TW202303979A - 用於無線電接收器及發射器的半導體裝置 - Google Patents

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Abstract

本案揭示一種操作來作為一RF混合器之半導體電晶體裝置。該裝置包括具有一場板電極之一場效電晶體。該場板電極承載一射頻振盪信號時，受建構並設置來電磁耦合至該場效電晶體之閘極，來造成該場效電晶體產生該閘極及該場板處之一混合信號的一輸出信號。本案亦說明一種用於一無線電接收器之半導體裝置。該裝置包括具有一場板之一場效電晶體。一暫態電壓信號用以響應於檢測到一干擾信號而施用於該場板。

Description

用於無線電接收器及發射器的半導體裝置
發明領域
本揭示內容係有關用於無線電發射器或接收器的半導體裝置，包括用於射頻信號之半導體混合器裝置。
發明背景
無線電信號接收器及發射器可結合半導體裝置來執行各種不同功能，包括用於調變或解調變之混合信號。
混合器可實現頻率向上轉換或頻率向下轉換，並具有一廣泛應用，特別是在射頻發射器及接收器中。
該混合器用於向下轉換時，一射頻(RF)輸入信號可提供至該混合器，且該混合器用於向上轉換時，一中頻(IF)輸入信號可提供至該混合器。於兩種實例中，該輸入信號可與一振盪器信號，典型為一局部振盪器(LO)信號來混合，該信號具有選擇來產生包括該所需轉換信號頻率之一輸出的頻率。該信號輸出在向下轉換實例中為一IF輸出信號，在向上轉換實例中為一RF輸出信號。
現今仍存在持續需要半導體混合器裝置，例如用於，包括雷達及通訊之毫米波系統。可併入單晶片單石微波積體電路(MMIC)接收器及向上轉換之半導體混合器可具有特別的效用。
於一無線電接收器中，現今亦存在需要從一干擾或壅塞的無線電信號中，來鑒別一所需的無線電信號，並防護該無線電接收器的操作避免一干擾或壅塞的信號。
發明概要
本案揭示一種於一RF混合方法中操作或者操作來作為一RF混合器之半導體電晶體裝置。該裝置包括具有一場板電極之一場效電晶體。該場板電極承載一射頻振盪信號時，受建構並設置來電磁耦合至該場效電晶體，來造成該場效電晶體產生該閘極及該場板處之信號的一混合信號之一輸出信號。
一種半導體電晶體裝置之實施例包括一場效電晶體，其包括一源極、一汲極以及用於該源極及汲極之間形成一通道的一主動半導體、一閘極，其包括設置來基於提供至該閘極之一輸入射頻信號或一輸入中頻信號，來控制該通道形成之一閘極電極；與該源極、汲極及閘極作電氣隔離之一場板電極；以及用於該源極、汲極、閘極及場板之電氣連接。該場板承載一射頻振盪信號時，該場板電極受建構並設置來電磁耦合至該閘極電極及該主動半導體的至少其中之一，來造成該場效電晶體從該輸入射頻信號及該射頻振盪信號中產生一輸出中頻信號、或者從該輸入中頻信號及該振盪信號中產生一輸出射頻信號。
該半導體電晶體裝置之各種不同實施例中：該場板的至少一部分設置於該閘極電極及該汲極之間；於該電極向該主動半導體之末側上，該場板的至少一部分設置於該閘極電極上方；該閘極電極延長且該場板電極延長、並與該閘極電極相鄰並實質平行；該半導體電晶體裝置包括安置來將該場板與該源極、汲極以及閘極隔離之介電結構；該場板電磁耦合至該汲極以促進該半導體電晶體裝置之射頻混合器功能；及/或該場板電磁耦合至該閘極電極及該主動半導體兩者，以促進該半導體電晶體裝置之射頻混合器功能。
該等半導體電晶體裝置之實施例可施用於一半導體混合器裝置、或施用於用於一無線電信號接收器之半導體裝置，包括一半導體混合器裝置或用於以下段落中所述之一無線電信號接收器的半導體裝置。
本文亦揭示一半導體混合器裝置之實施例，其包括一第一射頻輸入、一第二射頻輸入、一射頻輸出；以及一場效電晶體。該第一射頻輸入電氣連接至該場效電晶體之一閘極電極，該第二射頻輸入電氣連接至設置於該場效電晶體中、接近該閘極電極之一混合電極，且該射頻輸出電氣連接至該場效電晶體之一汲極。該半導體混合器裝置係經組配來藉此一射頻信號輸出於該射頻輸出端提供，該射頻信號輸出為於該第一射頻輸入端子接收之一第一射頻信號、以及於該第二射頻輸入端子接收之一第二射頻信號的一混合。
某些實施例中，該場效電晶體為該半導體混合器裝置中之多個場效電晶體的其中之一電晶體，且其中該等多個場效電晶體的每一個包括電氣連接至該第二射頻輸入之一混合電極。
某些實施例中，該等多個場效電晶體的每一個包括電氣連接至該第一射頻輸入之一閘極電極。
某些實施例中，該第一射頻輸入連接至提供一射頻輸入信號或一中頻輸入信號之一無線電信號源，且該第二射頻輸入連接至一局部振盪器信號。
某些實施例中，該第一射頻輸入連接至一無線電信號接收器以提供一射頻輸入信號，且該第二射頻輸入連接至一控制電路以提供一混合信號，其中該控制電路基於該射頻輸入信號之一樣本來產生該混合信號。該混合信號可，例如，造成該半導體混合器裝置來至少部分取消該射頻信號輸出中之該第一射頻信號的一或更多分量，且不取消該射頻信號輸出中之該第一射頻信號的一或更多其他分量。
本案亦揭示一種用於一無線電信號接收器之半導體裝置，其包括一射頻輸入、一射頻輸出以及一場效電晶體。該射頻輸入電氣連接至該場效電晶體之一閘極電極。該射頻輸出電氣連接至該場效電晶體之一汲極。該場效電晶體包括設置於該場效電晶體中、接近該閘極電極之一場板，且一控制暫態電壓源連接至該電極來將一暫態電壓信號提供至該場板電極。該控制暫態電壓源係經組配來檢測該射頻輸入之一信號中的一干擾信號，並響應於該檢測來將該暫態電壓信號提供至該場板。
某些實施例中，該場板之至少一部分設置於該閘極電極及該汲極之間。
某些實施例中，於該電極向該場效電晶體之一主動半導體的末側上，該場板的至少一部分設置於該閘極電極上方。
某些實施例中，該閘極電極延長且該場板電極延長、並與該閘極電極相鄰並實質平行。
某些實施例中，該半導體裝置包括安置的介電結構來將該場板與該場效電晶體之該汲極、該閘極以及一源極隔離。
某些實施例中，該場板電磁耦合至該汲極。
某些實施例中，該場板電磁耦合至該場效電晶體之該閘極電極及一主動半導體兩者。
本案亦揭示一種頻率轉換的方法之實施例，其包括： 於包括一或更多場效電晶體之一半導體電晶體電路中： 將一第一信號提供至該一或更多場效電晶體之每一個的一閘極；以及 藉由將一第二信號提供至該一或更多場效電晶體之每一個的一場板，於該一或更多場效電晶體中將該第一信號及該第二信號混合或加乘，其中該場板用來作為一電極； 從該一或更多場效電晶體接收一輸出信號，其中該輸出信號為該混合或加乘的第一及第二信號。
某些實施例中，該一或更多場效電晶體的每一個包括連接至該閘極之一延長閘極電極，且其中該場板為與該閘極電極相鄰放置並實質平行之一延長電極。
某些實施例中，該等場效電晶體的至少其中之一中，該場板的至少一部分設置於該閘極電極上方。
某些實施例中，該等場效電晶體的至少其中之一中，該場板的至少一部分係設置比源極更接近於其個別的場效電晶體的汲極。
某些實施例中，該方法更包括將一驅動信號提供至該等場板的至少其中之一，並從響應於該驅動信號之該至少一場板檢測一感測信號，其中該感測信號取決於該至少一場板的溫度。
某些實施例中，該第一信號為一射頻輸入信號或一中頻輸入信號，且該第二信號為一局部振盪器信號。
某些實施例中，該第一信號為一射頻輸入信號，且該第二信號為一取消信號，其中該混合可至少部分取消該第一信號之一或更多分量，且不取消該第一信號之一或更多其他分量。
本案亦揭示一無線電接收器中之方法的實施例，其包括含有一或更多場效電晶體之至少一半導體電晶體電路中：將一無線電信號提供至該一或更多場效電晶體之一閘極；並於該無線電信號中檢測一干擾信號，以及響應於該檢測來將一電壓暫態信號提供至該一或更多場效電晶體之一個別場板，其中一上述場效電晶體之場板用來作為該場效電晶體中之一電極。
某些實施例中，該一或更多場效電晶體的每一個包括連接至該閘極之一延長閘極電極，且其中該場板為與該閘極電極相鄰放置並實質平行之一延長電極。
某些實施例中，該等場效電晶體的至少其中之一中，該場板的至少一部分設置於該閘極電極上方。
某些實施例中，該等場效電晶體的至少其中之一中，該場板的至少一部分係設置比源極更接近於其個別的場效電晶體的汲極。
某些實施例中，該方法更包括將一驅動信號提供至該等場板的至少其中之一，並從響應於該驅動信號之該至少一場板檢測一感測信號，其中該感測信號取決於該至少一場板的溫度。
如以上段落中所述之本揭示內容的其他觀點以及該等觀點的其他實施例，將從下列說明、藉由範例給定並參照該等附圖而變得更加明顯。
本揭示內容之實施例係有關可以微米或奈米程序技術來製造之半導體混合器裝置。更特別是，該等說明實施例係有關於一半導體裝置中使用一場板結構來提供一混合功能。該等揭示混合器裝置可施用於，例如，5G毫米波及厘米波無線電接取網路、衛星通信以及雷達的應用。該等揭示混合器裝置可形成一單石微波積體電路(MMIC)之一部分。
圖1示意顯示一具有適合作為一混合器(本文稱為“一場板混合器”)之一結構的一示範場效電晶體(FET)100之橫截面圖。該場效電晶體100包括一場板101、一閘極102、一源極103以及一汲極104，其已蝕刻進入並沉積於一鈍化層105及一基體106上。圖1之示範實施例中，該場板101已於該閘極102周圍以及該鈍化層105頂部上沉積。一介電層107已於該閘極102上方及該場板101上方沉積。該FET 100包括一主動半導體108來於該源極103及該汲極104之間形成一通道。
該閘極102、源極103及汲極104，連同該鈍化層105、基體106及主動半導體108可建構為，及操作來作為，一標準FET，例如用於一射頻信號放大器中之一氮化鎵(GaN)FET。因此，該等構件之操作及交互作用將不詳述。如本文所述，該場板101建構並連接來提供一混合功能。
該場板101為位於該FET中或上方之一電極。某些實施例中，關於該FET，該場板101為一浮動電極。換言之，該場板101及該閘極102、源極103及汲極104電氣上中斷連接。其他實施例中，例如本文所述該場板101亦作為溫度感測之實施例中，該場板並非浮動，但連接來仍可有效作為一電極來提供該混合功能。該場板藉由該介電層107來與該FET操作電極以及半導體基體隔離。
圖2顯示使用0.15微米閘極技術製造，一示範1x125微米GaN FET混合器200的照片。該WIN半導體的0.15微米NP15 GaN程序用來形成該場板混合器200。
該場板混合器200包括一FET 201，其包括一源極202及一汲極203。該FET 201亦包括一閘極204及一場板205(於該照片的標度未明確分別地可見)，其每一個為位在該源極及汲極間之延長電極。該場板205於該閘極204之汲極側上方製造、或與其稍微接觸。其藉由介電層與下方該閘極電極以及該GaN半導體兩者分離。
圖2所示之範例中，相較圖1之該FET 100，該場板101覆蓋該閘極102之三側，該場板205與該閘極204相鄰並實質平行(亦參見圖3之範例)。圖1之該FET 100可包括於如同圖2所示之一MMIC中。
一閘極端子206藉由該照片中所見的製造半導體，連接至該閘極204、連接至該場板205之一場板端子207、以及連接至該汲極203之一汲極端子208。該範例中之每一端子具有三個連接墊，承載該有用信號之中間墊及兩個外側墊為接地回路。該混合器200於是組配成為一混合器電路的一部分，其包括連接至該閘極端子206之一RF或IF信號的一來源、連接至該場板端子207之一振盪器信號(例如，一局部振盪器(LO)信號)的一來源、以及個別連接至該汲極端子208之該IF或RF信號的一輸出。此範例中，該源極202透過一背通孔來連接至接地。
圖1及2顯示兩個示範場板混合器。其他範例中，該結構可從該等範例變化，且仍可提供一混合器功能。圖1及2之實施例以及其他實施例中，該場板設置並操作來透過該場板回應由一振盪器提供至其之一信號而產生的一電磁場來影響該FET之操作。某些實施例中，該振盪器可為一局部振盪器(LO)，例如一整合LO。於用來激發該場板之振盪器信號及該閘極上之信號之間，該結果為一混合器或加乘效應。
該場板電磁耦合至該閘極，因此會影響該FET之閘極電極承載的電荷，其依次影響該FET之輸出以提供一混合功能。該場板亦或反而電磁耦合至該FET之一傳導層，以促進或提供該混合功能。
某些實施例中，除了與該閘極耦合、或除了與該閘極及該傳導層耦合之外，該場板亦電磁耦合至該汲極203，於一定程度上亦以促進該混合器之效能的方式來影響該FET之輸出。例如，與該汲極耦合可增加線性及/或降低轉換耗損。
該振盪器適合為“局部”，其為用以產生該LO信號之一主動構件，設置接近該場板混合器或位於其中，但不需如此。例如，該振盪器可在“中央”、電氣連接至兩個或更多場板混合器且實體上該等場板混合器的其中之一或更多位於遠端。為了清晰舉例解說，以下說明係關於使用一LO信號。
為形成一示範混合器，該閘極連接至一端子來提供一射頻(RF)或中頻(IF)輸入信號。一RF輸入提供來用於向下轉換、或一IF輸入提供來用於向上轉換。該源極連接至接地且該汲極連接至該混合器的輸出。該汲極提供該信號輸出，該向下轉換的實例中其為一中頻輸出信號，且該向上轉換的實例中其為一射頻輸出信號。如同習知的混合器，具有其他頻率之輸出亦於該汲極上提供，其可被濾除，留下該所需的輸出。
該場板於一端連接至一局部振盪器(LO)來提供一LO信號。另一端為一開路，與該電晶體源極以及接地中斷連接。圖1中，該場板之該等末端係關於進出該頁面之方向。
該RF輸入或輸出信號可在從約20千赫、高達數百(例如，300)吉赫的一範圍中，更佳的是約0.5吉赫至約100吉赫的範圍，例如介於約18吉赫至40吉赫之間。如同一混合器之已知操作，相對該輸入信號，該LO信號及該輸入信號混合來產生合成的較高及較低頻率之信號，且典型該等合成信號其中之一會通過該混合器輸出，且另一由濾波電路導向接地。因此，該LO信號頻率可選擇具有關於該輸入信號頻率及該所需輸出信號頻率。
圖3概略顯示一FET混合器300，例如圖2所示之一混合器，之一示範結構。圖3包括一插圖，其顯示該場效電晶體混合器300之源極304、閘極301、場板303以及汲極302間之變遷的一放大圖。圖3預備作為用於益華電腦股份有限公司之AXIEM EM軟體中，一場板混合器之一模擬的一網格結構，其使用該MQFET模型之一單指實施態樣。該單指模型於S. J. Mahon等人所著，2010年、加州蒙特里，2010 IEEE複合半導體積體電路論文集(CSICS)之“基於一萃取單閘指模型之LNA設計”第1至4頁，數位物件識別碼(doi)：10.1109/CSICS.2010.5619678中說明，以及A. E. parker所著，2007年12月4-7日、國際光電工程學會程序書第6798卷、編號12、第67頁980L(1-11)“電信毫米波裝置之非線性特性的進展＂中說明之MQFET模型。
參照圖3，為舉例說明其包括任意指定軸X、Y、Z，該場效電晶體混合器300包括一源極304。該實施例中之源極304包括沿該等X及Y維度延伸之一區域，並連接至於該Z維度延伸之一背通孔。該閘極301包括相鄰並於該X維度沿該源極304延伸之一延長電極。該場板303亦為沿該X維度、相鄰該閘極301於該閘極301之相對側上延伸至該源極304的一延長電極。該場板303包括或連接至沿該Y維度遠離該FET 300之通道區延伸的一導體。該場板303向該閘極301之另一側為該汲極302，其亦相鄰該場板303、沿該X維度延伸。
RF/IF輸入於該閘極301提供，且IF/RF輸出個別在該汲極302。一LO信號提供至該場板303且該源極由該背通孔來連接至接地。
某些實施例中，一換衡器配置用來提供一或更多場板混合器對，該成對場板混合器其中之一承載該LO信號，且另一承載該LO信號的反向。來自該兩個場板混合器之輸出之後組合藉此轉移至該等輸出之LO信號可彼此取消。
針對圖2之FET混合器，用於在18至40吉赫，具有一1吉赫IF之一LO信號範圍上的較低及較高邊帶(LSB及USB)操作之該測量的向下轉換耗損，連同用於該LSB實例(USB模擬亦類似)之模擬值(按照圖3之模擬結構)顯示於圖4。該平均測量的轉換耗損為8.8分貝。
圖5顯示該等LSB及USB向上轉換測量連同該等LSB模擬值。該平均測量的轉換耗損為8.2分貝。
該LO信號於該FET之汲極上可引發一DC電位，因此該混合器於被動及低偏壓主動模式間之一併合模式中操作。用於該LSB向上轉換實例中，該測量及模擬的汲極電位對照LO信號頻率的圖形顯示於圖6。該閘極偏壓為-2伏特。
圖4至6的每一圖中，該LO信號為15分貝毫瓦，該IF為1吉赫及-20分貝毫瓦且該閘極偏壓為-2伏特。
圖7(a)顯示閘極偏壓及LO功率位準上之向上轉換耗損的相依性。最佳轉換耗損可以一LO功率位準約15分貝毫瓦以及一閘極偏壓接近-2.0伏特，其近似為用於NP15之該關閉電壓，來取得。該引發的汲極電位亦取決於閘極偏壓以及LO位準-參見圖7(b)。
圖8中，其顯示用於該LSB實例(USB類似)之該測量的LSB及USB 1-分貝壓縮點(IP1)及該模擬IP1。該平均測量的IP1為1.3分貝毫瓦(10.3分貝毫瓦/毫米)。
具有LO功率之LSB及USB IP1中的變化型態、連同該LO洩漏顯示於圖9。如同其他FET混合器，一換衡器可用來抑制LO洩漏。
圖10呈現在0.9945及1.0055吉赫(亦即，以1.0吉赫為中心以11百萬赫音調間距)以兩個-20分貝毫瓦信號測量之該LSB及USB輸入-參考三階截取點(IIP3)。其亦顯示該模擬的LSB IIP3。該平均測量的IIP3為9.4分貝毫瓦(18.4分貝毫瓦/毫米)。
圖11呈現該測量的IIP3-IP1之有用度量，該整個頻帶中其具有一平均值8.1分貝。
因此，某些實施例中，一場板混合器之閘極偏壓設定在約該場板混合器之FET關閉電壓的一數值，例如，約該關閉電壓200mV(毫伏)中或者該關閉電壓100毫伏中。如圖7(a)所示，該點附近操作可降低向上轉換耗損並允許在較低LO信號功率時操作。用於一典型FET，該LO信號功率位準可設定在約5分貝毫瓦或更多。LO信號功率之一上限可取決於該LO洩漏(圖9)，且可設定在例如，約15分貝毫瓦。因此，各種不同實施例中，該LO信號功率可設定在約5分貝毫瓦或約15分貝毫瓦之間。
針對向上轉換，該閘極之一典型的IF功率值為-20至0分貝毫瓦、或將其鏈接至該LO功率位準，約小於圖9中之IP1值的10分貝(例如，若LO=5分貝毫瓦則IF=-7-10=-17分貝毫瓦，但若LO=15分貝毫瓦則IF=2.5-10=-7.5分貝毫瓦)。針對向下轉換，該閘極之RF功率可顯著降低，甚至放大後，例如，在約-80分貝毫瓦或更小。此外，該接收的RF功率可如-20分貝毫瓦一樣高，且可由一低雜訊放大器來放大，以便在該閘極提供例如，約0分貝毫瓦。
應體認上述之場板混合器為未匹配。轉換耗損、IP1及/或IIP3可藉由使用與該混合器之阻抗匹配的電路來改善。
圖12顯示形成一分散式場板混合器電路400之部分的一示範場板混合器陣列401之一電路布局表示型態。該範例中，該電路具有並聯之四個場板混合器402至405。其他範例中，該電路可具有並聯之兩個、三個或超過四個場板混合器之一陣列。
如本文所述參照圖2與3，該示範分散式場板混合器電路400中，該場板混合器陣列401中之每一場板混合器402至405包括具有一場板之一FET。因此，參照圖12，該等FET結構的細節(亦即，該源極、閘極、場板以及汲極之配置)將不再重複，而是下列說明將著重於該等場板混合器402至405之連接來形成該分散式場板混合器電路400。
一閘極端子406經由一第一傳輸線配置407，來連接至該場板混合器402之閘極、該場板混合器403之閘極、至該場板混合器404之閘極以及至該場板混合器405之閘極。於是，一單一輸入RF或IF信號於該閘極端子406上提供，並提供至該等場板混合器402至405之每一閘極電極，用於該等閘極之同步操作。
一局部振盪器端子408經由一第二傳輸線配置409，來連接至該場板混合器402之場板、該場板混合器403之場板、至該場板混合器404之場板以及至該場板混合器405之場板。該等場板因此亦同步操作。該半導體於該等第一及第二傳輸線配置407、409之相交點包括若干橋接器。
每一場板混合器402至405之汲極經由一第三傳輸線配置410，來連接至一汲極端子411。該第三傳輸線配置410形成一電感器來匹配其連接之該等場板混合器的電容，以建立一傳輸線放大器或分散式放大器。亦即，連接兩個相鄰FET汲極之傳輸線用來作為一電感器來匹配該FET裝置之電容，因此形成一分散式結構。某些實施例中，穩定電阻器412-414並聯提供至形成該第三傳輸線配置410之部段的電感。
某些實施例中，該分散式場板混合器電路400係經組配成具有一零或接近零之汲極電位。其他實施例中，該分散式場板混合器電路400以一非零汲極電位來組配，以操作來作為一併合分散式混合器/放大器。
上述實施例中，該場板混合器之場板於其末端或該連接的末端埠為一開路以接收該振盪器信號。其他實施例中，該場板混合器經由一電阻器來連接至該源極或接地。另外其他實施例中，該場板混合器可經由一交換器來直接或間接連接至該源極或接地，藉此該場板混合器可於該交換器斷開時之一模式中以及該交換器閉合時之另一模式中操作。該等其他實施例中，該場板混合器之場板可形成一溫度感測電路之一部分。
圖13顯示一種電路之一示範組態，該電路用以產生指出例如，本文所述之一場板混合器的任何實施例之一場板混合器的一溫度之一信號。應體認該一般電路組態之實施態樣可包括圖13中未顯示之額外的被動及/或主動構件。該電路包括連接至一電流源I之該場板混合器的一場板。該電路亦包括一電阻電路R，例如與該場板FP串聯之一電阻器。該電阻電路R係經組配來提供足夠的電阻來維持該場板FP作為用於該混合功能之一電極的功能。該電阻電路之電阻可選擇成為具備有關該相關電壓感測器之靈敏度越大越好。
該電流源I可為交流或直流電的一來源。某些實施例中，該電流源I亦可為用於該場板混合器之場板的振盪器信號之一來源。其他實施例中，該電流源I可接入及接出(或者接通及切斷)來起始及結束一溫度感測操作。該電流源I為接出/切斷期間之週期，該場板混合器可操作來作為一混合器。
該電流源I係經組配來於該場板FP建立一電壓降，且該電壓降由一電壓感測器Vs來檢測。電壓感測器Vs提供有關該檢測的電壓降之一輸出信號S。
該場板FP之電阻係有關其溫度。一般而言，該場板FP越熱，其電阻越高。因此，若該電流源I為一定電流源，則該場板FP之溫度增加時，該電壓感測器Vs檢測的電壓降將增加。該場板FP位於該場板混合器中時，該檢測的電壓降及之後該輸出信號S為該場板混合器中之一溫度的一指示器。實際溫度及該電阻或輸出信號S之間的關係可藉由模型化及/或經驗上來決定。模型化可基於功率耗損且可基於一熱傳導計算，例如一格林函數，來適於將該閘極結構GS與該等主動電晶體分離。該測量的溫度所需範圍中，一放大器可從一外部來源及該輸出信號或電阻來加熱。
某些實施例中，該電阻電路R為或包括一交換器。於一簡易實施態樣中，該交換器閉合時可從該場板FP至該來源或接地建立一短路或低電阻路徑，且開路時可從該場板FP至該來源或接地建立一開路或高電阻路徑。
包括兩個或更多場板混合器之一陣列的混合器中，該溫度感測電路可設置於該等場板混合器的任一個或更多個上。例如，一單一溫度感測電路可針對具有該陣列中之一中央位置、而非一周圍邊緣上的一場板混合器來實施。若實施多個溫度感測電路，則其中一個可在該陣列中央且其他設置在周圍。
該輸出信號S提供至一控制器，其接收該信號S並產生用於該場板混合器之一或更多控制信號。該等控制信號藉由一或更多適當的變換功能且與該輸出信號S相關。其可，例如，基於該輸出信號S而增加或減少該混合器之脈衝操作的一工作週期、增加或減少該閘極上之信號振幅及/或至該場板之信號振幅或者將該場板混合器導通或關閉。
圖14顯示包括一場板混合器之一電路的一示範組態，例如本文所述用於混合無線電信號之一場板混合器的任何實施例。應體認該一般電路組態之實施態樣可包括圖14未顯示之額外的被動及/或主動構件。圖14之電路可實施一低雜訊放大器。
圖14中，該場板混合器參照為FET1。該場板混合器FET1於其閘極經由一輸入埠IN及一電容器C1來接收一輸入信號。該場板混合器FET1之閘極亦連接至一閘極偏壓信號GB1。不同於該場板可連接至接地之一已知的放大器安排中，該場板混合器FET1之場板連接至，如本文所述提供一混合信號之一局部振盪器LO。該輸入埠IN及局部振盪器LO之混合信號於該場板混合器FET1之汲極上輸出。該汲極亦連接至一汲極偏壓信號DB1。該場板混合器FET1之源極連接至接地。
圖14所示之實施例中，該電路包括另一電晶體，其亦可為一場效電晶體，圖14中指定為FET2。該電晶體FET2連接至該場板混合器FET1之汲極以便於其閘極來從該場板混合器FET1、經由一電容器C2來接收該等混合信號。一閘極偏壓信號GB2亦於該電晶體FET2之閘極上提供。該電晶體FET2亦可包括，可連接至接地之一場板。該汲極亦連接至一汲極偏壓信號DB2。該電晶體FET2可，例如，放大從該場板混合器FET1輸出之混合信號。其他實施例中，該場板混合器FET1於該電路中可形成該第二級，且該電晶體FET2於該電路中可形成該第一級。尚有其他實施例中，該電晶體FET2由該場板混合器之一第二級來替代，例如藉由將來自該局部振盪器LO之信號連接至FET1及FET2兩者之場板。換言之，不藉由將該電晶體FET2之場板連接至接地，而是該場板連接來接收該局部振盪器LO之信號。
圖15顯示於包括具有一場板之一場效電晶體FET1的一電路之另一示範組態，例如本文所述用於一場板混合器之一場效電晶體的任何實施例。如同圖14，該電路可實施一低雜訊放大器。應體認該一般電路組態之實施態樣可包括圖15未顯示之額外的被動及/或主動構件。
圖15之電路的若干構件及連接，包括該電晶體FET2，與圖14之電路相同。圖14及15中之相同構件已被給定相同的參照值，而參照圖15中該等相同構件之一說明將不再重複。反而是，相較於圖14之電路，圖15之下列說明將實質限定在其中的差異。
圖15之電路的電晶體FET1具有其場板連接至一控制電路來將一信號提供至該場板。該控制電路於圖15中指定為“控制器”。圖15之實施例中，該控制器經由一電容器C4，於該輸入埠IN來接收該信號之一輸入，並基於該輸入產生用於該場板混合器FET1、具有該輸入埠IN上之該信號的一信號。此為與圖14之局部振盪器LO的信號對比，其與該輸入埠IN上之信號無關。其他實施例中，該電容器C4可由一耦合線來取代。
某些實施例中，用於該場板之控制器產生的信號係基於該輸入埠IN上之信號。例如，該控制器可藉由將一轉移函數施用至該接收信號來處理該接收信號。該轉移函數可產生一取消信號至該接收信號之一或更多構件，以降低該場板混合器FET1之輸出中存在該等一或更多構件。例如，若有針對待接收之所需的無線電信號來產生干擾之一已知的鄰近無線電發送器，則該轉移函數可包括使該干擾信號通過之一或更多濾波器，並從該濾波信號產生該取消信號。該取消信號造成之取消可以是透過破壞性干擾。
某些實施例中，該控制器使用該輸入埠IN上之信號來作為一觸發以開始產生用於該場板之一信號。例如，該控制器可於該輸入埠IN上之信號中檢測一干擾信號是否存在，並響應於該檢測而起始或觸發一大電壓暫態信號，例如一大電壓步階信號-來施用至該場板。該控制器可併入或控制一外部電源供應器V+至該場板之連接以實現該電壓步階信號。該電壓暫態信號可填滿或清空該氮化鎵(或其他)半導體內側之所有“陷阱”，對於併入圖15之電路的一接收器(或另一接收器)，其可具有至少某些保護效應以避免該進入的干擾信號。不需要一大暫態信號或電壓步階信號之其他實施例中，該外部電源供應器V+之併入或至其之連接可忽略。
該控制器可包括一類比對數位轉換器來將該輸入埠IN上之取樣信號轉換為一數位信號。該控制器可包括一處理器，例如與具有指令之非暫態記憶體通訊之一電腦處理器，該等指令造成該電腦處理器接收該數位信號、處理該信號(例如，來實現該轉移函數或來檢測指出一干擾信號之信號的一或更多狀態)，並基於該處理提供一控制信號以控制至該場板之一信號。至該場板之信號可提供至一驅動電路來將一混合信號或暫態信號提供至該場板。
圖15所示之電路的其他實施例中，該場板混合器FET1可形成該電路之第二級，且該電晶體FET2形成該電路之第一級。另有其他實施例中，該控制器將一信號提供至該電晶體FET1及該電晶體FET2兩者之場板。
其他實施例中，圖14之場板混合器FET1係用於一兩個或更多級放大器之一級，而圖15之電晶體FET1係用於該放大器之一或更多其他級。另有其他實施例中，參照圖15所述之控制器包括圖14之局部振盪器。該控制器可於一時間，例如正常(無檢測的干擾)無線電信號接收期間來提供一局部振盪器信號至該電晶體FET1之場板，以及用以回應檢測的干擾或預定來觸發提供該電壓暫態信號之其他事件而提供該電壓暫態信號。
圖14之場板混合器FET1可代表一單一裝置或一場板混合器陣列，例如參照圖12所述之一陣列。同樣地，圖15之場板混合器FET2及圖14及/或15之電晶體FET2可為一單一電晶體或一電晶體陣列。此外，雖然圖14及15顯示一個二級放大器，但可藉由僅分別包括圖14或圖15之該場板混合器FET1或電晶體FET1(或者提供一局部振盪器信號及一暫態電壓兩者之控制器)、且不包括該電晶體FET2來提供一個一級放大器。同樣地，亦可提供具有三或更多級之一放大器，且該些級之兩個或更多、高達全部可包括具有連接至一振盪器信號之一來源及/或一電壓暫態信號之一來源的場板之場效電晶體。
應了解本說明書中揭示及定義之本發明，可延伸至從該文字或圖式提及或明顯看出之該等個別特徵的兩個或更多之所有選擇性組合。所有該等不同組合組成本發明之各種不同選擇性觀點。
100,201,FET2:場效電晶體 101,205,303,FP:場板 102,204,301:閘極 103,202,304:源極 104,203,302:汲極 105:鈍化層 106:基體 107:介電層 108:主動半導體 200:場效電晶體場板混合器 206,406:閘極端子 207:場板端子 208,411:汲極端子 300:場效電晶體混合器 400:分散式場板混合器電路 401:場板混合器陣列 402,403,404,405,FET1:場板混合器 407:第一傳輸線配置 408:局部振盪器端子 409:第二傳輸線配置 410:第三傳輸線配置 412,413,414:穩定電阻器 I:電流源 R:電阻電路 Vs:電壓感測器 S:輸出信號 GS:閘極結構 IN:輸入埠 C1,C2,C3,C4:電容器 GB1,GB2:閘極偏壓信號 GND:接地 LO:局部振盪器 DB1,DB2:汲極偏壓信號 OUT:輸出 V+:電源供應器
圖1圖解顯示一具有一場板結構之一場效電晶體，其用以執行一混合操作(“一場板混合器”)的橫截面圖。 圖2顯示一示範場板混合器的照片。 圖3顯示一用以模擬一場板混合器之網格結構。 圖4顯示測量的LSB及USB向下轉換耗損對照閘極偏壓之圖形：LO=38GHz(吉赫)及15dBm(分貝毫瓦)、IF=1GHz(吉赫)及-20dBm(分貝毫瓦)。(平均測量的轉換耗損=8.8dB(分貝)) 圖5顯示LSB及USB向上轉換耗損對照LO頻率之圖形，LO=15dBm(分貝毫瓦)、IF=1GHz(吉赫)及-20dBm(分貝毫瓦)、閘極偏壓=-2V(伏特)。(平均測量的轉換耗損=8.2dB(分貝)) 圖6顯示用於LSB向上轉換之測量及模擬的汲極-源極電壓對照LO頻率之圖形，LO=15dBm(分貝毫瓦)、IF=1GHz(吉赫)及-20dBm(分貝毫瓦)、閘極偏壓=-2V(伏特)。 圖7顯示於38GHz(吉赫)，測量的(a)LSB向上轉換耗損及(b)汲極電位對照閘極偏壓之圖形，且LO功率為0、5、10及15dBm(分貝毫瓦)。 圖8顯示測量的LSB及USB向上轉換輸入-參照P1壓縮點、以及模擬的LSB對照LO頻率之圖形，LO=15dBm(分貝毫瓦)、IF=1GHz(吉赫)、閘極偏壓=-2V(伏特)。(平均測量的輸入IP1=1.3dBm(分貝毫瓦)) 圖9顯示於38GHz(吉赫)、IF=1GHz(吉赫)、閘極=-2V(伏特)時，LSB及USB向上轉換輸入-參照P1壓縮點及LO洩漏對照LO功率之圖形。 圖10顯示LSB及USB向上轉換輸入-參照IP3對照頻率之圖形，LO=15dBm(分貝毫瓦)、IF=1GHz(吉赫)、閘極偏壓=-2V(伏特)。(平均測量IIP3=9.4dBm(分貝毫瓦))。 圖11顯示LSB向上轉換輸入-參照IP3-P1對照頻率之圖形，LO=15dBm(分貝毫瓦)、IF=1GHz(吉赫)、閘極偏壓=-2V(伏特)。(平均測量=8.1dBm(分貝毫瓦))。 圖12為一分散式場板混合器之一範例。 圖13為一用於一場板混合器中之溫度感測的示範電路。 圖14顯示一包括用於混合無線電信號之一場板混合器的一電路之示範組態。 圖15顯示一於一無線電接收器中，包括具有一場板之一場效電晶體的一電路之示範組態。
100:場效電晶體
101:場板
102:閘極
103:源極
104:汲極
105:鈍化層
106:基體
107:介電層
108:主動半導體

Claims (34)

  1. 一種半導體電晶體裝置，其包括： 一場效電晶體，其包括： 一源極、一汲極以及用於在該源極及汲極之間形成一通道的一主動半導體； 一閘極，其包括設置來基於提供至該閘極之一輸入射頻信號或一輸入中頻信號，來控制該通道形成之一閘極電極； 一與該源極、汲極及閘極作電氣隔離之場板電極；以及 用於該源極、汲極、閘極及場板之電氣連接； 其中該場板承載一射頻振盪信號時，該場板電極受建構並設置來電磁耦合至該閘極電極及該主動半導體中的至少一者，來造成該場效電晶體從該輸入射頻信號及該射頻振盪信號中產生一輸出中頻信號、或者從該輸入中頻信號及該振盪信號中產生一輸出射頻信號。
  2. 如請求項1之半導體電晶體裝置，其中該場板的至少一部分設置於該閘極電極及該汲極之間。
  3. 如請求項1或請求項2之半導體電晶體裝置，其中於該電極向該主動半導體之末側上，該場板的至少一部分設置於該閘極電極上方。
  4. 如請求項1至3之任一項的半導體電晶體裝置，其中該閘極電極延長且該場板電極延長、並與該閘極電極相鄰並實質平行。
  5. 如請求項1至4中之任一項的半導體電晶體裝置，其包括安置來將該場板與該源極、汲極以及閘極隔離之介電結構。
  6. 如請求項1至5中之任一項的半導體電晶體裝置，其中該場板電磁耦合至該汲極以促進該半導體電晶體裝置之射頻混合器功能。
  7. 如請求項1至6中之任一項的半導體電晶體裝置，其中該場板電磁耦合至該閘極電極及該主動半導體兩者，以促進該半導體電晶體裝置之射頻混合器功能。
  8. 一種半導體混合器裝置，其包括： 一第一射頻輸入； 一第二射頻輸入； 一射頻輸出；以及 一場效電晶體； 其中： 該第一射頻輸入電氣連接至該場效電晶體之一閘極電極； 該第二射頻輸入電氣連接至設置於該場效電晶體中、接近該閘極電極之一混合電極； 該射頻輸出電氣連接至該場效電晶體之一汲極； 其中該半導體混合器裝置係經組配來藉此一射頻信號輸出於該射頻輸出端提供，該射頻信號輸出為於該第一射頻輸入端子接收之一第一射頻信號、以及於該第二射頻輸入端子接收之一第二射頻信號的一混合。
  9. 如請求項8之半導體混合器裝置，其中該場效電晶體為該半導體混合器裝置中之多個場效電晶體中之一個電晶體，且其中該等多個場效電晶體的每一個包括電氣連接至該第二射頻輸入之一混合電極。
  10. 如請求項9之半導體混合器裝置，其中該等多個場效電晶體的每一個包括電氣連接至該第一射頻輸入之一閘極電極。
  11. 如請求項8至10中之任一項的半導體混合器裝置，其中該第一射頻輸入連接至提供一射頻輸入信號或一中頻輸入信號之一無線電信號源，且該第二射頻輸入連接至一局部振盪器信號。
  12. 如請求項8至10中之任一項的半導體混合器裝置，其中該第一射頻輸入連接至一無線電信號接收器以提供一射頻輸入信號，且該第二射頻輸入連接至一控制電路以提供一混合信號，其中該控制電路基於該射頻輸入信號之一樣本來產生該混合信號。
  13. 如請求項12之半導體混合器裝置，其中該混合信號造成該半導體混合器裝置來至少部分取消該射頻信號輸出中之該第一射頻信號的一或更多分量，且不取消該射頻信號輸出中之該第一射頻信號的一或更多其他分量。
  14. 一種頻率轉換之方法，其包括： 於包括一或更多場效電晶體之一半導體電晶體電路處： 將一第一信號提供至該一或更多場效電晶體之每一個的一閘極；以及 藉由將一第二信號提供至該一或更多場效電晶體之每一個的一場板，於該一或更多場效電晶體中將該第一信號及該第二信號混合或加乘，其中該場板用來作為一電極； 從該一或更多場效電晶體接收一輸出信號，其中該輸出信號為該混合或加乘的第一及第二信號。
  15. 如請求項14之頻率轉換之方法，其中該一或更多場效電晶體各包括連接至該閘極之一延長閘極電極，且其中該場板為與該閘極電極相鄰放置並實質平行之一延長電極。
  16. 如請求項14或請求項15之頻率轉換之方法，其中在該等場效電晶體中的至少一者內，該場板的至少一部分設置於該閘極電極上方。
  17. 如請求項14至16中之任一項的頻率轉換之方法，其中在該等場效電晶體中的至少一者內，該場板的至少一部分係設置比源極更接近於其個別的場效電晶體的汲極。
  18. 如請求項14至17中之任一項的頻率轉換之方法，更包含將一驅動信號提供至該等場板中的至少一場板，並從響應於該驅動信號之該至少一場板檢測一感測信號，其中該感測信號取決於該至少一場板的溫度。
  19. 如請求項14至18中之任一項的頻率轉換之方法，其中該第一信號為一射頻輸入信號或一中頻輸入信號，且該第二信號為一局部振盪器信號。
  20. 如請求項14至19中之任一項的頻率轉換之方法，其中該第一信號為一射頻輸入信號，且其中第二信號為一取消信號，其中該混合至少部分取消該第一信號之一或更多分量，且不取消該第一信號之一或更多其他分量。
  21. 一種用於一無線電信號接收器之半導體裝置，其包括： 一射頻輸入； 一射頻輸出；以及 一場效電晶體； 其中： 該射頻輸入電氣連接至該場效電晶體之一閘極電極； 該射頻輸出電氣連接至該場效電晶體之一汲極； 該場效電晶體包括設置於該場效電晶體中、接近該閘極電極之一場板，且一控制暫態電壓源連接至該場板來將一暫態電壓信號提供至該場板； 且其中該控制暫態電壓源係經組配來檢測在該射頻輸入處之一信號中的一干擾信號，並響應於該檢測來將該暫態電壓信號提供至該場板。
  22. 如請求項21之半導體裝置，其中該場板的至少一部分設置於該閘極電極及該汲極之間。
  23. 如請求項21或請求項22之半導體裝置，其中於該電極向該場效電晶體之一主動半導體的末側上，該場板的至少一部分設置於該閘極電極上方。
  24. 如請求項21至23中之任一項的半導體裝置，其中該閘極電極延長且該場板延長、並與該閘極電極相鄰並實質平行。
  25. 如請求項21至24中之任一項的半導體裝置，其包括安置來將該場板與該場效電晶體之該汲極、閘極以及一源極隔離之介電結構。
  26. 如請求項21至25中之任一項的半導體裝置，其中該場板電磁耦合至該汲極。
  27. 如請求項21至26中之任一項的半導體裝置，其中該場板電磁耦合至該場效電晶體之該閘極電極及一主動半導體兩者。
  28. 如請求項21至27中之任一項的半導體裝置，其中一局部振盪器用於連接至該場板來將一局部振盪器信號提供至該場板。
  29. 一種於一無線電接收器中之方法，其包括： 於包括一或更多場效電晶體之一半導體電晶體電路處： 將一無線電信號提供至該一或更多場效電晶體之一閘極；以及 於該無線電信號中檢測一干擾信號，以及響應於該檢測來將一電壓暫態信號提供至該一或更多場效電晶體之一個別場板，其中一上述場效電晶體之場板用來作為該場效電晶體中之一電極。
  30. 如請求項29之方法，其中該一或更多場效電晶體各包括連接至該閘極之一延長閘極電極，且其中該場板為與該閘極電極相鄰放置並實質平行之一延長電極。
  31. 如請求項29或請求項30之方法，其中在該等場效電晶體中的至少一者內，該場板的至少一部分設置於該閘極電極上方。
  32. 如請求項29至31中之任一項的方法，其中在該等場效電晶體中的至少一者內，該場板的至少一部分係設置比源極更接近於其個別的場效電晶體的汲極。
  33. 如請求項29至32中之任一項的方法，更包含將一驅動信號提供至該等場板中的至少一場板，並從響應於該驅動信號之該至少一場板檢測一感測信號，其中該感測信號取決於該至少一場板的溫度。
  34. 如請求項29至32中之任一項的方法，更包含於提供該電壓暫態信號之前或之後中的至少一者，將如請求項14至20中之任一項的頻率轉換之方法施用於提供至該一或更多場效電晶體之閘極的無線電信號。
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GB2406023B (en) * 2003-10-29 2005-08-10 Innovision Res & Tech Plc RFID apparatus
US9543383B2 (en) * 2011-02-17 2017-01-10 Qualcomm Incorporated High-speed high-power semiconductor devices
US9735769B1 (en) * 2015-10-02 2017-08-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Controlling current or mitigating electromagnetic or radiation interference effects using multiple and different semi-conductive channel regions generating structures
US10128750B2 (en) * 2016-03-04 2018-11-13 Infineon Technologies Ag Switched-mode power converter with an inductive storage element and a cascode circuit
US11462616B2 (en) * 2017-01-30 2022-10-04 Texas Instruments Incorporated Driver for transistor
US11502191B2 (en) * 2019-02-14 2022-11-15 Intel Corporation Transistors with backside field plate structures

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