JP2006032450A - Power amplifier using bipolar transistor and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バイポーラトランジスタを用いた電力増幅器に関し、特に、高周波特性に優れたヘテロ接合バイポーラトランジスタ(以下HBT)を用いた電力増幅器に関する。 The present invention relates to a power amplifier using a bipolar transistor, and more particularly to a power amplifier using a heterojunction bipolar transistor (hereinafter referred to as HBT) having excellent high frequency characteristics.
通常用いられる高出力マイクロ波HBTの構造を図5に示した。HBTセル1が複数並んだ列と、そのトランジスタ列と平行したビアホール8によって構成されるビアホール列によって構成される。各HBTのエミッタ電極3は、エミッタ配線6に形成されたビアホール列に接続され、HBTトランジスタ表面から裏面電極に接続されて接地される。よって、HBTで発生する熱は、ビアホールより逃げる構造となっている。このような、エミッタ近傍にビアホールが有る構造においては、ビアホールを備えない構造及び、HBTからビアホールが離れている構造に比べ、HBTで発生する熱は逃げやすく、熱暴走による破壊の問題は低減される。高出力バイポーラトランジスタ電力増幅器においては、この熱暴走による破壊耐性が課題である。高周波増幅器としてベース配線5に高周波信号が入力され、増幅された信号がコレクタ電極4からコレクタ配線7に出力される。ここで簡単に、この熱暴走について説明する。もし、各HBTが駆動したときに熱が発生すると、その発熱によって、ベース電圧が上昇し、さらにコレクタ電流が流れ、その正帰還によって、そのトランジスタの熱は上昇する。多セルからなるバイポーラトランジスタの場合、熱の不均一が生じると、発熱量の多いトランジスタのベース電圧が上昇し、そのトランジスタにベース電流が集中して流れ込み、よってコレクタ電流がさらに上昇し、発熱量が増え正帰還がかかってしまい、そのトランジスタが熱暴走をはじめるという現象である。この発熱の不均一現象を抑えるためには、HBTの近傍にビアホールを配置し、熱の逃げの絶対量を増加させる方法があるが、発熱の不均一は完全に抑制することができない。そこで、各HBTにバラスト抵抗を介してベースのバイアスを印加するという方法が通常行われている。図5の中にベース電極2からバラスト抵抗9を介してベース配線5に接続したものを示している。これは、トランジスタの発熱が高まったときに、ベース電圧が上がるが、これによって、バラスト抵抗端での電圧が低くなり、その結果、入力されるベース電流が抑制される機構を用いた方法である(特許文献1参照)。
しかしながら、このバラスト抵抗を入れて高出力時の発熱の不均一性を抑制する方法においても、発熱量の不均一は生じてしまう。なぜなら、図5のような構造においては、各HBTのコレクタ電流は、コレクタ配線が共通接続された図面上部の出力側に集められるため、この出力側の熱分布が高くなる。よって、出力側のHBTの発熱量が大きくなり、熱暴走し破壊に到るという課題があった。 However, even in the method of suppressing the non-uniformity of heat generation at the time of high output by inserting this ballast resistor, the non-uniform amount of heat generation occurs. This is because, in the structure as shown in FIG. 5, the collector current of each HBT is collected on the output side at the top of the drawing where the collector wirings are commonly connected, so that the heat distribution on this output side becomes high. Therefore, there has been a problem that the heat generation amount of the HBT on the output side is increased, causing thermal runaway and destruction.
本発明は上記の課題を解決するものであって、ベースバラスト抵抗が電力増幅器の出力側に向かい、徐々に大きくなっていることを特徴とする。またベースバラスト抵抗が、薄膜抵抗で構成され、ベースバラスト抵抗のパターン幅が電力増幅器の出力側に近づくにつれて、細くなっていることを特徴とする。またさらにベースバラスト抵抗が、1本以上の並列接続された抵抗であって、その本数が前記電力増幅器の出力側に近づくにつれて少なくなることを特徴とする。 The present invention solves the above-described problem, and is characterized in that the base ballast resistor is gradually increased toward the output side of the power amplifier. Further, the base ballast resistor is constituted by a thin film resistor, and the base ballast resistor is narrowed as the pattern width of the base ballast resistor approaches the output side of the power amplifier. Furthermore, the base ballast resistor is one or more resistors connected in parallel, and the number thereof decreases as it approaches the output side of the power amplifier.
またさらに、本発明のバイポーラトランジスタを用いた電力増幅器の製造方法は、バースバラスト抵抗は複数本の並列接続された抵抗であって、その抵抗をトリミングすることにより、前記の抵抗の本数を変化させ、バイポーラトランジスタの配置によって、接続されたベースバラスト抵抗値を変化させることを特徴とする。 Furthermore, in the method of manufacturing a power amplifier using the bipolar transistor of the present invention, the burst ballast resistor is a plurality of resistors connected in parallel, and the number of the resistors is changed by trimming the resistors. The base ballast resistance value connected is changed by the arrangement of the bipolar transistor.
上記の方法により、コレクタ出力側で、発熱しやすいHBTが、バラスト抵抗によって、ベース電位が抑制され、発熱が抑えられ、熱暴走を避けることができる。 According to the above method, the HBT that easily generates heat on the collector output side can suppress the base potential by the ballast resistor, suppress the heat generation, and avoid thermal runaway.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1に第1の実施の形態を示す。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a first embodiment.
HBTセル1が複数並んだ列と、そのトランジスタ列と平行したビアホール8によって構成されるビアホール列8aによって構成される。各HBTのエミッタ電極3は、エミッタ配線6に形成されたビアホール列に接続され、高周波増幅器としてベース配線5に高周波信号が入力され、増幅された信号がコレクタ電極4からコレクタ配線7に出力される。従来の図5に示すように、ベース電極2からバラスト抵抗9を介してベース配線5に接続したものを示している。本発明においては、各HBTに接続されたバラスト抵抗9の幅が出力側に向かって狭くなっており、抵抗値として大きくなっている構造である。これにより出力側の発熱しやすいHBTが、バラスト抵抗によって、ベース電位が抑制され、発熱が抑えられ、熱暴走を避けることができる。
A plurality of HBT cells 1 are arranged and a
薄膜抵抗体の材料はTaN、WSiN、NiCr等であり、シート抵抗は所望の抵抗値を与えるように設計する。薄膜抵抗は蒸着法による堆積と、エッチングもしくは、リフトオフによるので、フォトリソグラフィーのパターン幅を変化させることで、上記の構造を実現する。 The material of the thin film resistor is TaN, WSiN, NiCr or the like, and the sheet resistance is designed to give a desired resistance value. Since the thin film resistor is deposited by vapor deposition, etching, or lift-off, the above structure is realized by changing the pattern width of photolithography.
(第2の実施の形態)
図2に第2の実施の形態を示す。
(Second Embodiment)
FIG. 2 shows a second embodiment.
図2において、バラスト抵抗9の長さを出力側に向かって長くした構造を示す。出力側に向かって薄膜の抵抗の長さが長くなることにより、抵抗値として大きくなっている構造である。これにより出力側の発熱しやすいHBTが、バラスト抵抗によって、ベース電位が抑制され、発熱が抑えられ、熱暴走を避けることができる。
FIG. 2 shows a structure in which the length of the
薄膜抵抗は蒸着法による堆積と、エッチングもしくは、リフトオフによるので、フォトリソグラフィーのパターン長さを変化させることで、上記の構造を実現する。 Since the thin film resistor is deposited by vapor deposition, etching, or lift-off, the above structure is realized by changing the pattern length of photolithography.
(第3の実施の形態)
図3に第3の実施の形態を示す。
(Third embodiment)
FIG. 3 shows a third embodiment.
図3において、バラスト抵抗が、等幅の薄膜抵抗体11が複数本並んだ並列接続された並列接続バラスト抵抗10であり、その並ぶ本数がコレクタ出力側に向かって少なくなっている構造を示す。図5のバラスト抵抗体モジュールの抵抗体の列数を変化させることによって、抵抗値を変化させる構造は、新たなHBTの電力増幅器の製造方法を与えるものである。
FIG. 3 shows a structure in which the ballast resistor is a parallel-connected
その製造方法を図4を参照しながら説明する。最初に(A)のように、並列接続バラスト抵抗10は全てのHBTに同じ本数だけ薄膜抵抗体11が並列接続されている。次に、(B)に示すようにレーザ等の手段でトリミングすることによって、薄膜抵抗体11の本数を変化させ、バラスト抵抗値を変化させる。この方法は、HBTが完成した後に細かく調整することを可能とし、利点がある。
The manufacturing method will be described with reference to FIG. First, as shown in (A), the same number of thin film resistors 11 are connected in parallel to all HBTs in parallel-connected
本発明にかかるバイポーラトランジスタを用いた電力増幅器は、出力側でのトランジスタセルの発熱が抑えられ、熱暴走を避けることができ、高周波特性に優れた電力増幅器として有用である。 The power amplifier using the bipolar transistor according to the present invention is useful as a power amplifier excellent in high-frequency characteristics because heat generation of the transistor cell on the output side can be suppressed and thermal runaway can be avoided.
1 HBTセル
2 ベース電極
3 エミッタ電極
4 コレクタ電極
5 ベース配線
6 エミッタ配線
7 コレクタ配線
8 ビアホール
9 バラスト抵抗
1 HBT
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004205645A JP2006032450A (en) | 2004-07-13 | 2004-07-13 | Power amplifier using bipolar transistor and manufacturing method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004205645A JP2006032450A (en) | 2004-07-13 | 2004-07-13 | Power amplifier using bipolar transistor and manufacturing method therefor |
Publications (1)
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JP2006032450A true JP2006032450A (en) | 2006-02-02 |
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JP2004205645A Pending JP2006032450A (en) | 2004-07-13 | 2004-07-13 | Power amplifier using bipolar transistor and manufacturing method therefor |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2006032450A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9997516B2 (en) | 2016-06-08 | 2018-06-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device and power amplifier circuit |
-
2004
- 2004-07-13 JP JP2004205645A patent/JP2006032450A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9997516B2 (en) | 2016-06-08 | 2018-06-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device and power amplifier circuit |
US10249620B2 (en) | 2016-06-08 | 2019-04-02 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device and power amplifier circuit |
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