DE102020111863A1 - Gegen elektrische Überlastung tolerante Mikrowellenverstärker - Google Patents

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Miguel Chanca
Javier Alejandro Salcedo
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Abstract

Es werden gegen elektrische Überlastung tolerante Mikrowellenverstärker aufgezeigt. In speziellen Ausführungsformen weist eine monolithische integrierte Mikrowellenschaltung (MMIC) eine Signalkontaktstelle, die ein Hochfrequenz-Signal (RF-Signal) empfängt, eine Massekontaktstelle, einen Balun, der einen Primärbereich, der das RF-Signal empfängt, und einen Sekundärbereich, der ein differenzielles RF-Signal ausgibt, aufweist, einen Verstärker, der das differenzielle RF-Signal verstärkt, und mehrere Entkopplungselemente, von denen einige zwischen dem Primärbereich und der Massekontaktstelle verbunden sind, andere in dem Sekundärbereich mit mehreren Knoten des Verstärkers verbunden sind, und die arbeiten, um den Verstärker gegen elektrische Überlastung zu schützen, auf. Solche elektrischen Überlastungsereignisse können sowohl Ereignisse mit elektrostatischer Entladung (ESD) wie z. B. Ereignisse nach dem Modell einer feldinduzierten geladenen Vorrichtung (FICDM), als auch andere Typen von Überlastbedingungen enthalten.

Description

  • Gebiet der Offenbarung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf elektronische Mikrowellen- und Millimeterwellensysteme mit integrierter Schaltung und insbesondere auf rauscharme Verstärkerschnittstellen mit elektrischem Überlastschutz.
  • HINTERGRUND
  • Spezielle elektronische Systeme können elektrischen Überlastungsereignissen oder elektrischen Signalen kurzer Dauer, die schnell wechselnde Spannung und hohe Leistung aufweisen, ausgesetzt sein. Elektrische Überlastungsereignisse umfassen beispielsweise elektrische Überlastung (EOS) und elektrostatische Entladung (ESD), die aus dem plötzlichen Freisetzen einer Ladung aus einem Objekt oder einer Person zu einem elektronischen System entsteht.
  • Elektrische Überlastungsereignisse können integrierte Schaltungen (ICs) durch Erzeugung von Überspannungszuständen und hohen Niveaus von Leistungsabgabe in relativ kleinen Bereichen der IC beschädigen oder zerstören. Eine hohe Leistungsabgabe kann die IC-Temperatur erhöhen und kann zu zahlreichen Problemen führen, wie z. B. Gate-Oxid-Durchgriff, Beschädigung des Übergangs, Beschädigung des Metalls und Akkumulation von Oberflächenladung.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
  • Es werden gegen elektrische Überlastung tolerante Mikrowellenverstärker aufgezeigt. In speziellen Ausführungsformen weist eine monolithische integrierte Mikrowellenschaltung (MMIC) eine Signalkontaktstelle, die ein Hochfrequenz-Signal (RF-Signal) empfängt, eine Massekontaktstelle, einen Balun, der einen Primärbereich, der das RF-Signal empfängt, und einen Sekundärbereich, der ein differenzielles RF-Signal ausgibt, aufweist, einen Verstärker, der das differenzielle RF-Signal verstärkt, und einen Schutzinduktor, der zwischen dem Primärbereich und der Massekontaktstelle verbunden ist und arbeitet, um den Verstärker gegen elektrische Überlastung zu schützen, auf. Solche elektrischen Überlastungsereignisse enthalten nicht nur Ereignisse mit elektrostatischer Entladung (ESD), sondern andere Typen von Überlastung, wie z. B. Ereignisse nach dem Modell einer feldinduzierten geladenen Vorrichtung (FICDM). Beispielsweise arbeitet der Schutzinduktor als ein Nebenschlussinduktor für den Primärbereich des Baluns und dient dazu, die Überlastbelastung während Überlastungsereignissen von kurzer Dauer zu reduzieren.
  • In einem Aspekt wird eine monolithische integrierte Mikrowellenschaltung (MMIC) mit integriertem elektrischem Überlastungsschutz aufgezeigt. Die MMIC weist eine Signalkontaktstelle, die dazu ausgebildet ist, ein Hochfrequenz-Signal (RF-Signal) zu empfangen, eine erste Massekontaktstelle, einen Balun, der einen Primärbereich, der dazu ausgebildet ist, das RF-Signal zu empfangen, und einen Sekundärbereich, der dazu ausgebildet ist, ein differenzielles RF-Signal auszugeben, einen Verstärker, der dazu ausgebildet ist, das differenzielle RF-Signal zu verstärken, und einen ersten Schutzinduktor, der zwischen dem Primärbereich und der ersten Massekontaktstelle verbunden ist und arbeitet, um den Verstärker gegen elektrische Überlastung zu schützen, auf.
  • In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum elektrischen Überlastungsschutz in einer MMIC aufgezeigt. Das Verfahren enthält Empfangen eines RF-Signals an einer Signalkontaktstelle, Empfangen des RF-Signals in einem Primärbereich eines Baluns und Ausgeben eines differenziellen RF-Signals aus einem Sekundärbereich des Baluns, Verstärken des differenziellen RF-Signals unter Verwendung eines Verstärkers und Schützen des Verstärkers gegen elektrische Überlastung unter Verwendung eines ersten Schutzinduktors, der zwischen dem Primärbereich des Baluns und einer Massekontaktstelle verbunden ist.
  • In einem weiteren Aspekt wird ein Halbleiterrohchip (semiconductor die) aufgezeigt. Der Halbleiterrohchip weist mehrere Kontaktstellen auf, die eine Signalkontaktstelle, die dazu ausgebildet ist, ein RF-Signal zu empfangen, und eine Massekontaktstelle aufweisen. Der Halbleiterrohchip weist ferner einen Balun auf, der einen Primärbereich, der dazu ausgebildet ist, das RF-Signal zu empfangen, und einen Sekundärbereich, der dazu ausgebildet ist, ein differenzielles RF-Signal auszugeben, aufweist, ein Paar von Feldeffekttransistoren (FETs), die dazu ausgebildet sind, das differenzielle RF-Signal zu empfangen, wobei das Paar von FETs einen ersten FET und einen zweiten FET aufweist, und mehrere Eingangsinduktoren, die einen ersten Eingangsinduktor, der zwischen einem ersten Ende des Sekundärbereichs des Baluns und einem Gate des ersten FET elektrisch verbunden ist, und einen zweiten Eingangsinduktor, der zwischen einem zweiten Ende des Sekundärbereichs des Baluns und einem Gate des zweiten FET elektrisch verbunden ist, aufweisen, auf.
  • In einem weiteren Aspekt wird eine MMIC mit integriertem elektrischem Überlastungsschutz aufgezeigt. Die MMIC weist eine RF-Signalkontaktstelle auf, die dazu ausgebildet ist, das RF-Signal zu empfangen, und eine RF-Schaltung, die mit der RF-Signalkontaktstelle gekoppelt ist und ein Transistor-Layout aufweist, das einen Eingangs-FET aufweist, und eine eingebettete Schutzvorrichtung, die zwischen einem Gate und einer Source des Eingangs-FET verbunden ist.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugradarsystems gemäß einer Ausführungsform.
    • 2 ist ein schematisches Diagramm einer Chip-Schnittstelle gemäß einer Ausführungsform.
    • 3 ist ein schematisches Diagramm eines Millimeterwellenverstärkers gemäß einer Ausführungsform.
    • 4 ist ein schematisches Diagramm eines Millimeterwellenverstärkers gemäß einer weiteren Ausführungsform.
    • 5 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Biasversorgungsblocks für einen Millimeterwellenverstärker.
    • 6 ist ein schematisches Diagramm eines Millimeterwellenverstärkers gemäß einer weiteren Ausführungsform.
    • 7 ist ein schematisches Diagramm eines Millimeterwellenverstärkers gemäß einer weiteren Ausführungsform.
    • 8 ist ein schematisches Diagramm eines Millimeterwellenverstärkers gemäß einer weiteren Ausführungsform.
    • 9A ist ein schematisches Diagramm eines Millimeterwellenverstärkers gemäß einer weiteren Ausführungsform.
    • 9B ist ein schematisches Diagramm eines Millimeterwellenverstärkers gemäß einer weiteren Ausführungsform.
    • 9C ist ein schematisches Diagramm eines Millimeterwellenverstärkers gemäß einer weiteren Ausführungsform.
    • 9D ist ein schematisches Diagramm eines Millimeterwellenverstärkers gemäß einer weiteren Ausführungsform.
    • 10 ist ein schematisches Diagramm eines Induktor- und Balun-Layouts gemäß einer Ausführungsform.
    • 11 ist eine Grafik eines Beispiels für Simulationsergebnisse, die einen Vergleich eines Millimeterwellenverstärkers, der mit und ohne Gate-zu-Source-Klemmen implementiert ist, zeigen.
    • 12 ist eine Grafik eines Beispiels für Simulationsergebnisse, die einen Vergleich eines Millimeterwellenverstärkers, der mit und ohne einen Schutzinduktor, der mit einem Primärbereich eines Baluns gekoppelt ist, zeigen.
    • 13 ist eine Grafik eines Beispiels für Simulationsergebnisse, die einen Vergleich eines Millimeterwellenverstärkers, der mit und ohne Schutzinduktoren, die mit Primär- und Sekundärbereichen eines Baluns gekoppelt sind, implementiert ist, zeigen.
    • 14 ist eine Grafik eines Beispiels für Simulationsergebnisse, die einen Vergleich eines Millimeterwellenverstärkers, der mit und ohne Gate-zu-Source-Klemmen und Schutzinduktoren, die mit Primär- und Sekundärbereichen eines Baluns gekoppelt sind, implementiert ist, zeigen.
    • 15 ist eine Grafik eines weiteren Beispiels für Simulationsergebnisse, die einen Vergleich eines Millimeterwellenverstärkers, der mit und ohne einen Schutzinduktor, der mit einem Primärbereich eines Baluns gekoppelt ist, implementiert ist, zeigen.
    • 16 ist eine Grafik eines weiteren Beispiels für Simulationsergebnisse, die einen Vergleich eines Millimeterwellenverstärkers, der mit und ohne Schutzinduktoren, die mit Primär- und Sekundärbereichen eines Baluns gekoppelt sind, implementiert ist, zeigen.
    • 17 ist eine Grafik eines weiteren Beispiels für Simulationsergebnisse, die einen Vergleich eines Millimeterwellenverstärkers, der mit und ohne Gate-zu-Source-Klemmen und Schutzinduktoren, die mit Primär- und Sekundärbereichen eines Baluns gekoppelt sind, implementiert ist, zeigen.
    • 18A ist ein schematisches Diagramm eines Verbundhalbleiter-Transistors mit hoher Elektronenbeweglichkeit (Verbundhalbleiter-HEMT), der mit einem Schnittstellennetz gekoppelt und durch ein Schutzelement geschützt ist.
    • 18B ist eine Grafik eines Beispiels von Kennlinien für Spannung vs. Strom für eine Schottky-Gate-Diodenstruktur eines HEMT.
    • 19 ist ein Querschnitt einer Ausführungsform eines HEMT.
    • 20 ist ein Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines HEMT.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die folgende ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen präsentiert verschiedene Beschreibungen spezifischer Ausführungsformen der Erfindung. Die Erfindung kann jedoch in einer Vielzahl unterschiedlicher Arten ausgeführt werden. In dieser Beschreibung ist auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktional ähnliche Elemente angeben können. Es ist zu verstehen, dass in den Figuren dargestellte Elemente nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet sind. Außerdem ist zu verstehen, dass spezielle Ausführungsformen mehr Elemente als in einer Zeichnung dargestellt und/oder eine Teilmenge der in einer Zeichnung dargestellten Elemente aufweisen können. Ferner können einige Ausführungsformen irgendeine geeignete Kombination von Merkmalen aus zwei oder mehr Zeichnungen integrieren.
  • Spezielle elektronische Systeme weisen Überlastungsschutzschaltungen auf, um Schaltungen oder Komponenten gegen elektrische Überlastungsereignisse zu schützen. Um dazu beizutragen zu garantieren, dass ein elektronisches System zuverlässig ist, können Hersteller das elektronische System unter definierten Belastungsbedingungen überprüfen, die durch Standards beschrieben sein können, die durch verschiedene Organisationen wie z. B. das „Joint Electronic Device Engineering Council“ (JEDEC), die „International Electrotechnical Commission“ (IEC) und das „Automotive Engineering Council“ (AEC) festgelegt sind. Die Standards können eine große Vielzahl elektrischer Überlastungsereignisse abdecken, die elektrische Überlastung (EOS) und/oder elektrostatisch Entladung (ESD) enthalten.
  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugradarsystems gemäß einer Ausführungsform. Das Fahrzeugradarsystem von 1 stellt ein Beispiel einer Anwendung für die Verstärkerschnittstellen dar, die Gegenstand elektrischer Überlastungsbedingungen und durch die Schutzschemas gegen elektrische Überlastung hier geschützt sind.
  • Beispielsweise kann das Fahrzeugradarsystem rauscharme Verstärker (LNAs) aufweisen, die in Übereinstimmung mit den Lehren hier implementiert sind und verwendet werden, um Hochfrequenz-Signal (RF-Signal)e, die von Antennen des/der FahrzeugRadarsystems/Radarsysteme empfangen werden, zu verstärken oder um Signale zu verstärken, die Licht, das durch das eine und/oder die mehreren Lidarsysteme des Fahrzeugs empfangen wird, repräsentieren. Beispielhafte Fahrzeuganwendungen für LNAs enthalten, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Parkassistenz, Kollisionswarnung, Warnung vor Querverkehr, Totwinkeldetektion, adaptive Geschwindigkeitsregelung, autonomes Fahren und/oder Notbremsung/Kollisionsvermeidung.
  • Obwohl 1 eine Beispielanwendung für Millimeterwellenverstärker darstellt, sind die Lehren hier auf einen weiten Bereich von Anwendungen anwendbar. In einem weiteren Beispiel ist ein Millimeterwellenverstärker in ein System phasengesteuerter Gruppenantennen wie z. B. diejenigen, die für Mobilkommunikation und/oder militärische und Verteidigungssysteme verwendet werden, integriert.
  • Obwohl spezielle Ausführungsformen hier zum Bereitstellen von Verstärkung für Millimeterwellen geeignet sind, sind andere Frequenzbereiche möglich. Beispielsweise sind die Lehren hierfür RF-Kommunikationssysteme, die über einen weiteren Bereich von Frequenzen arbeiten, anwendbar, die nicht nur RF-Signale zwischen 100 MHz und 7 GHz, sondern auch höhere Frequenzen, wie z. B. diejenigen in dem X-Band (etwa 7 GHz bis 12 GHz), dem Ku-Band (etwa 12 GHz bis 18 GHz), dem K-Band (etwa 18 GHz bis 27 GHz), dem Ka-Band (etwa 27 GHz bis 40 GHz), dem V-Band (etwa 40 GHz bis 75 GHz) und/oder dem W-Band (etwa 75 GHz bis 110 GHz), enthalten. Dementsprechend sind die Lehren hier für eine große Vielzahl von RF-Kommunikationssystemen anwendbar, die Mikrowellenkommunikationssysteme enthalten.
  • Die durch die Verstärker verstärkten RF-Signale können einer Vielzahl von Kommunikationsstandards zugeordnet sein, die, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, das globale System für Mobilkommunikation (GSM), erweiterte Datenraten für GSM-Weiterentwicklung (EDGE), Codemultiplex (CDMA), Breitband-CDMA (W-CDMA), 3G, Langzeitentwicklung (LTE), 4G und/oder 5G und außerdem andere proprietäre und nicht proprietäre Kommunikationsstandards enthalten.
  • Elektrischer Überlastungsschutz für Mikrowellenverstärker
  • 2 ist ein schematisches Diagramm einer Chip-Schnittstelle 60 gemäß einer Ausführungsform. Die Chip-Schnittstelle 60 weist sowohl eine Vielzahl von Kontaktstellen (hier auch als Pins bezeichnet) als auch verschiedene Schaltungen eines Halbleiterrohchips oder Chips auf. Die Chip-Schnittstelle 60 von 2 stellt eine Ausführungsform einer Chip-Schnittstelle dar, die in Übereinstimmung mit einem oder mehreren Merkmalen der vorliegenden Offenbarung implementiert sein kann. Die Chip-Schnittstelle 60 entspricht einer Eingangs/Ausgangs- (I/O-) Schnittstelle eines Halbleiterrohchips, wie z. B. einer monolithischen integrierten Mikrowellen- oder Millimeterwellenschaltung (MMIC).
  • In der dargestellten Ausführungsform weist die Chip-Schnittstelle 60 eine Vielzahl von Pins oder Kontaktstellen auf, die eine Eingangssignalkontaktstelle 1, eine Ausgangssignalkontaktstelle 2, eine RF-Signalkontaktstelle 3, eine erste Kontaktstelle 5 für hohe Leistung (VDD1) für eine erste Leistungsdomäne, eine zweite Kontaktstelle 6 für hohe Leistung (VDD2) für eine zweite Leistungsdomäne, eine erste Kontaktstelle 7 für niedrige Leistung oder Masse (VSS1) für die erste Leistungsdomäne, eine zweite Kontaktstelle 8 für niedrige Leistung (VSS2) für die zweite Leistungsdomäne und eine ESD-Kontaktstelle 9 für niedrige Leistung (ESDVSS) aufweisen. Obwohl ein Beispiel für Kontaktstellen gezeigt ist, kann eine Chip-Schnittstelle einen weiten Bereich von Typen für Kontaktstellen aufweisen, die, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Eingangs- und/oder Ausgangs- (IO-) Kontaktstellen, Stromversorgungskontaktstellen und/oder Massekontaktstellen enthalten. Obwohl eine spezielle Anzahl von Kontaktstellen gezeigt ist, können mehr oder weniger Kontaktstellen enthalten sein und/oder eine andere Anordnung von Kontaktstellen kann verwendet sein.
  • In der dargestellten Ausführungsform weist die Chip-Schnittstelle 60 ferner eine erste Kernschaltung 31 (die digital, analog oder für gemischtes Signal sein kann) und eine zweite Kernschaltung 32, die zwischen der Eingangssignalkontaktstelle 1 und der Ausgangssignalkontaktstelle 2 in einer Kaskade verbunden sind, auf.
  • Die Chip-Schnittstelle 60 weist ferner eine primäre Vorwärtsüberlastungsschutzschaltung 11 für die Eingangssignalkontaktstelle 1, eine primäre Rückwärtsüberlastungsschutzschaltung 12 für die Eingangssignalkontaktstelle 1, eine sekundäre Vorwärtsüberlastungsschutzschaltung 13 für die Eingangssignalkontaktstelle 1, eine sekundäre Rückwärtsüberlastungsschutzschaltung 14 für die Eingangssignalkontaktstelle 1, eine erste Versorgungsklemme 15 zwischen VDD1 und VSS1, eine zweite Versorgungsklemme 16 zwischen VDD1 und ESDVSS, eine dritte Versorgungsklemme 17 zwischen VDD2 und ESDVSS, eine vierte Versorgungsklemme 18 zwischen VDD2 und VSS2, eine primäre Vorwärtsschutzschaltung 19 für die Ausgangssignalkontaktstelle 2, eine primäre Rückwärtsschutzschaltung 20 für die Ausgangssignalkontaktstelle 2, einen Mikrowellenverstärker 21, einen Schutzinduktor 22, eine/n Biasversorgungsblock oder -schaltung 23, ein erstes Paar von antiparallelen Dioden zwischen VSS1 zu ESDVSS, ein zweites Paar antiparalleler Dioden 36 zwischen VSS2 und ESDVSS, einen über das Gate geerdeten FET 37, der zwischen dem Eingang der zweiten Kernschaltung 32 und VSS2 verbunden ist, und einen Balun 50 auf.
  • Darüber hinaus sind verschiedene Widerstände gezeigt, die einen Eingangswiderstand Rin1 zu der ersten Kernschaltung 131, einen Eingangswiderstand Rin2 zu der zweiten Kernschaltung 32, und verschiedene Widerstände, die den Widerstandswerten der Metallisierung, die zum Führen der Stromversorgungen durchgehend durch die Chip-Schnittstelle 60 verwendet werden, zugeordnet sind, enthalten.
  • Die Chip-Schnittstelle 60 von 2 stellt eine Ausführungsform einer Chip-Schnittstelle dar, die in Übereinstimmung mit einem oder mehreren Merkmalen der vorliegenden Offenbarung implementiert sein kann. Obwohl ein Beispiel für Schaltungen für eine Chip-Schnittstelle gezeigt ist, kann eine Chip-Schnittstelle einen weiten Bereich von Typen und/oder Anzahlen von Schaltungen enthalten. Dementsprechend sind andere Implementierungen möglich.
  • Ein Abschnitt der Chip-Schnittstelle 60 weist Kontaktstellen und Schaltungsanordnung zur Verstärkung von RF-Signalen auf. Beispielsweise weist die Chip-Schnittstelle 60 die RF-Signalkontaktstelle 3, die Massekontaktstelle 8 (in diesem Beispiel VSS2), die Stromversorgungskontaktstelle 6 (in diesem Beispiel VDD2), den Balun 50, den Mikrowellenverstärker 21, den Schutzinduktor 22 und den Biasversorgungsblock 23 auf.
  • Der Balun 50 weist einen Primärbereich 51, der ein RF-Signal von der RF-Signalkontaktstelle 3 empfängt, und einen Sekundärbereich 52, der ein differenzielles RF-Signal für den Mikrowellenverstärker 21 zur Verstärkung bereitstellt, auf. Der Primärbereich 51 und der Sekundärbereich 52 des Balun 50 sind magnetisch gekoppelt.
  • Wie in 2 gezeigt ist, nimmt der Biasversorgungsblock 23 eine Versorgungsspannung aus der Stromversorgungskontaktstelle 6 auf und versorgt den Mikrowellenverstärker 21 mit einer regulierten Versorgungsspannung und/oder einem oder mehreren gesteuerten Bias-Strömen. Der Mikrowellenverstärker 21 nimmt außerdem eine Erde-Spannung aus der Massekontaktstelle 8 auf.
  • Der Schutzinduktor 22 ist zwischen dem Primärbereich 51 des Balun 50 und der Massekontaktstelle 8 elektrisch verbunden und arbeitet, um den Mikrowellenverstärker 21 gegen elektrische Überlastung zu schützen. Zusätzlich oder alternativ kann der Mikrowellenverstärker 21 mit irgendeiner der hier offenbarten Schutzstrukturen implementiert sein. In speziellen Implementierungen ist der Mikrowellenverstärker 21 ein Millimeterwellenverstärker.
  • 3 ist ein schematisches Diagramm eines Millimeterwellenverstärkers 150 gemäß einer Ausführungsform. Der Millimeterwellenverstärker 150 weist einen Balun 125, ein Paar von Eingangsinduktoren 126, eine Verstärkungsschaltungsanordnung 127, ein Paar von Source-Induktoren 128, einen ersten kreuzgekoppelten Kondensator 131 und einen zweiten kreuzgekoppelten Kondensator 132 auf.
  • Obwohl der Millimeterwellenverstärker 150 eine Ausführungsform für einen Verstärker darstellt, der mit Schutz gegen elektrische Überlastung implementiert ist, sind die Lehren hier auf Verstärker, die auf eine große Vielzahl von Arten implementiert sind, anwendbar. Darüber hinaus sind die Lehren hier auch auf andere Typen von RF-Schaltungen, die ein differenzielles RF-Signal aus einem Balun verarbeiten, anwendbar.
  • Wie in 3 gezeigt ist, weist der Balun 125 einen Primärbereich 135 auf, der ein RF-Signal von der RF-Signalkontaktstelle 101 empfängt. Der Primärbereich 135 ist zwischen der RF-Signalkontaktstelle 101 und einer Erdspannung, die durch eine Massekontaktstelle (in 3 nicht gezeigt) bereitgestellt ist, elektrisch verbunden. Der Balun 125 weist ferner einen Sekundärbereich 136 auf, der ein differenzielles RF-Signal ausgibt, das mit Hilfe des Paars von Eingangsinduktoren 126 für die Verstärkungsschaltungsanordnung 127 bereitgestellt wird.
  • In der dargestellten Ausführungsform weist die Verstärkungsschaltungsanordnung 127 einen ersten Verstärkungs-Feldeffekttransistor (Verstärkungs-FET) 141 und einen zweiten Verstärkungs-FET 142 auf. Zusätzlich weisen die Eingangsinduktoren 126 einen ersten Eingangsinduktor 137 und einen zweiten Eingangsinduktor 138 auf. Wie in 3 gezeigt ist, ist ein Gate des ersten Verstärkungs-FET 141 mit einem ersten Ende des Sekundärbereichs 136 des Baluns 125 mit Hilfe des ersten Eingangsinduktors 137 elektrisch verbunden, während ein Gate des zweiten Verstärkungs-FET 142 mit einem zweiten Ende des Sekundärbereichs 136 des Baluns 125 mit Hilfe des zweiten Eingangsinduktors 138 elektrisch verbunden ist.
  • Das Aufnehmen des ersten Eingangsinduktors 137 und des zweiten Eingangsinduktors 138 trägt zum Schützen des ersten Verstärkungs-FET 141 und des zweiten Verstärkungs-FET 142 vor Beschädigung bei. Beispielsweise können der erste Eingangsinduktor 137 und der zweite Eingangsinduktor 138 dazu dienen, Hochfrequenzströme dagegen zu sperren oder zu hemmen, die Gates der FETs zu erreichen und einen Spannungsaufbau zu verursachen.
  • Der erste Verstärkungs-FET 141 und der zweite Verstärkungs-FET 142 können auf eine große Vielzahl von Arten implementiert sein, wie z. B. unter Verwendung von Metalloxidhalbleiter-Transistoren (MOS), FinFET-Transistoren und/oder Verbundhalbleiter-Transistoren, wie z. B. Transistoren mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMTs). Somit sind die Lehren hier auf einen weiten Bereich von Verarbeitungstechnologien anwendbar, die, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Siliziumprozesse (beispielsweise Silizium-auf-Isolator oder SOI) und Verbundhalbleiterprozesse (beispielsweise Galliumnitrid oder GaN) enthalten. Obwohl ein Beispiel mit n-Typ-Transistoren gezeigt ist, sind die Lehren hier auch auf Verstärker mit p-Typ-Transistoren oder einer Kombination aus p-Typ- und n-Typ-Transistoren anwendbar. Darüber hinaus sind, obwohl ein Beispiel mit FETs gezeigt ist, die Lehren hier auch auf Verstärker anwendbar, die mit Bipolartransistoren oder einer Kombination aus FETs und Bipolartransistoren implementiert sind. Außerdem sind die Lehren hier auch auf andere Typen von RF-Schaltungen, die ein differenzielles RF-Signal aus einem Balun verarbeiten, anwendbar.
  • Der erste Verstärkungs-FET 141 und der zweite Verstärkungs-FET 142 können irgendeine geeignete Geometrie aufweisen, wie z. B. eine kleinste Kanallänge für die Technologie (um verbesserte Leistung bei Mikrowellenfrequenzen bereitzustellen) und eine Breite, die basierend auf Beschränkungen für den Rauschfaktor (NF) ausgewählt ist. Die FET-Layouts können Mehrfachkontaktstiftvorrichtungen aufweisen, die unter Verwendung einer Metallisierung elektrisch miteinander verbunden sind. In einem Beispiel weist jeder Verstärkungs-FET 64 Kontaktstifte der Breite 320 nm auf, um eine Gesamtbreite der Vorrichtung von 18 µm zu erreichen. Andere Implementierungen sind jedoch möglich.
  • Wie in 3 gezeigt ist, weist das Paar von Source-Induktoren 128 einen ersten Source-Induktor 143, der zwischen einer Source des ersten Verstärkungs-FET 141 und einer Erdspannung elektrisch verbunden ist, und einen zweiten Source-Induktor 144, der zwischen einer Source des zweiten Verstärkungs-FET 142 und der Erdspannung elektrisch verbunden ist, auf.
  • Die Erdspannung für die Sources des ersten Verstärkungs-FET 141 und des zweiten Verstärkungs-FET 142 kann gleich der Erdspannung des Primärbereichs 135 des Baluns 125 oder von ihr verschieden sein.
  • In einem Beispiel stellt eine gemeinsame Massekontaktstelle eine Erdspannung für den Primärbereich 135 des Baluns 125 und für die Sources des ersten Verstärkungs-FET 141 und des zweiten Verstärkungs-FET 142 bereit.
  • In einem zweiten Beispiel stellt die erste Massekontaktstelle eine erste Erdspannung für den Primärbereich 135 des Baluns 125 bereit, während eine zweite Massekontaktstelle eine zweite Erdspannung für die Sources des ersten Verstärkungs-FET 141 und des zweiten Verstärkungs-FET 142 bereitstellt. In speziellen Implementierungen sind die erste Massekontaktstelle und die zweite Massekontaktstelle innerhalb des Chips unter Verwendung einer Entkopplungsschaltung wie z. B. eines Entkopplungsinduktors und/oder antiparalleler Dioden verbunden. Somit sind die Lehren hier auf Chip-Schnittstellen anwendbar, die mehrere Massedomänen aufweisen, die innerhalb des Chips oder außerhalb des Chips gekoppelt sind, um eine gewünschte Größe der Isolation zu erreichen.
  • Der erste kreuzgekoppelte Kondensator 131 ist zwischen einem Gate des ersten Verstärkungs-FET 141 und einem Drain des zweiten Verstärkungs-FET 142 elektrisch verbunden. Zusätzlich ist der zweite kreuzgekoppelte Kondensator 132 zwischen einem Gate des zweiten Verstärkungs-FET 142 und einem Drain des ersten Verstärkungs-FET 141 elektrisch verbunden. In speziellen Implementierungen sind die kreuzgekoppelten Kondensatoren als Metall-Oxid-Metall- (MOM-) Kondensatoren implementiert. Die kreuzgekoppelten Kondensatoren können irgendeine geeignete Kapazität aufweisen, wie z. B. eine Kapazität im Bereich von 5 fF bis 25 fF.
  • Der Millimeterwellenverstärker 150 stellt in diesem Beispiel ein differenzielles RF-Signal zwischen den Drains des ersten Verstärkungs-FET 141 und des zweiten Verstärkungs-FET 142 bereit. In speziellen Implementierungen wird mit Hilfe der Drains des ersten Verstärkungs-FET 141 und des zweiten Verstärkungs-FET 142 auch Leistung für den Millimeterwellenverstärker 150 bereitgestellt. Beispielsweise kann der Millimeterwellenverstärker 150 ferner einen ersten Drosselinduktor, der zwischen dem Drain des ersten Verstärkungs-FET 141 und einer regulierten Versorgungsspannung aus einem Biasversorgungsblock elektrisch verbunden ist, und einen zweiten Drosselinduktor, der zwischen dem Drain des zweiten Verstärkungs-FET 142 und der regulierten Versorgungsspannung elektrisch verbunden ist, aufweisen.
  • 4 ist ein schematisches Diagramm eines Millimeterwellenverstärkers 160 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Millimeterwellenverstärker 160 weist einen Balun 125, einen ersten kreuzgekoppelten Kondensator 131, einen zweiten kreuzgekoppelten Kondensator 132, einen ersten Eingangsinduktor 137, einen zweiten Eingangsinduktor 138, einen ersten Verstärkungs-FET 141, einen zweiten Verstärkungs-FET 142, einen ersten Source-Induktor 143, einen zweiten Source-Induktor 144 und einen Schutzinduktor 151 (hier auch als ein erster Schutzinduktor oder Induktor L1 bezeichnet) auf.
  • Der Millimeterwellenverstärker 160 von 4 ist ähnlich dem Millimeterwellenverstärker 150 von 3, außer dass der Millimeterwellenverstärker 160 ferner den Schutzinduktor 151 aufweist.
  • Das Aufnehmen des Schutzinduktors 151 trägt zum Schützen gegen elektrische Überlastungsereignisse an der RF-Signalkontaktstelle 101 bei. Solche elektrischen Überlastungsereignisse enthalten nicht nur ESD-Ereignisse, sondern andere Typen von Überlastung, wie z. B. Ereignisse nach dem Modell einer feldinduzierten geladenen Vorrichtung (FICDM). Beispielsweise arbeitet der Schutzinduktor 151 als ein Nebenschlussinduktor für den Primärbereich 135 des Baluns 125 und dient dazu, die Überlastbelastung während Überlastungsereignissen von kurzer Dauer zu reduzieren.
  • In speziellen Implementierungen ist der Schutzinduktor 151 mit einer Mittelanzapfung des Primärbereichs 135 des Baluns 125 elektrisch verbunden.
  • Der Schutzinduktor 151 kann irgendeine geeignete Induktivität aufweisen, beispielsweise eine Induktivität von wenigstens 150 pH. In speziellen Implementierungen weist der Schutzinduktor 151 eine maximale Induktivität auf, die basierend auf der ESD-Ereignisleistung bei 10 GHz ausgewählt ist.
  • 5 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Biasversorgungsblocks 200 für einen Millimeterwellenverstärker. Beispielsweise stellt der Biasversorgungsblock 200 eine Ausführungsform des Biasversorgungsblocks 23 von 2 dar. Obwohl 5 eine Ausführungsform eines Biasversorgungsblocks darstellt, sind die Lehren hier auf Biasversorgungsblöcke anwendbar, die auf andere Weise implementiert sind.
  • In der dargestellten Ausführungsform weist der Biasversorgungsblock 200 einen ersten p-Typ-Feldeffekttransistor (PFET) 181, einen zweiten PFET 182, einen dritten PFET 183, einen vierten PFET 184, einen fünften PFET 185, einen ersten Verstärker 187, einen zweiten Verstärker 188, einen dritten Verstärker 189, einen ersten Biaswiderstand 191, einen zweiten Biaswiderstand 192 und einen Spannungsteiler 194, der einen ersten Spannungsteilerwiderstand 195 und einen zweiten Spannungsteilerwiderstand 196 aufweist, auf.
  • In 5 ist der Millimeterwellenverstärker als ein Transkonduktanzverstärkungselement dargestellt, das schematisch als ein n-Typ-Feldeffekttransistor (NFET) 171 abgebildet ist. Der Millimeterwellenverstärker kann jedoch auf irgendeine geeignete Weise implementiert sein. Obwohl eine Ausführungsform eines Biasversorgungsblocks abgebildet ist, kann ein Millimeterwellenverstärker auf eine große Vielzahl von Arten Leistung aufnehmen.
  • In der dargestellten Ausführungsform nimmt der Biasversorgungsblock 200 eine Versorgungsspannung VDD (beispielsweise 0,9 V) aus einer Stromversorgungskontaktstelle (in 5 nicht gezeigt) auf. Der Biasversorgungsblock 200 nimmt auch eine Referenzspannung VREF (beispielsweise 0,7 V) auf, die eine Bandabstandspannung sein kann. Darüber hinaus nimmt der Biasversorgungsblock 200 ferner auch einen Referenzstrom Iref auf. Die Referenzspannung VREF und der Referenzstrom Iref können innerhalb des Chips, außerhalb des Chips oder in einer Kombination daraus erzeugt werden.
  • Wie in 5 gezeigt ist, weist der Biasversorgungsblock 200 eine erste Steuerschleife auf, die eine regulierte Versorgungsspannung (die in diesem Beispiel Vdrain entspricht) im Wesentlichen gleich der Referenzspannung VREF einstellt. Zusätzlich weist der Biasversorgungsblock 200 eine zweite Steuerschleife auf, die arbeitet, um einen Strom durch das Transkonduktanzverstärkungselement 171 im Wesentlichen gleich dem Referenzstrom (Iref) zu steuern. Wenn er verwendet wird, um einen Millimeterwellenverstärker mit Biasspannung/strom zu versorgen, steuert der Biasversorgungsblock 200 die Versorgungsspannung und den Strom des Millimeterwellenverstärkers (der schematisch als NFET 171 repräsentiert ist) streng.
  • In einigen Ausführungsformen entspricht der NFET 171 einem aus dem ersten Verstärkungs-FET 141 oder dem zweiten Verstärker-FET 142 aus den 3, 4 und 6-9D. In speziellen Ausführungsformen wird die abgebildete Schaltungsanordnung des Biasversorgungsblocks 200 repliziert, um regulierte Spannungen und gesteuerte Biasströme für jeden Transistor eines Eingangstransistorpaars eines Millimeterwellendifferenzverstärkers bereitzustellen. Beispielsweise kann eine erste Instanziierung der abgebildeten Schaltungsanordnung verwendet werden, um den ersten Verstärkungs-FET 141 der 3, 4 und 6-9D mit Biasspannung/strom zu versorgen (wobei die erste Instanziierung des NFET 171 dem ersten Verstärkungs-FET 141 entspricht), während eine zweite Instanziierung der abgebildeten Schaltungsanordnung verwendet werden kann, um den zweiten Verstärkungs-FET 142 der 3, 4 und 6-9D mit Biasspannung/strom zu versorgen (wobei die zweite Instanziierung des NFET 171 dem zweiten Verstärkungs-FET 142 entspricht).
  • In der dargestellten Ausführungsform erzeugt der Biasversorgungsblock 200 außerdem einen Teststrom Itest, der verarbeitet werden kann, um die Genauigkeit der abgebildeten Biasstromsteuerschleife zu verifizieren.
  • 6 ist ein schematisches Diagramm eines Millimeterwellenverstärkers 250 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Millimeterwellenverstärker 250 weist einen Balun 125, einen ersten kreuzgekoppelten Kondensator 131, einen zweiten kreuzgekoppelten Kondensator 132, einen ersten Eingangsinduktor 137, einen zweiten Eingangsinduktor 138, einen ersten Verstärkungs-FET 141, einen zweiten Verstärkungs-FET 142, einen ersten Source-Induktor 143, einen zweiten Source-Induktor 144, einen ersten Schutzinduktor 151 (hier auch als ein Induktor L1 bezeichnet), einen zweiten Schutzinduktor 152 (hier auch als ein Induktor L2 bezeichnet), einen Kondensator 241, einen Widerstand 242 und eine Spannungsquelle 243 auf.
  • Der Millimeterwellenverstärker 250 von 6 ist ähnlich dem Millimeterwellenverstärker 160 von 4, außer dass der Millimeterwellenverstärker 250 ferner den zweiten Schutzinduktor 152, den Kondensator 241, den Widerstand 242 und die Spannungsquelle 243 aufweist.
  • Wie in 6 gezeigt ist der zweite Schutzinduktor 152 mit dem Sekundärbereich 136 des Baluns 125 elektrisch verbunden. In speziellen Implementierungen ist der zweite Schutzinduktor 152 mit einer Mittelanzapfung des Sekundärbereichs 136 verbunden. Der zweite Schutzinduktor 152 kann irgendeinen geeigneten Induktivitätswert aufweisen, beispielsweise eine Induktivität von wenigstens 150 pH.
  • Der zweite Schutzinduktor 152 ist mit dem Kondensator 241 zwischen dem Sekundärbereich 136 des Baluns 125 und einer Erdspannung aus einer Massekontaktstelle in Reihe elektrisch verbunden.
  • In speziellen Implementierungen können der erste Schutzinduktor 151 und/oder der zweite Schutzinduktor 152 mit dem Balun 125 mit Hilfe einer Metallisierungsoption verbunden werden. Somit können der erste Schutzinduktor 151 und/oder der zweite Schutzinduktor 152 über Metall programmierbar sein, um je nach Bedarf zusätzliches Klemmen bereitzustellen.
  • Wie in 6 gezeigt ist, ist die Spannungsquelle 242 parallel zu dem Kondensator 241 elektrisch verbunden und arbeitet, um eine Eingangsgleichspannung für den ersten Verstärkungs-FET 141 und den zweiten Verstärkungs-FET 142 zu steuern. In speziellen Implementierungen wird der Spannungspegel der Spannungsquelle 242 durch eine Steuerschleife eines Versorgungssteuerblocks gesteuert, und dadurch ist die Steuerung für einen Biasstrom durch den Verstärker 250 bereitgestellt.
  • 7 ist ein schematisches Diagramm eines Millimeterwellenverstärkers 270 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Millimeterwellenverstärker 270 weist einen Balun 125, einen ersten kreuzgekoppelten Kondensator 131, einen zweiten kreuzgekoppelten Kondensator 132, einen ersten Eingangsinduktor 137, einen zweiten Eingangsinduktor 138, einen ersten Verstärkungs-FET 141, einen zweiten Verstärkungs-FET 142, einen ersten Source-Induktor 143, einen zweiten Source-Induktor 144, einen Schutzinduktor 151, einen ersten Klemm-FET 261, einen zweiten Klemm-FET 262, einen gemeinsamen Gate-Widerstand 263 und einen Entkopplungsinduktor 265 auf.
  • Der Millimeterwellenverstärker 270 von 7 ist ähnlich dem Millimeterwellenverstärker 160 von 4, außer dass der Millimeterwellenverstärker 270 ferner den ersten Klemm-FET 261, den zweiten Klemm-FET 262, den gemeinsamen Gate-Widerstand 263 und den Entkopplungsinduktor 265 aufweist. Zusätzlich arbeitet die dargestellte Ausführungsform unter Verwendung mehrerer Massedomänen (die in diesem Beispiel einer ersten Massekontaktstelle 102 und einer zweiten Massekontaktstelle 103 zugeordnet sind), die unter Verwendung einer Entkopplungsschaltung (die in diesem Beispiel dem Entkopplungsinduktor 265 entspricht) voneinander entkoppelt sind.
  • Der erste Klemm-FET 261 ist über das Gate und die Source des ersten Verstärkungs-FET 141 elektrisch verbunden, während der zweite Klemm-FET 262 über das Gate und die Source des zweiten Verstärkungs-FET 142 elektrisch verbunden ist. Zusätzlich weist der gemeinsame Widerstand 263 ein erstes Ende, das mit der ersten Massekontaktstelle 102 elektrisch verbunden ist, und ein zweites Ende, das mit einem Gate des ersten Klemm-FET 261 und einem Gate des zweiten Klemm-FET 262 elektrisch verbunden ist, auf. Andere Implementierungen sind jedoch möglich. Beispielsweise können Konfigurationen eines rauscharmen Verstärkers unterschiedliche Anzahlen von FETs aufweisen, die direkt mit der Schnittstelle verbunden sind, wobei in diesem Fall das gleiche Konzept angewandt werden kann.
  • Der erste Klemm-FET 261 und der zweite Klemm-FET 262 dienen als außerhalb des FET (beispielsweise außerhalb des NMOS) eingebetteter Schutz für die Verstärkungs-FETs des Millimeterwellenverstärkers 270. Beispielsweise können die Klemm-FETs dazu dienen, FICDM-Selbstschutz bereitzustellen.
  • In speziellen Implementierungen sind ein Verstärkungs-FET und ein entsprechender Klemm-FET unter Verwendung eines gemeinsam verwendeten Mehrfachkontaktstift-Layouts implementiert. Beispielsweise kann ein erster Abschnitt der Kontaktstifte des Layouts verwendet sein, um den Verstärkungs-FET (beispielsweise den ersten Verstärkungs-FET 141) zu implementieren, während ein zweiter Abschnitt der Kontaktstifte des Layouts verwendet sein kann, um den Klemm-FET (beispielsweise den ersten Klemm-FET 261) zu implementieren.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann die aktive Eingangsvorrichtung für Hochleistungs-Hochfrequenz-Mikrowellen- und Millimeterwellen-Anwendungen unter Verwendung von GaAs- oder GaN-HEMT-Vorrichtungen implementiert sein, und diese Technologietypen stellen einen Vorteil für Hochfrequenzbetrieb und Rauschleistung bereit. In solchen Implementierungen arbeitet der Gate-Anschluss als eine Durchlass-Schottky-Diode in einer Richtung oder Polarität der angelegten Spannung, während sie in der Gegenrichtung gegen durch negative Überlastung induzierte Beschädigung empfindlich ist. Um diese Einschränkung zu adressieren, ist die vorstehend beschriebene Implementierung (die beispielsweise einer Implementierung in einem Siliziumprozess wie z. B. einem CMOS-Prozess entsprechen kann) für den Fall von Vorrichtungen mit GaAs- und/oder GaN-Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMT), beispielsweise den Querschnitten der 19 oder 20, implementiert.
  • 8 ist ein schematisches Diagramm eines Millimeterwellenverstärkers 290 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Millimeterwellenverstärker 290 weist einen Balun 125, einen ersten kreuzgekoppelten Kondensator 131, einen zweiten kreuzgekoppelten Kondensator 132, einen ersten Eingangsinduktor 137, einen zweiten Eingangsinduktor 138, einen ersten Verstärkungs-FET 141, einen zweiten Verstärkungs-FET 142, einen ersten Source-Induktor 143, einen zweiten Source-Induktor 144, einen ersten Klemm-FET 261, einen zweiten Klemm-FET 262, einen ersten gemeinsamen Gate-Widerstand 263, einen Entkopplungsinduktor 265, einen dritten Klemm-FET 281, einen vierten Klemm-FET 282, einen zweiten gemeinsamen Gate-Widerstand 283 und eine Spannungsquelle 284 auf.
  • Der Millimeterwellenverstärker 290 von 8 ist ähnlich dem Millimeterwellenverstärker 270 von 7, außer dass der Millimeterwellenverstärker 290 den Schutzinduktor 151 weglässt und ferner den dritten Klemm-FET 281, den vierten Klemm-FET 282, den zweiten gemeinsamen Gate-Widerstand 283 und die Spannungsquelle 284 aufweist.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist der dritte Klemm-FET 281 zwischen dem Gate des ersten Verstärkungs-FET 141 und einem Klemmknoten elektrisch verbunden, und der vierte Klemm-FET 282 ist zwischen dem Gate des zweiten Verstärkungs-FET 142 und dem Klemmknoten elektrisch verbunden. Der Klemmknoten ist in diesem Beispiel mit der Spannungsquelle 284 verbunden. Zusätzlich weist der zweite gemeinsame Widerstand 283 ein erstes Ende, das mit dem Klemmknoten elektrisch verbunden ist, und ein zweites Ende, das mit einem Gate des dritten Klemm-FET 281 und dem Gate des vierten Klemm-FET 282 elektrisch verbunden ist, auf.
  • Wie in 8 gezeigt ist, besitzen der erste und der zweite Klemm-FET 261, 262 eine erste Vorrichtungspolarität (in diesem Beispiel n-Typ), während der dritte und der vierte Klemm-FET 281, 282 eine zweite Vorrichtungspolarität (in diesem Beispiel p-Typ) besitzen. Beispielsweise können die Klemm-FETs als ein erstes Paar von NMOS-Aus-Klemmen und ein zweites Paar von PMOS-Aus-Klemmen implementiert sein.
  • 9A ist ein schematisches Diagramm eines Millimeterwellenverstärkers 410 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Millimeterwellenverstärker 410 weist einen Balun 125, einen ersten Eingangsinduktor 137, einen zweiten Eingangsinduktor 138, einen ersten Verstärkungs-FET 141, einen zweiten Verstärkungs-FET 142, einen ersten Source-Induktor 143, einen zweiten Source-Induktor 144, einen ersten Kaskoden-FET 401, einen zweiten Kaskoden-FET 402 und eine Kaskodenbiasspannungsquelle 403 auf.
  • Die Lehren hier sind auf eine große Vielzahl von Verstärkertypen anwendbar, die, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Verstärker mit gemeinsamer Source, Verstärker mit gemeinsamem Emitter, FET-Kaskodenverstärker und/oder Bipolarkaskodenverstärker enthalten. Obwohl mit einem Paar von Kaskodentransistoren abgebildet, können zusätzliche Paare von Kaskodentransistoren enthalten sein.
  • 9B ist ein schematisches Diagramm eines Millimeterwellenverstärkers 420 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Millimeterwellenverstärker 420 weist einen Balun 125, einen ersten Eingangsinduktor 137, einen zweiten Eingangsinduktor 138, einen ersten Verstärkungs-FET 141, einen zweiten Verstärkungs-FET 142, einen ersten Source-Induktor 143, einen zweiten Source-Induktor 144, einen ersten Kaskoden-FET 401, einen zweiten Kaskoden-FET 402, eine Kaskodenbiasspannungsquelle 403, einen Schutzinduktor 151 und einen Entkopplungsinduktor 265 auf.
  • Der Millimeterwellenverstärker 420 von 9B ist ähnlich dem Millimeterwellenverstärker 410 von 9A, außer dass der Millimeterwellenverstärker 420 ferner den Schutzinduktor 151 und den Entkopplungsinduktor 265 aufweist.
  • 9C ist ein schematisches Diagramm eines Millimeterwellenverstärkers 430 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Millimeterwellenverstärker 430 weist einen Balun 125, einen ersten Eingangsinduktor 137, einen zweiten Eingangsinduktor 138, einen ersten Verstärkungs-FET 141, einen zweiten Verstärkungs-FET 142, einen ersten Source-Induktor 143, einen zweiten Source-Induktor 144, einen ersten Kaskoden-FET 401, einen zweiten Kaskoden-FET 402, eine Kaskodenbiasspannungsquelle 403, einen Entkopplungsinduktor 265, einen ersten Klemm-FET 261, einen zweiten Klemm-FET 262 und einen gemeinsamen Gate-Widerstand 263 auf.
  • Der Millimeterwellenverstärker 430 von 9C ist ähnlich dem Millimeterwellenverstärker 420 von 9B, außer dass der Millimeterwellenverstärker 430 den Schutzinduktor 151 weglässt und ferner den ersten Klemm-FET 261, den zweiten Klemm-FET 262 und den gemeinsamen Gate-Widerstand 263 aufweist.
  • 9D ist ein schematisches Diagramm eines Millimeterwellenverstärkers 440 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Millimeterwellenverstärker 440 weist einen Balun 125, einen ersten Eingangsinduktor 137, einen zweiten Eingangsinduktor 138, einen ersten Verstärkungs-FET 141, einen zweiten Verstärkungs-FET 142, einen ersten Source-Induktor 143, einen zweiten Source-Induktor 144, einen ersten Kaskoden-FET 401, einen zweiten Kaskoden-FET 402, eine Kaskodenbiasspannungsquelle 403, einen Entkopplungsinduktor 265, einen ersten Klemm-FET 261, einen zweiten Klemm-FET 262, einen gemeinsamen Gate-Widerstand 263 und einen Schutzinduktor 151 auf.
  • Der Millimeterwellenverstärker 440 von 9D ist ähnlich dem Millimeterwellenverstärker 430 von 9C, außer dass der Millimeterwellenverstärker 440 ferner den Schutzinduktor 151 aufweist.
  • 10 ist ein schematisches Diagramm eines Induktor- und Balun-Layouts gemäß einer Ausführungsform. Das Induktor- und Balun-Layout weist einen Balun 531, ein Paar von Source-Induktoren 532 für Eingangstransistoren, die sich an Position 534 befinden, und ein Paar von Eingangsinduktoren 533 zum Schützen der Gates des Paars von Eingangstransistoren an Position 534 auf. Obwohl eine Ausführungsform eines Metallisierungs-Layouts abgebildet ist, sind die Lehren hierauf Baluns und Induktoren, die auf eine große Vielzahl von Arten implementiert sind, anwendbar.
  • 11 ist eine Grafik eines Beispiels für Simulationsergebnisse, die einen Vergleich eines Millimeterwellenverstärkers, der mit und ohne Gate-zu-Source-Klemmen implementiert ist, zeigen. Die Grafiken bilden die Eingangstransistor-Gate-Spannung gegen die Zeit für die zwei Szenarios ab.
  • 12 ist eine Grafik eines Beispiels für Simulationsergebnisse, die einen Vergleich eines Millimeterwellenverstärkers, der mit und ohne einen Schutzinduktor, der mit einem Primärbereich eines Balun gekoppelt ist, implementiert ist, zeigen. Wie in 12 gezeigt ist, ist das simulierte Belastungsereignis 5 Amps.
  • 13 ist eine Grafik eines Beispiels für Simulationsergebnisse, die einen Vergleich eines Millimeterwellenverstärkers, der mit und ohne Schutzinduktoren, die mit Primär- und Sekundärbereichen eines Balun gekoppelt sind, implementiert ist, zeigen. Wie in 13 gezeigt ist, ist das simulierte Belastungsereignis 5 Amps.
  • 14 ist eine Grafik eines Beispiels für Simulationsergebnisse, die einen Vergleich eines Millimeterwellenverstärkers, der mit und ohne Gate-zu-Source-Klemmen und Schutzinduktoren, die mit Primär- und Sekundärbereichen eines Balun gekoppelt sind, implementiert ist, zeigen. Wie in 14 gezeigt ist, ist das simulierte Belastungsereignis 5 Amps.
  • 15 ist eine Grafik eines weiteren Beispiels für Simulationsergebnisse, die einen Vergleich eines Millimeterwellenverstärkers, der mit und ohne einen Schutzinduktor, der mit einem Primärbereich eines Balun gekoppelt ist, implementiert ist, zeigen.
  • 16 ist eine Grafik eines weiteren Beispiels für Simulationsergebnisse, die einen Vergleich eines Millimeterwellenverstärkers, der mit und ohne Schutzinduktoren, die mit Primär- und Sekundärbereichen eines Balun gekoppelt sind, implementiert ist, zeigen.
  • 17 ist eine Grafik eines weiteren Beispiels für Simulationsergebnisse, die einen Vergleich eines Millimeterwellenverstärkers, der mit und ohne Gate-zu-Source-Klemmen und Schutzinduktoren, die mit Primär- und Sekundärbereichen eines Balun gekoppelt sind, implementiert ist, zeigen.
  • Obwohl die 11-17 verschiedene Beispiele für Simulationsergebnisse darstellen, sind andere Simulationsergebnisse möglich, die Ergebnisse enthalten, die von Implementierung, Anwendung und/oder der Verarbeitungstechnologie abhängen.
  • 18A ist ein schematisches Diagramm eines Verbundhalbleiter-HEMT, der mit einem Schnittstellennetz gekoppelt und durch ein Schutzelement geschützt ist. In speziellen Implementierungen ist ein HEMT mit Verbesserungsmodus (E-HEMT) vorhanden, der ausfallen kann, wenn Überlastung mit negativer Polarität auf dem RF-Anschluss in Bezug auf Masse auftritt. Beispielsweise kann die Schnittstelle zwischen dem Metall-Gate des HEMT und dem Kanal als eine Schottky-Diode arbeiten, die in der Sperrrichtung überlastet ist und ausfällt.
  • In solchen Anwendungen können RFIN-Anschlüsse nur in einer Richtung oder Polarität Schutz benötigen, beispielsweise gegen Überlastung mit negativer Polarität auf dem RF-Anschluss in Bezug auf Masse (GND). Zusätzlich kann Überlastung mit positiver Polarität durch die Kern-HEMT-Gate-zu-Source-Diode gehandhabt werden.
  • 18B ist eine Grafik eines Beispiels von Kennlinien für Spannung vs. Strom für eine Schottky-Gate-Diodenstruktur eines HEMT wie z. B. des HEMT von 18. Häufig ist eine größere Konstruktionstoleranz im Vergleich zu weiterentwickeltem CMOS vorhanden, da der Kern-Schottky-Übergang, der geschützt wird, eine relativ große Durchbruchspannung (BV) aufweisen kann, beispielsweise 15 V oder höher. Obwohl 18B ein Beispiel für Diodensperrkennlinien darstellt, sind andere Ergebnisse möglich.
  • 19 ist ein Querschnitt einer Ausführungsform eines HEMT 600 mit integriertem Schutz. Der HEMT ist in einer Ill-V-Verbundhalbleitertechnologie (in diesem Beispiel GaAs) hergestellt. Obwohl ein Beispiel mit GaAs gezeigt ist, sind die Lehren hierauf andere Verarbeitungstechnologien anwendbar, wie z. B. Silizium und GaN.
  • Um Überlastungsschutz bei niedriger Kapazität bereitzustellen, kann eine ESD-Schutzkomponente explizit zwischen Gate und Source hinzugefügt sein (siehe beispielsweise den E-HEMT von 18A mit Gate-Source-Schutz).
  • Zusätzlich oder alternativ kann ein zusätzlicher Gate/Drain-Streifen innerhalb von Mehrstreifen-Layouts benutzt werden, um das Schottky-Gate zu schützen.
  • Beispielsweise wird in der dargestellten Ausführungsform der HEMT 600 über einem undotierten GaAs-Substrat 601 hergestellt. Zusätzlich ist eine InGaAs-Kanalschicht 602 (die ein zweidimensionales Elektronengas oder 2 DEG-Gebiet aufweist) über dem undotierten GaAs-Substrat 601 gebildet. Darüber hinaus ist eine AlGaAs-Abstandsschicht 603 über der InGaAs-Kanalschicht 602 gebildet, und eine N AlGaAs-Schicht ist über der AlGaAs-Abstandsschicht 603 gebildet.
  • Der HEMT 600 weist ein erstes Gate-Gebiet 611a, ein zweites Gate-Gebiet 611b, ein Drain-Gebiet 613, das zwischen dem ersten Gate-Gebiet 611a und dem zweiten Gate-Gebiet 611b positioniert ist, auf. Die Gate-Gebiete sind aus Metall gebildet und sind Metall-Halbleiter-Grenzflächen und entsprechenden Schottky-Dioden zugeordnet. Der HEMT 600 weist ferner ein erstes Source-Gebiet 612a und ein zweites Source-Gebiet 612b auf, wobei das erste Gate-Gebiet 611a zwischen dem ersten Source-Gebiet 612a und dem Drain-Gebiet 613 positioniert ist und wobei das zweite Gate-Gebiet 611b zwischen dem Drain-Gebiet 613 und dem zweiten Source-Gebiet 612b positioniert ist.
  • Um den HEMT 600 zu schützen, ist ein zusätzlicher Transistor-Kontaktstift aufgenommen worden, um einen Schutz-HEMT bereitzustellen, der einem Schutz-Gate-Gebiet 615, einem Schutz-Drain-Gebiet 617 und dem Source-Gebiet 612b, das von dem HEMT 600 und dem Schutz-HEMT gemeinsam verwendet wird, zugeordnet ist. Wie in 19 gezeigt ist, ist das Gate des Schutz-HEMT in Metall (Backend-Metallisierung) mit der Source des HEMT 600 verbunden, während der Drain des Schutz-HEMT mit der Source des HEMT 600 verbunden ist.
  • Das implementieren des HEMT 600 auf diese Weise stellt eine integrierte Schottky-Diode zwischen dem Gate und der Source des HEMT 600 bereit.
  • 20 ist ein Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines HEMT 700. Wie in 20 gezeigt kann ein eingebettetes Schutzgebiet und/oder -element 701 zwischen dem Gate und der Source des HEMT 700 aufgenommen sein.
  • Obwohl spezielle Schichten und Materialien abgebildet sind, sind andere Implementierungen möglich. In einem Beispiel ist ein Si-Substrat zugunsten der Verwendung eines Siliziumcarbid- (SiC-) Substrats weggelassen.
  • Anwendungen
  • Vorrichtungen, die die vorstehend beschriebenen Schemas anwenden, können in verschiedene elektronische Vorrichtungen implementiert sein. Beispiele für die elektronischen Vorrichtungen können, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Unterhaltungselektronikprodukte, Teile der Unterhaltungselektronikprodukte, elektronische Prüfausrüstung, Kommunikationsinfrastrukturanwendungen usw. enthalten. Ferner kann die elektronische Vorrichtung unfertige Produkte aufweisen, die diejenigen für Kommunikations-, industrielle, medizinische, Kraftfahrzeug-, Radar- und Luftfahrtanwendungen enthalten.
  • Schlussbemerkung
  • Die vorstehende Beschreibung kann sich auf Elemente oder Merkmale beziehen, die miteinander „verbunden“ oder „gekoppelt“ sind. Wie es hier verwendet ist, bedeutet „verbunden“, sofern es nicht ausdrücklich anders festgelegt ist, dass ein Element/Merkmal direkt oder indirekt mit einem weiteren Element/Merkmal verbunden ist, und nicht notwendigerweise mechanisch. Ähnlich bedeutet „gekoppelt“, sofern es nicht ausdrücklich anders festgelegt ist, dass ein Element/Merkmal direkt oder indirekt mit einem weiteren Element/Merkmal gekoppelt ist, und nicht notwendigerweise mechanisch. Somit können, obwohl die verschiedenen Schaltpläne, die in den Figuren gezeigt sind, Beispielanordnungen von Elementen und Komponenten abbilden, zusätzliche dazwischenliegende Elemente, Vorrichtungen, Merkmale oder Komponenten in einer tatsächlichen Ausführungsform vorhanden sein (unter der Annahme, dass die Funktionalität der abgebildeten Schaltungen nicht ungünstig beeinflusst wird).
  • Obwohl spezielle Ausführungsformen beschrieben worden sind, sind diese Ausführungsformen nur als Beispiel präsentiert worden, und sie sind nicht dafür vorgesehen, den Schutzbereich der Offenbarung einzuschränken. Vielmehr können die neuartigen Einrichtungen, Verfahren und Systeme, die hier beschrieben sind, in einer Vielzahl anderer Formen verwirklicht sein; darüber hinaus können verschiedene Weglassungen, Ersetzungen und Veränderungen in der Form der Verfahren und Systeme, die hier beschrieben sind, vorgenommen werden, ohne von dem Geist der Offenbarung abzuweichen. Beispielsweise können, obwohl die offenbarten Ausführungsformen in einer gegebenen Anordnung präsentiert sind, alternative Ausführungsformen ähnliche Funktionalitäten mit anderen Komponenten und/oder Schaltungstopologien ausführen, und einige Elemente können gelöscht, verlagert, hinzugefügt, unterteilt, kombiniert und/oder modifiziert sein. Jedes dieser Elemente kann in einer Vielzahl unterschiedlicher Arten implementiert sein. Irgendeine geeignete Kombination der Elemente und Aktionen der verschiedenen Ausführungsformen, die vorstehend beschrieben sind, kann kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen bereitzustellen. Dementsprechend ist der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nur durch Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche definiert.
  • Obwohl die hier präsentierten Ansprüche in einem Format mit einzelner Abhängigkeit zum Einreichen in der USPTO präsentiert sind, ist zu verstehen, dass jeder Anspruch auf irgendeinem vorhergehenden Anspruch des gleichen Typs abhängen kann, außer wenn es technisch eindeutig nicht möglich ist.
  • Gemäß einem Aspekt sind gegen elektrische Überlastung tolerante Mikrowellenverstärker bereitgestellt. In speziellen Ausführungsformen weist eine monolithische integrierte Mikrowellenschaltung (MMIC) eine Signalkontaktstelle, die ein Hochfrequenz-Signal (RF-Signal) empfängt, eine Massekontaktstelle, einen Balun, der einen Primärbereich, der das RF-Signal empfängt, und einen Sekundärbereich, der ein differenzielles RF-Signal ausgibt, aufweist, einen Verstärker, der das differenzielle RF-Signal verstärkt, und mehrere Entkopplungselemente, von denen einige zwischen dem Primärbereich und der Massekontaktstelle verbunden sind, andere in dem Sekundärbereich mit mehreren Knoten des Verstärkers verbunden sind, auf und arbeitet, um den Verstärker gegen elektrische Überlastung zu schützen. Solche elektrischen Überlastungsereignisse können sowohl Ereignisse mit elektrostatischer Entladung (ESD) wie z. B. Ereignisse nach dem Modell einer feldinduzierten geladenen Vorrichtung (FICDM), als auch andere Typen von Überlastbedingungen enthalten.

Claims (25)

  1. Monolithische integrierte Mikrowellenschaltung (MMIC) mit integriertem elektrischem Überlastungsschutz, wobei die MMIC Folgendes aufweist: eine Signalkontaktstelle, die dazu ausgebildet ist, ein Hochfrequenz-Signal (RF-Signal) zu empfangen; eine erste Massekontaktstelle; einen Balun, der einen Primärbereich, der dazu ausgebildet ist, das RF-Signal zu empfangen, und einen Sekundärbereich, der dazu ausgebildet ist, ein differenzielles RF-Signal auszugeben, aufweist; einen Verstärker, der dazu ausgebildet ist, das differenzielle RF-Signal zu verstärken; und einen ersten Schutzinduktor, der zwischen dem Primärbereich und der ersten Massekontaktstelle elektrisch verbunden ist und betreibbar ist, um den Verstärker gegen elektrische Überlastung zu schützen.
  2. MMIC nach Anspruch 1, wobei der erste Schutzinduktor mit einer Mittelanzapfung des Primärbereichs elektrisch verbunden ist.
  3. MMIC nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend einen Schutzinduktor, der mit dem Sekundärbereich des Balun elektrisch verbunden ist.
  4. MMIC nach Anspruch 3, ferner aufweisend einen Kondensator und eine Spannungsquelle, die parallel mit dem Kondensator elektrisch verbunden ist und die arbeitet, um eine Eingangsgleichspannung in den Verstärker zu steuern, wobei der zweite Schutzinduktor und der Kondensator zwischen dem Sekundärbereich des Baluns und der ersten Massekontaktstelle in Reihe elektrisch verbunden sind.
  5. MMIC nach Anspruch 3 oder 4, wobei der zweite Schutzinduktor mit einer Anzapfung des Sekundärbereichs elektrisch verbunden ist.
  6. MMIC nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Primärbereich des Baluns zwischen der Signalkontaktstelle und der ersten Massekontaktstelle elektrisch verbunden ist.
  7. MMIC nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner eine zweite Massekontaktstelle aufweisend, wobei der Primärbereich des Baluns zwischen der Signalkontaktstelle und der zweiten Massekontaktstelle elektrisch verbunden ist.
  8. MMIC nach Anspruch 7, ferner einen Entkopplungsinduktor, der zwischen der ersten Massekontaktstelle und der zweiten Massekontaktstelle elektrisch verbunden ist, aufweisend.
  9. MMIC nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Verstärker einen ersten Verstärkungs-Feldeffekttransistor (FET), der ein Gate aufweist, das mit einem ersten Ende des Sekundärbereichs elektrisch verbunden ist, und einen zweiten Verstärkungs-FET, der ein Gate aufweist, das mit einem zweiten Ende des Sekundärbereichs elektrisch verbunden ist, aufweist.
  10. MMIC nach Anspruch 9, ferner aufweisend einen ersten Eingangsinduktor zwischen dem Gate des ersten Verstärkungs-FET und dem ersten Ende des Sekundärbereichs und einen zweiten Eingangsinduktor zwischen dem Gate des zweiten Verstärkungs-FET und dem zweiten Ende des Sekundärbereichs.
  11. MMIC nach Anspruch 9 oder 10, ferner aufweisend einen ersten Entkopplungsinduktor zwischen einer Source des ersten Verstärkungs-FET und der ersten Massekontaktstelle und einen zweiten Entkopplungsinduktor zwischen einer Source des zweiten Verstärkungs-FET und der ersten Massekontaktstelle.
  12. MMIC nach einem der Ansprüche 9 bis 11, ferner aufweisend einen ersten Klemm-FET, der über das Gate und die Source des ersten Verstärkungs-FET elektrisch verbunden ist, und einen zweiten Klemm-FET, der über das Gate und die Source des zweiten Verstärkungs-FET elektrisch verbunden ist.
  13. MMIC nach Anspruch 12, ferner aufweisend einen gemeinsamen Gate-Widerstand, der ein Ende, das mit der ersten Massekontaktstelle elektrisch verbunden ist, und ein zweites Ende, das mit einem Gate des ersten Klemm-FET und mit einem Gate des zweiten Klemm-FET elektrisch verbunden ist, aufweist.
  14. MMIC nach Anspruch 12 oder 13, ferner aufweisend einen dritten Klemm-FET, der zwischen dem Gate des ersten Verstärkungs-FET und einem Klemmknoten elektrisch verbunden ist, und einen vierten Klemm-FET, der zwischen dem Gate des zweiten Verstärkungs-FET und dem Klemmknoten elektrisch verbunden ist, wobei der dritte und der vierte Klemm-FET eine zu dem ersten und dem zweiten Klemm-FET entgegengesetzte Vorrichtungspolarität aufweisen.
  15. MMIC nach einem der Ansprüche 12 bis 14, ferner aufweisend ein Mehrfachkontaktstift-Transistor-Layout, wobei der erste Verstärkungs-FET unter Verwendung eines ersten Abschnitts der Kontaktstifte des Mehrfachkontaktstift-Transistor-Layouts implementiert ist und der erste Klemm-FET unter Verwendung eines zweiten Abschnitts der Kontaktstifte des Mehrfachkontaktstift-Transistor-Layouts implementiert ist.
  16. MMIC nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner aufweisend einen Biasversorgungsblock, der dazu ausgebildet ist, eine regulierte Versorgungsspannung zum Versorgen des Verstärkers zu erzeugen, wobei der Biasversorgungsblock eine erste Steuerschleife, die dazu ausgebildet ist, die regulierte Versorgungsspannung basierend auf einer Referenzspannung einzustellen, und eine zweite Steuerschleife, die arbeitet, um einen Strom durch den Verstärker basierend auf einem Referenzstrom zu steuern, aufweist.
  17. Verfahren für elektrischen Überlastungsschutz in einer monolithischen integrierten Mikrowellenschaltung (MMIC), wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Empfangen eines Hochfrequenz-Signals (RF-Signals) an einer Signalkontaktstelle; Empfangen des RF-Signals an einem Primärbereich eines Baluns und Ausgeben eines differenziellen RF-Signals aus einem Sekundärbereich des Baluns; Verstärken des differenziellen RF-Signals unter Verwendung eines Verstärkers; und Schützen des Verstärkers gegen elektrische Überlastung unter Verwendung eines ersten Schutzinduktors, der zwischen dem Primärbereich des Baluns und einer Massekontaktstelle verbunden ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, ferner das Schützen des Verstärkers gegen elektrische Überlastung unter Verwendung eines zweiten Schutzinduktors, der mit dem Sekundärbereich des Baluns verbunden ist, aufweisend.
  19. Halbleiterrohchip, der Folgendes aufweist: mehrere Kontaktstellen, die eine Signalkontaktstelle, die dazu ausgebildet ist, ein Hochfrequenz-Signal (RF-Signal) zu empfangen, und eine Massekontaktstelle aufweisen; einen Balun, der einen Primärbereich, der dazu ausgebildet ist, das RF-Signal zu empfangen, und einen Sekundärbereich, der dazu ausgebildet ist, ein differenzielles RF-Signal auszugeben, aufweist; ein Paar von Feldeffekttransistoren (FETs), die dazu ausgebildet sind, das differenzielle RF-Signal zu empfangen, wobei das Paar von FETs einen ersten FET und einen zweiten FET aufweist; und mehrere Eingangsinduktoren, die einen ersten Eingangsinduktor, der zwischen einem ersten Ende des Sekundärbereichs des Baluns und einem Gate des ersten FET elektrisch verbunden ist, und einen zweiten Eingangsinduktor, der zwischen einem zweiten Ende des Sekundärbereichs des Baluns und einem Gate des zweiten FET elektrisch verbunden ist, aufweisen.
  20. Halbleiterrohchip nach Anspruch 19, ferner einen ersten Schutzinduktor, der zwischen dem Primärbereich und der Massekontaktstelle elektrisch verbunden ist und arbeitet, um das Paar von FETs gegen elektrische Überlastung zu schützen, aufweisend.
  21. Monolithische integrierte Mikrowellenschaltung (MMIC) mit integriertem elektrischem Überlastungsschutz, wobei die MMIC Folgendes aufweist: eine Hochfrequenz-Signalkontaktstelle (RF-Signalkontaktstelle), die dazu ausgebildet ist, ein RF-Signal zu empfangen; und eine RF-Schaltung, die mit der RF-Signalkontaktstelle gekoppelt ist und ein Transistor-Layout aufweist, das einen Eingangs-Feldeffekttransistor (Eingangs-FET) und eine eingebettete Schutzvorrichtung, die zwischen einem Gate und einer Source des Eingangs-FET verbunden ist, aufweist.
  22. MMIC nach Anspruch 21, wobei das Gate des Eingangs-FET unter Verwendung eines ersten Abschnitts aus mehreren Gate-Kontaktstiften des Transistor-Layouts implementiert ist und die eingebettete Schutzvorrichtung ein Gate aufweist, das unter Verwendung eines zweiten Abschnitts der mehreren Gate-Kontaktstifte implementiert ist.
  23. MMIC nach Anspruch 22, wobei das Gate der eingebetteten Schutzvorrichtung mit der Source des Eingangs-FET elektrisch verbunden ist und ein Drain der eingebetteten Schutzvorrichtung mit dem Gate des Eingangs-FET elektrisch verbunden ist.
  24. MMIC nach einem der Ansprüche 21 bis 23, die in einer Verbundhalbleitertechnologie hergestellt ist.
  25. MMIC nach einem der Ansprüche 21 bis 24, ferner einen Balun aufweisend, der eine Primärwicklung, die mit der RF-Signalkontaktstelle verbunden ist, und eine Sekundärwicklung, die mit der RF-Schaltung verbunden ist, aufweist.
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