具有可调谐的阻抗匹配网络的电感耦合的变压器制造技术

本发明专利技术涉及一种封装的射频功率晶体管，包括射频输入引线、直流栅极偏置引线、包括栅极端子、源极和漏极端子的射频功率晶体管和输入匹配网络。输入匹配网络包括电连接到射频输入引线的初级电感器、电连接到栅极端子和直流栅极偏置引线的次级电感器、电连接到射频输入引线并与栅极端子物理断开连接的调谐电容器。输入匹配网络配置为阻断射频输入引线和栅极端子之间的直流电压，并在从射频输入引线到栅极端子的限定频率范围内传播交流电压。调谐电容器配置为基于施加到射频输入引线的直流电压变化调节输入匹配网络的电容。

【技术实现步骤摘要】

本即时申请涉及射频功率晶体管，更具体地涉及射频功率晶体管的输入匹配。
技术介绍
高功率射频晶体管如LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)晶体管具有显著低于50欧姆(高品质因数阻抗)的输入和输出阻抗，然而功能射频电路必须被匹配至50欧姆。为了促进阻抗匹配50欧姆，射频晶体管通常设计有在晶体管的输入端和输出端上的匹配电路，其集成到封装的晶体管。匹配网络有助于减少封装的晶体管的品质因数，以使其更易于匹配50欧姆。通常，只能在很小的频率范围内实现阻抗改善。此外，匹配网络有助于形成晶体管和放大器的频率响应，从而在所需工作频率具有高增益，并且在该频率之外抑制增益。用于封装高功率射频晶体管的已知技术包括提供低通L-C-L网络，以匹配射频晶体管的输入。该低通L-C-L网络使晶体管的输入阻抗与特定频率范围内的低品质因数相匹配。该低通L-C-L网络包括分立元件和电连接件。通常，设计低通L-C-L网络时会假设适合特定频率范围的额定电抗值。该额定电抗值假设分立元件和电连接件的额定组件值(即电容、电感和电阻)。但是，由于各种因素如制程变差，实际组件值和额定组件值之间可能存在偏差。实际上，组件值的微小变化如电容增加+/-5％可能对输入阻抗网络的性能产生实质影响。在许多应用中，该偏差可能产生重要影响，甚至导致部件不在规格范围内而必须丢弃。而且，该偏差会导致器件的效率和功率输出下降。解决此问题的一种已知技术是在制造过程中测试器件并随后执行纠正措施以补偿与额定值之间的偏差。然而，这些技术会带来附加成本和复杂性，而且也不能够补偿与额定值之间的所有可能影响。
技术实现思路
根据一个实施例，公开了一种封装的射频功率晶体管。所述封装的射频功率晶体管包括射频输入引线、直流栅极偏置引线、带有栅极端子、源极端子和漏极端子的射频功率晶体管以及输入匹配网络。所述输入匹配网络包括电连接到射频输入引线的初级电感器、电连接到所述栅极端子和所述直流栅极偏置引线的次级电感器、电连接到所述射频输入引线并与所述栅极端子物理断开连接的调谐电容器。所述输入匹配网络配置为阻断所述射频输入引线和所述栅极端子之间的直流电压，并在从所述射频输入引线到所述栅极端子的限定频率范围内传播交流电压。所述调谐电容器配置为基于施加到所述射频输入引线的直流电压的变化，调节所述输入匹配网络的电容。根据另一个实施例，公开了一种封装射频功率晶体管。所述封装的射频功率晶体管具有射频输入引线、直流栅极偏置引线、带有栅极端子、源极端子和漏极端子的射频功率晶体管以及输入匹配网络。所述输入匹配网络包括电连接到射频输入引线的初级电感器、电连接到所述栅极端子和所述直流栅极偏置引线的次级电感器、电连接到所述射频输入引线并与所述栅极端子物理断开连接的调谐电容器。所述射频功率晶体管和所述输入匹配网络的额定组件值被优化，从而能够在所述限定频率范围内的中心频率实现最大增益。所述射频功率晶体管和所述输入匹配网络的实际组件值与所述额定组件值之间的偏差为一个百分点。基于施加到所述射频输入引线的直流电压的变化，可以调节所述调谐电容器的电容值，从而补偿所述额定组件值与所述实际组件值之间的偏差。根据另一个实施例，公开了一种封装射频功率晶体管的方法。所述方法包括提供一种封装射频功率晶体管，所述封装射频功率晶体管具有射频输入引线、直流栅极偏置引线、带有栅极端子、源极端子和漏极端子的射频功率晶体管以及输入匹配网络。所述输入匹配网络包括在所述射频输入引线和所述栅极端子之间耦合的变压器，其配置为
阻断所述射频输入引线和所述栅极端子之间的直流电压，并在从所述射频输入引线到所述栅极端子的限定范围内传播交流电压，以及电连接到所述射频输入引线并与所述栅极端子物理断开连接的调谐电容器。所述方法进一步包括测试封装射频功率晶体管的所述射频功率晶体管和所述输入匹配网络的额定组件值与所述射频功率晶体管和所述输入匹配网络的实际组件值之间的偏差。所述方法进一步包括确定经由射频输入引线施加到所述调谐电容器的直流偏压，其用于补偿额定组件值与实际组件值之间的偏差。附图说明附图中的元件并不一定是按比例绘制。相同的附图标记指示对应的相似部件。示出的各个实施例的特征可以组合，除非它们彼此排斥。各个实施例都配有附图，并在下面
技术实现思路
中详细描述。图1示出了根据一个实施例的封装的射频功率晶体管的电气原理图。图2示出了根据一个实施例的封装的射频功率晶体管的物理配置。图3示出了根据另一个实施例的封装的射频功率晶体管的电气原理图。图4示出了根据另一个实施例的封装的射频功率晶体管的电气原理图。图5示出了根据一个实施例的封装的射频功率晶体管的物理配置。图6示出了根据一个实施例的具有额定组件值的封装的射频功率晶体管的频率响应。图7示出了根据一个实施例的具有补偿之前和补偿之后的实际组件值的封装的射频功率晶体管的频率响应。具体实施方式根据本文所述的实施例，射频功率晶体管100与输入匹配网络102封装在一起，输入匹配网络102包括位于射频输入引线和射频功率晶体管100的栅极106之间变压器104。变压器104包括彼此电感耦合但物理断开连接的初级电感器108和次级电感器110。因而，变压器104阻断射频输入引线和栅极端子106之间的直流电压，并在从射频输入引线到栅极端子106的限定频率范围内传播交流电压。输入匹配网络102包括电连接到射频输入引线并与栅极端子106物理断开连接的调谐电容器112。也就是说，调谐电容器112位于变压器104的初级侧。通过改变施加到射频输入引线的直流偏压，可以调节调谐电容器112的电容值。因此，调谐电容器112可用于调节输入匹配网络102的电容，进而调节封装器件101的电气特性。这些电气特性的示例包括正向电压增益(S21)、输入端口电压反射系数(S11)和三阶互调(IM3)。射频功率晶体管100和调谐电容器112在不同直流电压范围内工作。例如，适合功率放大的射频功率晶体管100可以在3V直流电压下工作。相比之下，调谐电容器112可以在10V和30V之间的电压下工作。这些高直流电压可能会损坏射频功率晶体管100。有益的是，因为调谐电容器112位于变压器104的初级侧，所以调谐电容器112和射频功率晶体管100的栅极106之间没有直接电连接。因而，提供到调谐电容器112的直流电压与射频功率晶体管100的栅极106隔离。同时，交流信号可以在从射频输入引线到射频功率晶体管100的栅极106的输入匹配网络102中传播。参考图1，描绘了封装器件101的电气原理图。封装器件101包括两个输入端子：射频输入引线和直流栅极偏置引线。射频输入引线通过输入匹配网络102与射频功率晶体管100的栅极端子106电气耦合。直流栅极偏置引线通过输入匹配网络102与射频功率晶体管100的栅极端子106电气耦合。此外，封装器件101包括与射频功率晶体管100的漏极端子耦合的输出端子。根据一个实施例，射频功率晶体管100的源极端子电接地。输入匹配网络102额定地配置为提供在限定频率范围内匹配射频功率晶体管100的阻抗，所述限定频率范围包括器件增益最大化的中心频率。根据一个实施例，输入匹配网络102包括电连接到射频输入引线的初级电感器108和电连接到直流栅极偏置引线的栅极端子106的次级本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种封装的射频功率晶体管，包括：射频输入引线；直流栅极偏置引线；射频功率晶体管，包括栅极端子、源极端子和漏极端子；以及输入匹配网络，包括：电连接到所述射频输入引线的初级电感器；电连接到所述栅极端子和所述直流栅极偏置引线的次级电感器；以及电连接到所述射频输入引线并与所述栅极端子物理断开连接的调谐电容器；其中所述输入匹配网络被配置为阻断在所述射频输入引线和所述栅极端子之间的直流电压，并在从所述射频输入引线到所述栅极端子的限定频率范围内传播交流电压，以及其中所述调谐电容器被配置为基于施加到所述射频输入引线的直流电压变化调节所述输入匹配网络的电容。

【技术特征摘要】
2015.02.10 US 14/618,3051.一种封装的射频功率晶体管，包括：射频输入引线；直流栅极偏置引线；射频功率晶体管，包括栅极端子、源极端子和漏极端子；以及输入匹配网络，包括：电连接到所述射频输入引线的初级电感器；电连接到所述栅极端子和所述直流栅极偏置引线的次级电感器；以及电连接到所述射频输入引线并与所述栅极端子物理断开连接的调谐电容器；其中所述输入匹配网络被配置为阻断在所述射频输入引线和所述栅极端子之间的直流电压，并在从所述射频输入引线到所述栅极端子的限定频率范围内传播交流电压，以及其中所述调谐电容器被配置为基于施加到所述射频输入引线的直流电压变化调节所述输入匹配网络的电容。2.根据权利要求1所述的封装的射频功率晶体管，其中在变压器配置中所述初级电感器和所述次级电感器彼此电感耦合，所述变压器被配置为阻断直流电压并传播交流电压，并且其中所述调谐电容器被电连接到所述初级电感器。3.根据权利要求2所述的封装的射频功率晶体管，其中所述输入匹配网络包括：布置在所述射频输入引线和所述射频功率晶体管之间的第一分段电容器阵列和第二分段电容器阵列；电连接到所述射频输入引线及所述第一分段电容器阵列和第二分段电容器阵列的第一组接合线；电连接到所述栅极端子及所述第一分段电容器阵列和第二分段电容器阵列的第二组接合线，其中所述初级电感器由在所述第一分段电容器阵列和第二分段电容器阵列之间延伸的所述第一组接合线的各段形成，以及其中所述次级电感器由在所述第一分段电容器阵列和第二分段电容器阵列之间延伸的所述第二组接合线的各段形成。4.根据权利要求3所述的封装的射频功率晶体管，其中所述第一分段电容器阵列包括与多个静电电容器交替布置的多个可变电容器，其中所述第一组接合线电连接到所述第一分段电容器阵列中的所述可变电容器，其中所述第二组接合线电连接到所述第一分段电容器阵列中的所述静电电容器，并且其中所述调谐电容器由所述第一分段电容器阵列中的所述可变电容器形成。5.根据权利要求4所述的封装的射频功率晶体管，其中所述第二分段电容器阵列包括与多个静电电容器交替布置的多个可变电容器，其中所述第一组接合线电连接到所述第二分段电容器阵列中的所述可变电容器，其中所述第二组接合线电连接到所述第二分段电容器阵列中的所述静电电容器，并且进一步包括由所述第一分段电容器阵列和所述第二分段电容器阵列中的所述可变电容器形成的第二调谐电容器。6.根据权利要求3所述的封装的射频功率晶体管，其中所述输入匹配网络进一步包括被布置所述射频输入引线和所述射频功率晶体管之间并包括可变电容器的第三电容器块，其中所述第一组接合线电连接到所述第三电容器块，并且其中所述调谐电容器包括所述第三电容器块的所述可变电容器。7.根据权利要求6所述的封装的射频功率晶体管，其中所述第一分段电容器阵列和所述第二分段电容器阵列中的每个电容器都是静电电容器。8.根据权利要求1所述的封装的射频功率晶体管，其中所述调谐电容器被配置为在0V和40V之间的直流偏压...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·玛贝尔，B·阿加，E·哈希莫托，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE