ESD保护陷波电路和放大器的制作方法

本发明涉及esd静电防护技术，具体涉及一种esd保护陷波电路和放大器。

背景技术：

1、esd（electro-static discharge，静电放电）是电子器件和电路面临的常见问题，是电子产品质量最大的潜在杀手，静电防护已成为电子产品质量控制的一项重要内容。esd对电子产品造成的破坏和损伤有突发性损伤和潜在性损伤两种。所谓突发性损伤，指的是器件被严重损坏，功能丧失。这种损伤通常能够在生产过程中的质量检测中能够发现，因此给工厂带来的主要是返工维修的成本。而潜在性损伤指的是器件部分被损，功能尚未丧失，且在生产过程的检测中不能发现，但在使用当中会使产品变得不稳定，时好时坏，因而对产品质量构成更大的危害。这两种损伤中，潜在性失效占据了90%，突发性失效只占10%。也就是说90%的静电损伤是没办法检测到，只有到了用户手里使用时才会发现。在射频集成电路中，特别是高数据传输和低功耗电路中，esd对电路的性能、稳定性和寿命产生了严重的影响。

2、低噪声放大器位于射频接收机的最前端，与天线相连，必须具备一定的esd防护能力。图13为在一种放大器结构上连接现有技术中esd保护电路的示意图。如图13所示，传统的esd保护方法是在被保护元件的端口并联正向串联和反向串联的二极管，以此泄放大电流和钳位正向或反向的静电高电压，避免对内部电路造成损伤。在一些使用场景中，例如车联网（v2x，vehicle-to-everything）等应用中要求esd防护等级达到2000v以上。为了实现高esd防护等级的要求，esd保护二极管的面积必须足够大，不仅增加了芯片成本，而且面积较大的esd二极管具有较大的寄生电容，恶化了低噪声放大器的噪声系数和回波损耗。 需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明公开了一种esd保护陷波电路和放大器。

2、本发明实施例所采用的技术方案如下：

3、一种esd保护陷波电路，包括双向pin对管、第一电容和第一电感；所述双向pin对管的两端分别连接第一电容的两端；所述第一电感的第一端连接所述双向pin对管和所述第一电容的第一公共端，所述第一电感的第二端接地；所述双向pin对管和所述第一电容的第二公共端为所述esd保护陷波电路的输入端。所述双向pin对管包括n+型衬底和分别靠近于n+型衬底的两边生长的两个i-型中间层；两个所述i-型中间层之间绝缘；在所述i-型中间层上生长有p+型顶层；在所述p+型顶层上设置有p-型接触层。

4、其进一步的技术方案为：所述双向pin对管有最低阈值电压和最高阈值电压；当所述esd保护陷波电路的输入端所输入的电压在最低阈值电压和最高阈值电压之间，所述双向pin对管截止，所述第一电感和所述第一电容串联为陷波电路；当esd保护陷波电路的输入端所输入的电压小于最低阈值电压或者大于最高阈值电压，所述双向pin对管导通，所述双向pin对管和所述第一电感串联为静电释放电路。

5、一种放大器，安装有esd保护陷波电路，所述esd保护陷波电路连接于所述放大器的信号输入端和接地端之间。

6、其进一步的技术方案为，在所述放大器的信号输出端和接地端之间还连接有输出端esd防护电感。

7、其进一步的技术方案为，所述放大器还包括放大管电路、偏置电路和旁路开关电路；

8、所述放大管电路包括连接为共源共栅结构的第一放大管和第二放大管；所述偏置电路为所述第一放大管的栅极和所述第二放大管的栅极提供偏置电压；所述第二放大管的第一级作为所述放大管电路的信号输出端；所述第一放大管的栅极作为所述放大管电路的信号输入端；所述旁路开关电路的两端分别连接至所述放大器的信号输入端和信号输出端。

9、其进一步的技术方案为，所述放大器还包括控制模块；所述控制模块输出用于控制旁路开关电路的第一控制信号；当所述放大器的信号输入端的信号小于阈值信号时，所述第一控制信号控制所述旁路开关电路断开，同时控制模块控制所述偏置电压为低电压，所述第一放大管和第二放大管截止；当所述放大器的信号输入端的信号在阈值信号以上时，所述第一控制信号控制所述旁路开关电路导通。

10、其进一步的技术方案为，所述放大器的信号输出端还串联有tank电路。

11、其进一步的技术方案为，所述放大器还包括放大管开关电路；所述放大管开关电路包括第三放大管和第四放大管；所述第三放大管串联于所述放大管电路的输入端；所述第四放大管串联于所述放大管电路的输出端。

12、其进一步的技术方案为，所述放大器还包括控制模块；所述控制模块输出用于控制旁路开关电路的第一控制信号和用于控制放大管开关电路的第二控制信号；当所述放大器的信号输入端的信号小于阈值信号时，所述第一控制信号控制所述旁路开关电路断开，所述第二控制信号控制所述放大管开关电路导通；当所述放大器的信号输入端的信号在阈值信号以上时，所述第一控制信号控制所述旁路开关电路导通，所述第二控制信号控制所述放大管开关电路断开。

13、本发明实施例的有益效果如下：

14、1、本发明实施例公开了一种双向pin对管，并基于此双向pin对管，将esd保护电路和陷波电路集成在一起，可以同时实现esd防护和对特定频段信号的陷波抑制。基于这样的esd保护陷波电路，本发明所公开的放大器，是带阻带抑制功能的旁路低噪声放大器，在小尺寸芯片面积上实现了高静电防护能力、高陷波抑制和低噪声系数。

15、2、本发明实施例还公开了一种阻带高抑制型低噪声放大器，通过设置旁路开关电路和放大管开关电路结合控制模块的控制功能，使得当放大器工作在旁路开关电路导通的模式中时，完全避免了放大器的信号输入端接收高强度信号仍旧作用于第一放大管的栅极的问题，优化了旁路开关电路导通模式下的接收信号的性能，增加了接收灵敏度。

技术特征：

1.一种esd保护陷波电路，其特征在于：包括双向pin对管、第一电容和第一电感；所述双向pin对管的两端分别连接第一电容的两端；所述第一电感的第一端连接所述双向pin对管和所述第一电容的第一公共端，所述第一电感的第二端接地；所述双向pin对管和所述第一电容的第二公共端为所述esd保护陷波电路的输入端；所述双向pin对管包括n+型衬底和分别靠近于n+型衬底的两边生长的两个i-型中间层；两个所述i-型中间层之间绝缘；在所述i-型中间层上生长有p+型顶层；在所述p+型顶层上设置有p-型接触层。

2.根据权利要求1所述的esd保护陷波电路，其特征在于：所述双向pin对管有最低阈值电压和最高阈值电压；当所述esd保护陷波电路的输入端所输入的电压在最低阈值电压和最高阈值电压之间，所述双向pin对管截止，所述第一电感和所述第一电容串联为陷波电路；当esd保护陷波电路的输入端所输入的电压小于最低阈值电压或者大于最高阈值电压，所述双向pin对管导通，所述双向pin对管和所述第一电感串联为静电释放电路。

3.一种放大器，安装有如权利要求1所述的esd保护陷波电路，其特征在于，所述esd保护陷波电路连接于所述放大器的信号输入端和接地端之间。

4.根据权利要求3所述的放大器，其特征在于，在所述放大器的信号输出端和接地端之间还连接有输出端esd防护电感。

5.根据权利要求3所述的放大器，其特征在于，所述放大器还包括放大管电路、偏置电路和旁路开关电路；

6.根据权利要求5所述的放大器，其特征在于，所述放大器还包括控制模块；所述控制模块输出用于控制旁路开关电路的第一控制信号；当所述放大器的信号输入端的信号小于阈值信号时，所述第一控制信号控制所述旁路开关电路断开，同时控制模块控制所述偏置电压为低电压，所述第一放大管和第二放大管截止；当所述放大器的信号输入端的信号在阈值信号以上时，所述第一控制信号控制所述旁路开关电路导通。

7.根据权利要求5所述的放大器，其特征在于，所述放大器的信号输出端还串联有tank电路。

8.根据权利要求5所述的放大器，其特征在于，所述放大器还包括放大管开关电路；所述放大管开关电路包括第三放大管和第四放大管；所述第三放大管串联于所述放大管电路的输入端；所述第四放大管串联于所述放大管电路的输出端。

9.根据权利要求8所述的放大器，其特征在于，所述放大器还包括控制模块；所述控制模块输出用于控制旁路开关电路的第一控制信号和用于控制放大管开关电路的第二控制信号；当所述放大器的信号输入端的信号小于阈值信号时，所述第一控制信号控制所述旁路开关电路断开，所述第二控制信号控制所述放大管开关电路导通；当所述放大器的信号输入端的信号在阈值信号以上时，所述第一控制信号控制所述旁路开关电路导通，所述第二控制信号控制所述放大管开关电路断开。

技术总结本发明涉及一种ESD保护陷波电路和放大器，双向PIN对管包括N+型衬底和分别靠近于N+型衬底的两边生长的两个I‑型中间层；两个所述I‑型中间层之间绝缘；在所述I‑型中间层上生长有P+型顶层；在所述P+型顶层上设置有P‑型接触层。基于此双向PIN对管，将ESD保护电路和陷波电路集成在一起，可以同时实现ESD防护和对特定频段信号的陷波抑制。基于这样的ESD保护陷波电路，本发明所公开的放大器，是带阻带抑制功能的旁路低噪声放大器，在小尺寸芯片面积上实现了高静电防护能力、高陷波抑制和低噪声系数。技术研发人员：彭艳军,张海涛,张泽洲受保护的技术使用者：芯百特微电子（无锡）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1