在可變電抗電路中使用bjt開關(guān)的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的制作方法
【專利摘要】本公開描述了用于對(duì)從射頻發(fā)生器向半導(dǎo)體處理室中的等離子體負(fù)載發(fā)射的射頻功率進(jìn)行阻抗匹配的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。經(jīng)由具有可變電抗電路的匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗匹配?？勺冸娍闺娐纺軌虬ㄒ粋€(gè)或多個(gè)電抗元件，全部都連接到第一端子并經(jīng)由開關(guān)有選擇地短接到第二端子。開關(guān)能夠包括具備偏置電路控制的雙極結(jié)型晶體管（BJT）或絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）。在導(dǎo)通狀態(tài)中，對(duì)BJT基極-發(fā)射極結(jié)進(jìn)行正向偏置，在集電極端子和基極端子之間傳導(dǎo)AC。于是，AC主要從集電極向基極通過BJT，而不是從集電極向發(fā)射極通過。此外，可以修改用于真空可變電容器的經(jīng)典匹配網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌沟秒妷翰粫?huì)在修改的拓?fù)渲惺笲JT過載。
【專利說明】在可變電抗電路中使用BJT開關(guān)的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及等離子體處理。具體而言，但并非作為限制，本發(fā)明涉及用于從射頻發(fā)生器向半導(dǎo)體處理室中的等離子體負(fù)載傳送的阻抗匹配射頻功率的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體制造界中，制造商會(huì)生產(chǎn)等離子體處理室，其利用射頻(RF)功率來產(chǎn)生等離子體。為了實(shí)現(xiàn)射頻發(fā)生器(“發(fā)生器”)和等離子體負(fù)載之間高效率的功率傳輸，常常使用阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(“匹配網(wǎng)絡(luò)”)將負(fù)載阻抗匹配到期望的輸入阻抗，通常為50歐姆。等離子體負(fù)載阻抗可能根據(jù)諸如發(fā)生器頻率、功率、室壓力、氣體組成和等離子體點(diǎn)火的變量而變化。匹配網(wǎng)絡(luò)通過改變匹配內(nèi)部的電氣元件，通常為真空可變電容器，來補(bǔ)償負(fù)載阻抗的這些變化，以保持期望的輸入阻抗。
[0003]圖1示出了典型的發(fā)生器、匹配網(wǎng)絡(luò)和等離子體負(fù)載系統(tǒng)。發(fā)生器102經(jīng)由傳輸線108 (例如同軸電纜)向匹配網(wǎng)絡(luò)104發(fā)射RF功率，然后經(jīng)由電連接110向等離子體負(fù)載106上發(fā)射RF功率。匹配網(wǎng)絡(luò)104改變其內(nèi)部電氣元件，使得匹配網(wǎng)絡(luò)104的輸入阻抗接近期望的輸入阻抗。匹配網(wǎng)絡(luò)典型地僅包含電抗元件，表示與消耗電功率的電阻元件相反，在電場和磁場中儲(chǔ)存能量的元件。最普通的電抗元件是電容器、電感器和耦合電感器，但也使用諸如分布電路的其他元件。匹配網(wǎng)絡(luò)還可以包括無耗元件，包括傳輸線和變壓器。匹配網(wǎng)絡(luò)中僅有的電阻元件通常與不參與阻抗變換的非理想電抗和無損部件中的損耗相關(guān)聯(lián)，這樣的部件例如是用于感測電壓、電流、功率或溫度的部件。
[0004]匹配網(wǎng)絡(luò)可以包括若干可變電抗元件。為了將可能在特定阻抗范圍上變化的負(fù)載阻抗匹配到期望的輸入阻抗，現(xiàn)有技術(shù)典型地利用至少兩個(gè)可變電抗元件，或可變發(fā)生器頻率和單一可變電抗元件的組合。或者，如果可以容忍一定的輸入阻抗失配，可以使用單個(gè)可變電抗元件與具有固定頻率或具有和變頻發(fā)生器一起使用的固定匹配的發(fā)生器的組合。可變電抗元件常常是可變電容器、可變電感器或兩者的組合。例如，可以使用開關(guān)、電容器和電感器的集合來形成匹配網(wǎng)絡(luò)。真空可變電容器是可變電抗元件的一個(gè)范例?？勺冸娙萜骺梢越?jīng)由固定電容器的并聯(lián)連接布置于兩個(gè)端子之間，固定電容器經(jīng)由開關(guān)有選擇地短接到第二端子。這樣，通過切換開關(guān)中的一個(gè)或多個(gè)，從而改變兩個(gè)端子之間的有效電容，改變了電容。
[0005]圖2示出了包括一個(gè)切換的可變電容器電路的匹配網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)實(shí)施例。經(jīng)由一組固定電容器形成開關(guān)可變電容器200,固定電容器中的第一個(gè)由220表不,最后一個(gè)由222表示。開關(guān)可變電容器200典型地包含一到一百個(gè)固定電容器之間，全部固定電容器都連接到第一端子202并有選擇地連接到第二端子204。開關(guān)有選擇地控制哪些固定電容器連接到第二端子204，其中由230表示第一個(gè)開關(guān)，由232表示最后一個(gè)。改變連接到第二端子204的固定電容器數(shù)目改變了開關(guān)電容器200的凈有效電容。為了將等離子體負(fù)載106的阻抗匹配到期望的輸入阻抗，匹配網(wǎng)絡(luò)104還包含固定電感器210和第二可變電容器212，第二可變電容器例如可以是真空可變型的。
[0006]開關(guān)230、232的一個(gè)范例是PIN 二極管。PIN 二極管是p和η摻雜區(qū)域之間具有輕摻雜本征半導(dǎo)體區(qū)域的PN 二極管。PIN 二極管已被用作匹配網(wǎng)絡(luò)可變電容器中的開關(guān)，因?yàn)樗鼈冊(cè)趯?dǎo)通關(guān)斷狀態(tài)中都具有低損耗，能夠應(yīng)對(duì)導(dǎo)通狀態(tài)中的高電流，并能夠應(yīng)對(duì)關(guān)斷狀態(tài)中的高電壓。PIN 二極管借助于其在RF頻率下的唯一性操作而實(shí)現(xiàn)這些特性。在關(guān)斷狀態(tài)中，本征區(qū)大大缺少載流子，這與其大的寬度一起賦予本征區(qū)高電阻。結(jié)果，本征區(qū)難以通過直流電流(DC)，從而具有低的DC泄漏電流。類似地，由摻雜區(qū)中的電荷界定的本征區(qū)充當(dāng)著低電容電容器，從而對(duì)交變電流(AC)賦予高阻抗。本征區(qū)的大寬度還允許PIN二極管能夠經(jīng)得起關(guān)斷狀態(tài)中的高電壓。
[0007]在導(dǎo)通狀態(tài)中，PIN 二極管被正向偏置，來自P區(qū)域的空穴和來自η區(qū)域的電子被注入到本征區(qū)中。由于本征區(qū)中的載流子壽命長，這些載流子中的很多即使在施加充分短時(shí)間的反向電壓時(shí)也不會(huì)復(fù)合，于是它們使得本征區(qū)對(duì)于頻率足夠高的AC是高度導(dǎo)電的。因此，PIN 二極管在導(dǎo)通狀態(tài)中，在施加頻率足夠高的AC時(shí)，具有極低損耗。這種導(dǎo)電性隨著施加更大的直流偏置而增大，因?yàn)楦噍d流子被注入到本征區(qū)中。此外，本征區(qū)中的載流子壽命比RF周期長，因此并非被掃出本征區(qū)，而是經(jīng)由RF場在其之內(nèi)來回?fù)u動(dòng)載流子。這種性質(zhì)允許PIN 二極管在RF電流在導(dǎo)通狀態(tài)中通過它時(shí)看到微乎其微的損耗。
[0008]不過，PIN 二極管非常昂貴，僅具有兩個(gè)端子。于是，RF電流和DC控制電流必須經(jīng)由同一端子進(jìn)入，這需要復(fù)雜、昂貴而笨重的電路(例如電感器)來隔離DC控制電源與RF源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本公開描述了用于對(duì)從射頻發(fā)生器向半導(dǎo)體處理室中的等離子體負(fù)載發(fā)射的射頻功率進(jìn)行阻抗匹配的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。匹配網(wǎng)絡(luò)包括可變電抗電路?？勺冸娍闺娐钒ㄒ粋€(gè)或多個(gè)電抗元件，全部都連接到一個(gè)端子并均經(jīng)由相應(yīng)的開關(guān)(或經(jīng)由超過一個(gè)開關(guān))有選擇地短接到第二端子。每個(gè)開關(guān)包括經(jīng)由偏置電路控制的雙極結(jié)型晶體管(BJT)或絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。在導(dǎo)通狀態(tài)中，對(duì)BJT基極-發(fā)射極結(jié)進(jìn)行正向偏置，在集電極和基極之間傳導(dǎo)AC。于是，AC主要從集電極向基極通過BJT，而不是從集電極向發(fā)射極通過。
[0010]即使BJT能夠應(yīng)對(duì)高電壓，其電壓應(yīng)對(duì)閾值也可能不如真空可變電容器的大。結(jié)果，可以調(diào)節(jié)適于使用真空可變電容器的經(jīng)典拓?fù)湟越档驼＿\(yùn)行期間匹配網(wǎng)絡(luò)中BJT經(jīng)受的電壓。
[0011]本公開的一個(gè)方面是具有雙極結(jié)型晶體管(BJT)和偏置電路的開關(guān)電路。BJT可以具有集電極端子、基極端子、發(fā)射極端子、基極-集電極結(jié)和基極-發(fā)射極結(jié)。集電極端子可以連接到BJT的集電極，并具有通過集電極端子的集電極電流，其具有第一幅度的交變電流分量?；鶚O端子可以連接到BJT的基極，具有通過基極端子的基極電流，其具有第二幅度的交變電流分量。發(fā)射極端子可以連接到BJT的發(fā)射極，具有通過發(fā)射極端子的發(fā)射極電流，其具有第三幅度的交變電流分量。
[0012]偏置電路能夠建立BJT的導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)。偏置電路能夠通過對(duì)基極-發(fā)射極結(jié)進(jìn)行正向偏置，使得第二幅度大于第三幅度，來建立BJT的導(dǎo)通狀態(tài)。偏置電路能夠通過對(duì)基極-發(fā)射極結(jié)和基極-集電極結(jié)進(jìn)行反向偏置來建立BJT的關(guān)斷狀態(tài)。
[0013]在本公開的另一方面，阻抗匹配設(shè)備具有至少一個(gè)可變電抗元件和固定阻抗匹配部分?？梢栽诎l(fā)生器和等離子體負(fù)載之間布置阻抗匹配設(shè)備。至少一個(gè)可變電抗元件可以具有第一端子、第二端子、連接到第一端子的至少一個(gè)電抗元件以及配置成有選擇地將至少一個(gè)電抗元件連接到第二端子的至少一個(gè)開關(guān)電路。在閉合至少一個(gè)開關(guān)電路時(shí)，由此將至少一個(gè)電抗元件連接到第二端子，它改變了第一端子和第二端子之間的電抗。
[0014]至少一個(gè)開關(guān)電路可以包括BJT。BJT可以具有，或被配置成工作在導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)。在導(dǎo)通狀態(tài)中，可以對(duì)BJT的基極-發(fā)射極結(jié)進(jìn)行正向偏置。通過BJT的基極端子的第一電流的AC分量可以大于通過BJT的發(fā)射極端子的第二電流的AC分量。在關(guān)斷狀態(tài)中，可以對(duì)BJT的基極-發(fā)射極結(jié)和基極-集電極結(jié)都進(jìn)行反向偏置。固定阻抗匹配部分可以與至少一個(gè)可變電抗元件級(jí)聯(lián)并可以被配置成與等離子體負(fù)載級(jí)聯(lián)布置。固定阻抗匹配部分可以包括梯形網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)或多個(gè)旁路元件以及一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)元件，其中可以在一端口網(wǎng)絡(luò)或多端口網(wǎng)絡(luò)中配置一個(gè)或多個(gè)旁路和串聯(lián)元件。或者，固定阻抗匹配部分可以包括至少兩個(gè)達(dá)林頓(Darlington)部分。
[0015]本公開的另一個(gè)方面是包括如下操作的一種方法:對(duì)BJT的基極-發(fā)射極結(jié)進(jìn)行正向偏置；在8叮的集電極端子和BJT的基極端子之間通過BJT傳導(dǎo)第一電流，其中第一電流具有第一幅度的交變電流分量；以及在所述BJT的集電極端子和所述BJT的發(fā)射極端子之間通過所述BJT傳導(dǎo)第二電流，其中所述第二電流具有第二幅度的交變電流分量，并且其中所述第二幅度小于所述第一幅度，所述第二幅度等于或大于零。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]結(jié)合附圖，通過參考以下詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的各個(gè)目的和優(yōu)點(diǎn)以及更完整理解是顯而易見的，并更容易理解:
[0017]圖1示出了典型的發(fā)生器、匹配網(wǎng)絡(luò)和等離子體負(fù)載系統(tǒng)。
[0018]圖2示出了包括可變電容器電路的匹配網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)實(shí)施例。
[0019]圖3示出了利用BJT作為開關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)。
[0020]圖4示出了使用BJT作為有效開關(guān)的新BJT工作模式的實(shí)施例。
[0021]圖5示出了根據(jù)本文公開的系統(tǒng)和方法，用于利用BJT開關(guān)電路生成匹配網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建單元的實(shí)施例。
[0022]圖6示出了利用BJT作為開關(guān)的開關(guān)可變電抗元件的實(shí)施例。
[0023]圖7示出了利用BJT作為開關(guān)的開關(guān)可變電抗元件的另一實(shí)施例。
[0024]圖8示出了包括關(guān)斷狀態(tài)中的BJT開關(guān)，連同通過可變電抗元件的電流通路的可變電抗元件實(shí)施例。
[0025]圖9示出了這里公開為關(guān)斷狀態(tài)的BJT開關(guān)的基極-集電極結(jié)兩端偏壓的一個(gè)實(shí)施例。
[0026]圖10示出了包括導(dǎo)通狀態(tài)中的BJT開關(guān)，連同通過可變電抗元件的電流通路的可變電抗元件實(shí)施例。
[0027]圖11示出了匹配網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例，包括連接于可變阻抗匹配部分和等離子體負(fù)載之間的固定阻抗匹配部分。[0028]圖12示出了工作于導(dǎo)通狀態(tài)中的n-p-n BJT的經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)模型。
[0029]圖13示出了工作于關(guān)斷狀態(tài)中的n-p-n BJT的截面。
[0030]圖14示出了本公開中描述的工作于導(dǎo)通狀態(tài)中的n-p-n BJT的截面。
[0031]圖15示出了充當(dāng)可變電抗元件中的開關(guān)的n-p-n BJT的實(shí)施例。
[0032]圖16示出了現(xiàn)有技術(shù)中已知的匹配網(wǎng)絡(luò)。
[0033]圖17示出了利用IGBT而非BJT以將電抗元件切換進(jìn)出可變電抗元件的匹配網(wǎng)絡(luò)實(shí)施例。
[0034]圖18示出了操作BJT的方法，其中交流電流主要在集電極和基極之間而非在集電極和發(fā)射極之間通過。
[0035]圖19-20示出了固定阻抗匹配部分的兩個(gè)實(shí)施例。
[0036]圖21示出了固定阻抗匹配部分的另一個(gè)實(shí)施例。
[0037]圖22A、22B、22C和22D示出了固定阻抗匹配部分的四個(gè)額外非限制性實(shí)施例?！揪唧w實(shí)施方式】
[0038]本公開一開始將論述面臨的問題，所發(fā)現(xiàn)的意外結(jié)果以及所提出的器件物理原理，以解釋意外的結(jié)果。
[0039]需要一種器件，其能夠完成PIN 二極管作為開關(guān)的任務(wù)，開關(guān)用于在兩個(gè)端子之間短接電容器或其他電抗電路，以便生成用于阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)中的可變電抗元件。這種器件應(yīng)當(dāng)在導(dǎo)通關(guān)斷狀態(tài)中都具有低損耗。它還應(yīng)當(dāng)應(yīng)對(duì)關(guān)斷狀態(tài)中的高電壓和導(dǎo)通狀態(tài)中的高電流。應(yīng)當(dāng)經(jīng)由除通過RF電流的端子之外的端子實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制，由此避免復(fù)雜、笨重和昂貴的隔離電路。出乎意料的是，這些目標(biāo)是通過這里所述的此前未發(fā)現(xiàn)的雙極結(jié)型晶體管(BJT)工作模式實(shí)現(xiàn)的。
[0040]典型地，BJT像開關(guān)那樣工作，在導(dǎo)通狀態(tài)中在集電極和發(fā)射極之間傳導(dǎo)電流，在關(guān)斷狀態(tài)中阻塞集電極和發(fā)射極之間的電流流動(dòng)。在這種已知的工作模式中，基極電流被用作控制電流，是開關(guān)導(dǎo)通狀態(tài)中集電極和發(fā)射極之間傳導(dǎo)的電流的一小部分。在這種正常配置中，開關(guān)使用切斷作為關(guān)斷狀態(tài)(顯現(xiàn)為開路)，使用飽和作為導(dǎo)通狀態(tài)(顯現(xiàn)為短路)。然而，本公開描述了一種操作BJT作為開關(guān)的新方式，其中，在開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)中，在集電極和基極之間傳導(dǎo)電流，在關(guān)斷狀態(tài)中，阻塞集電極和基極之間的電流流動(dòng)。在這種工作模式中，將發(fā)射極電流用作控制電流，以打開或關(guān)閉開關(guān)。使得這種工作模式顯著不同于操作BJT的任何已知方式的是，基極電流具有大的交流電(AC)成分，使得電流既流入又流出基極，而公知的描述BJT基本工作的Ebers-Moll方程僅允許基極電流流入n-p-n BJT晶體管的基極端子，流出p-n-p BJT晶體管的基極端子。當(dāng)然，在動(dòng)態(tài)條件下，由于器件電容的充電或放電，電流能夠流出n-p-n晶體管的基極，但在這種新發(fā)現(xiàn)的工作模式中，基極電流具有人為的大交流分量，這與BJT的任何已知工作模式不同。通過比較圖3中的現(xiàn)有技術(shù)和圖4中的新工作模式，現(xiàn)有技術(shù)和操作BJT的新模式之間的區(qū)別是顯然的。在圖3中所示的現(xiàn)有技術(shù)中，BJT302控制的電流304主要從集電極流向發(fā)射極，基極電流308主要由控制電流306構(gòu)成。相反，如圖4中所示，在BJT的新工作模式中，BJT402控制的電流404主要從集電極流向基極，基極電流408是受控電流404和控制電流406之和，具有大的交流分量，該交流分量一般超過直流分量，使得大交流分量是基極電流的支配分量。[0041]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，基極和發(fā)射極之間施加的小直流電流能夠控制集電極和基極之間的大交流電流。在這種模式中，導(dǎo)通狀態(tài)損耗顯著地低，人們相信器件在這種模式中的工作類似于PIN 二極管，其中交流電流來回掃在集電極和基極區(qū)中注入的載流子，直流發(fā)射極電流保持集電極和基極區(qū)被供應(yīng)載流子。如果直流發(fā)射極電流中斷并拉升集電極電壓(對(duì)于P-n-p BJT是降低)與極大的電阻器平齊，可以中斷集電極和基極之間的電流流動(dòng)，反向偏置的集電極基極結(jié)為從集電極向基極流動(dòng)的電流提供聞阻抗，廣生低損耗關(guān)斷狀態(tài)。一些在導(dǎo)通狀態(tài)中實(shí)現(xiàn)低損耗的BJT器件能夠應(yīng)對(duì)關(guān)斷狀態(tài)中高達(dá)1600V。因?yàn)榧姌O基極電容很小，如果將集電極拉升到800V附近，它們也能夠看到低的關(guān)斷狀態(tài)損耗。因此，這里公開的工作于開關(guān)模式中的BJT實(shí)現(xiàn)了 PIN二極管在導(dǎo)通狀態(tài)中的低損耗和高電流承載能力以及關(guān)斷狀態(tài)中PIN 二極管的低泄漏電流和高電壓能力。不過，它是經(jīng)由三端子器件這樣做的，從而避免了 PIN 二極管隔離DC控制信號(hào)與RF信號(hào)所需的復(fù)雜隔離電路。
[0042]圖5示出了用于將RF功率源阻抗匹配到等離子體負(fù)載的匹配網(wǎng)絡(luò)，其利用了本文所述的開關(guān)技術(shù)。匹配網(wǎng)絡(luò)104從RF功率發(fā)生器102接收功率并將功率傳遞到等離子體負(fù)載106。匹配網(wǎng)絡(luò)104包括與固定阻抗匹配部分510級(jí)聯(lián)的可變阻抗匹配部分508。
[0043]固定阻抗匹配部分510將等離子體負(fù)載106呈現(xiàn)的阻抗變換成更適合可變阻抗匹配部分部件的有限電壓和電流處理能力的阻抗。可變阻抗匹配部分包含固定元件，其能夠應(yīng)對(duì)等離子體負(fù)載阻抗施加的電壓和電流以及輸送給它的功率，并可以由固定電容器、電感器和分布電路構(gòu)成。盡管使用固定阻抗匹配部分510降低BJT開關(guān)必須要應(yīng)對(duì)的電壓，根據(jù)應(yīng)用，可能需要特別的注意，例如檢測過壓狀態(tài)、針對(duì)瞬間過電壓保護(hù)開關(guān)的電壓限制電路以及打開BJT開關(guān)針對(duì)持續(xù)過電壓狀況加以保護(hù)的算法。
[0044]可變阻抗匹配部分508具有至少一個(gè)開關(guān)可變電抗元件512，其可以與任意數(shù)量的固定電抗兀件，例如固定電感器516、任選的固定電感器530、傳輸線514和電容器518布置在一起?？勺冏杩蛊ヅ洳糠?08能夠包含任意數(shù)量的固定集總式和分布式元件和電路。圖示的匹配網(wǎng)絡(luò)104包含兩個(gè)開關(guān)可變電抗元件512和513，但能夠采用超過兩個(gè)開關(guān)可變電抗元件。
[0045]圖6示出了開關(guān)可變電抗元件的實(shí)施例600，例如圖5中的開關(guān)可變電抗元件512。開關(guān)可變電抗兀件600包括一個(gè)或多個(gè)電感或電容器件612、614和616,均經(jīng)由相應(yīng)開關(guān)602、604和606有選擇地連接于第一端子638和第二端子640之間。盡管示出了電容性器件612、614、616，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以使用電感性器件或電感性和電容性器件的組合，甚至包含電抗或無損部件的任何電路。電抗元件包括，但不限于電容器、電感器和耦合電感器。無損元件包括，但不限于傳輸線和變壓器。電容性器件612和開關(guān)602像電容性器件614和616及其相應(yīng)的開關(guān)604和606那樣串聯(lián)連接。電容性器件612和開關(guān)602的組合并聯(lián)連接到電容性器件614和開關(guān)604的組合以及電容性器件616和開關(guān)606的組合。在替代實(shí)施例中，電容性器件612、614和616的全部或一些可以是電感性的，或包括電容性和電感性器件的組合，或者甚至是包含電抗或無損部件的任何電路。第一和第二端子638和640可以是嚴(yán)格意義上的端子，但更一般地講，電抗元件和開關(guān)可以連接到匹配網(wǎng)絡(luò)104中的分布式區(qū)域。后一種情況等價(jià)于使用多個(gè)單一開關(guān)可變電抗元件，從而本描述仍然適用。端子640可以是地，例如匹配外殼。此外，可以將超過一個(gè)開關(guān)與單個(gè)電抗元件并聯(lián)和串聯(lián)連接，以提高開關(guān)的電流處理能力并減少來自控制器642的功率和控制信號(hào)的數(shù)量。
[0046]可變電抗元件600的電納隨著第一和第二端子638和640之間連接的電容性器件612、614、616 (例如電容器)越來越多而增大。如果電容性器件612、614、616是電感性的，電納會(huì)減小。如果利用電容性和電感性器件的組合替換電容性器件612、614、616，電納能夠增大或減小。盡管僅示出了三個(gè)電容性器件612、614、616和僅三個(gè)開關(guān)602、604、606，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可以實(shí)現(xiàn)任意數(shù)量的電容性器件和開關(guān)。為了調(diào)節(jié)可變電抗元件600的電納，匹配網(wǎng)絡(luò)104能夠經(jīng)由控制器642提供功率和控制信號(hào)。
[0047]電容性元件612、614、616的數(shù)量越大，匹配網(wǎng)絡(luò)104就能夠越精確地調(diào)節(jié)RF發(fā)生器102看到的阻抗。例如，給定與電容性范圍為1200pF到6000pF的可變電抗元件600的匹配104，如果可變電抗元件600中有更多電容性器件612、614、616，增量電容調(diào)節(jié)可以更小。同樣的規(guī)則對(duì)于其他電容性或電感性元件成立。
[0048]圖7示出了開關(guān)電路602的替代實(shí)施例，其中BJT622的基極不直接連接到端子640，而是通過電容器660電容性連接。電容器660可以很大(例如，對(duì)于13.56MHz的應(yīng)用為IOOnF),以便以低損耗向端子640傳導(dǎo)集電極-基極電流。
[0049]在圖示的實(shí)施例中，開關(guān)602包括經(jīng)由偏置電路632控制的n-p_n雙極結(jié)型晶體管(BJT)622。BJT622具有三個(gè)端子:集電極端子650、基極端子651和發(fā)射極端子652。集電極端子650連接到集電極，是可變電抗元件600或700的集電極和其他部件之間的導(dǎo)電接口。基極端子651連接到基極，是可變電抗元件600或700的基極和其他部件之間的導(dǎo)電接口。發(fā)射極端子652連接到發(fā)射極，是可變電抗元件600或700的發(fā)射極和其他部件之間的導(dǎo)電接口。
[0050]BJT622具有基極-集電極電流Ib。，基極-集電極電壓Vb。、基極-發(fā)射極電流Ibe以及基極-發(fā)射極電壓Vbe，在電流從基極流向集電極時(shí)，基極-集電極電流Ibc是正的。在基極的電勢比集電極高時(shí)，基極-集電極電壓Vbc是正的。在電流從基極流向發(fā)射極時(shí)，基極-發(fā)射極電流Ibe為正。在基極的電勢比發(fā)射極高時(shí)，基極-發(fā)射極電壓Vbe是正的。VBC、IBC>VBE和Ibe均代表DC和AC信號(hào)的總和。在這里，如常見情況那樣，術(shù)語AC表示通過部件的電流的交流部分，或者等效地，減去時(shí)間平均值后剩余的部分。類似地，術(shù)語DC表示時(shí)間平均值。AC和DC從而既指電壓又指電流。在典型的匹配網(wǎng)絡(luò)中，電壓和電流的AC分量在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)都是正弦式的或接近正弦式的，電壓或電流的AC分量的幅度僅僅是電壓或電流與其時(shí)間平均值的最大偏移大小。對(duì)DC和AC分量的所有論述都參照一旦達(dá)到正弦式穩(wěn)態(tài)時(shí)的值。如果發(fā)生器輸出是脈動(dòng)的，那么需要在施加RF信號(hào)的充分短時(shí)間內(nèi)獲取時(shí)間平均值，通常為幾十或幾百個(gè)RF周期。通過集電極端子650的集電極電流是通過集電極端子650的所有AC和DC電流之和。集電極電流的AC分量具有第一幅度。通過基極端子651的基極電流是通過基極端子651的所有AC和DC電流之和。基極電流的AC分量具有第二幅度。通過發(fā)射極端子652的發(fā)射極電流是通過發(fā)射極端子652的所有AC和DC電流之和。發(fā)射極電流的AC分量具有第三幅度。在實(shí)施例中，通過BJT集電極端子650的AC電流僅有小部分通過發(fā)射極端子652。在BJT622被偏置電路632偏置到導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，第二幅度大于第三幅度。在實(shí)施例中，第三幅度與第二幅度相比可以忽略。
[0051]經(jīng)由偏置電路632偏置BJT622。偏置電路632能夠應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)電壓或電流源或兩者的組合。換言之，可以經(jīng)由電壓、電流或兩者的組合控制BJT622。一個(gè)或多個(gè)電壓或電流源被配置成控制\c、VBE, Ibc和IBE。
[0052]偏置電路632能夠通過正向偏置基極-發(fā)射極結(jié)來建立BJT622的導(dǎo)通狀態(tài)。偏置電路632能夠通過反向偏置基極-發(fā)射極結(jié)和基極-集電極結(jié)來建立BJT622的關(guān)斷狀態(tài)。
[0053]在實(shí)施例中，偏置電路632包括基極-發(fā)射極偏置電路(未示出)?；鶚O-發(fā)射極偏置電路產(chǎn)生正或負(fù)的VBE。換言之，基極-發(fā)射極偏置電路控制基極-發(fā)射極結(jié)是被正向偏置還是被反向偏置。
[0054]在實(shí)施例中，偏置電路632包括基極-集電極偏置電路(未示出)?；鶚O-集電極偏置電路產(chǎn)生負(fù)的VB。。換言之，基極-集電極偏置電路確定將基極-集電極結(jié)反向偏置到什么程度。
[0055]偏置電路632被配置成控制BJT622的狀態(tài)。盡管BJT通常具有多個(gè)狀態(tài)，包括飽和、活動(dòng)線性和切斷，但在實(shí)施例中，BJT622僅工作在“導(dǎo)通狀態(tài)”和“關(guān)斷狀態(tài)”中。盡管關(guān)斷狀態(tài)類似于傳統(tǒng)的切斷模式，但導(dǎo)通狀態(tài)在現(xiàn)有技術(shù)中是未知的。
[0056]在實(shí)施例中，偏置電路632包括第一、第二和第三偏置器件(未不出)。第一和第二偏置器件被配置成偏置基極-發(fā)射極結(jié)。第一偏置器件被配置成向基極-發(fā)射極結(jié)施加負(fù)或反向偏置，以建立BJT622的關(guān)斷狀態(tài)(S卩，其中發(fā)射極端子652具有比基極端子651更高的電勢)。第二偏置器件被配置成向基極-發(fā)射極結(jié)施加正或正向偏置，以建立BJT622的導(dǎo)通狀態(tài)(即，其中基極端子651具有比發(fā)射極端子652更高的電勢)。第三偏置器件被配置成向基極-集電極結(jié)施加負(fù)或反向偏置，以建立BJT622的關(guān)斷狀態(tài)(S卩，其中集電極端子650具有比基極端子651更高的電勢)?？梢越?jīng)由單極雙擲開關(guān)在發(fā)射極端子652和基極端子651之間有選擇地串聯(lián)耦合第一和第二偏置器件。開關(guān)將第一偏置器件的正電勢端子或第二偏置器件的負(fù)電勢端子連接到發(fā)射極端子652。開關(guān)于是通過選擇對(duì)基極-發(fā)射極結(jié)進(jìn)行正向或反向偏置來控制BJT處于開還是關(guān)斷狀態(tài)。
[0057]在實(shí)施例中，第一偏置器件向發(fā)射極652施加相對(duì)于基極端子651而言的12V,使得基極-發(fā)射極結(jié)被反向偏置。第二偏置器件能夠通過3.5 Q的電阻器向發(fā)射極652施加相對(duì)于基極651而言的-1.2V,這與第一偏置器件的極性相反,從而將基極-發(fā)射極結(jié)正向偏置。第三偏置器件能夠通過第三偏置器件和集電極之間的2MQ電阻器施加700V，以便對(duì)基極-集電極結(jié)進(jìn)行反向偏置。利用這些值，BJT實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通狀態(tài)，基極和集電極之間的電阻大約為0.3 Q，施加的集電極-基極電流介于0和2A RMS之間，頻率為13.56MHz，基極-發(fā)射極電流大約為0.1A，后者被-1.2V、3.5 Q設(shè)置，基極-發(fā)射極電壓降處于正向偏置狀態(tài)。在關(guān)斷狀態(tài)中，這種BJT配置實(shí)現(xiàn)了基極和集電極之間大約110KQ的分流電阻。在關(guān)斷狀態(tài)中，可以將反向偏置的基極-集電極結(jié)建模為與14Q電阻器串聯(lián)的IOpF電容器。并聯(lián)的等效阻抗是與100KQ電阻器并聯(lián)的IOpF電容器。利用量熱器測量來測量110KQ的分流電阻以確定由高壓RF信號(hào)激勵(lì)基極-集電極結(jié)時(shí)的結(jié)損耗。將這種激勵(lì)期間產(chǎn)生的熱量與DC電流通過結(jié)時(shí)產(chǎn)生的熱量比較。
[0058]對(duì)于集電極-基極電流有電流閾值，高于該閾值，不能關(guān)閉BJT，從而不能控制它。針對(duì)上述配置的這個(gè)閾值大約為2A RMS0應(yīng)當(dāng)理解，這些值僅僅是示范性的，其他組合也是可能的。例如，第一偏置器件的電壓可以介于OV和基極-發(fā)射極擊穿電壓之間。作為另一范例，可以利用電流源替換第二偏置器件，以實(shí)現(xiàn)對(duì)基極-發(fā)射極電流的更好控制，或者第三偏置器件可以使用更小的電阻器，以加快導(dǎo)通關(guān)斷狀態(tài)之間的過渡，代價(jià)是導(dǎo)通狀態(tài)中電阻器中耗電更高，其中在電阻器上有700V的偏壓降?？梢陨舷抡{(diào)節(jié)700V的偏壓，但通常應(yīng)當(dāng)選擇它，從而在大于集電極端子650電壓幅度的電壓下偏置集電極端子650，所選偏壓和集電極端子650電壓幅度之和小于BJT622的集電極-基極擊穿電壓。
[0059]圖8示出了圖7的可變電抗元件的實(shí)施例，包括處于關(guān)斷狀態(tài)中的BJT開關(guān)622以及通過可變電抗元件700的電流通路802、804、806。實(shí)線箭頭表示DC電流。虛線箭頭表示AC電流。
[0060]向基極-發(fā)射極結(jié)施加負(fù)電流或偏壓，使得Vbe和Ibe為負(fù)。換言之，發(fā)射極端子652處在比基極端子651更高的電勢。這樣使基極-發(fā)射極結(jié)反向偏置并防止電流流經(jīng)基極-發(fā)射極結(jié)。這樣一來，從偏置電路632流經(jīng)發(fā)射極端子652和基極端子651并返回偏置電路632的DC電流壽命很短，將在基極-發(fā)射極結(jié)耗盡自由載流子的短時(shí)間期間僅通過基極-發(fā)射極結(jié)。一旦基極-發(fā)射極結(jié)耗盡了載流子，也會(huì)有小的發(fā)射極-基極泄漏電流。
[0061]向基極-集電極結(jié)施加電流804或偏壓，使得Vb。和Ib。為負(fù)。換言之，集電極端子650處在比基極端子651更高的電勢。這樣使基極-集電極結(jié)反向偏置并防止電流804流經(jīng)基極-集電極結(jié)。這樣一來，從偏置電路632流經(jīng)集電極端子650和基極端子651并隨后返回偏置電路632的DC電流804壽命很短，將在基極_集電極結(jié)耗盡自由載流子的短時(shí)間期間僅通過基極-集電極結(jié)。一旦基極-集電極結(jié)被耗盡，從集電極端子650到基極端子651的反向偏置電流將停止，除了小的泄漏電流之外。由于兩個(gè)結(jié)都被反向偏置，所以這種關(guān)斷狀態(tài)類似于傳統(tǒng)BJT中的切斷狀態(tài)。
[0062]通過偏置BJT622，使得兩個(gè)結(jié)都被反向偏置，AC電流802不能通過電抗元件612，除了通過反向偏置的基極-集電極結(jié)的電容的泄漏電流之外。于是，AC電流802繼續(xù)前進(jìn)到下一個(gè)電容性器件616和開關(guān)606。如果開關(guān)606開/關(guān)，那么AC電流802通過可變電抗元件700中的另一個(gè)開關(guān)，或者如果所有開關(guān)602、606都開/關(guān)，可能根本不會(huì)通過可變電抗元件700。盡管BJT622的兩個(gè)結(jié)都被反向偏置，電容性器件612與BJT622的結(jié)電容串聯(lián)，從而僅對(duì)電容性器件612的電容相對(duì)于可變電抗元件700的總電容的小部分(通常小于10%)有貢獻(xiàn)。
[0063]參考圖9，如果反向偏置DC電壓902為負(fù)(實(shí)線)，但幅度小于集電極-基極電壓(虛線)的AC分量的幅度，那么基極-集電極結(jié)將在負(fù)AC周期期間被反向偏置，但在正AC周期期間被正向偏置(負(fù)電壓表示基極-集電極結(jié)被反向偏置)。于是，利用基極-集電極結(jié)上僅很小或可以忽略的反向偏置，基極-集電極結(jié)將不會(huì)保持關(guān)閉。這意味著開關(guān)602將部分無法控制。
[0064]偏置電路632應(yīng)當(dāng)這樣維持基極-集電極結(jié)上足夠高的DC電勢904大小，使得在集電極-基極電壓處于其最低值時(shí)，基極-集電極電壓Vb。低于0V。經(jīng)由-700V DC偏置904(實(shí)線)和以-700V附近為中心的AC信號(hào)908 (虛線)示出了這種情況?？梢钥闯?，利用這樣的偏置，DC904和AC908分量之和不能夠獲得正的凈電壓，從而在希望反向偏置時(shí)不能對(duì)結(jié)進(jìn)行正向偏置。由于DC偏置904大到足以防止Vbc變?yōu)檎?，所以基極-集電極結(jié)保持反向偏置，BJT622保持在關(guān)斷狀態(tài)。反向偏壓904的幅值顯著大于AC電流908的幅度，因此能夠確保BJT622不會(huì)陷入導(dǎo)通狀態(tài)或部分導(dǎo)通狀態(tài)。
[0065]可以通過確保Vbc的幅值保持顯著大于0V，實(shí)現(xiàn)更多優(yōu)點(diǎn)。例如，在圖9所示的曲線圖中，DC偏置904為-700V，AC信號(hào)908具有大約400V的峰到峰幅度。于是，Vbc絕不會(huì)升高到-500V以上?；鶚O-集電極結(jié)上的這種顯著反向偏置確保了結(jié)耗盡了全部或幾乎全部自由載流子(確保DC泄漏電流低)，并且耗盡區(qū)很寬(確保低AC泄漏電流，因?yàn)閷捊Y(jié)充當(dāng)?shù)碗娙蓦娙萜?。
[0066]圖10示出了包括導(dǎo)通狀態(tài)中的BJT開關(guān)，連同通過可變電抗元件的電流通路的圖7可變電抗元件實(shí)施例。實(shí)線箭頭代表DC電流。虛線箭頭代表AC電流。向基極-發(fā)射極結(jié)施加正電流或偏壓，使得Vbe和Ibe為正。換言之，基極端子651處在比發(fā)射極端子652更高的電勢。這樣對(duì)基極-發(fā)射極結(jié)進(jìn)行正向偏置，允許DC電流1002流經(jīng)基極-發(fā)射極。于是，偏置電路632從基極端子651向發(fā)射極端子652傳遞DC電流1002。DC基極-發(fā)射極電流1002可以是從集電極端子650流向基極端子651的AC電流1004的小部分(例如，不大于5%)。這種小的DC電流1002向基極中注入電子，然后可以將它們掃略到基極-集電極結(jié)中，以補(bǔ)充在基極-集電極結(jié)中已經(jīng)復(fù)合的那些電子。通過這種方式，DC基極-發(fā)射極電流1002將基極-集電極結(jié)維持在低電阻狀態(tài)，從而允許AC電流1004從集電極端子650以極低損耗到達(dá)基極端子651。在實(shí)施例中，導(dǎo)通狀態(tài)中的正向偏置Vbe小于關(guān)斷狀態(tài)中的反向偏置VBE。
[0067]在導(dǎo)通狀態(tài)中，基極-集電極電壓實(shí)質(zhì)上為零，小的DC電流(未示出)可以因?yàn)槠秒娐?32的原因從集電極流向基極，但這個(gè)電流對(duì)這種狀態(tài)中的BJT622的工作沒有影響。這樣一來，在導(dǎo)通狀態(tài)中基極-集電極電壓或偏壓是任選的。
[0068]一旦AC電流1004通過電容器612、集電極端子650、集電極、基極-集電極結(jié)和基極，它就能夠選擇離開基極端子651并通過電容器660，去往端子640或繼續(xù)通過基極-發(fā)射極結(jié)并經(jīng)由發(fā)射極端子652離開(假設(shè)偏置電路632具有通往端子640的電流通路)。電容器660對(duì)于AC電流1004而言，代表比通過基極-發(fā)射極結(jié)的路徑更小的阻抗。于是，AC電流1004中的大部分都通過電容器660并避開基極-發(fā)射極結(jié)。在圖12中以及下文的相關(guān)論述中給出了進(jìn)一步解釋AC電流1004為何傾向于避開基極-發(fā)射極結(jié)的BJT622經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?br> [0069]在圖10的論述中，參考開關(guān)602描述的相同部件和功能也適用于一個(gè)或多個(gè)其他開關(guān)606。
[0070]圖12示出了工作于導(dǎo)通狀態(tài)中的n-p-n BJT的經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)模型。模型1200預(yù)測，從集電極端子1232傳遞到基極端子1234的AC電流1244將遇到電阻1262 (Rl)0從集電極端子1232傳遞到發(fā)射極端子1236的AC電流將遇到電阻1262 (Rl)和1266 (R2)。
[0071]傳統(tǒng)上，操作飽和(傳統(tǒng)的“導(dǎo)通狀態(tài)”)的n-p-n BJT,從而通過允許或防止電流從集電極端子流向發(fā)射極端子，從基極端子到發(fā)射極端子的電流控制BJT的開/關(guān)斷狀態(tài)。相反，在本公開中，從基極端子1234到發(fā)射極端子1236的電流通過允許或禁止電流從集電極端子1232通往基極端子1234來控制BJT1200的開/關(guān)斷狀態(tài)。此外，可以通過在集電極端子1232和基極端子1234之間傳遞AC電流來顯著減小與AC電流通過集電極端子1232和發(fā)射極端子1236之間相關(guān)聯(lián)的損耗。對(duì)于從集電極端子1232通往發(fā)射極端子1236的AC電流，由于電阻1262 (Rl)和1266 (R2)兩者的原因，有損耗。對(duì)于從集電極端子1232到基極端子1234的AC電流1244，僅有由于電阻1262 (Rl)導(dǎo)致的損耗。于是，可以通過從集電極端子1232向基極端子1234傳遞AC電流1244來顯著減小損耗。[0072]再次參考圖7的實(shí)施例，對(duì)于電容器660有一個(gè)優(yōu)選的電容，其將通過使用低阻抗電容器660使AC電流1244的損耗最小化。在發(fā)射極652直接連接到第二端子640，從而電容器660實(shí)際將基極端子651連接到發(fā)射極端子652的配置中，這尤其是真實(shí)的情況。在這種情況下，一般認(rèn)為是有效旁路電容的可能協(xié)同寄生引線電感1264和1268 —起(參見圖12)生成諧振電路，能夠顯著增大損耗。為了避免這種情況，并確保電流1244優(yōu)選從集電極端子1232流向基極端子1234，電容器660可以很大，例如值大約為100nF，以工作在13.56MHz ο
[0073]圖13示出了工作于本公開所述的關(guān)斷狀態(tài)中的n-p-n BJT的截面。在關(guān)斷狀態(tài)中，基極-集電極結(jié)1330和基極-發(fā)射極結(jié)1332被反向偏置。因此，兩個(gè)耗盡區(qū)(未按比例繪制)都比它們未偏置時(shí)或被正向偏置時(shí)更寬(與圖14中的耗盡區(qū)寬度相比，也未按比例繪制)。關(guān)斷狀態(tài)中的大耗盡區(qū)防止DC電流1322和AC電流1320通過結(jié)1330、1332。耗盡區(qū)基本上沒有自由載流子，從而對(duì)DC電流1322而言不導(dǎo)電?？梢詫⒑谋M區(qū)建模為低電容的電容器(摻雜區(qū)域中自由載流子形成的兩個(gè)導(dǎo)體之間的間隙寬)，從而向AC電流1320帶來高阻抗。
[0074]圖14示出了工作于導(dǎo)通狀態(tài)中的n-p-n BJT的截面。在導(dǎo)通狀態(tài)中，基極-集電極結(jié)1430基本未偏置(可以施加反向偏置，但與AC電流1420相比，反向DC偏置對(duì)結(jié)1430有著可以忽略的影響)。從AC角度來講，現(xiàn)有技術(shù)教導(dǎo)的是，結(jié)1430應(yīng)當(dāng)對(duì)AC電流1420整流。不過，基極-集電極耗盡區(qū)之內(nèi)的載流子壽命足夠長，使得結(jié)1430兩端的電壓的交變極性不會(huì)在結(jié)1430被反向偏置的半周期期間耗盡載流子的耗盡區(qū)。于是，沒有整流，AC電流1420以低損耗通過集電極端子1402和基極端子1404之間。
[0075]利用DC電流1422將基極-發(fā)射極結(jié)1432在導(dǎo)通狀態(tài)中進(jìn)行正向偏置，比反向偏置或未偏置時(shí)具有更小的耗盡區(qū)。
[0076]在實(shí)施例中，通過集電極端子1402的集電極電流具有第一幅度的AC分量。集電極電流是通過集電極端子1402的電流，是AC和DC分量之和。基極電流通過基極端子1404并具有第二幅度的AC分量?；鶚O電流是通過基極端子1404的電流，是AC和DC分量之和。發(fā)射極電流通過發(fā)射極端子1406并具有第三幅度的AC分量。發(fā)射極電流是通過發(fā)射極端子1406的電流，是AC和DC分量之和。第二幅度可以大于第三幅度。第二幅度可以大于基極電流DC分量的幅值。第二幅度可以是第三幅度的至少五倍。第二幅度可以是基極電流DC分量幅值的至少五倍。
[0077]在關(guān)斷狀態(tài)的實(shí)施例中(圖13)，在基極和發(fā)射極端子1304、1306處在等效電勢，例如地電勢時(shí),集電極端子1302和基極端子1304之間的擊穿電壓至少為1000V。
[0078]圖15示出了偏置電路632的實(shí)施例。開關(guān)1508通過選擇對(duì)基極-發(fā)射極結(jié)進(jìn)行正向或反向偏置來選擇BJT622處于開還是關(guān)斷狀態(tài)?？梢岳脙蓚€(gè)MOSFET器件來實(shí)現(xiàn)開關(guān)1508，但有很多其他可能性。信號(hào)線1510控制開關(guān)1508的狀態(tài)。
[0079]在實(shí)施例中，開關(guān)1508連接到12V電源線1512，和-1.2V電源線1514。在開關(guān)連接到12V電源線1512時(shí)，通過330nH的電感器1504和3.5 Ω電阻器1506使基極-發(fā)射極結(jié)反向偏置。在開關(guān)1508連接到-1.2V電源線1514時(shí)，通過330nH的電感器1504和3.5 Ω電阻器1506使基極-發(fā)射極結(jié)正向偏置。集電極端子650通過2ΜΩ電阻器1502連接到第三700V偏置電源線1516。利用這些值，BJT622能夠?qū)崿F(xiàn)大約0.3Ω的導(dǎo)通狀態(tài)電阻，基極-發(fā)射極電流大約為0.1A。在關(guān)斷狀態(tài)中，這種配置實(shí)現(xiàn)大約110KQ的分流電阻。有一個(gè)電流閾值，高于該閾值，BJT622不能被關(guān)閉，從而不能被控制。對(duì)于圖15中所示的實(shí)施例，這個(gè)閾值是大約3A RMS0應(yīng)當(dāng)理解，這些值僅僅是示范性的，其他組合也是可能的。
[0080]與圖7中所示的實(shí)施例不同，這里將基極端子651連接到地640。在BJT622處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，AC電流通過集電極端子650，通過集電極，到達(dá)基極，離開基極端子651，到達(dá)地640。于是，本實(shí)施例典型地比圖7中的實(shí)施例具有更低的損耗，因?yàn)锳C電流在去往地640途中無需通過電容器。
[0081]如本文公開的，與BJT的新穎使用相關(guān)聯(lián)的一個(gè)挑戰(zhàn)是，典型匹配網(wǎng)絡(luò)中開關(guān)兩端的電壓降超過BJT可能能夠應(yīng)對(duì)的值。因此，可以實(shí)現(xiàn)新穎的匹配網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，以便降低BJT兩端的電壓降。
[0082]圖16示出了現(xiàn)有技術(shù)中已知的匹配網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)典L-匹配網(wǎng)絡(luò)1602包括可變并聯(lián)電抗元件1604和可變串聯(lián)電抗元件，后者包括串聯(lián)連接的固定電抗元件1606和可變電容器1608。在可變并聯(lián)電抗元件1604和可變串聯(lián)電抗元件之間是經(jīng)典L-匹配網(wǎng)絡(luò)1602的輸入。在可變串聯(lián)電抗元件和等離子體負(fù)載106之間是經(jīng)典L-匹配網(wǎng)絡(luò)1602的輸出。不過，在很多應(yīng)用中，可變串聯(lián)電抗元件上的電壓降高于開關(guān)可變電抗元件利用這里公開的BJT開關(guān)能夠處理的電壓降。于是，這種拓?fù)淇赡懿粫?huì)與這里公開的BJT新用途兼容。
[0083]圖11示出了匹配網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例，包括連接于可變阻抗匹配部分1108和等離子體負(fù)載106之間的固定阻抗匹配部分1110。可變阻抗匹配部分1108能夠包括至少一個(gè)可變電抗兀件1112。可以利用任意數(shù)量的固定電抗兀件,例如固定電感器1116、任選的固定電感器1130、傳輸線108和固定電容器1118布置至少一個(gè)可變電抗元件1112。也可以利用任意數(shù)量的固定集總式和分布式元件和電路布置至少一個(gè)可變電抗元件1112。圖示的可變阻抗匹配部分1108包括兩個(gè)可變電抗元件1112、1113。固定阻抗匹配部分1110被示為與可變電抗元件1112、1113級(jí)聯(lián)。固定阻抗匹配部分1110還被示為與等離子體負(fù)載106級(jí)聯(lián)。在實(shí)施例中，固定阻抗匹配部分1110可以僅僅被配置成與等離子體負(fù)載106級(jí)聯(lián)，因?yàn)槠ヅ渚W(wǎng)絡(luò)104典型地是與等離子體負(fù)載106獨(dú)立的設(shè)備。
[0084]固定阻抗匹配部分1110可以包括至少兩個(gè)梯形網(wǎng)絡(luò)配置(或串聯(lián)-并聯(lián)網(wǎng)絡(luò))中的電抗部件。這兩個(gè)電抗部件之一可以包括旁路元件1120，但這個(gè)電抗部件也可以包括超過一個(gè)旁路元件1120。旁路元件1120被圖示為電容器，但可以是任何電抗和/或無損元件(僅舉幾個(gè)例子，例如電感器、耦合電感器電容器、傳輸線、變壓器)。其他電抗部件可以包括串聯(lián)兀件1122,圖不為與聞壓通路1124串聯(lián)的電感器。在其他實(shí)施例中，超過Iv電抗和/或無損元件可以與高壓通路1124串聯(lián)連接以形成串聯(lián)元件1122。電感元件1122可以是分立器件，或者僅僅代表高壓通路1124的電感。
[0085]盡管旁路元件1120是“固定”阻抗-匹配部分1110的部分，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，旁路元件1120能夠包括具有小可變電容(例如1%)的電容性或電感性器件。固定阻抗匹配部分1110的至少兩個(gè)電抗部件可以充當(dāng)一端口或多端口網(wǎng)絡(luò)。固定阻抗匹配部分1110還可以包括一個(gè)或多個(gè)任選的電抗部件，例如任選的電感器1132。
[0086]與經(jīng)典可變串聯(lián)電抗元件(例如，圖16中的1606和1608的串聯(lián)組合)兩端的峰值電壓相比，固定阻抗匹配部分1110將可變電抗元件1112兩端的峰值電壓減小兩倍或更多倍。在固定阻抗匹配部分1110和經(jīng)典可變串聯(lián)電抗元件都看到相同范圍的負(fù)載阻抗，產(chǎn)生相同的輸入阻抗并都被配置成向等離子體負(fù)載106輸送等效功率時(shí)，可以測量這樣的電壓降低。經(jīng)典可變串聯(lián)電抗元件的范例在圖16中示出，包括串聯(lián)的固定電抗元件1606和可變電容器1608的組合。
[0087]圖示實(shí)施例中的可變電抗元件1112和1113以地為參照，如圖6、圖7或圖15中詳示或如本文描述那樣被構(gòu)造。電感器1116和任選的電感器1130可以是分立的具有充分高特性阻抗的電感器或傳輸線結(jié)構(gòu)。盡管可變電抗元件1112、1113被圖示為以地為參照，但它們也可以是浮置的。
[0088]在實(shí)施例中，固定阻抗匹配部分1110具有包括至少兩個(gè)固定值電抗部件的結(jié)構(gòu)，從而不能為了確定如何將任意負(fù)載阻抗變換成固定阻抗匹配部分1110的輸入阻抗而將至少兩個(gè)固定值電抗元件簡化成單個(gè)電抗。換言之，不能通過僅包括一個(gè)電抗元件的簡化等效電路對(duì)固定阻抗匹配部分1110建模。
[0089]在實(shí)施例中，第一組電抗器件，例如圖6或圖7中的612與諸如圖6或圖7中可變電抗元件1112或1113內(nèi)部的602的開關(guān)串聯(lián)，具有相同的電抗，第二組電抗器件具有不同的電抗。例如，第一組電抗器件可以具有等于50pF的電容，而第二組電抗器件可以具有等于25、12、6和3pF的電容。在本范例和類似實(shí)施例中，可以使用第一組電抗器件對(duì)匹配網(wǎng)絡(luò)做出大增量的變化，利用第二組電抗器件對(duì)匹配網(wǎng)絡(luò)做出小增量的變化。
[0090]在實(shí)施例中，電抗器件中的至少十個(gè)具有相同的電容。其他電抗器件可以具有一個(gè)或多個(gè)其他電抗值。在實(shí)施例中，電抗器件中的至少二十個(gè)具有相同電抗。在實(shí)施例中，電抗器件中的至少三十個(gè)具有相同的電抗。在實(shí)施例中，電抗器件中的至少五十個(gè)具有相同電抗。
[0091]圖19示出了固定阻抗匹配部分的實(shí)施例。固定阻抗匹配部分1902可以包括兩個(gè)電抗部件1904、1906。第一電抗部件1904可以是串聯(lián)元件。第二電抗部件1906可以是旁路部件。第一和第二電抗部件1904、1906均可以包括一個(gè)或多個(gè)電抗和/或無損元件。在圖示的實(shí)施例中，配置第一和第二電抗部件1904、1906，使得串聯(lián)元件1904最接近等離子體負(fù)載106。最接近等離子體負(fù)載106表示可以將發(fā)生器102、傳輸線108、匹配網(wǎng)絡(luò)104、電連接110和等離子體負(fù)載106構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)組織成第一和第二子網(wǎng)絡(luò)。第一子網(wǎng)絡(luò)可以包括旁路元件1906和發(fā)生器102，第二子網(wǎng)絡(luò)可以包括串聯(lián)元件1904和負(fù)載106。在這樣的配置中，串聯(lián)元件1904最接近等離子體負(fù)載106。
[0092]在實(shí)施例中，固定阻抗匹配部分1902還可以包括任選的額外電抗部件1908、1910。任選的額外電抗部件1908、1910能夠包括任意數(shù)量的電抗和/或無損元件的組合和布置。
[0093]圖20示出了固定阻抗匹配部分的另一個(gè)實(shí)施例。固定阻抗匹配部分2002可以包括兩個(gè)電抗部件2004、2006。第一電抗部件2004可以是串聯(lián)元件。第二電抗部件2006可以是旁路部件。第一和第二電抗部件2004、2006均可以包括一個(gè)或多個(gè)電抗和/或無損元件。在圖示的實(shí)施例中，配置第一和第二電抗部件2004、2006，使得旁路元件2006最接近等離子體負(fù)載106。最接近等離子體負(fù)載106表示可以將發(fā)生器102、傳輸線108、匹配網(wǎng)絡(luò)104、電連接110和等離子體負(fù)載106構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)組織成第一和第二子網(wǎng)絡(luò)。第一子網(wǎng)絡(luò)可以包括串聯(lián)元件2004和發(fā)生器102，第二子網(wǎng)絡(luò)可以包括旁路元件2006和負(fù)載106。在這樣的配置中，旁路元件2006最接近等離子體負(fù)載106。[0094]在實(shí)施例中，固定阻抗匹配部分2002還可以包括任選的額外電抗部件2008、2010。任選的額外電抗部件2008、2010能夠包括任意數(shù)量的電抗和/或無損元件的組合和布置。
[0095]圖21示出了固定阻抗匹配部分的另一個(gè)實(shí)施例。固定阻抗匹配部分2102可以包括兩個(gè)或更多不同達(dá)林頓部分2104、2106、2112的級(jí)聯(lián),如下文中所述:S.Darlington,“Synthesis of Reactance4_Poles Which Produce Prescribed Insertion LossCharacteristics”，J.Math Phys.，1939 年 9 月，pp.257-353,或者包括一個(gè)達(dá)林頓部分和一個(gè)變壓器。串聯(lián)元件1904或2004對(duì)應(yīng)于A型達(dá)林頓部分2104，旁路元件1906或2006對(duì)應(yīng)于B型達(dá)林頓部分2106。如現(xiàn)有技術(shù)所知，C型達(dá)林頓部分2112可以包括電容器和如圖所示布置的電感器耦合對(duì)。可以由變壓器替換兩個(gè)達(dá)林頓部分2104、2106之一。
[0096]可以在可變電抗元件1112和等離子體負(fù)載106之間級(jí)聯(lián)地布置圖19_21的全部三個(gè)固定阻抗匹配節(jié)1902、2002、2102。
[0097]圖22A、22B、22C和22D示出了固定阻抗匹配部分的四個(gè)額外非限制性實(shí)施例。盡管這些僅僅是固定阻抗匹配部分2202的很多布置的一些，但每個(gè)都包括第一串聯(lián)電抗部件2204和第二旁路電抗部件2206,前者包括一個(gè)或多個(gè)電抗或無損元件,后者包括一個(gè)或多個(gè)電抗或無損元件。串聯(lián)和旁路部件2204、2206包括電抗和/或無損元件的任意組合和布置。在一些實(shí)施例中，也可以使用任選的電抗部件2208、2210。任選的電抗部件2208、2210能夠包括任意數(shù)量的電抗和/或無損元件的組合和布置。
[0098]盡管在上述新穎開關(guān)配置中有效地實(shí)現(xiàn)了 BJT，但它們?cè)谀軌驊?yīng)對(duì)的AC電流幅度方面受限。如果AC幅度過大，那么BJT可能陷于沒完沒了的導(dǎo)通狀態(tài)之中。另一方面，絕緣柵雙極晶體管(IGBT)可以類似于上述BJT的新穎方式被操作，但能夠在陷入導(dǎo)通狀態(tài)之前處理更大的AC電流。
[0099]圖17示出了利用IGBT而非BJT將電抗元件切換進(jìn)出可變電抗元件的匹配網(wǎng)絡(luò)實(shí)施例。圖示的實(shí)施例包括兩個(gè)電抗元件1710、1720。電抗元件1710、1720被示為電容性器件(例如電容器)，但能夠包括任何電抗和/或無損器件(例如，任何電容性或電感性器件，或電容性和電感性器件的組合)。電抗元件1710、1720的每個(gè)都連接到第一端子1714，并有選擇地耦合到第二端子1712。在耦合到第二端子1712時(shí)，電抗元件1710、1720加入到第一和第二端子1714和1712之間的總電抗。開關(guān)1702、1704控制電抗元件1710、1720和第二端子1712之間的連接。
[0100]每個(gè)開關(guān)1702、1704都包括IGBT1706和偏置電路1708。IGBT1706包括以本公開稍早所述的BJT實(shí)施例相關(guān)的方式被操作的BJT。IGBT1706具有集電極、發(fā)射極和柵極。電抗元件1710連接到集電極。第二端子1712連接到發(fā)射極。偏置電路1708連接到柵極、發(fā)射極和集電極。在IGBT1706處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，來自端子1714的電流通過電抗器件1710并通過IGBT1706的集電極，到達(dá)IGBT發(fā)射極，然后到達(dá)第二端子1712。
[0101]偏置電路1708被配置成在開關(guān)1702的關(guān)斷狀態(tài)中從集電極向發(fā)射極施加正電壓?？梢越?jīng)由例如與電阻器串聯(lián)的電壓源實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。偏置電路1708還被配置成在柵極和發(fā)射極之間施加電壓。超過IGBT1706閾值電壓的正電壓導(dǎo)致IGBT1706處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此將電抗元件1710短接到第二端子1712。
[0102]使用IGBT替代BJT的缺點(diǎn)是可能有更大損耗。AC電流通過IGBT中嵌入的BJT。在這種嵌入的BJT中，AC從集電極流到發(fā)射極，而不是如較早所述的BJT實(shí)施例中那樣，從集電極流到基極。這樣一來，AC能夠從嵌入式BJT的兩個(gè)結(jié)都看到損耗，從而IGBT可能比如這里公開所用的BJT導(dǎo)致更大損耗。
[0103]圖18示出了操作BJT的方法，其中AC電流主要在集電極端子和基極端子之間而非在集電極端子和發(fā)射極端子之間通過。方法1800包括對(duì)BJT的基極-發(fā)射極結(jié)進(jìn)行正向偏置，操作1802。方法1800還包括在BJT的集電極端子和基極端子之間傳導(dǎo)具有第一幅度的交變電流分量，操作1804。方法1800還包括在雙極結(jié)型晶體管的集電極端子和發(fā)射極端子之間傳導(dǎo)具有第二幅度的交變電流分量，其中這一第二幅度可以為零，小于第一幅度，操作1806。
[0104]將這種方法與BJT的傳統(tǒng)使用區(qū)分開的是，這里，第一幅度大于第二幅度(基極端子中電流的AC分量大于發(fā)射極端子中電流的AC分量)。換言之，交變電流主要從集電極向基極傳遞，離開基極端子而非從集電極到基極，到發(fā)射極，離開發(fā)射極端子?？梢酝ㄟ^在BJT外部為從集電極到基極的電流生成低阻抗通路，使這種唯一性操作部分成為可能，方式是將BJT的基極端子直接連接到可變電抗元件的第二端子，其中將BJT用作開關(guān)，或者在基極端子和第二端子之間利用高值電容器提供低阻抗?？梢酝ㄟ^向從集電極向發(fā)射極流經(jīng)BJT發(fā)射極的交變電流提供高阻抗，進(jìn)一步改善性能。
[0105]援引的所有結(jié)果都是利用硅器件獲得的。不過，也可以使用利用GaAs、GaN、SiC或其他已知半導(dǎo)體材料的任何種類制造的器件。此外，也可以使用GaN HEMT器件替代雙極型器件并制造有效的RF開關(guān)。
[0106]總之，本發(fā)明提供了能夠?qū)㈦p極型器件用作阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)中高度有效的開關(guān)的方法、系統(tǒng)和設(shè)備等。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠容易認(rèn)識(shí)到，可以在本發(fā)明、其用法及其配置中做出眾多變化和置換，以實(shí)現(xiàn)與本文描述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的相同結(jié)果。因此，并非要將本發(fā)明限制到公開的示范性形式。很多變化、修改和替代構(gòu)造都落在所公開發(fā)明的范圍和精神中。
【權(quán)利要求】
1.一種開關(guān)電路，包括: 雙極結(jié)型晶體管，包括: 連接到所述雙極結(jié)型晶體管的集電極的集電極端子，所述集電極端子被配置成傳遞集電極電流，所述集電極電流具有第一幅度的交變電流分量； 連接到所述雙極結(jié)型晶體管的基極的基極端子，所述基極端子被配置成傳遞基極電流，所述基極電流具有第二幅度的交變電流分量； 連接到所述雙極結(jié)型晶體管的發(fā)射極的發(fā)射極端子，所述發(fā)射極端子被配置成傳遞發(fā)射極電流，所述發(fā)射極電流具有第三幅度的交變電流分量； 基極-集電極結(jié)；以及 基極-發(fā)射極結(jié)；以及 偏置電路，所述偏置電路: 通過對(duì)所述基極-發(fā)射極結(jié)進(jìn)行正向偏置，來建立所述雙極結(jié)型晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)，其中所述第二幅度大于所述第三幅度；并且 通過對(duì)所述基極-發(fā)射極結(jié)和所述基極-集電極結(jié)進(jìn)行反向偏置，來建立所述雙極結(jié)型晶體管的關(guān)斷狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電路，其中所述開關(guān)電路串聯(lián)連接到電抗元件，所述電抗元件連接到第一端子，其中所述開關(guān)電路有選擇地將所述電抗元件耦合到第二端子，從而改變所述第一端子和所述第二端子之間的電抗。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)電路，其中所述雙極結(jié)型晶體管的所述基極端子連接到所述第二端子。`
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)電路，其中所述基極端子和所述第二端子之間的電容器在所述雙極結(jié)型晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)中時(shí)傳導(dǎo)所述集電極電流的超過一半的所述交流分量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電路，其中所述雙極結(jié)型晶體管是n-p-n雙極結(jié)型晶體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電路，其中所述雙極結(jié)型晶體管是p-n-p雙極結(jié)型晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電路，其中在所述基極被短接到所述發(fā)射極時(shí)，所述雙極結(jié)型晶體管的集電極-基極擊穿電壓大于1000V。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電路，其中所述第二幅度大于所述基極電流的直流分量的幅值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電路，其中所述集電極電流、所述基極電流和所述發(fā)射極電流的直流分量的幅值小于所述第一幅度的20%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電路，其中所述雙極結(jié)型晶體管是多個(gè)這種雙極結(jié)型晶體管中的一個(gè)，每個(gè)雙極結(jié)型晶體管都被配置成有選擇地通過多個(gè)電抗元件中的一個(gè)電抗元件將交變電流的一部分分流到所述第二端子，并且其中第一組多個(gè)電抗元件具有相同的電抗，給予或具有百分之二十的部件容限。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的開關(guān)電路，其中所述第一組多個(gè)電抗元件至少為三十個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的開關(guān)電路，其中所述第一組多個(gè)電抗元件是電容性的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電路，其中所述第三幅度小于所述第一幅度的10%。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電路，其中所述雙極結(jié)型晶體管是絕緣柵雙極型晶體管的一部分，并且所述集電極電流主要從所述集電極端子傳遞至所述發(fā)射極端子。
15.一種阻抗匹配設(shè)備，包括: 至少一個(gè)可變電抗元件，所述可變電抗元件包括: 第一端子；
第二端子 連接到所述第一端子的至少一個(gè)電抗元件； 至少一個(gè)開關(guān)電路，其被配置成有選擇地將所述至少一個(gè)電抗元件連接到所述第二端子，從而改變所述第一端子和所述第二端子之間的電抗，所述至少一個(gè)開關(guān)電路包括: 雙極結(jié)型晶體管，所述雙極結(jié)型晶體管具有: 導(dǎo)通狀態(tài)，其中基極-發(fā)射極結(jié)被正向偏置，并且通過所述雙極結(jié)型晶體管的基極端子的第一電流的AC分量大于通過所述雙極結(jié)型晶體管的發(fā)射極端子的第二電流的AC分量；以及 關(guān)斷狀態(tài)，其中所述基極-發(fā)射極結(jié)被反向偏置，并且基極-集電極結(jié)被反向偏置；以及 固定阻抗匹配部分，所述固定阻抗匹配部分與所述至少一個(gè)可變電抗元件級(jí)聯(lián)并且被配置成與等離子體負(fù)載級(jí)聯(lián)，并且包括一個(gè)或多個(gè)旁路元件和一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)元件，所述一個(gè)或多個(gè)旁路元件和所述一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)元件在梯形網(wǎng)絡(luò)中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的阻抗匹配設(shè)備，其中所述一個(gè)或多個(gè)旁路元件和所述一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)元件作為一端口網(wǎng)絡(luò)或多端口網(wǎng)絡(luò)工作。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的阻抗匹配設(shè)備，其中所述一個(gè)或多個(gè)旁路元件和所述一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)元件均包括至少一個(gè)電抗元件和/或無損元件。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的阻抗匹配設(shè)備，其中所述旁路元件之一為電容器，而所述串聯(lián)元件之一為電感器。
19.一種阻抗匹配設(shè)備，包括: 至少一個(gè)可變電抗元件，所述可變電抗元件包括: 第一端子； 第二端子 連接到所述第一端子的至少一個(gè)電抗元件； 至少一個(gè)開關(guān)電路，其被配置成有選擇地將所述至少一個(gè)電抗元件連接到所述第二端子，從而改變所述第一端子和所述第二端子之間的電抗，所述至少一個(gè)開關(guān)電路包括: 雙極結(jié)型晶體管，所述雙極結(jié)型晶體管具有: 導(dǎo)通狀態(tài)，其中基極-發(fā)射極結(jié)被正向偏置，并且通過所述雙極結(jié)型晶體管的基極端子的第一電流的AC分量大于通過所述雙極結(jié)型晶體管的發(fā)射極端子的第二電流的AC分量；以及 關(guān)斷狀態(tài)，其中所述基極-發(fā)射極結(jié)被反向偏置，并且基極-集電極結(jié)被反向偏置；以及 固定阻抗匹配部分，所述固定阻抗匹配部分與所述至少一個(gè)可變電抗元件級(jí)聯(lián)并且被配置成與等離子體負(fù)載級(jí)聯(lián)，并且包括至少兩個(gè)不同的達(dá)林頓部分。
20.—種方法,包括: 對(duì)雙極結(jié)型晶體管的基極-發(fā)射極結(jié)進(jìn)行正向偏置； 在所述雙極結(jié)型晶體管的集電極端子和所述雙極結(jié)型晶體管的基極端子之間傳導(dǎo)第一電流通過所述雙極結(jié)型晶體管， 其中所述第一電流具有第一幅度的交變電流分量；以及 在所述雙極結(jié)型晶體管的所述集電極端子和所述雙極結(jié)型晶體管的發(fā)射極端子之間傳導(dǎo)第二電流通過所述雙極結(jié)型晶體管， 其中所述第二電流具有第二幅度的交變電流分量，并且 其中所述第二幅度小于所述第一幅度，并且所述第二幅度等于或大于零。
21.一種開關(guān)電 路，包括: 用于對(duì)雙極結(jié)型晶體管的基極-發(fā)射極結(jié)進(jìn)行正向偏置的模塊； 用于在所述雙極結(jié)型晶體管的集電極端子和所述雙極結(jié)型晶體管的基極端子之間傳導(dǎo)第一電流通過所述雙極結(jié)型晶體管的模塊， 其中用于傳導(dǎo)所述第一電流的模塊包括用于傳導(dǎo)具有第一幅度的交變電流分量的第一電流的模塊；并且 用于在所述雙極結(jié)型晶體管的所述集電極端子和所述雙極結(jié)型晶體管的發(fā)射極端子之間傳導(dǎo)第二電流通過所述雙極結(jié)型晶體管的模塊， 其中用于傳導(dǎo)所述第二電流的模塊包括用于傳導(dǎo)具有第二幅度的交變電流分量的第二電流的模塊，并且 其中所述第二幅度小于所述第一幅度，并且所述第二幅度等于或大于零。
【文檔編號(hào)】H03H7/40GK103444078SQ201280014097
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月20日
【發(fā)明者】G·范齊爾, G·G·古羅夫 申請(qǐng)人:先進(jìn)能源工業(yè)公司