Abstract
本文針對射頻及微波頻段的低雜訊放大器，利用共同設計的方法，將靜電防護電路嵌入設計於接收機輸入端，使得到足夠的ESD保護需求及最佳的高頻效能。其中主要技巧是把ESD保護元件及電路視為低雜訊放大器輸入匹配網路的一部份，使同時達到ESD及高頻效能最佳化，實驗結果也證實了此方法可以使具ESD保護的低雜訊放大器有最小的雜訊及增益劣化比起傳統上將RFESD電路直接用plug-and-play方法加在已設計好的低雜訊放大器或接收機。 就操作頻率在5.8 GHz的射頻低雜訊放大器，提出三種不同ESD保護電路的架構 (dual-diode, modified-SCR, modified-SCR with dual-diode)，其相對應的ESD及高頻效能也同時被研究討論並有完整的比較。另外，也設計一個寬頻低雜訊放大器，相較傳統上用分散式的電感與電容性元件來達到寬頻的ESD電路再將其直接接上寬頻低雜訊放大器RF輸入端，可以達到提高ESD設計自由度，同時降低晶片面積需求，進而減少成本。 就操作頻率在K-band和V-band的微波低雜訊放大器，提出新的ESD保護元件接面變容器，利用其本身具有的可調變的RF模型，用共同設計的方法直接設計在低雜訊放大器電路，同時慎選適當的元件參數使具有最佳的ESD防護能力，其中針對不同的元件參數，其個別ESD防護能力也被特性化，做為所須ESD防護規格的參考。再者，新提出的gate-source接面變容器，可同時作為雜訊最佳化和CDM靜電防護使用，且加強靜電防護的NS和ND模式的效能。另外，使用40奈米CMOS製程來製作具ESD保護的24 GHz的低雜訊放大器也被實現了，在有效設計STI 二極體與低雜訊放大器，實驗結果得到相當低功耗且擁有夠好的ESD和RF效能。 最後是一個具有雙向SCR 架構的ESD保護的被動式UHF頻段的RFID tag也用0.18 □m CMOS製程實現，所設計的對稱型雙向ESD保護電路，適合RFID 大訊號擺幅操作時，仍然可以保持ESD電路不被誤觸動，所以適合RFID Tag的應用。這樣的設計也逐漸被視為必要電路，因為可以有效提高RFID tag在與天線做封裝及電性測試時，可以具有足夠的ESD防護力以提高封裝及測試的良率。