CN117294293A - 射频开关 - Google Patents

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    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
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Abstract

提供了一种射频开关。所述射频(RF)开关包括：开关晶体管，包括第一端子、第二端子、控制端子和体端子，其中，射频(RF)信号输入至所述第一端子，通过所述第二端子输出所述RF信号，第一电平电压或第二电平电压响应于控制信号而施加到所述控制端子，偏置电压施加到所述体端子；以及偏置开关，连接在所述开关晶体管的所述控制端子与所述体端子之间，并且被配置为当所述开关晶体管关断时导通，以将所述第二电平电压施加到所述体端子。

Description

射频开关
技术领域
以下描述涉及一种射频(RF)开关。
背景技术
射频(RF)开关可在无线通信装置(诸如但不限于，智能电话和平板电脑)中实现各种频率，诸如但不限于，全球移动通信系统(GSM)频率、宽带码分多址(WCDMA)频率、长期演进(LTE)频率等。
通过实现高电阻基板，RF开关可使用利用绝缘体上硅(SOI)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)替代砷化镓(GaAs)技术的互补金属氧化物半导体(CMOS)电路，使得RF开关可具有减小的尺寸并且可使用低电池电压。
RF开关的RF功率逐渐增加。因此，为了承受高耐压，两个或更多个MOSFET可串联堆叠以形成RF开关。然而，串联堆叠或配置多个MOSFET可能导致串联电阻的增大，这可能增加RF插入损耗。为了解决这个问题，应增大MOSFET的尺寸，但是这导致了寄生电容增大并且芯片尺寸也增大的问题。
可将适当的电压施加到MOSFET的栅极端子和体端子，以减小寄生电容并减小芯片尺寸。然而，由于RF功率增大，对于改善上述问题存在限制。
在该背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对所描述的技术的背景的理解，因此其可包含不构成现有技术或现有知识的信息。
发明内容
提供本发明内容以按照简化的形式对选择的构思进行介绍，下面在具体实施方式中进一步描述所述构思。本发明内容既不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总体方面，一种射频(RF)开关包括：开关晶体管，包括第一端子、第二端子、控制端子和体端子，其中，射频(RF)信号输入至所述第一端子，通过所述第二端子输出所述RF信号，第一电平电压或第二电平电压响应于控制信号而施加到所述控制端子，偏置电压施加到所述体端子；以及偏置开关，连接在所述开关晶体管的所述控制端子与所述体端子之间，并且被配置为当所述开关晶体管关断时导通以将所述第二电平电压施加到所述体端子。
所述第二电平电压可以是负电压。
所述开关晶体管和所述偏置开关中的每个可以是N型场效应晶体管(FET)，并且所述偏置开关的控制端子连接到接地端子。
所述RF开关还可包括反相器，所述反相器被配置为使所述控制信号反相，其中，所述开关晶体管和所述偏置开关中的每个可以是N型场效应晶体管(FET)，并且所述偏置开关可被配置为响应于反相后的控制信号而导通或关断。
所述开关晶体管可以是N型场效应晶体管(FET)，并且所述偏置开关是P型FET。
所述偏置开关可被配置为基于偏置控制信号而导通或关断，并且所述偏置控制信号可与所述控制信号同步并且具有与所述控制信号的相位相反的相位。
在一个总体方面，一种RF开关包括：多个第一开关晶体管，串联连接在第一端口和第二端口之间，所述多个第一开关晶体管分别包括：第一漏极端子、第一源极端子、第一栅极端子和第一体端子，其中，射频(RF)信号输入至所述第一漏极端子，通过所述第一源极端子输出所述RF信号，正电压或负电压响应于栅极控制信号而施加到所述第一栅极端子，偏置电压施加到所述第一体端子；以及多个第一偏置开关，分别连接在所述多个第一开关晶体管中的相应一个第一开关晶体管的所述第一栅极端子和所述第一体端子之间，其中，所述多个第一偏置开关被配置为当所述多个第一开关晶体管关断时导通以将所述负电压施加到所述第一体端子。
所述多个第一开关晶体管和所述多个第一偏置开关是N型场效应晶体管(FET)，并且所述多个第一偏置开关的栅极端子连接到接地端子。
所述RF开关还可包括反相器，所述反相器被配置为使栅极控制信号反相，其中，所述多个第一偏置开关被配置为响应于通过所述反相器反相的栅极控制信号而导通或关断，并且其中，所述多个第一开关晶体管和所述多个第一偏置开关是N型场效应晶体管(FET)。
所述多个第一开关晶体管可以是N型场效应晶体管(FET)，并且所述多个第一偏置开关是P型FET。
所述多个第一偏置开关可被配置为基于偏置控制信号导通或关断，并且所述偏置控制信号与所述栅极控制信号同步并且具有与所述栅极控制信号的相位相反的相位。
所述RF开关还可包括多个第二开关晶体管，所述多个第二开关晶体管串联连接在所述第二端口和地之间，并且被配置为当所述多个第一开关晶体管导通时关断。
所述RF开关还可包括多个第二偏置开关，所述多个第二偏置开关可分别连接在所述多个第二开关晶体管中的相应一个第二开关晶体管的第二栅极端子和第二体端子之间，并且可被配置为当所述多个第二开关晶体管关断时导通，以将所述负电压施加到所述第二体端子，其中，所述多个第二开关晶体管可分别包括第二漏极端子、第二源极端子、所述第二栅极端子和所述第二体端子，所述负电压或所述正电压响应于所述栅极控制信号的反相信号而施加到所述第二栅极端子。
在一个总体方面，一种射频(RF)开关包括：第一开关，包括栅极端子、源极端子和体端子；第二开关，连接在所述第一开关的所述栅极端子与所述第一开关的所述体端子之间，并且被配置为基于所述第一开关的关断状态而导通，其中，所述RF开关被配置为响应于控制信号，当所述第一开关关断时向所述第一开关的所述体端子和所述栅极端子施加负电压。
所述第二开关的栅极端子可连接到反相器和接地端子中的一个。
所述第一开关可以是N型场效应晶体管(FET)，并且所述第二开关可以是N型FET和P型FET中的一种。
通过以下具体实施方式和附图，其他特征和方面将是易于理解的。
附图说明
图1示出了根据一个或更多个实施例的实现常规浮体偏置方法的示例射频(RF)开关。
图2示出了根据一个或更多个实施例的实现常规自体偏置方法的示例RF开关。
图3示出了根据一个或更多个实施例的实现同步自体偏置方法的示例射频(RF)开关。
图4示出了图3中所示的栅极控制信号和偏置控制信号的时序。
图5是比较图1至图3中所示的示例RF开关的耐压的曲线图。
图6示出了根据一个或更多个实施例的实现同步自体偏置方法的示例RF开关。
图7示出了根据一个或更多个实施例的实现同步自体偏置方法的示例RF开关。
图8示出了根据一个或更多个实施例的实现同步自体偏置方法的示例RF开关。
图9示出了图6中所示的示例RF开关的堆叠结构。
图10示出了图7中所示的示例RF开关的堆叠结构。
图11示出了图8中所示的示例RF开关的堆叠结构。
图12示出了图6中所示的示例RF开关的堆叠结构的示例。
图13示出了图7中所示的示例RF开关的堆叠结构的示例。
图14示出了图8中所示的示例RF开关的堆叠结构的示例。
在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记可表示相同或相似的要素。附图可不按比例绘制，并且为了清楚、说明和方便起见，可夸大附图中的要素的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供以下具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、变型及等同方案将是易于理解的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是除了必须按照特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将易于理解的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略对已知特征的描述，应注意对特征及其描述的省略也不旨在承认其常识性。
在此描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例仅用于示出在理解本申请的公开内容之后将易于理解的实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式。
尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分将不受这些术语限制。更确切地说，这些术语仅用来将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的要素被描述为“在”另一要素“上”、“连接到”另一要素或“结合到”另一要素时，该要素可直接“在”另一要素“上”、直接“连接到”另一要素或直接“结合到”另一要素，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他要素。相比之下，当要素被描述为“直接在”另一要素“上”、“直接连接到”另一要素或“直接结合到”另一要素时，不存在介于它们之间的其他要素。同样地，例如“在……之间”和“紧接在……之间”以及“邻近于……”和“紧邻于……”的表述也可如前面所描述的那样解释。
在此使用的术语仅用于描述特定示例的目的，并且不用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指出，否则如在此所使用的，单数形式也意在包括复数形式。如在此所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项中的任何一个或者任何两个或更多个的任何组合。如在此所使用的，术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、要素、组件和/或其组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、要素、组件和/或其组合。在此关于示例或实施例的术语“可”的使用(例如，关于示例或实施例可包括或实现什么)意味着存在包括或实现这样的特征的至少一个示例或实施例，但不限于所有示例或实施例包括或实现这样的特征。
除非另有定义，否则在此使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员在理解本公开之后通常理解的含义相同的含义。术语(诸如在常用词典中定义的术语)应被解释为具有与其在相关领域和本公开的上下文中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过度正式的意义来解释，除非在此明确地如此定义。
在整个说明书中，射频(RF)信号可具有(但不限于)通过仅作为示例的以下条目指定的格式：Wi-Fi(IEEE 802.11系列等)、WiMAX(IEEE 802.16系列等)、IEEE 802.20、长期演进(LTE)、演进数据优化(EV-DO)、高速分组接入+(HSPA+)、高速下行链路分组接入+(HSDPA+)、高速上行链路分组接入+(HSUPA+)、增强型数据速率GSM演进(EDGE)、全球移动通信系统(GSM)、全球定位系统(GPS)、通用分组无线服务(GPRS)、码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、增强型数字无绳电信(DECT)、蓝牙、第三代移动通信技术(3G)、第四代移动通信技术(4G)、第五代移动通信技术(5G)以及后来指定的任意其他有线协议和无线协议，但不限于此。
一个或更多个示例可提供一种改善RF开关的耐压的射频(RF)开关。
另外，根据一个或更多个实施例，通过将连接在开关晶体管的栅极端子和体端子之间的偏置晶体管的栅极端子连接到接地端子，可将具有低耐压的晶体管实现为偏置晶体管，使得RF开关的单位成本可降低。
将参照附图详细描述根据一个或更多个实施例的示例RF开关。
图1示出了根据一个或更多个实施例的实现常规浮体偏置方法的示例射频(RF)开关。
参照图1，实现浮体偏置方法的RF开关100可包括开关晶体管110和电阻器RG、RB和RSD。
开关晶体管110可连接在第一端口P1与第二端口P2之间，并且可切换在第一端口P1与第二端口P2之间形成的RF路径。当开关晶体管110导通时，第一端口P1和第二端口P2可彼此连接，因此可发送射频(RF)信号。当开关晶体管110关断时，第一端口P1和第二端口P2可彼此不连接，因此可阻断RF信号。开关晶体管110可用执行开关操作的晶体管(诸如，场效应晶体管(FET)、双极晶体管等)来实现。在图1中，开关晶体管110被示出为N型晶体管，但是可用P型晶体管代替。在下文中，为了便于描述，假设开关晶体管110是N型FET。然而，这仅是示例，并且N型FET可用另一晶体管代替。
开关晶体管110可具有栅极端子G、漏极端子D、源极端子S和体端子B。在示例中，栅极端子G可以是控制端子。
开关晶体管110的漏极端子D可连接到第一端口P1，并且开关晶体管110的源极端子S可连接到第二端口P2。开关晶体管110的栅极端子G可连接到电阻器RG的第一端，并且栅极电压VG可施加到电阻器RG的第二端。栅极电压VG可以是作为开关晶体管110的导通电压的正电压，或者栅极电压VG可以是作为开关晶体管110的关断电压的负电压。
栅极电压VG可由栅极驱动电路(未示出)产生。栅极驱动电路可产生栅极控制信号，并且可根据栅极控制信号，将用于使开关晶体管110导通或关断的栅极电压VG施加到开关晶体管110的栅极端子G。
电阻器RG是栅极电阻器，并且可防止RF信号在开关晶体管110的导通或关断操作期间泄漏到开关晶体管110的栅极端子。
开关晶体管110的体端子B可连接到电阻器RB的第一端，并且偏置电压VB可施加到电阻器RB的第二端。
偏置电压VB可以是0V的电压或负电压，当导通电压施加到开关晶体管110的栅极端子G时，偏置电压VB可具有0V，并且当关断电压施加到晶体管110的栅极端子G时，偏置电压VB可以是负电压。
电阻器RSD可连接在开关晶体管110的漏极端子D与开关晶体管110的源极端子S之间。当开关晶体管110关断时，电阻器RSD可将开关晶体管110的漏极端子D和源极端子S之间的直流(DC)电压维持为相同的电压。
在RF开关100中，电阻器RG和RB分别连接到栅极端子G和体端子B，以使栅极端子G和体端子B浮动，从而栅极端子G的电压和体端子B的电压根据被输入RF信号的漏极端子D的电压而改变。据此，由于可保持RF开关的开/关状态，因此可防止信号失真。
然而，由于在开关晶体管110的体端子B与接地端子之间存在电流泄漏路径，因此可能发生RF能量损耗。
图2示出了根据一个或更多个实施例的实现常规自体偏置方法的RF开关。
参照图2，代替如图1中所示的通过电阻器RB将偏置电压施加到开关晶体管110的体端子B，RF开关200可包括连接在栅极端子G和体端子B之间的二极管接法的偏置晶体管220。开关晶体管210以及电阻器RG和RSD与图1中描述的开关晶体管以及电阻器相同。
偏置电压可与施加到开关晶体管110的栅极端子G的电压一致地施加到开关晶体管110的体端子B。因此，可减少RF功率的损耗，并且可控制体端子B的偏置电压，使得谐波特性得到改善。
在下文中，将描述可通过改善RF开关的体偏置结构来改善RF开关的耐压的实施例。
图3示出了根据一个或更多个实施例的实现同步自体偏置方法的示例射频(RF)开关，并且图4示出了图3中所示的栅极控制信号和偏置控制信号的时序。
参照图3，示例RF开关300可包括开关晶体管310、偏置开关320以及电阻器RG和RSD。开关晶体管310以及电阻器RG和RSD可以与图1中描述的开关晶体管以及电阻器相同。也就是说，RF开关300可包括连接在开关晶体管310的栅极端子G与开关晶体管310的体端子B之间的偏置开关320，而不是图2的所连接的二极管接法的偏置晶体管220。
偏置开关320可根据偏置电压VB导通或关断。根据偏置控制信号，偏置电压VB可以是用于使偏置开关320导通的导通电压或用于使偏置开关320关断的关断电压。偏置开关320的导通电压可以是正电压，并且偏置开关320的关断电压可以是负电压。在示例中，偏置开关320的导通电压可不同于开关晶体管310的导通电压，并且偏置开关320的关断电压可不同于开关晶体管310的关断电压。偏置电压VB可通过偏置驱动电路(图中未示出)产生。偏置驱动电路可产生与栅极控制信号同步的偏置控制信号，使得当开关晶体管310导通时偏置开关320关断。
可根据开关晶体管310的导通/关断状态来控制偏置开关320的导通操作或关断操作，并且当开关晶体管310关断时，偏置开关320可导通，使得负栅极电压可施加到开关晶体管310的体端子B。也就是说，偏置控制信号可与栅极控制信号同步，并且可具有与栅极控制信号的相位相反的相位。
具体地，参照图4，栅极控制信号具有高电平H，并且偏置控制信号具有低电平L。然后，当栅极电压VG变为正电压时，正电压施加到开关晶体管310的栅极端子G，并且开关晶体管310导通。一方面，偏置电压VB变为负电压，使得偏置开关320关断。当偏置开关320关断时，开关晶体管310的栅极端子G和开关晶体管310的体端子B不连接。
接下来，栅极控制信号具有低电平L，并且偏置控制信号具有高电平H。然后，当栅极电压VG变为负电压时，负电压施加到开关晶体管310的栅极端子G，并且开关晶体管310关断。一方面，偏置电压VB变为正电压，使得偏置开关320导通。当偏置开关320导通时，相同的负电压施加到开关晶体管310的栅极端子G和开关晶体管310的体端子B。
通常，向RF开关施加最高电压的条件是当所有晶体管关断时。在该示例中，可通过向开关晶体管310的栅极端子G和开关晶体管310的体端子B施加负电压来改善RF开关的耐压。
在使用图1中所示的浮体偏置方法的RF开关100的示例中，通过与施加到开关晶体管110的栅极端子G的栅极电压分开地向开关晶体管110的体端子B施加电压，开关晶体管110的体端子B的电位根本不与开关晶体管110的栅极端子G的电位同步，使得耐压特性劣化。
另外，在使用图2中所示的自体偏置方法的RF开关200的示例中，开关晶体管210的栅极端子G和开关晶体管210的体端子B连接，但是开关晶体管210的体端子B的电位与开关晶体管210的栅极端子G的电位之间的差表现为与二极管接法的偏置晶体管220的二极管电压降一样大。结果是，开关晶体管210的栅极端子G的电压与开关晶体管210的体端子B的电压不同步，使得可能对RF开关的耐压特性产生损害。
然而，在图3中所示的RF开关300中，偏置开关320可连接在开关晶体管310的栅极端子G与开关晶体管310的体端子B之间，使得开关晶体管310的体端子B的电压与开关晶体管310的栅极端子G的栅极电压同步。也就是说，由于图3中所示的RF开关300可将同步的负电压施加到开关晶体管310的栅极端子G和开关晶体管310的体端子B，因此与图2的RF开关的耐压特性相比，RF开关的耐压特性可得到改善。
图5是比较图1至图3中所示的RF开关的耐压的曲线图。
参照图5，可通过从RF开关输出的谐波分量的幅度来评估RF开关的耐压。图5示出了三次谐波分量。可确定RF开关的击穿发生在从RF开关输出的谐波分量的线性被破坏的时间点，并且可解释为RF开关承受功率直到从RF开关输出的谐波分量的线性被破坏的时间点。因此，可通过从图1至图3中所示的每个RF开关输出的谐波分量的线性被破坏的时间点处的输入功率来比较图1至图3中所示的RF开关的耐压。
如图5中所示，可看出，RF开关的耐压可根据体偏置方法而变化。
具体地，可看出，图3中所示的使用同步自体偏置方法的RF开关①所具有的耐压比图1中所示的使用浮体偏置方法的RF开关③和图2中所示的使用自体偏置方法的RF开关②所具有的耐压高。这意味着为了确保相同的耐压，与图1中所示的使用浮体偏置方法的RF开关③的堆叠晶体管的数量以及图2中所示的使用自体偏置方法的RF开关②的堆叠晶体管的数量相比，图3中所示的使用同步自体偏置方法的RF开关①的堆叠晶体管的数量可减少。
也就是说，由于与图1中所示的RF开关③或图2中所示的RF开关②相比，图3中所示的使用同步自体偏置方法的RF开关①可减少堆叠晶体管的数量，因此RF开关的导通电阻可减小并且RF开关的尺寸可减小。
接下来，在图3中所示的使用同步自体偏置方法的RF开关300的示例中，可分别使用栅极控制信号和偏置控制信号。可选地，可通过仅使用一个控制信号将同步的负电压施加到开关晶体管310的栅极端子G和开关晶体管310的体端子B。将参照图6至图8详细描述该实施例。
图6是示出根据一个或更多个实施例的实现同步自体偏置方法的RF开关的示例的视图。
参照图6，RF开关600可使用N型偏置晶体管620作为图3所示的偏置开关320。在该示例中，RF开关600还可包括反相器630。
N型偏置晶体管620的漏极端子连接到开关晶体管610的栅极端子G，并且N型偏置晶体管620的源极端子连接到开关晶体管610的体端子B。N型偏置晶体管620的栅极端子连接到反相器630的输出端子。
根据栅极控制信号的电平，栅极电压VG可以是作为开关晶体管610的导通电压的正电压，或者可以是作为开关晶体管610的关断电压的负电压。
栅极控制信号可输入到反相器630的输入端子。反相器630使栅极控制信号反相并输出反相信号。根据通过反相器630反相的栅极控制信号，偏置电压VB可以是N型偏置晶体管620的关断电压(例如，负电压)，或者根据通过反相器630反相的反相栅极控制信号，偏置电压VB可以是N型偏置晶体管620的导通电压(例如，正电压)。
具体地，当栅极控制信号具有高电平时，栅极电压VG变为正电压，使得正电压施加到开关晶体管610的栅极端子G，并且开关晶体管610导通。同时，由于栅极控制信号通过反相器630变为低电平，因此偏置电压VB变为负电压，使得N型偏置晶体管620关断。
另一方面，当栅极控制信号具有低电平时，栅极电压VG变为负电压，使得负电压施加到开关晶体管610的栅极端子G，并且开关晶体管610关断。同时，由于栅极控制信号通过反相器630变为高电平，因此偏置电压VB变为正电压，使得N型偏置晶体管620导通。因此，在开关晶体管610的关断状态下，负电压施加到开关晶体管610的体端子B。
也就是说，RF开关600可通过仅使用一个栅极控制信号，在开关晶体管610的关断状态下向开关晶体管610的栅极端子G和开关晶体管610的体端子B施加相同的负电压(与图3中所示的RF开关300类似)。
图7是示出根据一个或更多个实施例的实现同步自体偏置方法的示例RF开关的视图。
参照图7，RF开关700可使用P型偏置晶体管720作为图3中所示的偏置开关320。在该示例中，根据栅极控制信号，栅极电压VG和偏置电压VB可以是正电压或负电压。与N型开关晶体管710不同，P型偏置晶体管720可具有作为导通电压的负电压和作为关断电压的正电压。
由于开关晶体管710是N型而偏置晶体管720是P型，因此当栅极控制信号具有高电平时，栅极电压VG变为正电压，使得正电压施加到开关晶体管710的栅极端子G并且开关晶体管710导通。同时，偏置电压VB也变为正电压，使得P型偏置晶体管720关断。
另一方面，当栅极控制信号具有低电平时，栅极电压VG变为负电压，使得负电压施加到开关晶体管710的栅极端子G，并且开关晶体管710关断。同时，偏置电压VB也变为负电压，使得P型偏置晶体管720导通。因此，在开关晶体管710的关断状态下，负电压施加到开关晶体管710的体端子B。
也就是说，RF开关700可通过仅使用一个栅极控制信号，在开关晶体管710的关断状态下向开关晶体管710的栅极端子G和开关晶体管710的体端子B施加相同的负电压(与图3中所示的RF开关300类似)。
图8示出了根据一个或更多个实施例的使用同步自体偏置方法的示例RF开关。
参照图8，RF开关800可使用N型偏置晶体管820作为图3所示的偏置开关320。在该示例中，与图6不同，N型偏置晶体管820的栅极端子可连接到接地端子。N型偏置晶体管820的漏极端子和源极端子可被配置为对称元件。
N型偏置晶体管820的源极端子可连接到开关晶体管810的栅极端子G，并且N型偏置晶体管820的漏极端子可连接到开关晶体管810的体端子B。即使源极端子和漏极端子的位置改变，漏极端子和源极端子由对称元件构成的偏置晶体管820在操作上也没有差异。
当栅极控制信号具有高电平时，栅极电压VG变为正电压，使得正电压施加到开关晶体管810的栅极端子G，并且开关晶体管810导通。同时，正电压施加到N型偏置晶体管820的源极端子，并且接地电压施加到N型偏置晶体管820的栅极端子。然后，N型偏置晶体管820的栅极端子和源极端子之间的电压变为负电压并且变为低于N型偏置晶体管820的阈值电压，使得N型偏置晶体管820关断。
另一方面，当栅极控制信号具有低电平时，栅极电压VG变为负电压，使得负电压施加到开关晶体管810的栅极端子G，并且开关晶体管810关断。同时，负电压施加到N型偏置晶体管820的源极端子，并且接地电压施加到N型偏置晶体管820的栅极端子。然后，N型偏置晶体管820的栅极端子和源极端子之间的电压大于N型偏置晶体管820的阈值电压，使得N型偏置晶体管820导通。因此，在开关晶体管810的关断状态下，负电压施加到开关晶体管810的体端子B。
也就是说，RF开关800可通过仅使用一个栅极控制信号，在开关晶体管810的关断状态下向开关晶体管810的栅极端子G和开关晶体管810的体端子B施加相同的负电压(类似于图3中所示的RF开关300)。
另外，在图8中所示的RF开关800中，N型偏置晶体管820的栅极端子可连接到接地端子，使得RF开关800使用耐压比图6中所示的RF开关600的N型偏置晶体管620的耐压低的晶体管作为N型偏置晶体管820。例如，假设开关晶体管610的导通电压可以为3V，并且开关晶体管610的关断电压可以为-3V。还假设偏置晶体管620的导通电压可以为3V，并且偏置晶体管620的关断电压可以为-3V。在图6中所示的RF开关600的示例中，当-3V的栅极电压VG施加到开关晶体管610的栅极端子G使得开关晶体管610关断时，3V的偏置电压VB可施加到偏置晶体管620的栅极端子使得偏置晶体管620导通。在该示例中，-3V的栅极电压VG可施加到偏置晶体管620的漏极端子。因此，偏置晶体管620的栅极端子与偏置晶体管620的漏极端子之间的电压差变为6V。另一方面，在图8中所示的RF开关800的示例中，当-3V的栅极电压VG施加到开关晶体管810的栅极端子G使得开关晶体管810关断时，0V可施加到偏置晶体管820的栅极端子使得偏置晶体管820导通。因此，偏置晶体管820的栅极端子与偏置晶体管820的漏极端子之间的电压差变为3V。如上所述，当图8中所示的RF开关800的开关晶体管810关断时偏置晶体管820的栅极端子与偏置晶体管820的漏极端子之间的电压差可小于当图6中所示的RF开关600的开关晶体管610关断时偏置晶体管620的栅极端子与偏置晶体管620的漏极端子之间的电压差。因此，图8中所示的RF开关800的偏置晶体管820可以是耐压比图6中所示的RF开关600的N型偏置晶体管620的耐压低的晶体管。
图9示出了图6中所示的RF开关的堆叠结构的示例，图10示出了图7中所示的RF开关的堆叠结构的示例，并且图11示出了图8中所示的RF开关的堆叠结构的示例。
参照图9至图11，为了确保高耐压，若干个RF开关1001、1002、1003和1004可串联连接在第一端口P1和第二端口P2之间。如图9中所示，在示例中，RF开关1001、1002、1003或1004可被配置为图6中所示的RF开关600，并且如图10中所示，在示例中，RF开关1001、1002、1003或1004可被配置为图7中所示的RF开关700。另外，如图11中所示，在示例中，RF开关1001、1002、1003或1004可被配置为图8中所示的RF开关800。图9至图11示出了堆叠的RF开关的数量为四。然而，这仅是示例，并且一个或更多个实施例不限于此。
在图9至图11中，栅极电压VG可共同施加到RF开关1001、1002、1003和1004。
另外，在图9的示例中，RF开关1001、1002、1003和1004中包括的反相器可用一个公共反相器代替。也就是说，根据通过一个公共反相器反相的栅极控制信号的偏置电压VB可共同施加到RF开关1001、1002、1003和1004中的每个RF开关内的偏置晶体管的栅电极。因此，可简化图9中所示的电路结构。
如上所述，通过在第一端口P1和第二端口P2之间串联堆叠或配置若干个RF开关1001、1002、1003和1004，可实现具有高耐压的RF开关。
另外，如图9至图11中所示，RF开关1001、1002、1003和1004的串联堆叠结构可应用于第一端口P1和第二端口P2之间，但是也可应用于第一端口P1和第二端口P2之间的预定节点与地之间。该实施例在图12至图14中示出。
图12示出了图6中所示的RF开关的堆叠结构的示例，图13是示出图7中所示的RF开关的堆叠结构的示例的视图，并且图14是示出图8中所示的RF开关的堆叠结构的示例的视图。
参照图12至图14，若干个RF开关1001、1002、1003和1004可串联连接在第一端口P1和第二端口P2之间。另外，若干个RF开关2001、2002、2003和2004可串联连接，以在第二端口P2和地之间形成分路开关结构。
如图12中所示，RF开关1001、1002、1003和1004以及RF开关2001、2002、2003和2004可被配置为图6中所示的RF开关600，并且如图13中所示，RF开关1001、1002、1003和1004以及RF开关2001、2002、2003和2004可被配置为图7中所示的RF开关700。另外，如图14中所示，RF开关1001、1002、1003和1004以及RF开关2001、2002、2003和2004可被配置为图8中所示的RF开关800。
如图12至图14中所示，在具有串联开关结构和分路开关结构的RF开关的示例中，当RF信号从第一端口P1传送到第二端口P2时，具有串联开关结构的RF开关1001、1002、1003和1004的开关晶体管导通，并且具有分路开关结构的RF开关2001、2002、2003和2004的开关晶体管关断。另外，当RF信号被阻止发送到第二端口P2时，具有串联开关结构的RF开关1001、1002、1003和1004的开关晶体管关断，并且具有分路开关结构的RF开关2001、2002、2003和2004的开关晶体管导通。
对于该操作，可将反相器添加到分路开关结构，其中，反相器使施加到具有串联开关结构的RF开关1001、1002、1003和1004的开关晶体管的栅极控制信号反相。
在图12的示例中，反相器可设置在RF开关1001、1002、1003和1004中的每个RF开关内。另外，由于使栅极控制信号反相的反相器可添加到分路开关结构，因此当使栅极控制信号反相的反相器连接到RF开关1001、1002、1003和1004中的反相器时，可获得如同不使用反相器的效果。因此，在分路开关结构中，移除RF开关1001、1002、1003和1004中的反相器是可行的，并且可根据栅极控制信号确定偏置电压VB，使得所确定的偏置电压施加到偏置晶体管的栅极端子。
虽然本公开包括具体示例，但是在理解本申请的公开内容之后，对于本领域普通技术人员将易于理解的是，在不脱离权利要求及其等同方案的精神和范围的情况下，可在这些示例中进行形式和细节上的各种改变。在此描述的示例仅被认为是描述性的意义，而不是出于限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述被认为可适用于其他示例中的类似特征或方面。如果所描述的技术以不同的顺序执行，和/或如果以不同的方式组合所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，和/或由其他组件或其等同组件替换或补充所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。
因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同方案来限定，并且在权利要求及其等同方案的范围内的所有变型都应被解释为包括在本公开中。

Claims (16)

1.一种射频开关，包括：
开关晶体管，包括第一端子、第二端子、控制端子和体端子，其中，射频信号输入至所述第一端子，通过所述第二端子输出所述射频信号，第一电平电压或第二电平电压响应于控制信号而施加到所述控制端子，偏置电压施加到所述体端子；以及
偏置开关，连接在所述开关晶体管的所述控制端子与所述体端子之间，并且被配置为当所述开关晶体管关断时导通以将所述第二电平电压施加到所述体端子。
2.根据权利要求1所述的射频开关，其中，所述第二电平电压是负电压。
3.根据权利要求1所述的射频开关，其中，所述开关晶体管和所述偏置开关中的每个是N型场效应晶体管，并且所述偏置开关的控制端子连接到接地端子。
4.根据权利要求1所述的射频开关，所述射频开关还包括反相器，所述反相器被配置为使所述控制信号反相，
其中，所述开关晶体管和所述偏置开关中的每个是N型场效应晶体管，并且所述偏置开关被配置为响应于反相后的控制信号而导通或关断。
5.根据权利要求1所述的射频开关，其中，所述开关晶体管是N型场效应晶体管，并且所述偏置开关是P型场效应晶体管。
6.根据权利要求1所述的射频开关，其中，所述偏置开关被配置为基于偏置控制信号而导通或关断，并且所述偏置控制信号与所述控制信号同步并且具有与所述控制信号的相位相反的相位。
7.一种射频开关，包括：
多个第一开关晶体管，串联连接在第一端口与第二端口之间，所述多个第一开关晶体管分别包括：
第一漏极端子、第一源极端子、第一栅极端子和第一体端子，其中，射频信号输入至所述第一漏极端子，通过所述第一源极端子输出所述射频信号，正电压或负电压响应于栅极控制信号而施加到所述第一栅极端子，偏置电压施加到所述第一体端子；以及
多个第一偏置开关，分别连接在所述多个第一开关晶体管中的相应一个第一开关晶体管的所述第一栅极端子与所述第一体端子之间，
其中，所述多个第一偏置开关被配置为：当所述多个第一开关晶体管关断时导通以将所述负电压施加到所述第一体端子。
8.根据权利要求7所述的射频开关，其中，所述多个第一开关晶体管和所述多个第一偏置开关是N型场效应晶体管，并且所述多个第一偏置开关的栅极端子连接到接地端子。
9.根据权利要求7所述的射频开关，所述射频开关还包括反相器，所述反相器被配置为使所述栅极控制信号反相，
其中，所述多个第一偏置开关被配置为响应于通过所述反相器反相的栅极控制信号而导通或关断，并且
其中，所述多个第一开关晶体管和所述多个第一偏置开关是N型场效应晶体管。
10.根据权利要求7所述的射频开关，其中，所述多个第一开关晶体管是N型场效应晶体管，并且所述多个第一偏置开关是P型场效应晶体管。
11.根据权利要求7所述的射频开关，其中，所述多个第一偏置开关被配置为基于偏置控制信号而导通或关断，并且所述偏置控制信号与所述栅极控制信号同步并且具有与所述栅极控制信号的相位相反的相位。
12.根据权利要求7所述的射频开关，所述射频开关还包括多个第二开关晶体管，所述多个第二开关晶体管串联连接在所述第二端口与地之间，并且被配置为当所述多个第一开关晶体管导通时关断。
13.根据权利要求12所述的射频开关，所述射频开关还包括多个第二偏置开关，所述多个第二偏置开关分别连接在所述多个第二开关晶体管中的相应一个第二开关晶体管的第二栅极端子和第二体端子之间，并且所述多个第二偏置开关被配置为：当所述多个第二开关晶体管关断时导通，以将所述负电压施加到所述第二体端子，
其中，所述多个第二开关晶体管分别包括第二漏极端子、第二源极端子、所述第二栅极端子和所述第二体端子，所述负电压或所述正电压响应于所述栅极控制信号的反相信号而施加到所述第二栅极端子。
14.一种射频开关，包括：
第一开关，包括栅极端子、源极端子和体端子；
第二开关，连接在所述第一开关的所述栅极端子与所述第一开关的所述体端子之间，并且被配置为基于所述第一开关的关断状态而导通，
其中，所述射频开关被配置为响应于控制信号，当所述第一开关关断时向所述第一开关的所述体端子和所述栅极端子施加负电压。
15.根据权利要求14所述的射频开关，其中，所述第二开关的栅极端子连接到反相器和接地端子中的一个。
16.根据权利要求14所述的射频开关，其中，所述第一开关是N型场效应晶体管，并且所述第二开关是N型场效应晶体管和P型场效应晶体管中的一种。
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