[发明专利]用于氮化镓GaN器件的电路系统和方法

说明书

本公开的实施例提供了一种用于氮化镓GaN器件的电路系统和和方法。该电路系统包括：负偏压电路，被配置为提供GaN器件的栅极负偏压；漏极开关电路，被配置为接通或断开GaN器件的漏极正电压；以及控制电路，被配置为基于负偏压的提供来控制漏极开关电路，以使得漏极正电压在栅极电压达到负偏压之后接通并且在负偏压完全消失之前断开。

技术领域

本公开的实施例一般性地涉及与晶体管有关的电路和操作，并且更特别地涉及用于氮化镓GaN器件的电路系统和方法。

背景技术

氮化镓GaN是一种新型的射频RF功率晶体管，它具有许多优点。但是，GaN RF晶体管需要负的偏置电压和高的漏极电压。为了使GaN RF功率放大器安全地工作，需要解决如下的一些问题。

第一，在加电时，需要先向偏置电路施加准确的负偏置电压，然后向GaN功率晶体管的漏极施加高的正电压,然后在加射频信号，否则GaN功率晶体管将在加电阶段被损坏。第二，在关电时，需要首先断开RF信号，然后断开GaN功率晶体管漏极的高正电压，最后断开负的偏置电压。否则，GaN功率晶体管将在关电阶段被损坏。第三，负的偏置电压需要提供足够大的电流，否则当GaN功率晶体管被过驱时将被损坏，功率放大器的过驱在移动通信环境中经常发生。第四，漏极的高正电压的接通速度应当适当地慢，否则接通GaN功率晶体管的浪涌电流将非常大，如果开关多次则将毁坏GaN功率晶体管；另一方面，在关断功率放大器时,漏极的高正电压的断开速度应当足够快，否则，在关断阶段，如果开关多次,GaN功率晶体管也容易损坏。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述技术问题，本公开的实施例的目的在于提供一种用于氮化镓GaN器件的电路系统和方法，以解决现有技术中存在的至少一个上述技术问题。

根据本公开的第一方面，提供了一种用于氮化镓GaN器件的电 路的保护系统。该电路系统包括：负偏压电路，被配置为提供GaN器件的栅极负偏压；漏极开关电路，被配置为接通或断开GaN器件的漏极正电压；以及控制电路，被配置为基于负偏压的提供来控制漏极开关电路，以使得漏极正电压在栅极电压达到负偏压之后接通并且在负偏压完全消失之前断开。

在一些实施例中，控制电路可以进一步被配置为，当负偏压电路的输出电压从零电压下降到阈值电压时接通漏极开关电路，并且当负偏压电路的输出电压从负偏压上升到阈值电压时断开漏极开关电路，该阈值电压在负偏压与零电压之间。在一些实施例中，控制电路可以包括以下各项中的至少一项：电阻分压电路、比较器电路、以及齐纳二极管电路。在一些实施例中，当控制电路包括比较器电路时，可以通过编程代码来调整阈值电压。

在一些实施例中，该电路系统可以进一步包括：电压保持电路，被配置为当负偏压电路的输出电压从负偏压开始上升时，继续向GaN器件的栅极保持负偏压一段预定时间。在一些实施例中，电压保持电路可以包括具有预定放电时间常数的电容器电路。在一些实施例中，一段预定时间可以是1至2毫秒。

在一些实施例中，负偏压电路可以包括负开关电源升降压电路，负开关电源升降压电路可以将电源电压转换为负偏压，并且可以提供GaN器件工作所需要的电流。在一些实施例中，该电流可以为300至500毫安。

在一些实施例中，漏极开关电路可以进一步被配置为，在接通时以第一预定速度缓慢地从零电压上升到漏极正电压，并且在断开时以第二预定速度快速地从漏极正电压下降到零电压。在一些实施例中，漏极开关电路可以包括用于使升压降速的电容器和使得电容器快速放电的开关。

在一些实施例中，该电路系统可以进一步包括：偏压开关电路，连接在负偏压电路与GaN器件的栅极之间，并且被配置为根据控制命令将负偏压电路的输出电压施加到GaN器件的栅极。在一些实施 例中，该电路系统可以进一步包括：具有预定大电容值的大电容器，连接在GaN器件的漏极与地之间。