[发明专利]耗尽型晶体管的自偏置和自排序

说明书

晶体管电路包括：晶体管，具有栅极端子和第一导电端子和第二导电端子；第一电路，被配置为将晶体管电路的AC输入信号转换成栅极偏置电压并将栅极偏置电压施加到晶体管的栅极端子；第二电路，被配置为将晶体管电路的AC输入信号转换成控制电压；以及开关电路，被配置为响应于控制电压将第一电压施加到晶体管的第一导电端子。

技术领域

公开的技术涉及晶体管的自偏置，更具体地，涉及耗尽型氮化镓功率晶体管的自偏置。

背景技术

因为氮化镓晶体管能够在高温和高电压下工作，所以它们用于射频功率放大器。高功率氮化镓晶体管通常是耗尽型器件，其在零栅极-源极电压下是常开的。如果在栅极-源极电压为零时在漏极和源极之间施加电压，则可能有大的潜在破坏性的电流流过器件。因此，在施加漏极和源极之间的电压之前，将负栅极偏置电压施加到晶体管，以便在施加漏极电压时限制电流。这意味着对用于操作耗尽型晶体管的电压进行排序。

典型的耗尽型晶体管电路具有漏极电源电压、负栅极偏置电压和触发信号，该触发信号启用或禁用栅极偏置电压、漏极电源电压或两者。RF输入信号提供给晶体管的栅极，并且在电路的输出端获得放大的RF输出信号。

负栅极偏置电压通常需要使用DC-DC转换器来将正电源电压转换成负栅极偏置电压。DC-DC转换器涉及额外的成本和额外的电路面积。此外，DC-DC转换器会产生不期望的RF噪声，这在发送器和接收器系统中是有问题的。而且，如果系统中存在负电压源，则必须将线路从电压源路由到晶体管的栅极，这使得系统易受噪声影响。

耗尽型晶体管的另一缺点是需要对栅极和漏极电压进行排序。在施加漏极电压之前，必须在栅极处存在负电压。耗尽型晶体管的沟道通过浮动栅极或接地栅极完全打开，并且在该状态下施加漏极电压可能永久地损坏器件。

因此，需要改进晶体管偏置电路。

发明内容

所公开的技术提供了使用AC输入信号(例如RF输入信号)来产生栅极偏置电压并将漏极电压施加到晶体管的电路。所公开的技术消除了对栅极的单独电压源或DC-DC转换器的需要。因为根据输入信号来产生栅极偏置电压和开关漏极电压，所以能够通过选择电路的时间常数来实现栅极偏置电压和漏极电压的排序。

根据实施例，晶体管电路包括：晶体管，具有栅极端子、第一导电端子和第二导电端子；第一电路，被配置为将晶体管电路的AC输入信号转换成栅极偏置电压并将栅极偏置电压施加到晶体管的栅极端子；第二电路，被配置为将晶体管电路的输入信号转换成控制电压；以及开关电路，被配置为响应于控制电压将第一电压施加到晶体管的第一导电端子。

在一些实施例中，第一电路和第二电路以及开关电路被配置为在将第一电压施加到晶体管的第一导电端子之前将栅极偏置电压施加到晶体管的栅极端子。

在一些实施例中，晶体管包括耗尽型晶体管。在另一实施例中，晶体管包括氮化镓耗尽型功率晶体管。

在一些实施例中，栅极偏置电压是负的并且第一电压是正漏极电压。

在一些实施例中，第一电路包括RF耦合器、整流器和电压调节器。

在一些实施例中，第二电路包括RF耦合器和整流器。

根据实施例，提供了用于操作具有栅极端子以及第一导电端子和第二导电端子的晶体管的方法。该方法包括：将AC输入信号转换成栅极偏置电压并将栅极偏置电压施加到晶体管的栅极端子；将AC输入信号转换成控制电压；以及响应于控制电压，将第一电压施加到晶体管的第一导电端子。