[发明专利]砷化镓基低漏电流双固支梁开关双栅锁相环电路

摘要

本发明的GaAs基低漏电流双固支梁开关双栅HEMT锁相环电路，由GaAs衬底，增强型HEMT，外接的低通滤波器，压控振荡器，高频扼流圈构成。固支梁开关通过直流偏置控制，下拉电压设计为HEMT的阈值电压。当两个固支梁开关均悬浮断开时，栅电压为0，HEMT截止，有利于减小栅极漏电流。当两个固支梁开关均通过直流偏置下拉闭合时，栅电压即为直流偏置，形成二维电子气沟道，HEMT导通，参考信号和反馈信号通过HEMT相乘。漏极输出信号经低通滤波器和压控振荡器循环反馈后，达到锁定。只有一个固支梁开关下拉闭合时，可实现对单个信号的放大，电路具有多功能。本发明提高效率，降低功耗，体积更小，且实现多功能。

主权项

一种砷化镓基低漏电流双固支梁开关双栅锁相环电路，其特征在于该锁相环电路的HEMT是生长在GaAs衬底(1)上的增强型HEMT，包括本征GaAs层(2)，本征AlGaAs层(3)，N+AlGaAs层(4)，源极(5)，漏极(6)，栅极(7)，锚区(8)，固支梁开关(9)，下拉极板(10)，绝缘层(11)，通孔(12)，引线(13)；在GaAs衬底(1)上设有本征GaAs层(2)，本征GaAs层(2)上设有本征AlGaAs层(3)，本征AlGaAs层(3)上设有N+AlGaAs层(4)，源极(5)接地；源极(5)、漏极(6)分别位于栅极(7)两侧，位于N+AlGaAs层(4)上的两个栅极(7)并列设置，两个固支梁开关(9)的两端分别固定在锚区(8)上，两个固支梁开关(9)的中部悬浮在两个栅极(7)上，下拉极板(10)位于栅极(7)与锚区(8)之间，下拉极板(10)接地，绝缘层(11)覆盖在下拉极板(10)之上，直流偏置通过高频扼流圈和锚区(8)作用在固支梁开关(9)上，固支梁开关(9)的下拉电压设计为HEMT的阈值电压；漏极(6)输出信号有两种不同的传输方式，一种是选择第一端口(14)连接低通滤波器，低通滤波器的输出连接压控振荡器，压控振荡器的输出通过第三端口(16)作为反馈信号通过锚区(8)加载在一个固支梁开关(9)上，参考信号通过锚区(8)加载到另一个固支梁开关(9)上，漏极(6)输出信号的另一种连接方式是选择第二端口(15)直接输出放大信号；在砷化镓基低漏电流双固支梁开关双栅锁相环电路中，当直流偏置小于下拉电压，两个固支梁开关(9)均处于悬浮断开状态，不与栅极(7)接触时，栅电压为0，没有二维电子气沟道，HEMT处于截止状态，能够减小栅极漏电流，降低功耗；当直流偏置达到或者大于下拉电压，两个固支梁开关(9)均下拉闭合与栅极(7)接触时，在栅电压的作用下，二维电子气沟道形成，HEMT导通，参考信号与反馈信号通过HEMT相乘，漏极(6)输出包含两信号的相位差信息，经第一端口(14)通过低通滤波器，低通滤波器滤除高频分量，并向压控振荡器输送一个包含相位差信息的直流电压，直流电压调节压控振荡器的输出频率，作为反馈信加载到固支梁开关(9)上，直到反馈信号与参考信号达到频率相同，相位差恒定的锁定状态，压控振荡器第四端口(17)输出频率为参考信号频率fref；当只有一个固支梁开关(9)下拉与对应的栅极(7)接触，另一个固支梁开关(9)悬浮断开不与栅极(7)接触时，闭合的固支梁开关(9)下方形成二维电子气沟道，断开的固支梁开关(9)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，只有闭合的固支梁开关(9)上的选通信号可以通过HEMT放大，放大信号选择第二端口(15)输出，当加载参考信号的固支梁开关(9)闭合时，第二端口(15)输出频率为参考信号频率fref的放大信号，当加载反馈信号的固支梁开关(9)闭合时，反馈信号频率等于压控振荡器的输出频率fo，第二端口(15)输出频率为fo的放大信号，断开的固支梁开关(9)有利于减小栅极漏电流，降低功耗。