基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的太赫茲波探測(cè)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太赫茲波探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的太赫茲波探測(cè)器。
【背景技術(shù)】
[0002]太赫茲電磁波具有許多獨(dú)特特點(diǎn):太赫茲波的穿透特性使其可用于安檢成像；太赫茲波和宇宙大爆炸后大部分冷卻塵埃的黑體輻射處于相同的波段，用太赫茲波對(duì)宇宙進(jìn)行成像為人們描繪了更加詳實(shí)的圖景；太赫茲波與許多生物大分子的振動(dòng)同頻，這為生物醫(yī)療探測(cè)開辟了新的途徑；太赫茲波段可提供更大的帶寬，為未來(lái)高速無(wú)線通信創(chuàng)造了可能。此基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的太赫茲波信號(hào)探測(cè)結(jié)構(gòu)可實(shí)施于金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管集成電路工藝，這樣可使得太赫茲波探測(cè)器高度集成化。目前國(guó)際上已提出基于N型金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的太赫茲波探測(cè)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是將天線接收到的太赫茲波信號(hào)傳輸?shù)絅型金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極，并在天線處以及N型金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極分別接固定電勢(shì)。該結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是外接電勢(shì)的引線會(huì)影響天線與N型金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管之間的阻抗匹配，使得從天線接收到的太赫茲波信號(hào)不能最大化的傳輸?shù)絅型金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的太赫茲波探測(cè)器，本發(fā)明的另一個(gè)目的在于克服太赫茲波天線與場(chǎng)效應(yīng)晶體管之間信號(hào)功率傳輸效率低的問(wèn)題。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的太赫茲波探測(cè)器，包括:
[0005]天線，用于接收太赫茲波信號(hào)；
[0006]場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極用于輸入所述天線接收到的太赫茲波信號(hào)，且在所述天線與所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極之間設(shè)置有一匹配網(wǎng)絡(luò)；在所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極上加載有一固定直流偏置電壓，且所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極連接有一開路四分之一波長(zhǎng)匹配變換器；所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極用于輸出信號(hào)。
[0007]其中，所述天線為接地貼片天線。所述接地貼片天線在貼片天線中心處與接地金屬平面通過(guò)一通孔進(jìn)行短路。
[0008]基于上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的太赫茲波探測(cè)器具有如下創(chuàng)新和有益效果:通過(guò)使天線接地使得場(chǎng)效應(yīng)晶體管有直流通路，從而不需要再在天線上通過(guò)額外引線加一直流偏置電壓；在場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極加一開路四分之一波長(zhǎng)匹配變換器，使得對(duì)于待測(cè)太赫茲波信號(hào)來(lái)說(shuō)柵極為零點(diǎn)，但不影響柵極的直流偏置電壓，從而消除了外部引線對(duì)場(chǎng)效應(yīng)晶體管在待測(cè)太赫茲波頻率下交流阻抗的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明的太赫茲波探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2為本發(fā)明接地貼片天線的結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0011]圖3為本發(fā)明接地貼片天線的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0013]本發(fā)明公開了一種基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的太赫茲波探測(cè)器，包括天線、匹配網(wǎng)絡(luò)以及用于探測(cè)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。其中，天線用來(lái)接收太赫茲波信號(hào)，天線將接收到的太赫茲波信號(hào)傳輸?shù)綀?chǎng)效應(yīng)晶體管的源極，為了使得天線接收到的太赫茲波信號(hào)功率最大化傳輸給場(chǎng)效應(yīng)晶體管，在天線與場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極之間增加一匹配網(wǎng)絡(luò)，在場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極外接電源偏置并且在此柵極處接一開路四分之一波長(zhǎng)匹配變換器。
[0014]作為優(yōu)選，天線例如為接地貼片天線。
[0015]作為優(yōu)選，場(chǎng)效應(yīng)晶體管例如為金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管其中之一。
[0016]作為優(yōu)選，匹配網(wǎng)絡(luò)例如是單個(gè)傳輸線段、并聯(lián)短截線、串聯(lián)短截線、雙短截線中的一種。
[0017]作為優(yōu)選，四分之一波長(zhǎng)匹配變換器中的波長(zhǎng)為待測(cè)太赫茲波在所用的開路四分之一波長(zhǎng)匹配變換器介質(zhì)中的波長(zhǎng)。
[0018]下面通過(guò)優(yōu)選具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述說(shuō)明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明通過(guò)天線來(lái)接收太赫茲波信號(hào)，天線將接收到的太赫茲波信號(hào)傳輸?shù)綀?chǎng)效應(yīng)晶體管的源極，為了使得天線接收到的太赫茲波信號(hào)功率最大化傳輸給場(chǎng)效應(yīng)晶體管，在天線與場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極之間增加一匹配網(wǎng)絡(luò)，在場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極外接電源偏置并且在此柵極處接一開路四分之一波長(zhǎng)匹配變換器，探測(cè)器的輸出信號(hào)在場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極輸出。
[0020]其中天線為接地貼片天線，其結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示，在貼片天線的中心與接地金屬平面通過(guò)一通孔進(jìn)行短路，其特點(diǎn)在于此種短路方式在天線的中心處，不會(huì)影響天線的電磁輻射性能，而此種短路方式為場(chǎng)效應(yīng)晶體管提供了直流通路。
[0021]場(chǎng)效應(yīng)晶體管選為金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的一種。
[0022]匹配網(wǎng)絡(luò)選為包括單個(gè)傳輸線段、并聯(lián)短截線、串聯(lián)短截線、雙短截線中的一種。
[0023]開路四分之一波長(zhǎng)匹配變換器可消除外部引線對(duì)場(chǎng)效應(yīng)晶體管在待測(cè)太赫茲頻率下交流阻抗的影響，其特點(diǎn)在于其長(zhǎng)度為待測(cè)太赫茲波在所用的開路四分之一波長(zhǎng)變換器介質(zhì)中的波長(zhǎng)的四分之一，其一端處于開路狀態(tài)，另一端連接場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極。從理論上可知，當(dāng)一四分之一波長(zhǎng)匹配變換器的一端處于開路狀態(tài)，則其另一端對(duì)所對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的交流信號(hào)為短路狀態(tài)，從而此開路四分之一波長(zhǎng)匹配變換器可消除外部引線對(duì)場(chǎng)效應(yīng)晶體管在待測(cè)太赫茲波頻率下交流阻抗的影響。
[0024]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的太赫茲波探測(cè)器，其特征在于，包括: 天線，用于接收太赫茲波信號(hào)； 場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極用于輸入所述天線接收到的太赫茲波信號(hào)，且在所述天線與所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極之間設(shè)置有一匹配網(wǎng)絡(luò)；在所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極上加載有一固定直流偏置電壓，且所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極連接有一開路四分之一波長(zhǎng)匹配變換器；所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極用于輸出信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的太赫茲波探測(cè)器，其特征在于，所述天線為接地貼片天線。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的太赫茲波探測(cè)器，其特征在于，所述接地貼片天線在貼片天線中心處與接地金屬平面通過(guò)一通孔進(jìn)行短路。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的太赫茲波探測(cè)器，其特征在于，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管為金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管或結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的太赫茲波探測(cè)器，其特征在于，所述匹配網(wǎng)絡(luò)為單個(gè)傳輸線段、并聯(lián)短截線、串聯(lián)短截線或雙短截線中的一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的太赫茲波探測(cè)器，其特征在于，所述開路四分之一波長(zhǎng)匹配變換器中所述的波長(zhǎng)為待測(cè)太赫茲波在所用的開路四分之一波長(zhǎng)匹配變換器介質(zhì)中的波長(zhǎng)。
【專利摘要】一種基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的太赫茲波探測(cè)器，所述太赫茲波探測(cè)器包括天線、匹配網(wǎng)絡(luò)以及用于探測(cè)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。其中，天線用來(lái)接收太赫茲波信號(hào)，天線將接收到的太赫茲波信號(hào)經(jīng)過(guò)一匹配網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綀?chǎng)效應(yīng)晶體管的源極，在場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極外接電源偏置并且在此柵極處接一開路四分之一波長(zhǎng)匹配變換器。本發(fā)明通過(guò)使天線接地使得場(chǎng)效應(yīng)晶體管有直流通路，從而不需要再在天線上通過(guò)額外引線加一直流偏置電壓；本發(fā)明在場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極加一開路四分之一波長(zhǎng)匹配變換器，使得對(duì)于待測(cè)太赫茲波信號(hào)來(lái)說(shuō)柵極為零點(diǎn)，但不影響柵極的直流偏置電壓，從而消除外部引線對(duì)場(chǎng)效應(yīng)晶體管在待測(cè)太赫茲波頻率下交流阻抗的影響。
【IPC分類】H01L31/08, G01J1/42, H01L31/112
【公開號(hào)】CN105333951
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510764948
【發(fā)明人】劉朝陽(yáng), 劉力源, 吳南健
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
【公開日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2015年11月10日