高频功率晶体管和高频功率放大器

摘要

本发明涉及一种高频功率晶体管(1)，包括晶体管(2)、至少一个电容器(3)和至少部分地包围晶体管(2)和电容器(3)的壳体。将用于高频输入和栅极直流电压供给的第一端子(4)连接在晶体管(2)的栅极触点(5)上。本发明的目的是提供一种高频功率晶体管，该高频功率晶体管具有能够更好地限定的特性。根据本发明，通过将第二端子(6)连接在晶体管(2)的漏极触点(7)上以用于高频输出和漏极直流电压供给来实现该目的。在晶体管(2)的源极触点(8)上连接有第三端子(9)和第四端子(10)。第一端子、第二端子、第三端子和第四端子(4、6、9、10)全部被引出壳体。第三端子(9)通过电容器(3)连接至源极触点(8)，并且第四端子(10)通过至少一个电感元件(36、11)连接至源极触点(8)，使得第三端子(9)提供高频接地，并且第四端子(10)提供浮动的低频接地和源极直流电压供给。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高频功率晶体管，并且更具体地，本发明涉及功率晶体管壳体内的高频(Hochfrequenz)接地与直流接地或低频接地的隔离。通过将HF旁路电容器引入到晶体管壳体中来以浮动的接地实现高频(HF)功率晶体管的运行。通过电容器产生HF接地与DC(英语：direct current，德语：Gleichstrom)接地和低频(NF，Niederfrequenz)接地的隔离。通过将HF旁路电容器放置在壳体中并且尽可能靠近晶体管，可以降低晶体管的源极触点与系统接地之间的HF路径的电感。由此，效率、DC&NF隔离/HF隔离并且由此NF带宽以及稳定性都得到改善。壳体上的单独的DC&NF端子允许在大的NF带宽(英语：video bandwidth)上浮动运行，其中能够实现的带宽被从大约10MHz增加到几百MHz。

背景技术

众所周知，高频(HF，Hochfrequenz)功率放大器在无线通信系统中是关键部件。高频功率放大器将HF信号放大到在一定距离上传输所需的功率水平。为了能够以较高的数据速率或较大的带宽进行数据传输而将复杂的调制方案应用到HF信号，这导致变化的信号功率。

考虑到能量消耗和节能是HF功率放大器的关键方面的事实，以能量高效模式运行HF功率放大器是重要的。对于线性HF功率放大器，效率在最大输出功率的范围内是最高的并且随着降低的输出功率(即在功率补偿(Power Backoff)的情况下)而减小。

用于在功率补偿中提高HF功率放大器效率的一种方法是包络跟踪方法(英语：envelope tracking technique，ET技术)，在包络跟踪方法中，HF功率放大器的电源电压根据调制的HF信号的瞬时功率来调整。该ET方法因此降低HF功率放大器的功率消耗并且由此降低损耗功率。

现代通信信号的极端带宽需要非常快的包络放大器，即直流变压器可以向HF功率放大器供应对应于HF信号中的瞬时功率变化的电压。所有这样的快速直流变压器包括一种开关级(Schaltstufe)。

在最简单的形式中，直流变压器可以是给负载供电的降压变压器

由于它们的低寄生电容，新型的超快复合半导体非常适合于开关应用，但是仅n型材料可以具有较高的功率和开关速度。在开关频率和负载容量方面的一个有前景的拓扑是具有这种n沟道场效应晶体管的降压变压器。然而，上述的隔离栅极开关实施起来很复杂，并且会导致影响开关特性的寄生电容，并对整个ET系统特性有很大的影响。

为了防止这种情况，WO 2014/170710 A1提出了一种具有反向的降压变压器的包络跟踪系统。所提出的拓扑是不寻常的，因为其通过在将系统接地和HF接地保持在一起的同时改变HF功率放大器晶体管的低频(NF)源电位来修改HF功率放大器的供应电压。因此，HF功率放大器相对于直流电压馈入是浮动的，或者在这种情况下相对于NF源电势是浮动的。在这种使用反向的降压变压器的ET系统中，HF功率放大器形成降压变压器的负载，但是根据ET系统的电源电压和降压变压器的输出之间的电压降以浮动接地被供应。

在US 6,593,797 B1、US 6,734,728 B1、US 2018/0262170 A2和US 5,841,184 A中公开了其它的通用功率晶体管。

如图1A、图1B和图1C所示，提供10W或更大功率并且代表这种功率放大器的核心元件的HF功率晶体管通常用作集成在相应壳体中的单独的电气结构元件。图1A和图1C中所示的HF功率晶体管壳体包括具有较高的电导率和热导率的法兰、安装在其上的电绝缘框架以及电绝缘盖，该电绝缘框架继而将安装在其上的两个电端子与法兰隔离，该电绝缘盖保护壳体的内容物。包含在壳体中的晶体管(与所需的其它结构元件一起)在电绝缘框架内放置在法兰上。在图1C中所示的内置的晶体管中，使用接合线将输入端子连接到FET的栅极触点(或BJT的基极触点)、将FET的漏极触点(或BJT的发射极触点)连接到输出端子以及将FET的源极触点(或BJT的集电极触点)连接到系统接地，该晶体管可以是场效应(FET)或双极结晶体管(BJT)。因为所示出的晶体管芯片是没有通孔的晶体管，所以导电式的接合基点靠近晶体管放置，所述接合基点通过功率晶体管壳体的法兰直接与系统接地连接。如图1D所示，根据图1A、图1B和图1C的内置的晶体管可以另外包括将输入端子连接到FET的栅极触点(或BJT的基极触点)的输入匹配网络，和/或将FET的漏极触点(或BJT的发射极触点)连接到输出端子的输出网络。

如图2A所示，内置的晶体管通常被引入到印刷电路板中。匹配网络和DC&NF/HF双工器也位于该印刷电路板上，这些双工器将晶体管的输出端子连接到HF输出端。DC&NF电压源通过DC&NF供电导线与所述双工器连接，并因此与晶体管的输出匹配网络和输出端子连接。印刷电路板上的电路的这种双重功能导致在载波频率下的有针对性的阻抗匹配，并且同时表示用于为晶体管输送DC供电电压的路径。此外，该电路必须将DC&NF电源与HF输出端断开，并抑制供电路径中的HF信号耦合。

为了典型的HF功率晶体管的浮动运行，HF接地必须与晶体管壳体外部的DC&NF接地断开。如图2B所示，这可以通过将DC&NF/HF双工器另外引入到印刷电路板上的电路中来实现。晶体管的接地端子、即法兰随后通过HF旁路网络与系统接地端连接并且通过DC&NF低通网络与浮动的DC&NF端子连接。晶体管的栅极为了浮动运行必须通过电流隔离的电压源来控制。

晶体管和对于接地隔离很重要的电路部分之间的距离是该实现可能性的缺点，因为通过附加的导线长度会产生附加的电感和电延迟。因此，NF带宽连同电路板上的HF旁路所需的电容器一起被限制。

可替换地，在无通孔且无壳体的情况下，裸HF功率晶体管的浮动运行可以通过混合设计来实现，在该混合设计中HF或DC&NF之间的接地隔离由紧邻晶体管芯片放置在法兰上的可接合的旁路电容器来产生，该旁路电容器的上电极通过接合线连接到晶体管的源极触点，并且该旁路电容器的下电极直接接触法兰。此外，晶体管的源极触点通过接合线与DC&NF低通网络及环绕的印刷电路板上的相应的浮动接地连接。晶体管的栅极触点和漏极触点也通过接合线连接到环绕的印刷电路板上的输入网络和输出网络，这对应于在典型HF功率晶体管壳体中接合到输入端子和输出端子。

已知的解决方案的问题如下：

(1)浮动的晶体管与环绕的网络之间不存在明确限定的接口。这意味着：

a.不能正确表征浮动的晶体管连同可接合的电容器的性能和稳定性。

b.除了晶体管的各个单元之外，不能提取HF模型以用于模拟。

c.HF功率放大器的性能的可预测性以及由此整个ET系统的可预测性不是很好。

(2)具有裸晶体管芯片和可接合的电容器的电路的机械构造非常复杂，并且所构造的电路不被保护免受机械损坏。这意味着：

a.从机械的角度看，不能是简单且快速的结构。

b.具有接合的晶体管芯片和电容器的HF功率放大器容易受到机械损坏。同时，在晶体管机械损坏或电损坏的情况下难以进行修复并且仅能少量修复。

发明内容

本发明的目的在于提供一种克服上述缺点的至少一部分缺点的高频功率晶体管。

根据本发明，提出一种高频功率晶体管，包括：

晶体管，

至少一个电容器，

至少部分地包围晶体管和电容器的壳体，

其中，用于高频输入和栅极直流电压供给的第一端子被连接到该晶体管的栅极触点上，

其特征在于，

第二端子被连接到晶体管的漏极触点，以用于高频输出和漏极直流电压供给，并且

其中，第三端子和第四端子连接在晶体管的源极触点上，并且

第一端子、第二端子、第三端子和第四端子均从壳体中引出，并且

第三端子通过电容器连接到源极触点，并且第四端子通过至少一个电感元件连接到源极触点，使得第三端子提供高频接地，并且第四端子提供浮动的DC&NF接地和电源。

低频(NF)通常被理解为30kHz至300kHz的长波辐射。这里，NF应理解为包括具有调制频率(MF)的辐射或在DC(0Hz)直至几百兆赫兹、更优选直至400MHz的频率范围内的基带中的辐射的一般术语。高频(HF)通常被理解为具有3MHz至30MHz的短波辐射。这里，HF应理解为包括500MHz到几GHz、更优选地到5GHz、并且更优选地到10GHz范围内的辐射的一般术语。NF上限值取决于HF载波频率并且可以通过所提出的解决方案达到HF载波频率的20％，并且还可以优选达到HF载波频率的40％。如果考虑到NF与HF的所述比例，则对于优选的10GHz的HF，可以达到优选4GHz的NF。

优选地，晶体管的源极触点与电容器之间的电阻小于1欧姆，更优选地小于0.5欧姆，并且更优选地小于10毫欧姆。

优选地，晶体管的源极触点和系统接地之间的电感小于0.8nH，更优选地小于0.1nH，以及更优选地小于10PH。

优选地，浮动接地是在不参考地的情况下设备内的接地。

电流隔离(也称为电流解耦)优选地应理解为避免两个电路之间的电导通(在所述两个电路之间会交换功率或信号)。在此，电导通通过不导电的耦合元件隔离。在电流隔离时，电势彼此隔离并且电流回路则彼此浮动。

优选地，旁路网络应理解为一个或多个旁路电容器。旁路电容器也被称为输出电容器、短路电容器或桥接电容器。通常是一种电容器，这种电容器应为特定的信号或干扰信号提供旁路线路或绕行线路。

在双工器的情况下，优选地是指在高频技术领域中具有三个端子的无源电组件，双工器用于根据频率在两个端子之间隔离所传导的电磁波或者在相反运行方向上将所传导的电磁波结合到一个端子上。双工器是频率分配器的一种特殊的结构形式。

低通网络优选地应理解为一个或多个低通滤波器。低通滤波器是只让一定程度以下的频率通过的滤波器。在此基础上，低通滤波器是阻断滤波器(Blockungsfilter)。

优选地，匹配网络应理解为用于匹配高频信号的源与负载之间的阻抗的电路。由此优化源和负载之间的功率传输。

λ/4导线优选是共面线或者微带线(Koplanar-oder Mikrostreifenleitung)的形式的用于引导电磁波的传输导线，其长度是待传输的电磁波的波长的四分之一并且由此引起HF短路到HF开路的转换以及引起HF开路到HF短路的转换。

优选地，HF功率晶体管壳体包括具有较高的电导率和导热率的法兰、安装在其上的电绝缘框架以及电绝缘盖，该电绝缘框架继而将安装在其上的两个电端子与法兰隔离，该电绝缘盖保护壳体的内容物。

因此，所提出的HF功率晶体管具有隔离的低频接地和高频接地，以便实现具有浮动的低频接地的可预测的HF功率放大器设计。传统的内置的HF功率晶体管具有三个端子，即，一个端子用于HF输入信号和DC栅极电源、第二端子用于HF输出信号和DC漏极电源或者在ET系统中也用于NF漏极电源，以及第三端子用于公共接地。

根据本发明的带有浮动接地的功率晶体管具有四个或多个端子。用于HF输入信号和直流栅极电源以及用于HF输出信号和直流漏极电源的端子与常规内置的HF功率晶体管中的端子相同。

根据本发明的HF功率晶体管的区别在于，用于HF和DC&NF的传统公共接地的端子现在仅用作HF接地。浮动的DC&NF接地由至少一个附加端子(至少第四端子)来实现。出于这个原因，需要至少四个从壳体引出的端子。

对于根据本发明的具有浮动的NF接地的HF功率晶体管，例如，通过经由具有足够的串联谐振频率的电容器将HF信号耦合到系统接地来将NF接地和HF接地隔离，该电容器优选地提供HF短路和DC&NF开路。HF短路的带宽主要取决于电容器的品质因数。

晶体管与一个(可接合的)电容器或多个并联的电容器一起被安装到壳体中。只要壳体足够大以容纳晶体管和电容器两者，并且没有大到不能限定例如表示电感元件的连接引线的寄生电感的极限值，这种解决方案就可行。特别是，在晶体管的源极触点和电容器之间可能使用的接合线对HF短路有重要影响。

根据本发明的功率晶体管能够实现：

(1)在固定接口处对内置的(即，被壳体包围的)与接地隔离的HF功率晶体管进行单独的表征和建模，固定接口即为引出壳体的至少四个端子；

(2)通过将本发明的HF功率晶体管用作仅是带有至少一个用于NF接地的附加端子的常规内置的HF功率晶体管，可以实现简单且快速的HF功率放大器设计，而不需要特殊的设备和知识以便进行装配；

(3)通过作为壳体的一部分的盖来保护免受机械损坏；

(4)通过简单地以新的晶体管替换内置的损坏的晶体管，简单且快速地修复具有损坏的晶体管的HF功率放大器。

功率晶体管壳体优选包括具有较高的电导率和热导率的法兰，优选包括安装在其上的电绝缘框架，该电绝缘框架又优选将安装在其上的两个电端子与法兰隔离，并且优选包括保护壳体的内容物的电绝缘盖。

关于端子的特征“引出壳体”应当理解为实现与用于至少四个端子中的相应端子的外部端子或接地的电连接。

在本申请的范围内，术语晶体管本身仅涉及根据本发明的功率晶体管中作为单个电路元件的晶体管，后者例如也包括电容器和壳体。术语电容器在本申请的范围内被宽泛地设计并且也可以表示承担电容器的功能的其它电路元件。

在一种优选的实施方式中，电感元件包括一个接合线或多个并联的接合线。优选地，电感元件包括多个接合线。接合线的长度和数量取决于晶体管和待连接的元件或端子之间的要跨接的距离和所需的载流能力，并且此外可以根据电感元件的所期望的电感而变化。

在另一优选的实施方式中，电容器是层式电容器。在晶体管的源极触点处的DC&NF/HF频率隔离则通过至少一个优选可接合的具有相应电容和串联谐振频率(Reihenresonanzfrequenz)的层式电容器来实现。电容器优选地尽可能靠近地接合至晶体管的源极触点，从而提供用于系统接地的HF短路。

优选地，高频功率晶体管在第三端子和源极触点之间包括至少两个并联的电容器。

优选的是，晶体管和电容器结合在集成电路中，更优选地结合在MMIC(单片微波集成电路)中。MMIC是在高频技术中的一类专用集成电路。在此，所有有源部件和无源部件都在半导体衬底上实现(厚度优选在50μm和350μm之间)。小型化使得电路处于毫米波的范围内。于是，晶体管和电容器两者在相同的集成电路(MMIC)之内实现，通过晶体管和电容器实现用于HF接地(尤其是用于系统接地)的连接。MMIC因此在功能上包括晶体管和电容器并且至少部分地由壳体所包围。在这种情况下，还使用电感元件(特别是接合线)以便将MMIC至少与第四端子连接，但是HF短路的特性通过MMIC结构(MMIC结构承担电容器的功能或者包括电容器)来给出并且因此独立于壳体中的组件。

在另一优选的实施形式中，第三端子与至少一个能导电的法兰、优选与两个彼此相对的能导电的法兰连接。因此有利于与系统接地(例如，经由接触式热交换器)的连接。

优选地，高频功率晶体管包括第五端子，第五端子通过至少一个电感元件连接到源极触点，使得第三端子提供高频接地，并且第四端子和第五端子共同提供浮动的低频接地和源极直流电压供给。

上述目的还通过根据前述实施方式中的任一实施方式的高频功率晶体管和布置在高频功率晶体管的相反的侧面上的两个印刷电路板来实现。

优选地，第一端子连接到第一印刷电路板的导线上，其中，第二端子、第四端子以及必要时第五端子连接到第二印刷电路板的导线上。然后，印刷电路板的导线为第一端子、第二端子、第四端子以及可选的第五端子(或多个端子)提供外部连接。优选地，一个电路板提供输入匹配网络，并且第二电路板提供输出匹配网络。

在另一实施方式中，公共电路板优选地包括输入匹配网络和输出匹配网络。

优选的是，第三端子优选地通过至少一个法兰连接到高频功率放大器的散热体上，该散热体限定用于高频功率放大器的系统接地。因此，可以通过系统接地来限定HF接地，并且还可以提供功率晶体管在系统上的机械连接和热连接。

附图说明

结合对实施例的以下描述，本发明的上面描述的特性、特征和优点以及如何实现这些特性、特征和优点的方式和方法将变得更清楚并且能够更明白地理解，所述实施例结合附图进一步被阐述。其中：

图1A示出带有盖的传统的内置的HF功率晶体管的俯视图，

图1B示出根据现有技术已知的内置的HF功率晶体管的框图，

图1C示出其中包括晶体管芯片、导电的接合基点和接合线的传统的无盖的内置的HF功率晶体管的俯视图，

图1D示出在壳体内具有输入匹配网络和输出匹配网络的传统的内置的HF功率晶体管的框图，

图2A示出图1B中的内置的HF功率晶体管的框图，该HF功率晶体管连接到印刷电路板，根据现有技术，该印刷电路板包括匹配网络以及具有所连接的供电网络的DC&NF/HF双工器，

图2B示出图1B中的内置的HF功率晶体管的框图，该HF功率晶体管连接到印刷电路板，根据现有技术，该印刷电路板包括匹配网络、用于晶体管的漏极供电的具有所连接的供电网络的DC&NF/HF双工器，以及浮动运行所需的其它电路部件，

图3A示出根据本发明的内置的HF功率晶体管的一种实施方式的框图，该HF功率晶体管具有用于系统接地的内部HF旁路网络的，

图3B示出根据本发明的内置的HF功率晶体管的另一实施方式的框图，该HF功率晶体管具有用于系统接地的内部HF旁路网络以及集成的输入匹配网络和输出匹配网络，

图4A示出内置的HF功率晶体管的按照本发明的另一实施方式的框图，该HF功率晶体管带有用于系统接地的内部HF旁路网络和用于DC&NF接地端子的内部的DC&NF低通网络，

图4B示出根据本发明的内置的HF功率晶体管的另一个实施方式的框图，该HF功率晶体管具有用于系统接地的内部HF旁路网络和用于DC&NF接地端子的内部DC&NF低通网络以及集成的输入匹配网络和输出匹配网络，

图5A示出根据本发明的HF功率晶体管的一个实施方式的物理的等效电路图，

图5B示出图5A中的根据本发明的HF功率晶体管的实施方式的电的等效电路图，

图5C示出具有DC&NF接地端子的根据本发明的内置的HF功率晶体管的实施例，

图5D示出具有两个DC&NF接地端子的根据本发明的内置的HF功率晶体管的实施例，

图6A示出具有内部的输入匹配网络和输出匹配网络的根据本发明的HF功率晶体管的另一实施方式的物理的等效电路图，

图6B示出图6A的具有内部的输入匹配网络和输出匹配网络的根据本发明的HF功率晶体管的另一实施方式的电的等效电路图，

图7A示出根据本发明的功率晶体管的另一个实施方式的物理的等效电路图，在该实施方式中用于系统接地的HF旁路网络与晶体管实现在同一芯片上，

图7B示出图7A中的根据本发明的HF功率晶体管的另一实施方式的电的等效电路图，在该实施方式中用于系统接地的HF旁路网络与晶体管实现在同一芯片上，

图7C示出具有DC&NF接地端子的根据本发明的内置的HF功率晶体管的实现方式，

图8示出具有环绕的电路板的图5C中的根据本发明的HF功率晶体管的一种实施方式，

图8A示出具有内部的输入匹配网络和输出匹配网络的根据本发明的HF功率晶体管的另一实施方式的物理的等效电路图，在该实施方式中，用于系统接地的HF旁路网络与晶体管实现在同一芯片上，

图8B示出图8A中的具有内部的输入匹配网络和输出匹配网络的根据本发明的HF功率晶体管的另一实施方式的电的等效电路图，在该实施方式中，用于系统接地的HF旁路网络与晶体管实现在同一芯片上，

图9A示出根据本发明的HF功率晶体管的另一实施方式的物理的等效电路图，在该实施方式中，用于系统接地的HF旁路网络和用于DC&NF端子的DC&NF低通网络与晶体管实现在同一芯片上，

图9B示出图9A中的根据本发明的HF功率晶体管的另一实施方式的电的等效电路图，在该实施方式中，用于系统接地的HF旁路网络和用于DC&NF端子的DC&NF低通网络与晶体管实现在同一芯片上，

图9C示出根据本发明的HF功率晶体管的另一实施方式的电的等效电路图，在该实施方式中，用于系统接地的HF旁路网络和用于DC&NF端子的被短路的λ/4导线与晶体管实现在同一芯片上，

图10示出图4A中的根据本发明的浮动的内置HF功率晶体管的一种实施方式的框图，HF功率晶体管被连接到印刷电路板以及附加外部电路，该印刷电路板包括匹配网络以及用于晶体管的漏极供电的具有所连接的供电网络的DC&NF/HF双工器，该附加外部电路用于晶体管的电流隔离的栅极供电，这对于浮动运行是必要的。

具体实施方式

图3A和图3B示出HF功率晶体管1的根据本发明的两个实施方式的框图，该HF功率晶体管具有或不具有匹配网络27、28并且具有用于系统接地26的HF旁路网络3.1。在两个附图中具有相同附图标记的功能块彼此相同。在图3A和图3B中，HF功率晶体管1被安装到壳体12中。在这两个附图中示出场效应晶体管2(FET)。然而，作为替代，如已经提到的，也可以使用双极结型晶体管(BJT)。另外，作为一个晶体管2的替代，也可以在壳体12中安装多个晶体管并将其并联连接。根据现有技术，将FET的栅极触点5直接地或者通过输入匹配网络27与输入端子4连接。同样根据现有技术，将FET 2的漏极触点7直接地或者通过输出匹配网络28与输出端子6连接。与现有技术相反，FET 2的源极触点8不直接与系统接地26连接。替代地，FET 2的源极触点通过HF旁路网络3.1与系统接地26(其表示HF接地9、26)连接，并且通过附加的连接与DC&NF接地端子10连接。在这两种实施方式中，HF旁路网络3.1借助于连接到系统接地26的电容器3来实现。与DC&NF接地端子10的连接通过线接合实现。DC&NF/HF双工器30的功能通过位于印刷电路板上的DC&NF低通网络3.2来完成。在图2B中的对应于现有技术的用于浮动运行的电路中，HF旁路网络3.1在晶体管壳体12的外部被放置在印刷电路板29上，由此产生距实际的晶体管2的一定距离。如已经提到的，壳体12内的HF接地连接9、26简化HF功率晶体管1的设计并提高HF旁路网络3.1的带宽，并且因此也增加晶体管电路对于宽带信号的线性度。

除了在FET 2的源极触点8和DC&NF接地端子10、26.1之间引入附加DC及NF低通网络3.2以改善晶体管2的HF隔离和NF带宽之外，图4A和图4B的框图与图3A和图3B的框图类似。DC&NF/HF双工器30的功能因此在晶体管壳体12内被完全实现。

图5A和图5B是图3A中所示的根据本发明的HF功率晶体管1的实施方式的物理的等效电路图或电的等效电路图，其中，电连接由图5A中所示的接合线36、13、14、15形成，该接合线进而形成图5B中所示的电感11。在图3A中示出的HF旁路网络3.1通过在图5A和5B中示出的电容器3形成，该电容器也是分立的、可接合的单层的电容器或多层的电容器。代替电容器3，也可以使用多个并联的电容器，它们并排地放置在壳体12中。在图5A中示出的HF旁路网络3.1的根据本发明的实施方式通过朝向系统接地26的短路电容器3来形成，该短路电容器在HF载波频率的情况下具有最优的特性并且通过接合线15、11与晶体管2和DC&NF接地端子10连接。由此引入的电感15、11的大小有助于双工器30的HF隔离和NF带宽。较小的电感15、11与短路电容器3一起构成到系统接地26的最优的HF旁路3.1。在根据本发明的HF功率晶体管的另一实施方式中，如图4A所示，DC&NF/HF双工器30的整体功能被容纳在晶体管壳体12中，其中HF旁路网络3.1保持不变，但是在电容器3的连接到源极触点8的上电极与DC&NF接地端子10之间附加电感36、11被引入到壳体12中。电感36、11必须具有相应的大小，以便与电感15、11一起实现良好的HF隔离和NF带宽。根据本发明，该附加的电感36、11可以通过增加接合线的数量或通过引入分立的线圈来实现。

图5C示出根据本发明的HF功率晶体管1的第一实施方式。所示的HF功率晶体管壳体12类似于图1A-图1C中所示的HF功率晶体管壳体并且包括具有较高的电导率和导热率的法兰16(Flansch)、壳体12的安装在其上的陶瓷框架，该陶瓷框架又将安装在其上的三个电端子4、6、10与法兰16隔离。包含在壳体12中的晶体管2与可接合的单层电容器3一起在壳体12的陶瓷框架内放置在法兰16上。接合线13被用于将输入端子4连接到FET 2的栅极触点5(或BJT的基极触点)、将FET 2的漏极触点7(或BJT的发射极触点)连接到输出端子6，并且将FET 2的源极触点8(或BJT的集电极触点)连接到电容器3的上电极，并且进一步连接到DC和NF接地端子10。所示出的晶体管芯片是无过孔的晶体管，从而能够实现DC&NF/HF接地的隔离。可选地，如在图lA中示出的那样，可以使用陶瓷盖12.1，以便保护壳体12的内容物。

图5D示出根据本发明的HF功率晶体管1的第二实施方式，第二实施方式类似于图5C中所示的实施方式，不同于图5C中所示包括一个接地端子10(DC&NF接地端子)，第二实施方式包括两个接地端子10(DC&NF接地端子)，并因此还包括将电容器3的上电极连接到第二DC&NF接地端子10的附加的接合线36。

图6A和图6B是具有集成匹配网络27、28的根据本发明的HF功率晶体管1的图3B中所示的实施方式的物理的等效电路图和电的等效电路图，其中，接合线36、13、14、15被用作电感元件，并且分立的单层电容器或多层电容器3被用作电容元件。匹配网络27、28可以关于HF功率晶体管1被实现在输入侧和/或输出侧。图3B中示出的输入匹配网络27在图6A中通过分立的单层的短路电容器或多层的短路电容器3来实现，短路电容器通过线接合不仅与晶体管2的输入端子4连接而且与晶体管2的栅极触点5连接。代替一个电容器3，也可以使用多个并联的电容器3。在图6A中示出的输入匹配网络27能够通过电感元件和/或电容元件形式的扩展级来扩展。图3B中所示的输出匹配网络28在图6A中通过分立的单层的短路电容器或多层的短路电容器3来实现，该短路电容器通过线接合不仅与晶体管2的漏极触点7连接而且与输出端子6连接。代替一个电容器3，也可以使用多个并联的电容器3。图6A中所示的输出匹配网络28能够通过电感元件和/或电容元件形式的扩展级来扩展。在图3B中示出的HF旁路网络3.1在图6A中通过单层的电容器或多层的电容器3来实现，该电容器在HF载波频率的情况下具有最佳的特性。电容3的上电极通过接合线15与晶体管2的源极触点8连接。电容器3的下电极直接连接到晶体管壳体12的法兰16，法兰构成了系统接地或HF接地9、26。在一个典型的实施方式中，电感36和电感15表示用于电连接的接合线36、15的电感。同时，电感36和电感15的大小有助于双工器30的HF隔离和NF带宽。较小的电感15与短路电容器3一起构成用于系统接地26的最优的HF旁路3.1。在本发明的HF功率晶体管的另一实施方式中，如图4B所示，DC&NF/HF双工器30的整体功能容纳在晶体管壳体12中，HF旁路网络3.1保持不变，但在电容器2的连接到源极触点8的上电极与DC&NF接地端子10之间附加电感36、11被引入到壳体12中。电感36、11必须具有相应的大小，以便与电感15、11一起实现良好的HF隔离和NF带宽。根据本发明，该附加的电感36、11可以通过增加接合线的数量或通过引入分立的线圈来实现。

图7A和图7B是根据本发明的HF功率晶体管1的基于图3A的另一实施方式的物理的等效电路图或电的等效电路图，该实施方式类似于图5A和图5B，但是在该实施方式中HF旁路电容器3.1作为金属-绝缘体-金属(MIM)电容器3与晶体管2被实现在同一芯片18上。由此使得HF旁路网络3.1的电感分量最小化，并进一步改善HF隔离和NF带宽。

图7C示出根据图7A和图7B的根据本发明的HF功率晶体管1的第三实施方式，第三实施方式类似于图5C的实施方式，区别在于，代替具有分立的电容器3的晶体管芯片，根据图7A和图7B的带有集成的MIM电容器的晶体管芯片被放置在壳体12中。因此，相对于图5C所需的接合线的数量减少。

图8示出根据图5C的实施方式的根据本发明的HF功率晶体管1的实施方式以及布置在该高频功率晶体管1的相反的侧面上的两个印刷电路板20、21。第一端子4连接到第一印刷电路板20的导线22(Leiterbahn)上。第二端子6和第四端子10(以及必要时第五端子17，在此未示出)连接到第二电路板21的相应的导线23、24上。印刷电路板20、21的导线22、23、24提供用于第一端子、第二端子、第四端子和必要时第五(或其它)端子4、6、10、17的外部连接。

第三端子9经由至少一个法兰16连接到高频功率晶体管1的散热体25，散热体限定用于高频功率放大器的系统接地。在此以图5C的功率晶体管1为例示出功率晶体管1，但是对于本领域技术人员而言，用于图5D和图7C的功率晶体管1的相应实施方式是完全显而易见的。

图8A和图8B是根据本发明HF功率晶体管1的由图3B所示的另一实施方式的物理的等效电路图和电的等效电路图，该实施方式类似于图6A和图6B，但是在该实施方式中HF旁路电容器3作为金属－绝缘体－金属(MIM)电容器与晶体管2被实现在同一芯片18上。由此使得HF旁路网络3.1的电感分量最小化，并进一步改善HF隔离和NF带宽。

图3B中示出的输入匹配网络27在图8A中通过分立的单层的短路电容器或多层的短路电容器3来实现，该短路电容器通过线接合不仅与晶体管2的输入端子4连接而且与晶体管2的栅极触点5连接。代替一个电容器3，也可以使用多个并联的电容器。图8A中示出的输入匹配网络27能够通过电感性和/或电容性元件形式的扩展级而被扩展。图3B中所示的输出匹配网络28在图8A中通过分立的单层的短路电容器或多层的短路电容器3实现，该短路电容器通过线接合不仅与晶体管2的漏极触点7连接而且与输出端子6连接。代替一个电容器3，也可以使用多个并联的电容器。图8A中所示的输出匹配网络28能够通过电感元件和/或电容元件形式的扩展级而被扩展。在本发明的HF功率晶体管1的另一种实施方式中，通过将芯片18上的MIM电容器3分别连接到栅极触点5和漏极触点7并通过线接合连接到晶体管壳体12的输入端子4和输出端子6，输入匹配网络27和/或输出匹配网络28与晶体管2被实现在同一芯片18上。

图9A是根据本发明的HF功率晶体管1的由图4A所示的另一实施方式的物理的等效电路图，该实施方式类似于图7A和图7B的实施方式，但是在该实施方式中DC&NF低通滤波器3.2的功能不是通过源极触点8和DC&NF接地端子10之间使用的接合线的数目和长度来实现，而是通过在晶体管芯片18上引入合适的滤波器结构3.2来实现。

图9B和图9C是图9A的根据本发明的HF功率晶体管1的两个实施方式的电的等效电路图。在图9B中，滤波结构3.2通过晶体管芯片18上的电感电容(LC)滤波器实现。芯片18和DC&NF接地端子10之间的DC&NF连接通过线接合来实现。在根据本发明的HF功率晶体管1的另一实施方式中，在单独的芯片上实现LC滤波器3.2，该芯片通过线接合不仅与晶体管2的源极触点8连接而且与DC&NF接地端子10连接。在图9C中，通过将作为DC&NF导线的通过电容器来短路的λ/4导线35作为滤波器与晶体管2实现在同一芯片18上，来改善滤波器结构3.2的HF隔离和NF带宽，λ/4导线通过线接合36、11连接至DC&NF接地端子10。在根据本发明的HF功率晶体管1的另一实施方式中，在分立的芯片上实现短路的λ/4导线35，该芯片通过线接合与晶体管2的源极触点8和DC&NF接地端子10连接。在根据本发明的HF功率晶体管1的另一实施方式中，除了具有集成的DC&NF/HF双工器30的晶体管芯片18之外，输入匹配网络27和/或输出匹配网络28被安装到晶体管壳体12中，输入匹配网络27通过分立的单层的短路电容器或多层的短路电容器3来实现，该短路电容器通过线接合与晶体管2的输入端子4和栅极端子5连接，并且输出匹配网络28通过分立的单层的短路电容器或多层的短路电容器3来实现，该短路电容器通过线接合与晶体管的漏极端子7和输出端子6连接。对于两个匹配网络27、28，代替一个电容器3，也可以使用多个并联的电容器。两个匹配网络27、28能够通过电感元件和/或电容元件形式的扩展级来扩展。在根据本发明的HF功率晶体管1的另一实施方式中，通过将芯片18上的MIM电容器连接到栅极触点5和漏极触点7并且通过线接合连接到晶体管壳体12的输入4端子和输出端子6，来将输入匹配网络27和/或输出匹配网络28与晶体管2实现在同一芯片18上。

图10是图4A所示的根据本发明的浮动内置的HF功率晶体管1的一种实施方式的框图，HF功率晶体管被印刷电路板29和附加外部电路包围，所述印刷电路板包括匹配网络28和DC&NF/HF双工器30，以用于通过所连接的供电网络31向晶体管1漏极供电，所述附加外部电路用于晶体管1的电流隔离的栅极供电34，其对于浮动运行来说是必要的。图10说明了与现有技术相比本发明的优点。

尽管通过优选的实施例详细示出并描述了本发明，但是本发明不受所公开的示例的限制并且在不脱离本发明的保护范围的情况下本领域技术人员可以从中推导出其它变型方案。

优选地，所有电感元件11均构造为接合线。

附图标记列表

1 高频功率晶体管

2 晶体管

3 电容器

3.1 旁路网络

3.2 低通网络

4 第一端子(输入端子)

5 栅极触点

6 第二端子(输出端子)

7 漏极触点

8 源极触点

9 第三端子(HF接地连接)

10 第四端子(DC&NF接地端子)

11 电感元件

12 壳体

12.1 盖

13 接合线

14 接合线

15 接合线

16 法兰

16.1 接合基点

17 第五端子

18 集成电路

19 高频功率放大器的局部：具有环绕的印刷电路板的高频功率晶体管

20 印制电路板

21 印刷电路板

22 导线

23 导线

24 导线

25 散热体

26 接地

26.1 DC&NF接地

27 输入匹配网络

28 输出匹配网络

29 印刷电路板

30 双工器

31 DC&NF供电网络

32 DC&NF供电

33 HF输出

34 电隔离的栅极供电

35 λ/4导线

36 接合线