开关、集成电路和系统技术方案

开关(100)包括输入端子(101)、输出端子(102)和耦合到输入端子(101)和输出端子(102)之间的堆叠(110)，所述堆叠具有串联耦合的晶体管(111)，例如场效应晶体管。开关(100)还包括至少一个开关元件(211)，所述开关元件能够选择性地在导通状态或非导通状态下运行；和至少一个借助于至少一个开关元件(211)与堆叠(110)耦合的过压保护元件(210)。例如，开关能够实现射频开关。

【技术实现步骤摘要】
开关、集成电路和系统
不同的实施方式涉及一种开关，所述开关包括输入端子、输出端子和耦合到输入端子和输出端子之间的堆叠，所述堆叠具有串联耦合的晶体管。开关还包括至少一个开关元件，所述开关元件能够选择性地运行在导通状态或运行在非导通状态；以及至少一个经由至少一个开关元件与堆叠耦合的过压保护元件。
技术介绍
射频(RF)开关在多种射频电路中应用，以便实现不同的功能。振荡回路例如能够借助于射频开关设定用于共振运行。这种振荡回路例如能够用作为移动通信设备中的天线。详细地，例如，为不同的发送信号方法应用不同频率的通信系统能够利用射频开关的网络来实现。借助于射频开关，能够在不同类型的射频前端电路之间选择。这种通信系统的实例是多标准移动电话，所述多标准移动电话能够利用不同标准实施通话，例如第三代合作伙伴计划(3GPP)码分多址(CDMA)或3GPP全球移动通讯系统(GSM)或3GPP长期演进(LTE)。同一通信标准例如也能够根据网络运营商应用不用的频率。利用射频开关能够将针对CDMA通信优化的射频前端电路用于CDMA通话；而为GSM通话能够应用针对GSM通信优化的射频前端电路。此外，能够将射频开关用于实现用于天线或功率放大器的可调节的匹配网络。这样，通过接通和关断和/或绕过无源的匹配和调节元件能够实现射频滤波器的调整。为了提供具有尤其高的耐压强度的射频开关，已知如下技术，所述技术应用具有串联耦合的场效应晶体管(英文：fieldeffecttransistors；FET)的堆叠。开关的典型的耐压强度例如对于50欧姆的移动无线电应用处于24V的范围中，并且对于开关的断开状态在天线振荡回路处处于直至100V的范围中。因为典型制造技术的、例如互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺的独立器件不针对这种高压设计，所以应用多个FET的堆叠的布置。于是，电压能够分布到多个FET上，使得每个单独的FET仅经受较少的电压。例如，CMOS绝缘硅(英文：silicononinsulator；SOI)工艺中的独立的FET典型地在源极接触部和漏极接触部之间具有2.5V的最大耐压强度。于是，例如将40个FET堆叠，以便实现100V的耐压强度。对于相应的技术例如参见US4,317,055。然而，这种射频开关具有一定的缺点或限制。例如可能的是：在所应用的组件的特定的尺寸设计中，对于输入端子处的电压变化存在下限频率。参见Shifrin,MitchellB.,PeterJ.Katzin和YalcinAyasli.著的“MonolithicFETstructuresforhigh-powercontrolcomponentapplications”，IEEETrans.MicrowaveTheoryandTechniques,37(1989)2134-2141；方程式12、14和15。如果输入端子处的电压以小于所述极限频率的频率变化，那么造成所应用的FET的损坏。因此开关能够变得不可用。经常地，能够出现电压与静电放电(英文：electrostaticdischarge；ESD)关联的时间上缓慢的变化。从US8,461,903B1中已知如下技术，其中尽管保守地设计所应用的组件的尺寸——进而相对于ESD事件的改进的鲁棒性——能够实现相对快的切换时间。然而，相应的开关是相对复杂且制造耗费的。此外，相应的开关典型地需要PMOS晶体管；但是相应的晶体管在不同的制造技术中不可用，使得这种技术不能够或仅能够受限制地应用。
技术实现思路
因此，存在对于改进的开关的需求。特别地，存在对于如下开关的需求，所述开关不具有或仅减少地具有上述限制中的至少一些限制。不同的实施方式涉及一种开关，所述开关包括输入端子、输出端子和耦合到输入端子和输出端子之间的堆叠，所述堆叠具有串联耦合的晶体管。开关还包括至少一个开关元件，所述开关元件能够选择性地在导通状态或非导通状态下运行；以及至少一个借助于至少一个开关元件与堆叠耦合的过压保护元件。上面说明的特征和下面描述的特征能够不仅以相应的明确说明的组合应用，而且也能够以其他的组合或单独地应用，而没有偏离本专利技术的保护范围。附图说明图1示出两个射频开关，所述射频开关以与呈天线调谐装置的形式的LC振荡回路共同作用的方式应用。图2示出根据参考实现方案的射频开关的构造的示意图。图3示出根据不同实施方式的具有过压保护元件的射频开关的构造的示意图。图4示出根据不同实施方式的射频开关的构造的示意图，其中射频开关具有多个过压保护元件，所述过压保护元件与射频开关的不同的FET相关联并且分别包括两个电容器。具体实施方式本专利技术的上面描述的特性、特征和优点以及如何实现所述特性、特征和优点的方式和方法结合下面对实施例的描述理解上变得更加清晰和明确，所述实施例结合附图详细阐明。下面，根据优选的实施方式参考附图详细阐述本专利技术。在附图中，相同的附图标记表示相同的或相似的元件。附图是本专利技术的不同实施方式的示意的代表。在附图中示出的元件不一定以符合比例的方式示出。更确切地说，描述在附图中示出的不同元件，使得其功能和通常目的对于本领域技术人员是可理解的。在附图中示出的在功能单元和元件之间的连接和耦合也能够作为间接的连接或耦合实现。连接或耦合能够有线地或无线地实现。功能单元能够作为硬件、软件或硬件和元件的组合来实现。下面描述用于实现电子开关的技术。开关能够对电流和/或电压进行开关。特别地，描述用于实现适合于对射频电压进行开关的射频开关的技术。在此，例如能够将如下频率称作为射频，所述频率大于800MHz或>1GHz或>2GHz。下面，描述用于实现相对于ESD事件尤其鲁棒的射频开关的技术。典型地，能够将如下状态称作为ESD事件：在所述状态中，例如由于放电存在具有大幅值的低频电压。例如，ESD事件能够由于手动操作相应的射频开关引起。ESD事件例如能够具有在几MHz范围内的频率，即显著小于射频的频率。ESD事件能够通过极其不同的模型描述。相应的模型的一个实例是所谓的人体模型(HBM)。开关例如能够包括具有串联耦合的晶体管的堆叠。在该配置中，通过多个晶体管的串联电路能够补偿堆叠的各个晶体管的有限的耐压强度。下面尤其参考如下实例，其中晶体管通过FET来实现。FET的实例例如是：金属氧化物半导体FET(MOSFET)；阻挡层场效应晶体管(JFET)；高电子迁移率晶体管(HEMT)；肖特基场效应晶体管或金属半导体场效应晶体管(MESFET)；绝缘层场效应晶体管(IGFET)；金属绝缘体半导体场效应晶体管(MISFET)；有机场效应晶体管(OFET)；和化学灵敏的场效应晶体管(ChemFET)。但是，在其他的实例中，晶体管例如也能够通过双极型晶体管来实现。在不同的实例中，开关包括过压保护元件。过压保护元件借助于开关元件与堆叠连接。开关元件能够选择性地在导通状态(即闭合状态)或非导通状态(即断开状态)下运行。例如，开关元件能够通过晶体管、例如FET来实现。本专利技术基于如下知识：关于相对于ESD事件的保护，能够在不同的运行模式之间区分。例如，ESD事件在制造开关时能够越来越多地出现。在制造开关时，开关能够经受不同的操作步骤。因此，ESD事件能够尤其频繁地出现。因此，ESD保护刚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关(100)，所述开关包括：‑输入端子(101)，‑输出端子(102)，‑耦合到所述输入端子(101)和所述输出端子(102)之间的堆叠(110)，所述堆叠具有串联耦合的晶体管(111)，‑至少一个开关元件(211)，所述开关元件能够选择性地在导通状态或非导通状态下运行，和‑至少一个过压保护元件(210)，所述过压保护元件借助于至少一个所述开关元件(211)与所述堆叠(110)耦合。

【技术特征摘要】
2016.06.24 DE 102016111641.61.一种开关(100)，所述开关包括：-输入端子(101)，-输出端子(102)，-耦合到所述输入端子(101)和所述输出端子(102)之间的堆叠(110)，所述堆叠具有串联耦合的晶体管(111)，-至少一个开关元件(211)，所述开关元件能够选择性地在导通状态或非导通状态下运行，和-至少一个过压保护元件(210)，所述过压保护元件借助于至少一个所述开关元件(211)与所述堆叠(110)耦合。2.根据权利要求1所述的开关(100)，所述开关还包括：-供电端子(236)，所述供电端子设计用于提供供电电压，其中至少一个所述开关元件(211)根据所述供电电压(VDD)的值在所述导通状态下或在所述非导通状态下运行。3.根据权利要求2所述的开关(100)，其中当所述供电电压(VDD)的值的绝对值超过预设的阈值时，至少一个所述开关元件(211)运行在所述导通状态。4.根据上述权利要求中任一项所述的开关(100)，其中至少一个所述开关元件(211)根据所述开关(100)的运行模式运行在所述导通状态或运行在所述非导通状态。5.根据权利要求4所述的开关(100)，所述开关还包括：-用户界面，所述用户界面设计用于通过用户输入来确定所述运行模式。6.根据上述权利要求中任一项所述的开关(100)，其中至少一个所述开关元件(211)根据在所述输入端子(101)处存在射频信号(96A)在所述导通状态下或在所述非导通状态下运行。7.根据上述权利要求中任一项所述的开关(100)，其中至少一个所述过压保护元件(210)至少与下述晶体管(111)耦合：所述晶体管与所述输入端子(101)相邻地设置在所述堆叠(110)中。8.根据上述权利要求中任一项所述的开关(100)，其中所述开关(100)包括多个过压保护元件(210)和开关元件(211)，其中每个过压保护元件(210)借助于相应的开关元件(211)与所述堆叠(110)的分别所属的晶体管(111)耦合。9.根据权利要求8所述的开关(100)，其中每个过压保护元件(210)包括至少一个电容器(216，217)，其中用于配属于不同晶体管(111)的过压保护元件(210)的彼此对应的电容器(216，217)的电容值相互间具有大于2％的偏差，优选大于20％的偏差，尤其优选大于50％的偏差。10.根据权利要求8或9所述的开关(100)，其中第一过压保护元件(210)的所述电容器(216，217)的电容值大于第二过压保护元件(210)的相对应的所述电容器(216，217)的电容值，其中所述第一过压保护元件(210)配属于如下晶体管(111)，所述晶体管与配设有所述第二过压保护元件(210)的晶体管(111)相比更靠近所述输入端子(101)地设置在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：温弗里德·巴卡尔斯基，
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