CN104270099B - 一种用于功率晶体管的控制谐波阻抗的内匹配结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于功率晶体管的控制谐波阻抗的内匹配结构，包括管芯、连接管芯与输入引脚或者输出引脚的匹配电路，所述匹配电路包括至少一只电容，与输入引脚或者输出引脚通过键合线直接相连的电容与另一端和输入引脚或者输出引脚相连的由键合线构成的电感在晶体管工作频率的两倍处谐振。通过键合线构成的电感与电容在器件工作频率的2倍处谐振，形成短路。这样管芯M1所呈现的谐波阻抗，就不随着外匹配电路的变化而变化。可以通过L4的选取，来调节谐波阻抗，从而提高效率。谐波的阻抗是一个纯感性的，不会消耗任何功率，因此采用这种结构，能够提高功率放大器的效率。
Description
技术领域
本发明涉及功率器件领域，具体涉及一种用于功率晶体管的控制谐波阻抗的内匹配结构。
背景技术
功率器件，主要是基于RF LDMOS结构的功率器件，通常包含以下部分：功率器件管芯，通常是RF LDMOS管芯，输入内匹配电容、输出内匹配电容，如图1和2所示，L1、L2、L3和L4是键合线电感，C1和C2是MOSCAP电容，M1是功率器件管芯，输入用的是T型匹配，输出用的是L型匹配。
在上述功放晶体管的设计中，都假定功率晶体管的输出电容很大，所有的谐波分量都被输出电容给滤掉了，谐波的成分都为0。但是随着现在工艺技术的发展和管芯设计水平的进步，功率晶体管的功率密度在不断提高。以RF LDMOS晶体管为例，管芯的功率密度从0.4W/mm提高到1.2W/mm。相同的晶体管的输出电容只有原来的1/3。这使得晶体管的谐波成分，没有完全被输出电容给滤除。
按照功率放大器的设计理论，如果只利用基波成分，做成的Class-AB类功率放大器，其饱和点的效率，最高只有78%，基波的电压和电流有比较大的叠加，这个叠加变成晶体管自身的热耗，这样严重的降低了功率放大管的效率。但是采用谐波整形的结构，特别是采用基波和二次谐波的叠加，可以大大减小功率晶体管自身的损耗。同时谐波的阻抗是一个纯感性的，不会消耗任何功率。因此采用这种结构，能够提高功率放大器的效率，从Class-AB结构的78%变为Class-J结构的89%，因此，这样可以大幅提高功率晶体管的效率。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术所存在的不足，提供一种用于功率晶体管的控制谐波阻抗的内匹配结构，可以大幅提高功率晶体管的效率。
为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：
一种用于功率晶体管的控制谐波阻抗的内匹配结构，包括管芯、连接管芯与输入引脚或者输出引脚的匹配电路，所述匹配电路包括至少一只电容，与输入引脚或者输出引脚通过键合线直接相连的电容与另一端和输入引脚或者输出引脚相连的由键合线构成的电感在晶体管工作频率的两倍处谐振。
进一步的，所述匹配电路包括两只电容，第一电容与管芯连接，第二电容与输入引脚或者输出引脚连接，所述管芯与输入引脚或者输出引脚相连。
进一步的，所述匹配电路包括两只电容，第一电容与管芯连接，第二电容与输入引脚或者输出引脚连接，所述第一电容与输入引脚或者输出引脚相连。
相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：
本发明所描述的用于功率晶体管的控制谐波阻抗的内匹配结构，通过键合线构成的电感与电容在器件工作频率的2倍处谐振，形成短路。这样管芯M1所呈现的谐波阻抗，就不随着外匹配电路的变化而变化。可以通过L4的选取，来调节谐波阻抗，从而提高效率。谐波的阻抗是一个纯感性的，不会消耗任何功率，因此采用这种结构，能够提高功率放大器的效率。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为传统功率晶体管的键合线打线图；
图2为图1所示功率晶体管结构的电路图；
图3为本发明实施例中第一种输出内匹配结构的键合线打线图；
图4为图3所示内匹配结构的电路图；
图5为本发明实施例中第二种输出内匹配结构的键合线打线图；
图6为图5所示内匹配结构的电路图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例：
在本实施例中，以输出内匹配结构为例，输入内匹配结构可参考输出内匹配结构设置。
在本实施例中，输出内匹配结构中内匹配电容包含两个电容C2、C3。如图3和4所示，L2、L3和L4是键合线电感，C2和C3是MOSCAP电容，M1是功率器件管芯。管芯M1与C2连接，C3与输出引脚连接，M1与输出引脚连接。电感L4和电容C3，在器件工作频率的2倍处谐振，形成短路。这样管芯M1所呈现的谐波阻抗，就不随着外匹配电路的变化而变化。并且可以通过L4的选取，来调节谐波阻抗，从而提高效率。
输出内匹配结构也可以是采用连接如图5和6所示，管芯M1与C2连接，C3与输出引脚连接，C2与输出引脚连接。电感L4和电容C3，在器件工作频率的2倍处谐振，形成短路。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于功率晶体管的控制谐波阻抗的内匹配结构，包括管芯、连接管芯与输入引脚或者输出引脚的匹配电路，其特征在于，所述匹配电路包括至少一只电容，与输入引脚或者输出引脚通过键合线直接相连的电容与另一端和输入引脚或者输出引脚相连的由键合线构成的电感在晶体管工作频率的两倍处谐振。
2.根据权利要求1所述的用于功率晶体管的控制谐波阻抗的内匹配结构，其特征在于，所述匹配电路包括两只电容，第一电容与管芯连接，第二电容与输入引脚或者输出引脚连接，所述管芯与输入引脚或者输出引脚相连。
3.根据权利要求1所述的用于功率晶体管的控制谐波阻抗的内匹配结构，其特征在于，所述匹配电路包括两只电容，第一电容与管芯连接，第二电容与输入引脚或者输出引脚连接，所述第一电容与输入引脚或者输出引脚相连。
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