[发明专利]砷化镓基低漏电流双悬臂梁开关双栅分频器

说明书

技术领域

本发明提出了GaAs(砷化镓)基低漏电流双悬臂梁开关双栅HEMT(高电子迁移率晶体管)分频器，属于微电子机械系统的技术领域。

背景技术

分频器是将一参考信号的频率经过功能电路的作用,产生所需的参考信号频率1/N的频率信号。目前，频率乘法器广泛应用于通信、信号处理等领域。利用锁相环和乘法器可构成分频器。与传统电路中的MOSFET结构相比，高电子迁移率晶体管HEMT有更高的电子迁移率，速度更快，效率更高也能够降低功耗等。当前，MEMS技术也推动电路向结构简单，体积变小的方向发展。

本发明正式要结合HEMT与MEMS技术，提出一种GaAs基低漏电流双悬臂梁开关双栅HEMT分频器。

发明内容

技术问题:本发明的目的是提供一种GaAs基低漏电流双悬臂梁开关双栅HEMT分频器。两个悬臂梁开关下方各自对应一个栅极，悬臂梁开关通过直流偏置的作用，在电路中控制HEMT的导通以及信号的传输。

技术方案：本发明的一种砷化镓基低漏电流双悬臂梁开关双栅分频器的HEMT为生长在GaAs衬底上的增强型HEMT，包括本征GaAs层，本征AlGaAs层，N+AlGaAs层，源极，漏极，栅极，锚区，悬臂梁开关，下拉极板，绝缘层，通孔，引线；在GaAs衬底上设有本征GaAs层，在本征GaAs层上设有本征AlGaAs层，在本征AlGaAs层上设有N+AlGaAs层，源极、漏极分别位于栅极的两侧，源极接地，位于N+AlGaAs层上的两个栅极并列设置，与两个悬臂梁开关一一对应，悬臂梁开关的一端固定在锚区上，另一端悬浮在栅极之上，下拉极板设置在悬臂梁开关末端下方，下拉极板接地，绝缘层覆盖在下拉极板上，直流偏置通过高频扼流圈和锚区作用在悬臂梁开关上，悬臂梁开关的下拉电压设计为HEMT的阈值电压；

HEMT的漏极输出信号有两种不同的工作方式，一种是选择第一端口输入至低通滤波器，低通滤波器输出接入压控振荡器，压控振荡器输出通过第三端口接入乘法器，乘法器输出信号作为反馈信号通过锚区加载到一个悬臂梁开关上，构成反馈回路，参考信号通过锚区加载到另一个悬臂梁开关上，HEMT的漏极输出信号的另一种工作方式是选择第二端口直接输出放大信号。

所述的悬臂梁开关的闭合或断开通过直流偏置控制，当两个悬臂梁开关均在达到或大于下拉电压的直流偏置下实现下拉，与栅极接触，开关闭合时，在栅电压作用下，形成二维电子气沟道，HEMT导通，参考信号和反馈信号通过HEMT实现相乘，漏极输出包含两信号的相位差信息，选择第二端口输入低通滤波器，低通滤波器滤除高频部分，输出包含相位差信息的直流电压，直流电压输入压控振荡器，作为控制电压调节压控振荡器的输出频率，调节频率后的信号经第三端口传输至乘法器，乘法器输出作为反馈信号加载到悬臂梁开关上，环路循环反馈的结果是反馈信号与参考信号的频率相等，压控振荡器第四端口输出频率f_o为参考信号频率的1/N倍：f_ref/N,实现参考信号的分频；

当直流偏置小于下拉电压，两个悬臂梁开关均不与栅极接触，开关断开时，栅电压为0，无法形成沟道，HEMT截止，能够有效的减小栅极漏电流，降低功耗；

当只有一个悬臂梁开关闭合，另一个悬臂梁开关处于断开状态时，闭合的悬臂梁开关下方形成二维电子气沟道，断开的悬臂梁开关下方形成高阻区，沟道与高阻区串联的结构有利于提高HEMT的反向击穿电压，只有闭合的悬臂梁开关上的选通信号可以通过HEMT放大，放大信号经第二端口输出，当只有加载参考信号的悬臂梁开关闭合时，参考信号通过HEMT放大，第二端口输出参考信号频率f_ref的放大信号，当只有加载反馈信号的悬臂梁开关闭合时，反馈信号通过HEMT放大，反馈信号频率为压控振荡器输出频率f_o经乘法器后乘以N的结果：N×f_o，第二端口输出频率为N×f_o的放大信号,断开的悬臂梁开关有利于减小栅极漏电流，降低功耗。

有益效果：本发明的GaAs基低漏电流双悬臂梁开关双栅HEMT分频器具有以下显著的优点：

1、悬臂梁在电路中起到开关的作用，下拉电压设计为HEMT的阈值电压，方便控制HEMT的导通；

2、通过对悬臂梁开关的控制，不仅能实现参考信号的分频，还能实现对单个信号的放大，使电路多功能化，扩展应用范围；

3、HEMT与MEMS技术相结合，使得电路效率提升，功耗降低，结构简单化，体积小型化。

附图说明