KR19990029107A - 정전원만을 이용하는 금속반도체 전계효과트랜지스터 회로 - Google Patents

정전원만을 이용하는 금속반도체 전계효과트랜지스터 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전계효과트랜지스터(FET)의 개선된 바이어싱 기술에 관한 것이다. FET 용 바이어싱 시스템은 RF 그라운드에 대하여 정(+)의 DC 그라운드 전압으로 충전된 소오스 바이어싱 커패시터를 유용한다. FET 의 게이트는 부전원이 없이 소오스에 부전원으로 바이어스된다.

Description

정전원만을 이용하는 금속반도체 전계효과트랜지스터 회로
본 발명은 일반적인 고주파 반도체장치에 관한 것으로써, 특히 전계효과트랜지스터(FET)의 개선된 바이어싱 기술에 관한 것이다.
모놀리식 마이크로웨이브 집적회로(MMIC)는 실질적으로 갈륨비소 반도체 전계효과트랜지스터(MESFET)를 능동장치로 유용하고 있다. MESFET 의 제어그리드(게이트)는 지체된 전위장벽이 소오스로 부터 드레인으로 흐르는 전자에 대해 형성되도록 소오스전극에 대해 부전원(-)로 바이어스된다.
도 1 은 소오스, 게이트 및 드레인단자(12)(14)(16)를 구비한 MESFET(10)를 바이어싱하기 위한 두 개의 표준전원 기술을 도시한 것이다.
도 1 에 있어서, 제 1 전원(20)은 소오스(12)에 대해 정전원으로 드레인(16)을 바이어스한다. 제 2 전원(22)은 소오스(12)에 대해 부전원으로 게이트(14)를 바이어스한다.
그러나, 많은 응용에 있어서의 부전원에 대한 욕구는 비용, 복잡성 및 장치의 크기를 증가시키는 요인이 된다.
부 게이트 바이어스는 또한, 정전원으로 부터의 전압을 변환함으로써 충전펌프를 유용하도록 제공되어 왔다.
따라서, 본 발명의 목적은 정전원만을 이용하는 전계효과트랜지스터(FET)의 개선된 바이어싱 기술을 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, DC 그라운드는 커패시터에 의해 RF 로 부터 분리되어 있다. 정상적으로 FET 의 소오스단자인 본래의 DC 그라운드는 정전압으로 유기되며, RF 그라운드는 실질적인 그라운드로 유지된다. 결과적으로, 게이트단자는 유기된 dc 그라운드보다 작거나 동일한 정전압으로 바이어스된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 금속-절연-금속(MIM) 커패시터는 RF 그라운드 및 소오스단자간에 연결되어 있다. RF 그라운드에 대해 DC 그라운드가 유기되도록 정전압으로 MIM 커패시터가 충전된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 단일-폴, 더블-스로우 스위치는 네 개의 FET 로 형성되며, 부(-) 제어전압이 필요하지 않도록 소오스 바이어싱 시스템을 유용한다.
도 1 은 통상적인 FET 바이어싱 회로의 개략도,
도 2 는 부(-)전원이 필요하지 않은 바이어싱 회로의 개략도,
도 3 은 본 발명의 개념을 도시한 회로도,
도 4A, 4B 는 본 발명의 개념을 이용하는 MMIC SPDT 의 내부접속에 대한 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 ------ MESFET 20 ------ 제 1 전원
30 ------ MIM 커패시터 32 ------ 그라운드 단자
도 2 에는 소오스, 게이트 및 드레인단자(12)(14)(16)를 구비한 MESFET(10)가 도시되어 있다. 제 1 전원(20)은 소오스(12)에 대해 정전원(+)으로 드레인(16)을 바이어스한다. MIM 커패시터(30)는 제 1 및 제 2 단자를 구비하고 있으며, 상기 제 1 단자는 그라운드단자(32)에 연결되어 있다. 부(-)단자는 RF 그라운드 단자(32)에 연결되며, 정단자는 MIM 커패시터(30)의 제 2 단자에 연결되어 있다. MIM 커패시터의 제 2 단자는 MESFET 트랜지스터의 소오스단자(12)에 연결되어 있다. 전원(34)은 자체-바이어싱 기술에서 레지스터로 대체될 수 있다.
소오스 및 드레인단자(12)(16)는 RFin 및 RFout 단자에 각각 연결되어 있다. 도 2 에 있어서, 게이트단자는 그라운드되어 있다. MIM 커패시터(30)의 정전압 때문에 게이트 전압은 소오스전압에 대해 부(-)가 되어 트랜지스터는 오프된다. 그러나, RF 입력신호는 MIM커패시터(30)가 RF 주파수에서 저임피던스이므로 실제적인 그라운드를 판단 한다.
도 2 에 도시된 회로의 동작을 설명한다.
바이어싱 전원은 MIM 커패시터(30)를 정 바이어싱 전압으로 충전하고, DC 그라운드는 그라운드 단자(32)를 충전한다.. 따라서, 게이트단자가 상승된 DC 그라운드 레벨보다 크지 않은 부의 값인 한, 정전압으로 바이어스될 수 있다. 또한, 드레인단자 전압은 실행력이 있도록 장치의 소오스단자 전압보다 크거나 동일한 정전압으로 유지되어야 한다.
잘 알려진 바와같이, MIM 커패시터(30)는 RF 신호가 실제적인 RF 그라운드를 판단하도록 RF 신호에 의한 단락회로로 판단된다. RF 신호의 전압스윙이 작은 한, 게이트(14)에 의해 발생된 정 바이어싱 전압의 크기는 소오스(12)에 대해 부의 값으로 남게된다.
도 3 은 본 발명의 개념을 유용하는 +3V SPDT 스위치의 회로도이다.
네 개의 MESFET(10A-10D) 가 직렬 연결되어 있으며, 제 1 및 제 2 MESFET(10A)(10B)는 제 1 RF 출력포트 J2에 결합된 제 1 공통 소오스/드레인단자(40)를 공유하고, 제 2 및 제 3 MESFET(10B)(10C)는 RF 입력포트 J1 에 결합된 제 2 공통 소오스/드레인단자(42)를 공유하며, 제 3 및 제 4 MESFET(10C)(10D) 는 제 2 RF 출력단자 J3에 결합된 제 3 공통 소오스/드레인단자(44)를 공유하고 있다.
제 1 및 제 4 MESFET(10A)(10D)의 소오스단자는 MIM커패시터(30)의 제 1 단자에 결합되며, 구체적인 실시예에서는 V3에 의해 +3V로 충전된다. 커패시터(30)의 제 2 단자는 그라운드 되어 있다. 모든 MESFET(10A-10D)의 소오스/드레인단자들은 +3V 의 DC 그라운드에 바이어스되어 있다.
제 2 및 제 4 MESFET(102B)(10D) 의 게이트는 제 1 전원단자 V1 에 결합되어 있고, 제 1 및 제 3 MESFET(10A)(10C) 의 게이트는 V1 및 V2 가 0V 및 +3V 사이에서 스위칭될 때 제 2 전원단자 V2 에 결합된다.
도 3 에 도시된 SPDT 스위치의 동작을 설명한다.
만일 제 2 RF 입력포트 J3 와 RF 출력포트 J1 을 결합하면 V2 는 +3V로 스위치되고, V1 은 0V 로 스위치된다. 제 3 MESFET(10C) 의 게이트는, J1, J2 의 결합을 위해 턴온되도록, MESFET 가 정(+)의 값이 된다. 또한, 제 1 MESFET(10A) 의 게이트는, MESFET 가 J2 의 RF 신호의 그라운드에 대한 션트를 위해 턴온되도록, 정(+)의 값을 갖는다. MIM 커패시터(30)가 RF 주파수에서 매우 낮은 임피던스를 가지므로 RF 신호는 실제적인 그라운드를 판단 한다. 또한, DC 그라운드가 +3V 이므로, 제 2 및 제 3 MESFET(10B)(10C) 는 소오스/드레인단자에 대해 부의 값을 가지며, 그 트랜지스터들은 J2 와 J1 의 절연을 위해 오프된다.
따라서, 도 3 의 SPDT 스위치는 DC 및 RF 그라운드를 분리하며, DC 그라운드를 +3V 로 바이어스한다. 제어전압은 0V(Vlow) 및 +3V(Vhigh) 사이에서 토글된다. 트랜지스터의 턴오프를 위해 게이트를 바이어스하는 부전원은 필요하지 않다.
도 4A, 4B 는 MMIC(50)로 구체화된 도 3 의 SPDT 스위치에 대한 접속관계를 도시한 것이다. 도 4B 에 있어서, MIM 커패시터(32)는 MMIC(50) 의 후측에 본딩된 칩 홀더상에 장착되어 있다. 패드(2)(7)로 부터의 그라운드 접속은 표준방법에 의해 칩홀더에 대해 이루어진다. 그러나, 소오스접촉부는 패드(8)에 의해 DC 그라운드에 대해 충전된 MIM 커패시터(32)에 결합되어 있다.
본 발명에 따르면, 일반적인 고주파 반도체장치에 있어서,전계효과트랜지스터(FET)의 개선된 바이어싱 기술을 제공할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명은 구체적인 실시예를 근거로 설명되었다. 당업자의 통상적인 기술자들에 의한 변경 혹은 대체적인 기술실시가 용이하다. 예를들어, 도 3 에 도시한 것 보다 개량된 회로를 갖는 SPDT 스위치가 본 발명의 DC 전압 시프팅기술에 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 개념이 청구항에 기재된 특징에만 한정되는 것은 아니다.

Claims (4)

  1. 서로 직렬 연결된 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 MESFET;
    상기 제 2 소오스/드레인단자에 연결된 RF 입력포트;
    상기 제 1 소오스/드레인단자에 연결된 제 1 RF 출력포트;
    상기 제 3 소오스/드레인단자에 연결된 제 2 RF 출력포트;
    상기 제 1 및 제 4 MESFET 의 소오스단자 및, 그라운드의 접속단자인 제 2 단자에 연결된 제 1 단자를 구비한 커패시터;
    상기 커패시터를 DC 바이어스 전압으로 충전하도록 이 커패시터의 제 1 단자에 연결된 정 바이어싱 전압단자;
    정전압 혹은 0볼트 스위칭신호를 갖는 스위칭전압을 제공하도록 상기 제 2 및 제 4 MESFET 의 게이트단자에 연결된 제 1 스위칭 전압단자; 및
    상기 제1 스위칭 전압단자가 0볼트 스위칭신호를 공급할 때, 정전압 스위칭신호를 제공하고, 상기 제 1 스위칭 전압단자가 정전압 스위칭신호를 공급할 때 0볼트 스위칭신호를 제공하기 위하여 상기 제 1 및 제 3 MESFET 의 게이트단자에 연결된 제 2 스위칭 전압단자로 구성되며,
    상기 제 1 MESFET 는 소오스 및 게이트단자를 구비하고, 상기 제 1 및 제 2 MESFET 는 제 1 소오스/드레인단자를 공유하며, 제 2 MESFET 는 게이트단자를 구비하고, 상기 제 2 및 제 3 MESFET 는 제 2 소오스/드레인단자를 공유하며, 제 3 MESFET 는 게이트단자를 구비하고, 상기 제 3 및 제 4 MESFET 는 소오스/드레인단자를 공유하며, 제 4 MESFET 는 소오스 및 게이트단자를 구비하고,
    상기 MESFET 는, 게이트가 소오스 및 드레인단자에 대해 부전원으로 바이어스 되므로 0볼트의 게이트전압이 오프되는 것을 특징으로 하는 단일-폴, 더블-스로우 스위치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 커패시터는 +3V 로 충전되고, 상기 스위칭신호는 0V 및 +3V 사이에서 스위치되는 것을 특징으로 하는 스위치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치는 칩 홀더에 장착된 모놀리식 마이크로웨이브 집적회로이고, 상기 커패시터는 칩 홀더에 장착된 MIM 커패시터이며, 상기 칩 홀더는 그라운드에 연결된 것을 특징으로 하는 스위치.
  4. 모놀리식 마이크로웨이브 집적회로의 개선된 SPDT 스위치에 있어서, 상기 스위치는 공통 소오스/드레인단자를 구비한 복수개의 MESFET 를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 RF 입력, RF 출력은 선택된 소오스/드레인단자에 연결되며, 상기 개선된 바이어싱 회로는,
    그라운드에 연결된 제 1 단자를 구비한 바이어싱 커패시터 및, 정(+) DC 바이어스 전압을 수신하도록 연결된 제 2 단자로 구성되고,
    상기 제 2 단자는 상이 정(+) DC 바이어스 전압에 상기 MESFET 의 소오스/드레인단자를 바이어스하도록 연결된 것을 특징으로 하는 스위치.
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW530455B (en) * 2001-04-19 2003-05-01 Sanyo Electric Co Switch circuit device of compound semiconductor
US6804502B2 (en) 2001-10-10 2004-10-12 Peregrine Semiconductor Corporation Switch circuit and method of switching radio frequency signals
US7528728B2 (en) * 2004-03-29 2009-05-05 Impinj Inc. Circuits for RFID tags with multiple non-independently driven RF ports
US7667589B2 (en) 2004-03-29 2010-02-23 Impinj, Inc. RFID tag uncoupling one of its antenna ports and methods
US7423539B2 (en) * 2004-03-31 2008-09-09 Impinj, Inc. RFID tags combining signals received from multiple RF ports
WO2006002347A1 (en) 2004-06-23 2006-01-05 Peregrine Semiconductor Corporation Integrated rf front end
US9653601B2 (en) 2005-07-11 2017-05-16 Peregrine Semiconductor Corporation Method and apparatus for use in improving linearity of MOSFETs using an accumulated charge sink-harmonic wrinkle reduction
US7890891B2 (en) * 2005-07-11 2011-02-15 Peregrine Semiconductor Corporation Method and apparatus improving gate oxide reliability by controlling accumulated charge
US20080076371A1 (en) 2005-07-11 2008-03-27 Alexander Dribinsky Circuit and method for controlling charge injection in radio frequency switches
USRE48965E1 (en) 2005-07-11 2022-03-08 Psemi Corporation Method and apparatus improving gate oxide reliability by controlling accumulated charge
US8742502B2 (en) 2005-07-11 2014-06-03 Peregrine Semiconductor Corporation Method and apparatus for use in improving linearity of MOSFETs using an accumulated charge sink-harmonic wrinkle reduction
US7910993B2 (en) 2005-07-11 2011-03-22 Peregrine Semiconductor Corporation Method and apparatus for use in improving linearity of MOSFET's using an accumulated charge sink
US7535320B2 (en) * 2005-07-12 2009-05-19 U.S. Monolithics, L.L.C. Phase shifter with flexible control voltage
US7933264B2 (en) * 2005-11-23 2011-04-26 Mitac International Corp. Serial multiplexer module for server management
US7420469B1 (en) 2005-12-27 2008-09-02 Impinj, Inc. RFID tag circuits using ring FET
US7616120B1 (en) 2007-02-28 2009-11-10 Impinj, Inc. Multiple RF-port modulator for RFID tag
US7960772B2 (en) 2007-04-26 2011-06-14 Peregrine Semiconductor Corporation Tuning capacitance to enhance FET stack voltage withstand
EP2568608B1 (en) 2008-02-28 2014-05-14 Peregrine Semiconductor Corporation Method and Apparatus for use in Digitally Tuning a Capacitor in an Integrated Circuit Device
US9590674B2 (en) 2012-12-14 2017-03-07 Peregrine Semiconductor Corporation Semiconductor devices with switchable ground-body connection
US20150236748A1 (en) 2013-03-14 2015-08-20 Peregrine Semiconductor Corporation Devices and Methods for Duplexer Loss Reduction
US9406695B2 (en) 2013-11-20 2016-08-02 Peregrine Semiconductor Corporation Circuit and method for improving ESD tolerance and switching speed
US9831857B2 (en) 2015-03-11 2017-11-28 Peregrine Semiconductor Corporation Power splitter with programmable output phase shift
US9948281B2 (en) 2016-09-02 2018-04-17 Peregrine Semiconductor Corporation Positive logic digitally tunable capacitor
US10886911B2 (en) 2018-03-28 2021-01-05 Psemi Corporation Stacked FET switch bias ladders
US10236872B1 (en) 2018-03-28 2019-03-19 Psemi Corporation AC coupling modules for bias ladders
US10505530B2 (en) 2018-03-28 2019-12-10 Psemi Corporation Positive logic switch with selectable DC blocking circuit
US11476849B2 (en) 2020-01-06 2022-10-18 Psemi Corporation High power positive logic switch

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63238716A (ja) * 1986-11-14 1988-10-04 Nec Corp スイッチ回路
US4908531A (en) * 1988-09-19 1990-03-13 Pacific Monolithics Monolithic active isolator
JPH06112795A (ja) * 1992-07-31 1994-04-22 Hewlett Packard Co <Hp> 信号切換回路および信号生成回路
JPH07118666B2 (ja) * 1993-04-28 1995-12-18 日本電気株式会社 携帯無線装置
JP3243892B2 (ja) * 1993-05-21 2002-01-07 ソニー株式会社 信号切り替え用スイッチ

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11112316A (ja) 1999-04-23
TW484236B (en) 2002-04-21
KR100262454B1 (ko) 2000-08-01
JP3745901B2 (ja) 2006-02-15
US6130570A (en) 2000-10-10

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