[发明专利]高压半导体开关

说明书

提供了一种高压半导体开关。高压半导体开关包括一个或更多个开关子电路，其中，每个开关子电路可以包括一个或更多个FET电路和电压移位晶体管。高压半导体开关可以基于操作和环境要求来配置，操作和环境要求例如量子计算系统的操作和环境要求，其中，高压开关可以位于低温恒温器或真空室中。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年7月26日提交的美国临时专利申请序列号63/225,801的权益，其全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。

技术领域

各个实施例涉及高压半导体开关。例如，一些实施例涉及包括具有一个或更多个电压移位晶体管的一个或更多个FET电路的高压半导体开关，一个或更多个电压移位晶体管例如在量子计算机的电开关电路中使用，以控制信号流向离子阱的电压移位晶体管。

背景技术

使用诸如场效应晶体管(FET)的晶体管的电开关电路具有可能会限制这样的电开关电路可以使用的环境的实际限制。这样的限制可能是由于使用FET的电开关电路的组成，或可能是由于FET的制造。例如，用于各种专业应用的电路(例如用于大规模量子计算机的电路)可以使用(除其它外)比传统电路高的电压。例如，传统的电开关电路已使用例如固有上限为5伏的CMOS技术，其不能满足例如可能要求高压的量子计算机的操作标准。电路的操作标准也可能有更高的要求，例如要求半导体开关满足特定的操作标准，包括但不限于噪声要求或延迟要求。通过所施加的努力、独创性和创新，通过开发根据本发明实施例构造的解决方案，解决了现有半导体开关的许多不足，本文详细描述本发明的许多示例。

发明内容

示例实施例提供用于高压半导体开关的装置、系统、方法、计算机程序产品等。例如，各个实施例提供用于在量子计算机中使用的装置、系统、方法、计算机程序产品等，包括在量子计算机的开关网络中用作用于离子阱电极控制的高压半导体开关。如本文所讨论的，高压半导体开关还可用于使用高压半导体开关的其它应用中。

在示例实施例中，并且根据本公开的一个方面，高压半导体开关包括第一开关子电路和第二开关子电路。在一些情况下，第一开关子电路包括一个或更多个FET电路和第一电压移位FET，其中，第一开关子电路的第一FET电路包括第一FET和第二FET；并且，第二开关子电路包括一个或更多个FET电路和第二电压移位晶体管，其中，第二开关子电路的第一FET电路包括第三FET和第四FET。在一些情况下，第一FET、第二FET、第三FET、第四FET、第一电压移位FET和第二电压移位晶体管中的每个都包括栅极、漏极和源极。在一些情况下，第一FET的栅极和第二FET的栅极连接到第一开关子电路的栅极端子；第三FET的栅极和第四FET的栅极连接到第二开关子电路的栅极端子；第一FET的源极、第二FET的源极和第一电压移位FEIT的栅极相连；第三FET的源极、第四FET的源极和第二电压移位FET的栅极相连。在一些情况下，输入端子连接到第一FET的漏极和第四FET的漏极，输出端子连接到第二FET的漏极和第三FET的漏极。

在示例实施例中，高压半导体开关的输出端子连接到量子计算系统的离子阱。在示例实施例中，高压半导体开关位于量子计算系统的低温恒温器中。在示例实施例中，第一FET和第二FET是p沟道FET，并且第三FET和第四FET是n沟道FET。在示例实施例中，第一FET、第二FET、第三FET和第四FET是DMOS FET。在示例实施例中，第一开关子电路还包括第二FET电路，其中，第一开关子电路的第一FET电路和第一开关子电路的第二FET电路并联连接。在示例实施例中，第一开关子电路的一个或更多个FET电路与第二开关子电路的一个或更多个FET电路的比率大于一。在示例实施例中，第一开关子电路的一个或更多个FET电路与第二开关子电路的一个或更多个FET电路的比率小于一。在示例实施例中，高压半导体开关被配置为在20开尔文或低于20开尔文时不会出现冻结。在示例实施例中，高压半导体开关被单片集成到半导体材料中。