氮化镓基增强耗尽型电平转换电路制造技术

一种氮化镓基增强耗尽型电平转换电路，包括第一反相电路，第一输出电路，第二反相电路，第二输出电路，第三反相电路与第三输出电路。第一反相电路实现电平反相，第一输出电路将第一反相电路的输出电压实现下拉，第二反相电路将第一输出电路的输出电压实现反相，第二输出电路将第二反相电路的输出电压实现下拉，第三反相电路将第二输出电路的输出电压实现反相，第三输出电路将第三反相电路的输出电电压实现下拉。本发明专利技术改进了已有氮化镓基增强型耗尽型电平转换电路不能严格关断及稳定性差的缺点，从而达到实现工艺简单，与其他氮化镓基电路集成度高，减小干扰等优点。

【技术实现步骤摘要】
氮化镓基增强耗尽型电平转换性能改进电路
本专利技术涉及电子
，更进一步涉及半导体集成电路
中的一种氮化镓基增强耗尽型电平转换性能改进电路。本专利技术可用于实现氮化镓基微波射频集成电路的开关，控制射频信号的开启与关断。
技术介绍
氮化镓材料具有高频率、大功率、耐高温等优良性能，因此被广泛应用于微波射频电路中。随着半导体技术的成熟，微波射频领域趋向于将数字逻辑单元及微波射频电路集成为单片微波集成电路，降低功耗的同时减小干扰。而氮化镓基微波射频电路多以工艺更成熟稳定的常规耗尽型器件实现，氮化镓基耗尽型器件基于材料特性，其阈值电压为负值。而常见的Si基集成电路多为标准TTL输出(高电平>2.4V，低电平<0.4V)，不能直接控制氮化镓基微波射频电路中开关的开启与关断。因此，现有多种结构的电平转换电路来解决这一问题，但大部分是基于硅基的。成都紫薇芯源科技有限公司在其申请的专利文献“一种具有低功耗超宽的高速信号电平转换电路”(申请公布号CN106230432A，申请号201610767815.1，申请日期2016.8.30)中公开了一种具有低功耗超带宽的高速信号电平转换电路。该电路由七个MOS管，五个电容，四个电阻，偏置电流构成一种带前馈电容和正向激励电路的高速信号电平转换器，可以实现高速信号电平从一个较低/较高的共模电压电平转换为一个较高/较低的共模电平电路。利用电容的在高频下的低阻抗特性，可以将高速信号直接传输到发送端，提供一个有效的直流共模电压。但是，该电路仍然存在的不足之处是，由于该电路由MOS管构成，而氮化镓半导体材料由于P型掺杂较难实现，所以无法将电平转化电路与氮化镓基微波射频电路实现同衬底单片集成。中国科学院微电子研究所在其申请的专利文献“数模混合多路独立控制开关电路”申请公布号CN101753121A，申请号200810238937.7，申请日期2008.12.05)中公开了一种数模混合多路独立控制开关电路。该电路由用电器回路模块、电平转换模块、开关控制模块和正负5V的低压稳压直流产生模块构成。开关控制的输出接到电平转换模块，经过电平转换将高低电压转换为+5V和-5V的输出电压，控制后接用电器回路模块中的逆导晶闸管的开启与关断。该电路虽可以通过实现模块化，与氮化镓基微波射频电路通过键合金线连接，但是，该电路仍然存在的不足之处是，键合金线存在信号串扰问题，影响电路实现正常功能。西安电子科技大学在其申请的专利文献“氮化镓基增强耗尽型电平转换电路”(申请公布号CN103117739A，申请号201310055261.9，申请日期2013.01.31)中公开了一种利用氮化镓基器件实现的电平转换电路。该电路包含第一反相电路，第一输出电路，第二反相电路，第二输出电路。该电路可以有效地实现与后接氮化镓基微波射频电路的集成，直接与输入TTL电平连接，实现电路的电平转换功能。但是，该电路仍然存在的不足之处是：氮化镓增强型器件目前的工艺稳定技术不及耗尽型器件，该电路中最重要的部分是第一反相电路中的增强型高电子迁移率晶体管，由于性能不稳定，会造成该电路存在不能严格关断的情况，导致后接氮化镓基微波射频电路开关不能实现开启与关断。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术存在的问题，提出一种氮化镓基增强耗尽型电平转换性能改进电路，在实现与后接氮化镓基微波射频电路集成的同时，提高电路的可靠性，降低工艺难度。本专利技术包括第一反相电路，第一输出电路，第二反相电路，第二输出电路，还包括第三反相电路，第三输出电路；所述的第一反相电路的输出端与第一输出电路的输入端连接，第一输出电路的输出端与第二反相电路的输入端连接；所述的第二反相电路的输出端与第二输出电路的输入端连接；所述的第二输出电路的输出端与第三反相电路的输入端连接，第三反相电路的输出端与第三输出电路的输入端连接；其中，所述的第一反相电路中的晶体管T1、第一输出电路中的晶体管T4、第二反相电路中的晶体管T5、第二反相电路中的晶体管T6、第二输出电路中的晶体管T8、第三反相电路中的晶体管T9、第三反相电路中的晶体管T10与第三输出电路中的晶体管T12均为氮化镓基耗尽型高电子迁移率晶体管；所述的第一反相电路中的晶体管T2、第一输出电路中的晶体管T3、第二输出电路中的晶体管T7与第三输出电路中晶体管T11均为氮化镓基增强型高电子迁移率晶体管；所述的第一输出电路中的二极管D1、第一输出电路中的二极管D2、第二输出电路中的二极管D3、第二输出电路中的二极管D4、第三输出电路中的二极管D5、第三输出电路中的二极管D6均为肖特基二极管。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：第一，由于本专利技术采用三级反相电路与三级输出电路实现电平转换电路，通过第一反相电路的输出端与第一输出电路的输入端连接，第一输出电路的输出端与第二反相电路的输入端连接，第二反相电路的输出端与第二输出电路的输入端连接，第二输出电路的输出端与第三反相电路的输入端连接，第三反相电路的输出端与第三输出电路的输入端连接，克服了现有技术中电路工作不稳定的问题，通过第三级反相电路与第三极输出电路的引入，使得本专利技术可以有效控制后接氮化镓基微波射频电路中的耗尽型开关的开启与关断，确保电路可以严格关断，提高了电路的可靠性。第二，由于本专利技术采用三级反相电路与三级输出电路实现电平转换电路，通过第三级反相电路与第三极输出电路的引入，克服了现有技术中由于氮化镓基增强型器件工艺不成熟而造成电路工作不稳定的问题，通过引入第三极反相电路与第三极输出电路，使得本专利技术在严格控制后接电路的开启与关断的同时，降低了工艺实现难度。第三，由于本专利技术采用氮化镓基增强耗尽型高电子迁移率晶体管实现三级反相电路与三级输出电路，从而实现与氮化镓基微波射频电路系统单片集成，同时提高了电路的稳定性，克服了现有技术的硅基电路耐高温抗辐照能力不足的问题，使得本专利技术能够在高温辐照强的环境下正常工作，严格关断，受外界影响较小，可靠性更高。附图说明图1为本专利技术的电路原理图；图2为本专利技术的输出端电压Vout相应于输入端电压Vin变化的仿真结果图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作详细的说明。参照附图1对本专利技术的具体电路结构及实施方式进行详细说明。本专利技术包括第一反相电路，第一输出电路，第二反相电路，第二输出电路，以及第三反相电路，第三输出电路；第一反相电路的输出端与第一输出电路的输入端连接，第一输出电路的输出端与第二反相电路的输入端连接，第二反相电路的输出端与第二输出电路的输入端连接，第二输出电路的输出端与第三反相电路的输入端连接，第三反相电路的输出端与第三输出电路的输入端连接。第一反相电路中的晶体管T1、第一输出电路中的晶体管T4、第二反相电路中的晶体管T5、第二反相电路中的晶体管T6、第二输出电路中的晶体管T8、第三反相电路中的晶体管T9、第三反相电路中的晶体管T10与第三输出电路中的晶体管T12均为氮化镓基耗尽型高电子迁移率晶体管。第一反相电路中的晶体管T2、第一输出电路中的晶体管T3、第二输出电路中的晶体管T7与第三输出电路中晶体管T11均为氮化镓基增强型高电子迁移率晶体管。第一输出电路中的二极管D1、第一输出电路中的二极管D2、第二输出电路中的二极管D3、第二输出电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化镓基增强型耗尽型电平转换电路改进电路，包括第一反相电路，第一输出电路，第二反相电路，第二输出电路，其特征在于，还包括第三反相电路，第三输出电路；所述的第一反相电路的输出端与第一输出电路的输入端连接，第一输出电路的输出端与第二反相电路的输入端连接；所述的第二反相电路的输出端与第二输出电路的输入端连接；所述的第二输出电路的输出端与第三反相电路的输入端连接，第三反相电路的输出端与第三输出电路的输入端连接；其中，所述的第一反相电路中的晶体管T1、第一输出电路中的晶体管T4、第二反相电路中的晶体管T5、第二反相电路中的晶体管T6、第二输出电路中的晶体管T8、第三反相电路中的晶体管T9、第三反相电路中的晶体管T10与第三输出电路中的晶体管T12均为氮化镓基耗尽型高电子迁移率晶体管；所述的第一反相电路中的晶体管T2、第一输出电路中的晶体管T3、第二输出电路中的晶体管T7与第三输出电路中晶体管T11均为氮化镓基增强型高电子迁移率晶体管；所述的第一输出电路中的二极管D1、第一输出电路中的二极管D2、第二输出电路中的二极管D3、第二输出电路中的二极管D4、第三输出电路中的二极管D5、第三输出电路中的二极管D6均为肖特基二极管。...

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓基增强型耗尽型电平转换电路改进电路，包括第一反相电路，第一输出电路，第二反相电路，第二输出电路，其特征在于，还包括第三反相电路，第三输出电路；所述的第一反相电路的输出端与第一输出电路的输入端连接，第一输出电路的输出端与第二反相电路的输入端连接；所述的第二反相电路的输出端与第二输出电路的输入端连接；所述的第二输出电路的输出端与第三反相电路的输入端连接，第三反相电路的输出端与第三输出电路的输入端连接；其中，所述的第一反相电路中的晶体管T1、第一输出电路中的晶体管T4、第二反相电路中的晶体管T5、第二反相电路中的晶体管T6、第二输出电路中的晶体管T8、第三反相电路中的晶体管T9、第三反相电路中的晶体管T10与第三输出电路中的晶体管T12均为氮化镓基耗尽型高电子迁移率晶体管；所述的第一反相电路中的晶体管T2、第一输出电路中的晶体管T3、第二输出电路中的晶体管T7与第三输出电路中晶体管T11均为氮化镓基增强型高电子迁移率晶体管；所述的第一输出电路中的二极管D1、第一输出电路中的二极管D2、第二输出电路中的二极管D3、第二输出电路中的二极管D4、第三输出电路中的二极管D5、第三输出电路中的二极管D6均为肖特基二极管。2.根据权利要求1所述的氮化镓基增强耗尽型电平转换性能改进电路，其特征在于，所述的第一反相电路中的晶体管T1的漏极接高偏置电平VDD，第一反相电路中的晶体管T1栅极与源极短接后，与第一反相电路中的晶体管T2的漏极和第一输出电路中的晶体管T3的栅极连接，第一反相电路中的晶体管T2的栅极接输入电压Vin，第一反相电路中的晶体管T2的源极接地GND；所述的第一输出电路中的晶体管T3的漏极接高偏置电平VDD，源极接第一输出电路中的二极管D1的正极，第一输出电路中的二极管D1的负极接第一输出电路中的二极管D2的正极，第一输出电路中的二极管D2的负极与第一输出电路中的晶体管T4的漏极和第二反相电路中的晶体管T6的栅极连接，第一输出电路中的晶体管T4的源极与栅极接负偏置电平VSS。3.根据权利要求1所述的氮化镓基增强耗尽型电平转换性能改进电路，其特征在于，所述第二反相电路中的晶体管T5的漏极接正偏置电平VDD，第二反相电路中的晶体管T5的栅极与源极短接后，与第二反相电路中的晶体管T6的漏极和第二输出电路中的晶体管T7的栅极连接，第二反相电路中的晶体管T6的源极接地GND；所述的第二输出电路中的晶体管T7的漏极接高偏置电平VDD，源极接第二输出电路中的二极管D3的正极，第二输出电路中的二极管D3的负极接第二输出电路中的二极管D4的正极，第...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晓华，张蓉，罗卫军，季子路，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61