用于MMIC HEMT放大器的补偿器器件制造技术

本发明专利技术提供了一种用于偏置MMIC HEMT放大器602的栅极的补偿器器件100，所述补偿器器件100包括两个电阻器R1和R2以及与所述两个电阻器R1和R2串联连接并且位于所述两个电阻器R1和R2之间的至少两个HEMT Q1、Q2、……、QN，其中，选择所述电阻器R1和R2以及所述HEMT Q1、Q2、……、QN，使得在补偿器器件100的操作中，至少一个第一HEMT Q1的偏置点在饱和区中，至少一个第二HEMT Q2的偏置点在欧姆区中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于MMICHEMT放大器的补偿器器件
本专利技术涉及一种用于偏置单片微波集成电路(MonolithicMicrowaveIntegratedCircuit，简称MMIC)高电子迁移率晶体管(HighElectronMobilityTransistor，简称HEMT)放大器的栅极的补偿器器件。本专利技术还涉及一种包括此类补偿器器件的MMIC放大器器件，以及一种用于补偿MMICHEMT放大器的栅极电压的方法，其中，该方法由此类补偿器器件来执行。
技术介绍
传统的MMICHEMT放大器通常在GaAs材料系统中设计和制造，受工艺变化和工作温度的影响，其性能一般会大大降低。特别地，当采用固定的栅源偏置电压时，基于例如GaAsHEMT技术的放大器的增益、耗散功率、非线性和良品率对温度和工艺变化非常敏感。这可以通过以下事实加以解释：根据以下方程式，这种GaAsHEMT的漏源电流(IDS)与栅源电压(VGS)相关。IDS＝gm·(VGS-VT)方程式1在上述方程式中，gm是跨导，VT是HEMT的阈值电压。参数gm和VT均取决于HEMT的工作温度和在HEMT的制造期间发生的工艺变化。这些变化改变了针对固定VGS的工作IDS。作为增益隔离输入/输出阻抗，GaAsHEMT的主要特性与实际的IDS严格相关，因此基于GaAsHEMT技术的放大器的整体性能对由温度和工艺变化引起的IDS的变化非常敏感。可以通过调节栅源偏置电压来降低传统HEMT放大器对温度和工艺变化的灵敏度，以便获得固定的漏源偏置电流。该方法通常用两种不同的方法来实现。在第一种方法中，如图7所示，采用外电路，以读取漏源偏置电流，并相应调整栅源偏置电压。在第二种方法中，在MMIC内的HEMT放大器的偏置网络中集成对温度和工艺变化的灵敏度与HEMT放大器相反的栅极偏置电路。与第一种外部反馈方法相比，第二种集成补偿器方法具有以下优点：DC电源和MMIC放大器之间不需要外部组件；进一步地，与第一种方法相比，安装MMIC的单板的尺寸可以更小；此外，第二种方法最小化了偏置路由复杂性；第二种方法也减少了不稳定性问题；最后，第二种方法的成本相当低。然而，第二种集成补偿器方法也具有一些显著的缺点。为了解释这些缺点，图8中示出了基于GaAsHEMT技术的最先进的传统的补偿器器件的方案。该补偿器器件由两个HEMT(Q1和Q2)和三个电阻器(R1、R2和R3)组成。该补偿器器件的输入为Vs-，该输入是来自外部栅极电源的电压。该补偿器器件的输出为VG，该输出也是施加到MMIC放大器的栅极偏置电压。在图8中，放大器由QAMP表示。图8所示的补偿器器件主要有两大缺点。首先，该补偿器器件仅为补偿由温度和工艺变化引起的GaAsHEMT放大器的阈值电压的变化而设计。然而，GaAsHEMT放大器也对同样由温度和工艺变化引起的跨导变化敏感。图8所示的补偿器器件不能补偿这些跨导变化。其次，由于电流经过两个HEMT和三个电阻器，图8中的补偿器器件消耗相当大的DC功率。在效率方面，功率损耗降低了GaAsHEMT放大器的性能。其他传统的补偿器器件和方案也已报道过，但所有这些补偿器器件都与图8所示的补偿器器件具有相同的缺点。
技术实现思路
鉴于上述问题和缺点，本专利技术旨在改进传统的补偿器器件。本专利技术的具体目的在于提供一种用于偏置MMICHEMT放大器的补偿器器件。该补偿器器件能够补偿由温度和工艺变化引起的HEMT放大器的阈值电压和跨导的变化。进一步地，所提出的补偿器器件还应使消耗的DC功率最小化。因此，本专利技术的目的是改进，特别是最大化HEMT放大器的效率。本专利技术的目的通过在所附独立权利要求中提供的方案来实现。本专利技术的有利实施方式在从属权利要求中进一步定义。特别地，本专利技术提出了一种新的补偿器器件，该补偿器器件由串联连接的两个或多个HEMT和两个电阻器组成。HEMT是在例如GaAs技术中最常使用的场效应晶体管。然而，本专利技术中的HEMT可以由能够集成在相同的放大器MMIC中并且具有对温度和工艺变化灵敏度相同的放大器的任何部件代替。电阻器是两端子部件，其组成情况可以用下面的方程式进行描述：I＝k·V。在该方程式中，I是经过该部件的电流，V是其两个端子之间的压降。可选地，任何用于实现本专利技术的电阻器的部件对温度和工艺变化的灵敏度应当较低。特别地，用于实现本专利技术的电阻器的部件可以是单个电阻元件，或者可以是总体遵循上述方程式且提供定义明确的压降的集总元件或电路元件。本专利技术的第一方面提供了一种用于偏置MMICHEMT放大器的栅极的补偿器器件，所述补偿器器件包括两个电阻器以及与所述两个电阻器串联连接并且位于所述两个电阻器之间的至少两个HEMT，其中，选择所述电阻器以及所述HEMT，使得在补偿器器件的操作中，至少一个第一HEMT的偏置点在饱和区中，至少一个第二HEMT的偏置点在欧姆区中。具体地，在所述补偿器器件的操作中，可以将电压施加到串联连接的所述至少两个HEMT和两个电阻器的对端。该电压的一部分自然分到每个串联连接的组件上。可以施加另一电压以偏置所述至少两个HEMT中的每一个HEMT的栅极。可以仔细选择各个部件的电阻值和晶体管特性，使得在期望的施加电压下，在饱和区中偏置一个晶体管，在欧姆区中偏置另一个电阻器。第一方面的补偿器器件允许补偿由温度和工艺变化引起的MMICHEMT放大器的阈值电压和跨导的变化。另外，与传统的补偿器器件相比，第一方面的补偿器器件消耗的DC功率低得多。根据第一方面，在补偿器器件的第一种实现方式中，所述至少两个HEMT的阈值电压和/或跨导分别和HEMT放大器的阈值电压和/或跨导对温度和/或工艺变化的灵敏度相同。即，应该选择HEMT以尽可能接近放大器的HEMT。当从同一晶片或至少从与放大器的HEMT相同的批次中获得补偿器器件的各个HEMT时，可以实现相同的灵敏度。然而，当然也可以在组装补偿器器件之前测试HEMT的跨导和阈值电压，并且进一步测试HEMT针对这些参数的温度灵敏度。因此，可以最精确地补偿HEMT放大器的阈值电压和跨导。根据第一方面或第一方面的第一种实现方式，在补偿器器件的第二种实现方式中，所述两个电阻器中的至少一个电阻器为薄膜电阻器。薄膜电阻器具有对温度和工艺变化的灵敏度低的优点，使得能够更容易和更精确地通过至少两个HEMT对HEMT放大器进行补偿。根据第一方面或第一方面的第一种或第二种实现方式，在补偿器器件的第三种实现方式中，所述两个电阻器中的至少一个电阻器为台面电阻器。与使用薄膜电阻器相比，使用台面电阻器可能具有补偿特定的HEMT放大器所需的更高的绝对值。此外，对于相同的给定电阻值，台面电阻器比薄膜电阻器需要的面积更小。两个电阻器均可以为薄膜电阻器，或者两个电阻器均可以为台面电阻器。然而，也可以是一个电阻器为薄膜电阻器，而另一个电阻器为台面电阻器。根据第一方面或第一方面的实现方式中的任意一种，在补偿器器件的第四种实现方式中，所述至少两个HEMT为GaAsHEMT。第一方面的补偿器器件特别针对GaAs材料系统设计，因此能够取得最好的结果。根据第一方面或第一方面的实现方式中的任意一种，在补偿器器件的第五种实现方式中，输入端口，可选地为焊盘，与每个HEMT的栅极连接，其中，所述输入端口还与外部栅极电源连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于偏置单片微波集成电路MMIC高电子迁移率晶体管HEMT放大器(602)的栅极的补偿器器件(100)，其特征在于，所述补偿器器件(100)包括：两个电阻器(R1、R2)；与所述两个电阻器(R1、R2)串联连接并且位于所述两个电阻器(R1、R2)之间的至少两个HEMT(Q1、Q2)，其中：选择所述电阻器(R1、R2)和所述HEMT(Q1、Q2)，使得在补偿器器件(100)的操作中，至少一个第一HEMT(Q1)的偏置点在饱和区中，至少一个第二HEMT(Q2)的偏置点在欧姆区中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于偏置单片微波集成电路MMIC高电子迁移率晶体管HEMT放大器(602)的栅极的补偿器器件(100)，其特征在于，所述补偿器器件(100)包括：两个电阻器(R1、R2)；与所述两个电阻器(R1、R2)串联连接并且位于所述两个电阻器(R1、R2)之间的至少两个HEMT(Q1、Q2)，其中：选择所述电阻器(R1、R2)和所述HEMT(Q1、Q2)，使得在补偿器器件(100)的操作中，至少一个第一HEMT(Q1)的偏置点在饱和区中，至少一个第二HEMT(Q2)的偏置点在欧姆区中。2.根据权利要求1所述的补偿器器件(100)，其特征在于：所述至少两个HEMT(Q1、Q2)的阈值电压和/或跨导分别和HEMT放大器的阈值电压和/或跨导对温度和/或工艺变化的灵敏度相同。3.根据权利要求1或2所述的补偿器器件(100)，其特征在于：所述两个电阻器(R1、R2)中的至少一个电阻器为薄膜电阻器(TFR-1、TFR-2)。4.根据权利要求1至3任一项所述的补偿器器件(100)，其特征在于：所述两个电阻器(R1、R2)中的至少一个电阻器为台面电阻器(MESA-1、MESA-2)。5.根据权利要求1至4任一项所述的补偿器器件(100)，其特征在于：所述至少两个HEMT(Q1、Q2)为GaAsHEMT(HEMT-1、HEMT-2)。6.根据权利要求1至5任一项所述的补偿器器件(100)，其特征在于，还包括：与每个HEMT(Q1、Q2)的栅极连接的输入端口(VS)，其优选地为焊盘(302)，其中，所述输入端口(VS)还与外部栅极电源连接。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢卡·皮亚宗，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44