CN208127877U - 一种基于增强型phemt的esd保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于增强型PHEMT的ESD保护电路，包括ESD偏置电路和电阻，还包括两个串联连接的增强型PHEMT管T1和T2，所述T1的源极与T2的源极连接，所述T1的漏极连接到需要ESD电路保护的芯片焊盘上，所述T2的漏极接地，所述ESD偏置电路设置有两个，分别连接在所述T1的漏极和栅极之间和所述T2的栅极和漏极之间，所述T1的栅极和源极之间连接有电阻R1，所述T2的源极和栅极之间接电阻R2。本实用新型效果采用增强型PHEMT管背靠背串联连接组成ESD保护电路，可以降低负载电容，使得本实用新型适用于高频率电路，采用串联若干个二极管提供ESD偏置电压，可以提高ESD电路的导通电压，使得本实用新型适用于高输入功率的场合，而且可在芯片内部实现，实现成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及ESD保护电路，尤其涉及一种基于增强型PHEMT 的ESD保护电路。
背景技术
设计高频率、高功率的微波电路时，人们会经常采用砷化镓pHMET (英文为Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor，中
文为准高电子迁移率晶体管)器件，例如天线开关、低噪声放大器以及功率放大器等，但是pHMET器件本身的ESD性能很差，ESD (Electro-Static discharge静电释放)电压人体模式只有 100-250V，所以在PHEMT芯片中需要增加ESD保护电路。目前pHMET 的ESD保护电路基本上是外接的，实现成本高。即使有在芯片内部实现的ESD保护电路，也不适用高功率输入场合。本实用新型是针对高功率PHEMT电路，在芯片内部实现ESD保护，大大降低成本。本实用新型另一个特点是，电路本身电容很小，非常适合在高频率电路中使用。
通常的PHEMT芯片ESD保护电路都是外接电压钳位管或二极管，也有在芯片内部ESD保护电路，如图1所示，T1是个耗尽型的PHEMT 管。
采用外接ESD保护电路的缺点是需要额外的元件和PCB布线，结构复杂，成本高。
采用内部耗尽型管子的ESD保护电路，不能适应高功率电路，而且自身寄生电容较大会影响高频信号。
发明内容
针对现有技术中的问题，本实用新型提供一种基于增强型PHEMT 的ESD保护电路，是一种低成本，适用于高频率和高功率输入的ESD 保护电路。
为解决以上问题，本实用新型的解决方案是一种基于增强型PHEMT的ESD保护电路，包括ESD偏置电路和电阻，还包括两个串联连接的增强型PHEMT管T1和T2，所述T1的源极与T2的源极连接，所述T1的漏极连接到需要ESD保护电路保护的芯片焊盘上，所述T2 的漏极接地；
所述ESD偏置电路设置有两个，分别连接在所述T1的漏极和栅极之间和所述T2的栅极和漏极之间；
所述电阻有两个，分别为R1和R2，所述T1的栅极和源极之间连接有电阻R1，所述T2的源极和栅极之间接电阻R2。
作为优选，所述ESD偏置电路包括至少两个串联连接的二极管，最前端的二极管的P端与增强型PHEMT管的漏极连接，中段部分的二极管的N端连接相邻一个二极管的P端，最尾端的二极管的N端与增强型PHEMT管的栅极连接。
作为优选，所述ESD偏置电路设置有两个，其中一个ESD偏置电路为两个串联连接的二极管，分别为二极管D1和二极管D2，所述二极管D2的N端与T1的栅极连接，所述二极管D2的P端与二极管D1 的N端连接，所述二极管D1的P端与T1的漏极连接；
所述另一个ESD偏置电路为两个串联连接的二极管，分别为二极管M1和二极管M2，所述二极管M1的N端与T2的栅极连接，所述二极管M1的P端与二极管M2的N端连接,所述二极管M2的P端与T2 的漏极连接。
作为优选，所述ESD偏置电路设置有两个，其中一个ESD偏置电路为一个二极管D1，所述二极管D1的N端与T1的栅极连接，所述二极管D1的P端与T1的漏极连接；
所述另一个ESD偏置电路为一个二极管M1，所述二极管M1的N 端与T2的栅极连接，所述二极管M1的P端与T2的漏极连接。
增强型PHEMT管T1和T2的栅极和漏极之间的若干个串联连接的二极管提供PHEMT管的偏压。
在电路正常工作时，T1、T2的栅源电压为零，T1和T2都处在关断状态。
当出现正向ESD电压，并且超过的二级管D1到Dn总的导通电压，串联连接的二极管D1到Dn导通，电流流过电阻R1，使得T1的栅源电压升高，当T1的栅源电压超过T1的阚值电压时，T1导通。这时 T2等效为一个正向偏置的二极管，电流进过T1，从T2流向地放掉。
当出现负向ESD电压时，电路的工作原理和出现正向ESD电压时完全类似，当负向ESD电压超过的串联连接的二极管M1到Mn总的导通电压时，二极管M1到Mn导通，电流流过电阻R2，使得T2的栅源电压升高，当T2的栅源电压超过T2的阚值电压时，T2导通。这时 T1等效为一个正向偏置的二极管，电流进过T2，从T1流向外部电路放掉。
T1的栅极和源极之间接电阻R1,T2的源极和栅极之间接电阻R2。电阻R1、R2的作用一方面可以为导通T1、T2提供栅压；另一方面，在T1、T2导通之后，起到一个限流作用。所以R1、R2的阻值尽量大一些，效果更好。
通常微波射频电路的输入阻抗为50欧姆，输入功率越大，其对应的电压幅值也就越大，为了保证ESD保护电路在主电路正常工作时处在关断状态，就需要提高ESD电路的导通电压。ESD偏置电路中的二级管的个数可以决定ESD保护电路的导通电压，二极管个数越多， ESD保护电路的导通电压就越高。
ESD保护电路对主电路来说是负载，其本身电容大小会影响主电路的性能，尤其是对高频电路的影响尤为严重，所有要求ESD保护电路本身的电容要尽量小，以减少对高频电路的影响。
本实用新型中增强型PHEMT管T1和T2采用串联连接，和单个增强型PHEMT管子相比，电容值可以减小一半。在主电路正常工作是， T1和T2是关断的，漏源极电容Cds很小，漏栅极电容Cdg和栅源电容Cgs是串联连接，使整体电容降低。同时ESD偏置电路中的二级管也是串联连接，本身的电容值很低。
从以上描述可以看出，本实用新型具有以下优点：
1、本实用新型采用增强型PHEMT管T1和T2背靠背串联连接组成的ESD保护电路，可以降低负载电容(可以减小一半)，使得本实用新型适用于高频率电路。现有技术中，增强型PHEMT管都用做有源放大用，没有用在ESD保护电路中。
本实用新型通过选择大小合适的增强型PHEMT管T1和T2，ESD 电压人体模式可以达到1000V，大大提高了电路防静电的能力。实际使用时，通过调整增强型PHEMT管的大小，还可以达到更高的ESD电压。
2、本分发明采用串联若干个二极管提供ESD偏置电压，可以提高ESD电路的导通电压，使得本实用新型适用于高输入功率的场合。
3、本实用新型可以在芯片内部实现，实现成本低。
附图说明
图1是背景技术中所述的ESD保护电路的结构示意图；
图2是本实用新型所述的ESD保护电路的结构示意图；
具体实施方式
结合图2，详细说明本实用新型的第一个具体实施例，但不对本实用新型的权利要求做任何限定。
如图2所示，一种基于增强型PHEMT的ESD保护电路，包括ESD 偏置电路和电阻，还包括两个串联连接的增强型PHEMT管T1和T2，所述T1的源极与T2的源极连接，所述T1的漏极连接到需要ESD保护电路保护的芯片焊盘上，所述T2的漏极接地；
所述ESD偏置电路设置有两个，分别连接在所述T1的漏极和栅极之间和所述T2的栅极和漏极之间；
所述电阻有两个，分别为R1和R2，所述T1的栅极和源极之间连接有电阻R1，所述T2的源极和栅极之间接电阻R2。
更具体地，所述ESD偏置电路包括若干个串联连接的二极管，其中一个ESD偏置电路若干个串联连接的二极管用D1到Dn表示，另一个ESD偏置电路若干个串联连接的二极管用M1到Mn；
二极管D1的P端与增强型PHEMT管T1的漏极连接，中段部分的二极管的N端连接相邻一个二极管的P端，二极管Dn的N端与增强型PHEMT管T1的栅极连接；
二极管M1的N端与增强型PHEMT管T2的栅极连接，中段部分的二极管的N端连接相邻一个二极管的P端，二极管Mn的P端与增强型PHEMT管T2的漏极连接。
所述T1和T2是增强型PHEMT管，T1的漏极接到需要ESD保护电路保护的芯片焊盘上，T1的源极接T2的源极，T2的漏极接地。
在T1的漏极和栅极之间连接有若干个串联连接的二极管，二极管D1的P端接T1的漏极，D1的N端接下一个二极管D2的P端，以此类推，第n个二极管Dn的N端接T1的栅极。
在T2的栅极和漏极之间连接有若干个串联连接的二极管，二极管M1的N端接T2的栅极，M1的P端接下一个二极管M2的N端，以此类推，第n个二极管Mn的P端接T2的漏极。
增强型PHEMT管T1和T2的栅极和漏极之间的若干个串联连接的二极管提供PHEMT管的偏压。
在电路正常工作时，T1、T2的栅源电压为零，T1和T2都处在关断状态。
当出现正向ESD电压，并且超过的二级管D1到Dn总的导通电压，串联连接的二极管D1到Dn导通，电流流过电阻R1，使得T1的栅源电压升高，当T1的栅源电压超过T1的阚值电压时，T1导通。这时 T2等效为一个正向偏置的二极管，电流进过T1，从T2流向地放掉。
当出现负向ESD电压时，电路的工作原理和出现正向ESD电压时完全类似，当负向ESD电压超过的串联连接的二极管M1到Mn总的导通电压时，二极管M1到Mn导通，电流流过电阻R2，使得T2的栅源电压升高，当T2的栅源电压超过T2的阚值电压时，T2导通。这时 T1等效为一个正向偏置的二极管，电流进过T2，从T1流向外部电路放掉。
T1的栅极和源极之间接电阻R1,T2的源极和栅极之间接电阻R2。电阻R1、R2的作用一方面可以为导通T1、T2提供栅压；另一方面，在T1、T2导通之后，起到一个限流作用。所以R1、R2的阻值尽量大一些，效果更好。
通常微波射频电路的输入阻抗为50欧姆，输入功率越大，其对应的电压幅值也就越大，为了保证ESD保护电路在主电路正常工作时处在关断状态，就需要提高ESD电路的导通电压。ESD偏置电路中的二级管的个数可以决定ESD保护电路的导通电压，二极管个数越多， ESD保护电路的导通电压就越高。
ESD保护电路对主电路来说是负载，其本身电容大小会影响主电路的性能，尤其是对高频电路的影响尤为严重，所有要求ESD保护电路本身的电容要尽量小，以减少对高频电路的影响。
本实用新型中增强型PHEMT管T1和T2采用串联连接，和单个增强型PHEMT管子相比，电容值可以减小一半。在主电路正常工作是， T1和T2是关断的，漏源极电容Cds很小，漏栅极电容Cdg和栅源电容Cgs是串联连接，使整体电容降低。同时ESD偏置电路中的二级管也是串联连接，本身的电容值很低。
综上所述，本实用新型具有以下优点：
1、本实用新型采用增强型PHEMT管T1和T2背靠背串联连接组成的ESD保护电路，可以降低负载电容(可以减小一半)，使得本实用新型适用于高频率电路。
实践证明，通过选择大小合适的增强型PHEMT管T1和T2，ESD电压人体模式可以达到1000V，大大提高了电路防静电的能力。
2、本分发明采用串联若干个二极管提供ESD偏置电压，可以提高ESD电路的导通电压，使得本实用新型适用于高输入功率的场合。
3、本实用新型可以在芯片内部实现，实现成本低。
可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果，但都在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于增强型PHEMT的ESD保护电路，其特征在于：包括ESD偏置电路和电阻，还包括两个串联连接的增强型PHEMT管T1和T2，所述T1的源极与T2的源极连接，所述T1的漏极连接到需要ESD保护电路保护的芯片焊盘上，所述T2的漏极接地；
所述ESD偏置电路设置有两个，分别连接在所述T1的漏极和栅极之间和所述T2的栅极和漏极之间；
所述电阻有两个，分别为R1和R2，所述T1的栅极和源极之间连接有电阻R1，所述T2的源极和栅极之间接电阻R2。
2.根据权利要求1述的基于增强型PHEMT的ESD保护电路，其特征在于：所述ESD偏置电路包括至少两个串联连接的二极管，最前端的二极管的P端与增强型PHEMT管的漏极连接，中段部分的二极管的N端连接相邻一个二极管的P端，最尾端的二极管的N端与增强型PHEMT管的栅极连接。
3.根据权利要求1述的基于增强型PHEMT的ESD保护电路，其特征在于：所述ESD偏置电路设置有两个，其中一个ESD偏置电路为两个串联连接的二极管，分别为二极管D1和二极管D2，所述二极管D2的N端与T1的栅极连接，所述二极管D2的P端与二极管D1的N端连接，所述二极管D1的P端与T1的漏极连接；
所述另一个ESD偏置电路为两个串联连接的二极管，分别为二极管M1和二极管M2，所述二极管M1的N端与T2的栅极连接，所述二极管M1的P端与二极管M2的N端连接,所述二极管M2的P端与T2的漏极连接。
4.根据权利要求1述的基于增强型PHEMT的ESD保护电路，其特征在于：所述ESD偏置电路设置有两个，其中一个ESD偏置电路为一个二极管D1，所述二极管D1的N端与T1的栅极连接，所述二极管D1的P端与T1的漏极连接；
所述另一个ESD偏置电路为一个二极管M1，所述二极管M1的N端与T2的栅极连接，所述二极管M1的P端与T2的漏极连接。
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| CN201820229237.0U CN208127877U (zh) | 2018-02-09 | 2018-02-09 | 一种基于增强型phemt的esd保护电路 |
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| CN (1) | CN208127877U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113161345A (zh) * | 2021-03-11 | 2021-07-23 | 电子科技大学 | 一种新型的GaN基ESD防护电路 |
-
2018
- 2018-02-09 CN CN201820229237.0U patent/CN208127877U/zh active Active
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