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作者:Xie M. X. (UESTC,成都市)
RF电路的制作主要是着眼于阻抗匹配,对其中所采用的器件的要求重要的是其高频率和低噪声性能。
(1)减小电容:
对于RF(射频)-BJT,影响其高频性能的主要因素是集电结势垒电容和衬底的寄生电容(因为在共发射极电路中,这些电容往往是跨接在输出端与输入端之间的密勒电容)。
对于RF-MOSFET,影响其高频性能的主要因素是栅极-漏极之间的寄生电容和衬底的寄生电容(这些电容也往往是密勒电容)。
现在高频、高速器件几乎都采用了外延片来制作,RF器件更是不能例外。存在的主要问题与一般高频晶体管所需要克服的困难相同,只是RF器件的要求更高,实现起来难度更大而已。
RF器件需要特别注意的问题是如何减小寄生电容,其中衬底的寄生电容往往起到很大的作用(因为这些电容常常是密勒电容)。这就与外延衬底片的掺杂浓度、厚度和质量等有密切的关系。不管是BJT、还是MOSFET,低阻的衬底都将会带来很大的寄生电容,这是在制作RF器件时必须要注意的。采用SOI衬底片,可有效地减小寄生电容,提高频率和速度;当然,这在CMOS器件中还可防止闩锁效应。
(2)降低噪声:
为了降低RF器件的噪声,需要降低器件的输入电阻,即要减小BJT的基极电阻,减小MOSFET的沟道电阻。对于BJT来说,在减小基极电阻与提高增益之间需要折中处理,同时还要兼顾高频性能。对于MOSFET而言,在减小沟道电阻的同时还需要考虑阈值电压的大小。
此外,在使用器件时,因为射频信号的波长与器件尺寸相当,所以需要从电磁波来考虑;为了避免射频信号波在器件的端头发生反射,则就需要分别在输入端和输出端进行阻抗匹配,以削弱反射波的影响。一般,采用的匹配电阻是50Ω。对于器件的输入端而言,如果器件本身的输入电阻正好是50Ω,这当然能够实现匹配,但是往往很难恰巧是如此,况且即使是等于50Ω,但这也会带来噪声;如果再外接一个电阻,那就会产生更大的噪声;所以往往采取的办法是:在发射极或者源极上外接一个电感,以使得在输入回路出现谐振、并产生出一个所需要的50Ω匹配电阻,这个电阻不是真正的电阻,它不消耗能量(是所谓纯电阻),当然也不会产生噪声。
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GMT+8, 2024-5-24 03:28
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