[发明专利]砷化镓基低漏电流双悬臂梁开关双栅分频器

摘要

本发明的砷化镓基低漏电流双悬臂梁开关双栅HEMT分频器，由GaAs衬底，增强型HEMT，以及外接的低通滤波器，压控振荡器，乘法器、高频扼流圈构成。悬臂梁开关的下拉电压设置为HEMT的阈值电压，通过直流偏置控制HEMT的导通和信号的传输。当两个悬臂梁均悬浮断开时，栅电压为0，HEMT截止，可以减小栅极漏电流。当两个悬臂梁均通过直流偏置下拉闭合时，在直流偏置作用下二维电子气沟道浓度增大，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、压控振荡器、乘法器循环反馈后，得到参考信号的分频信号。当只有一个悬臂梁开关闭合时，可实现对单个信号的放大，电路有多功能。本发明提高效率，降低功耗，体积更小。

主权项

一种砷化镓基低漏电流双悬臂梁开关双栅分频器，其特征在于，该分频器的HEMT为生长在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)，悬臂梁开关(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)，在本征GaAs层(2)上设有本征AlGaAs层(3)，在本征AlGaAs层(3)上设有N+AlGaAs层(4)，源极(5)、漏极(6)分别位于栅极(7)的两侧，源极(5)接地，位于N+AlGaAs层(4)上的两个栅极(7)并列设置，与两个悬臂梁开关(9)一一对应，悬臂梁开关(9)的一端固定在锚区(8)上，另一端悬浮在栅极(7)之上，下拉极板(10)设置在悬臂梁开关(9)末端下方，下拉极板(10)接地，绝缘层(11)覆盖在下拉极板(10)上，直流偏置通过高频扼流圈和锚区(8)作用在悬臂梁开关(9)上，悬臂梁开关(9)的下拉电压设计为HEMT的阈值电压；HEMT的漏极(6)输出信号有两种不同的工作方式，一种是选择第一端口(14)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(16)接入乘法器，乘法器输出信号作为反馈信号通过锚区(8)加载到一个悬臂梁开关(9)上，构成反馈回路，参考信号通过锚区(8)加载到另一个悬臂梁开关(9)上，HEMT的漏极(6)输出信号的另一种工作方式是选择第二端口(15)直接输出放大信号；所述的砷化镓基低漏电流双悬臂梁开关双栅分频器中的悬臂梁开关(9)的闭合或断开通过直流偏置控制，当两个悬臂梁开关(9)均在达到或大于下拉电压的直流偏置下实现下拉，与栅极(7)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(6)输出包含两信号的相位差信息，选择第二端口(14)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(16)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(9)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(17)输出频率fo为参考信号频率的1/N倍：fref/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(9)均不与栅极(7)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(9)闭合，另一个悬臂梁开关(9)处于断开状态时，闭合的悬臂梁开关(9)下方形成二维电子气沟道，断开的悬臂梁开关(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，只有闭合的悬臂梁开关(9)上的选通信号可以通过HEMT放大，放大信号经第二端口(15)输出，当只有加载参考信号的悬臂梁开关(9)闭合时，参考信号通过HEMT放大，第二端口(15)输出参考信号频率fref的放大信号，当只有加载反馈信号的悬臂梁开关(9)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fo经乘法器后乘以N的结果：N×fo，第二端口(15)输出频率为N×fo的放大信号,断开的悬臂梁开关(9)有利于减小栅极漏电流，降低功耗。