换)可以被使用。换句话说,施加到偏置电压端子214的栅偏置电压被切换在两个离散的值之间(“数字控制”),使得场效应晶体管Tl至T2n的每个被切换在两个(离散的)电容状态之间(其导致两个离散的“固定的”电容器的值,该电容器的值能够在第一电端子210与第二电端子212之间被测量)。在一些实施例中,电路可以容许高的射频电压,因为寄生电容能够不再调谐C (V)。换句话说,因为场效应晶体管Tl至Τ2η工作在两个离散的工作点处,其中电容展示对栅源电压小的(或甚至可忽略的)依赖性,所以电容不会通过施加射频电压(其“调制”栅源电压)而实质上改变,其进而保持小的非线性效应(其将由电容的时间变化所产生)。
[0047]而且,已经发现,可以通过适当选择沟道宽度与沟道长度之间的比率(简要地指定为W/L)来进一步改进线性度。代替使用“最低的”栅长度,可以使用更高的栅长度(其典型地实质上高于能够使用特定技术所获得的最小的栅长度)。这样做的原因是,结构的堆叠的本性。为了在堆叠(例如,32次)之后获得合理的电容,每个单一的电容可以被制成足够大。考虑到变容二极管电路(在其中场效应晶体管被使用),示出可以通过使用(相当)高的栅长度来减小对全部电容的贡献(例如,由于重叠的栅/源所产生的寄生电容的相对的贡献)。因此,有可能使最小电容Cmin与最大电容Cmax之间平衡。调谐比率越高,栅长度就应当越长。在实施例中,为了获得高的品质因子,可以使用大量到金属层的栅接触,其中工艺技术使用电阻的多晶栅,从而使电容的一个平面是电阻的。
[0048]现在对图5进行参考,其示出了场效应晶体管中的电容的示意性表示,该情形将被简要地解释。如能够看出,如图5示出的场效应晶体管500包括栅电极510、源区512和漏区514。栅电极510包括栅长度,其被考虑为栅电极从源区到漏区的方向的延伸。如能够看出,在栅电极510与源电极512之间存在(寄生)栅源电容Cgs。同样地,在栅电极510与漏区514之间存在(寄生)电容。而且,在栅电极与沟道区之间存在栅沟道电容Cg。能够容易理解的是,栅源电容和栅漏电容实质上由栅电极和源区的邻近并且还由栅电极和漏区的邻近所产生。然而,栅源电容和栅漏电容与栅长度不是强成比例的。相反,栅沟道电容与栅长度成比例。而且,应当注意的是,栅源电容和栅漏电容对最小的电容Cmin是重要的(或主要的)贡献。相反,栅沟道电容对最大的电容是重要的(或主要的)贡献。从而,为了获得大的调谐范围,在一些实施例中,栅沟道电容Cg与栅源电容和栅漏电容之间的大的比率可以被使用。例如,这可以通过使用相当大的栅长度被实现,该栅长度实质上大于(例如,至少是10倍)使用给定技术可获得的最小栅长度。
[0049]而且,因为栅电极510典型地在一些技术中使用多晶硅被形成并且结果包括显著的电阻,所以可以使用大量的栅接触。这些栅接触可以将栅电极510与高导电材料(诸如金属化层的金属)连接。因此,由于栅电极的电阻所致的损耗可以被减小,以便实现更高的品质因子。
[0050]下面将概括以可调的电容电路200为基础的一些设计考虑。
[0051]一般来说,可调的电容电路200包括多个变容二极管晶体管Tl至T2n,其被串联耦合以充当变容二极管晶体管的串联电路。例如,晶体管Tl至Τ2η能够充当变容二极管晶体管,因为它们的沟道端子(漏端子和源端子)被连接并且因为栅端子与沟道端子之间的电容被采用。而且,栅端子与沟道端子之间的电容能够通过使偏置变化而被调整,使得场效应晶体管Tl至Τ2η充当变容二极管晶体管并且能够因此被考虑为变容二极管晶体管。
[0052]在实施中,场效应晶体管Tl至Τ2η在衬底中或在衬底上被形成,其中该衬底被偏置使得场效应晶体管Tl至Τ2η的漏体二极管和源体二极管(一般地:漏衬底二极管和源衬底二极管)被反向偏置。为了图示的目的,图2没有示出衬底连接,但是到衬底的(或到场效应晶体管的体接触的)负的偏置的提供可以使用本领域已知的电路和系统被实施。
[0053]在实施中,衬底可以是具有至少500欧姆?厘米(Ohm cm)的电阻率的硅衬底,其导致良好的射频特性。
[0054]在另一个实施中,场效应晶体管可以在衬底中或在衬底上被形成,其中该衬底是绝缘体上半导体的衬底(或绝缘体上硅的衬底)。在这种情况下,基体区可以被偏置使得场效应晶体管的漏基体二极管和源基体二极管被反向偏置。因此,能够容许施加到电端子210,212的射频电压的负的摆动。例如,负的电势(相对于参考电势或地电势)可以(例如,使用基体接触)被施加到基体区。
[0055]在实施中,将第一场效应晶体管Tl的源端子231b与第一场效应晶体管Tl的漏端子231a耦合,将第二场效应晶体管T2的源端子232b与第二场效应晶体管T2的漏端子232a耦合,并且将第一场效应晶体管Tl的栅端子231c与第二场效应晶体管的栅端子232c耦合。因此,第一场效应晶体管Tl充当第一变容二极管晶体管并且第二场效应晶体管T2充当第二变容二极管晶体管。第一场效应晶体管Tl的电容(例如,栅电极231c与沟道电极231a、231b之间的电容)依赖于施加到第一场效应晶体管Tl的栅源偏置电压。而且,第二场效应晶体管T2的电容(例如,栅电极232c与沟道电极232a、232b之间的电容)还依赖于施加到第二场效应晶体管T2的栅源偏置电压。因此,提供了包括晶体管T1、T2的可变的电容的子电路,该子电路能够形成可调的阻抗电路的最小的单元并且能够被多次重复,如在图2中所示出。
[0056]换句话说,在实施中,可调的电容电路包括多个变容二极管晶体管对(Tl,Τ2);(Τ3,Τ4);(Τ2η — 1,Τ2η),其被串联耦合以充当变容二极管晶体管对的串联电路。例如,第一对220包括第一场效应晶体管Tl和第二场效应晶体管Τ2,并且第二对包括第三场效应晶体管Τ3和第四场效应晶体管Τ4。如在图2中能够看出,第一场效应晶体管Tl的漏端子与源端子被耦合,并且将第一场效应晶体管Tl的栅端子与第二场效应晶体管Τ2的栅端子耦合。将第二场效应晶体管Τ2的源端子与第二场效应晶体管Τ2的漏端子、与第三场效应晶体管Τ3的源端子以及与第三场效应晶体管Τ3的漏端子耦合。将第三场效应晶体管Τ3的栅端子与第四场效应晶体管Τ4的栅端子耦合,并且将第四场效应晶体管Τ4的源端子与第四场效应晶体管Τ4的漏端子耦合。
[0057]在实施中,将第一场效应晶体管Tl的源端子和漏端子经由第一阻抗元件(在图2中未示出)耦合到参考电势。而且,将第二场效应晶体管Τ2的源端子和漏端子经由第二阻抗元件242 (其可以是放电电阻器242)耦合到参考电势。因此,能够实现场效应晶体管的适当的偏置。
[0058]在实施中,将第一场效应晶体管Tl的栅端子经由第一阻抗元件260耦合到控制电压供应器(其在图2中未被示出,并且其典型地被耦合到偏置电压连接214并且有时还被指定为偏置电压供应器)。将第二场效应晶体管
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