[发明专利]硅基低漏电流悬臂梁场效应晶体管混频器

说明书

技术领域

本发明提出了硅基低漏电流悬臂梁MOSFET混频器，属于微电子机械系统的技术领域。

背景技术

随着集成电路设计行业的不断发展，各种有特殊用途的芯片和电路被设计出来，这些芯片和电路都能实现自己特定的功能。但是近年来，芯片电路的集成规模越来越大，芯片内晶体管的散热和静态功耗问题变得越来越严重，芯片内温度的改变会影响晶体管和集成电路工作的稳定性。伴随着移动终端迅猛发展，而电池技术的发展遇到了前所未有的瓶颈，所以降低芯片功耗和散热的问题就显得尤为重要。

模拟混频器电路是实现两个模拟量相乘的非线性电子器件，它以差分电路作为基础，能够有效抑制温度等外界因素变化对电路产生的影响，电路性能良好便于集成，模拟混频器是射频集成电路的重要组成部分，自然对降低其功耗的研究就显得十分有意义，MEMS技术的持续发展使制造具有可动悬臂梁栅和悬臂梁开关结构的晶体管成为现实，具有可动悬臂梁栅和悬臂梁开关结构的晶体管可以减小栅极漏电流，降低混频器电路的功耗。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种硅基低漏电流悬臂梁场效应晶体管混频器，用两个悬臂梁栅NMOS管组成的差分对代替传统混频器中的常规NMOS管差分对,用一个具有MEMS悬臂梁开关的NMOS管代替传统混频器中的位于差分对下方的常规NMOS管，以减小混频器中晶体管的栅极漏电流，降低电路的功耗。

技术方案：本发明的硅基低漏电流悬臂梁场效应晶体管混频器由两个具有悬臂梁栅的NMOS管即第一悬臂梁栅NMOS管、第二悬臂梁栅NMOS管和一个悬臂梁开关NMOS管组成，悬臂梁开关NMOS管是在传统NMOS管的栅极上制作一层二氧化硅层，然后再制作一个悬浮着的悬臂梁开关而成；第一悬臂梁栅NMOS管、第二悬臂梁栅NMOS管的源极相接组合为一个差分对，并共同与悬臂梁开关NMOS管的漏极连接在一起，悬臂梁开关NMOS管的源极是接地的，第一悬臂梁栅NMOS管、第二悬臂梁栅NMOS管的漏极分别与电阻相接，电阻作为负载使用，两负载共同与电源电压相连接；本振信号υLO在组成差分对的第一悬臂梁栅NMOS管、第二悬臂梁栅NMOS管的栅极之间输入，射频信号υRF加载到悬臂梁开关NMOS管的悬臂梁开关上，输出信号通过一个中频滤波器选频输出所需要的信号υIF；该混频器制作在P型硅衬底上，引线用铝制作，第一悬臂梁栅NMOS管、第二悬臂梁栅NMOS管的栅极悬浮在栅氧化层的上方形成悬臂梁栅，悬臂梁栅的两个锚区用多晶硅制作在栅氧化层上，N+有源区形成源极和漏极，源极和漏极通过通孔与引线连接，下拉电极在悬臂梁栅下的部分被栅氧化层包裹；悬臂梁开关NMOS管的悬臂梁开关依靠锚区的支撑悬浮在悬臂梁开关NMOS管栅极之上，而其栅极则直接制作在栅氧化层之上，在悬臂梁开关NMOS管的栅极上还生长了一层二氧化硅层，其余结构均与第一悬臂梁栅NMOS管、第二悬臂梁栅NMOS管相同。

所述的第一悬臂梁栅NMOS管、第二悬臂梁栅NMOS管和悬臂梁开关NMOS管中，将悬臂梁栅的下拉电压设计的与NMOS管的阈值电压相等，对于第一悬臂梁栅NMOS管、第二悬臂梁栅NMOS管，在悬臂梁栅与下拉电极之间加载的电压大于NMOS管的阈值电压时才能使悬臂梁栅下拉与栅氧化层6接触，进而使该NMOS管导通，否则该NMOS管的栅极就一直处于悬浮的状态，NMOS管是关断的，降低电路的功耗；对于悬臂梁开关NMOS管，在悬臂梁开关与下拉电极之间加载的直流电压V2大于悬臂梁开关的下拉电压时才能使悬臂梁开关下拉，并与该悬臂梁开关NMOS管的栅极上的二氧化硅层相接触，否则该悬臂梁开关NMOS管的悬臂梁开关就一直处于悬浮状态，要使该悬臂梁开关NMOS管导通则需要另在其栅极上加载直流电压V1。