JP2874596B2 - モノリシック電圧制御発振器 - Google Patents
モノリシック電圧制御発振器Info
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- Japan
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- effect transistor
- electrode
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- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特に
モノリシック型電圧制御発振器に関する。
モノリシック型電圧制御発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】モノリシック型電圧制御発振器（voltag
e controlled oscillator：ＶＣＯ）は、同一エピタキ
シャルウェーハ上に形成した電界効果トランジスタ、シ
ョットキーダイオード、及び伝送線路やキャパシタ等の
受動素子から構成される。
e controlled oscillator：ＶＣＯ）は、同一エピタキ
シャルウェーハ上に形成した電界効果トランジスタ、シ
ョットキーダイオード、及び伝送線路やキャパシタ等の
受動素子から構成される。
【０００３】電界効果トランジスタは、発振素子として
用いられ、ショットキーダイオードは周波数制御素子と
して用いられる。
用いられ、ショットキーダイオードは周波数制御素子と
して用いられる。
【０００４】発振素子には高利得、高出力であることが
要求され、周波数制御素子には周波数変化の線形性や大
きさが要求される。このため、電界効果トランジスタと
ショットキーダイオードには、それぞれ異なるエピタキ
シャル構造が必要とされる。
要求され、周波数制御素子には周波数変化の線形性や大
きさが要求される。このため、電界効果トランジスタと
ショットキーダイオードには、それぞれ異なるエピタキ
シャル構造が必要とされる。
【０００５】以下、図面を参照して従来のモノリシック
電圧制御発振器の構造を説明する。
電圧制御発振器の構造を説明する。
【０００６】図３は、従来のモノリシック電圧制御発振
器における電界効果トランジスタとショットキーダイオ
ードを示す部分断面図である。
器における電界効果トランジスタとショットキーダイオ
ードを示す部分断面図である。
【０００７】図３において、１は半絶縁性GaAs基板、２
はi-GaAsチャネル層、３はn-AlGaAs電子供給層、４はn+
-GaAsコンタクト層、５はゲート電極、６はソース電
極、７はドレイン電極、８はn-GaAsショットキーダイオ
ード活性層、９はカソード電極、１０はアノード電極、
１１は電界効果トランジスタ、１２はショットキーダイ
オード、２０はショットキーダイオード用n+-GaAsコン
タクト層である。
はi-GaAsチャネル層、３はn-AlGaAs電子供給層、４はn+
-GaAsコンタクト層、５はゲート電極、６はソース電
極、７はドレイン電極、８はn-GaAsショットキーダイオ
ード活性層、９はカソード電極、１０はアノード電極、
１１は電界効果トランジスタ、１２はショットキーダイ
オード、２０はショットキーダイオード用n+-GaAsコン
タクト層である。
【０００８】電界効果トランジスタ１１の活性層は、i-
GaAsチャネル層２とn-AlGaAs電子供給層３から構成さ
れ、HEMT（High Electron Mobility Transistor）構造
とされ、ゲート電極５はn-AlGaAs電子供給層３上に形成
され、ソース及びドレイン電極６、７はn+-GaAsコンタ
クト層４上に形成されている。
GaAsチャネル層２とn-AlGaAs電子供給層３から構成さ
れ、HEMT（High Electron Mobility Transistor）構造
とされ、ゲート電極５はn-AlGaAs電子供給層３上に形成
され、ソース及びドレイン電極６、７はn+-GaAsコンタ
クト層４上に形成されている。
【０００９】一方、ショットキーダイオード１２の活性
層はn-GaAsショットキーダイオード活性層８から成り、
カソード電極９は、n-GaAsショットキーダイオード活性
層８上に形成され、アノード電極１０はショットキーダ
イオード用n+-GaAsコンタクト層２０上に形成されてい
る。
層はn-GaAsショットキーダイオード活性層８から成り、
カソード電極９は、n-GaAsショットキーダイオード活性
層８上に形成され、アノード電極１０はショットキーダ
イオード用n+-GaAsコンタクト層２０上に形成されてい
る。
【００１０】HEMTはMESFET（Metal Semiconductor Fiel
d Effect Transistor）などに比べ高利得特性を有し、
特に高周波数帯での発振素子として適しているが、容量
変化が小さく周波数制御素子としては不適である。
d Effect Transistor）などに比べ高利得特性を有し、
特に高周波数帯での発振素子として適しているが、容量
変化が小さく周波数制御素子としては不適である。
【００１１】このため、図３に示すように、電界効果ト
ランジスタ１１とショットキーダイオード１２とを異な
るエピタキシャル構造としている。
ランジスタ１１とショットキーダイオード１２とを異な
るエピタキシャル構造としている。
【００１２】このようなモノリシック電圧制御発振器に
おいては、電界効果トランジスタ１１のn+-GaAsコンタ
クト層４の上にはn-GaAsショットキーダイオード活性層
８を積層し、さらにn-GaAsショットキーダイオード活性
層８の上にショットキーダイオード用n+-GaAsコンタク
ト層２０を積層している。
おいては、電界効果トランジスタ１１のn+-GaAsコンタ
クト層４の上にはn-GaAsショットキーダイオード活性層
８を積層し、さらにn-GaAsショットキーダイオード活性
層８の上にショットキーダイオード用n+-GaAsコンタク
ト層２０を積層している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】異なるエピタキシャル
構造のショットキーダイオードと電界効果トランジスタ
を集積化してなるモノリシック電圧制御発振器において
は、従来、図３に示したように、電界効果トランジスタ
のコンタクト層の上にショットキーダイオードの活性層
を積層し、さらにその上にショットキーダイオードのコ
ンタクト層を積層していた。
構造のショットキーダイオードと電界効果トランジスタ
を集積化してなるモノリシック電圧制御発振器において
は、従来、図３に示したように、電界効果トランジスタ
のコンタクト層の上にショットキーダイオードの活性層
を積層し、さらにその上にショットキーダイオードのコ
ンタクト層を積層していた。
【００１４】このため、多くの層を有するエピタキシャ
ルウェーハが必要となり、コストの増大やウェーハ面内
での特性の均一性の劣化等の問題があった。
ルウェーハが必要となり、コストの増大やウェーハ面内
での特性の均一性の劣化等の問題があった。
【００１５】従って、本発明は、異なるエピタキシャル
構造のショットキーダイオードと電界効果トランジスタ
を集積化したモノリシック電圧制御発振器において、エ
ピタキシャル層の数を減少させ、コストの増大やウェー
ハ面内での特性の均一性の劣化を低減することを目的と
する。
構造のショットキーダイオードと電界効果トランジスタ
を集積化したモノリシック電圧制御発振器において、エ
ピタキシャル層の数を減少させ、コストの増大やウェー
ハ面内での特性の均一性の劣化を低減することを目的と
する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、半絶縁性基板上に配設される電界効果ト
ランジスタ、ショットキーダイオード、及び、伝送線路
とキャパシタ等よりなる受動素子を備えたモノリシック
型電圧制御発振器において、前記電界効果トランジスタ
が、前記半絶縁性基板上に順次形成された活性層とコン
タクト層とを含み、ゲ−ト電極を前記活性層上に、ソー
ス及びドレイン電極を前記コンタクト層上にそれぞれ備
え、前記電界効果トランジスタが配設される前記半絶縁
性基板と同一の半絶縁性基板上に配設される前記ショッ
トキーダイオードが、ショットキーダイオード用コンタ
クト層と、前記ショットキーダイオード用コンタクト層
上に形成されたショットキーダイオード用活性層とを含
み、アノード電極を前記ショットキーダイオード用コン
タクト層上に、カソード電極を前記ショットキーダイオ
ード用活性層上にそれぞれ備え、前記電界効果トランジ
スタのコンタクト層と、前記ショットキーダイオード用
コンタクト層とが同一のエピタキシャル層を用いて形成
されてなる、ことを特徴とするモノリシック型電圧制御
発振器を提供する。
め、本発明は、半絶縁性基板上に配設される電界効果ト
ランジスタ、ショットキーダイオード、及び、伝送線路
とキャパシタ等よりなる受動素子を備えたモノリシック
型電圧制御発振器において、前記電界効果トランジスタ
が、前記半絶縁性基板上に順次形成された活性層とコン
タクト層とを含み、ゲ−ト電極を前記活性層上に、ソー
ス及びドレイン電極を前記コンタクト層上にそれぞれ備
え、前記電界効果トランジスタが配設される前記半絶縁
性基板と同一の半絶縁性基板上に配設される前記ショッ
トキーダイオードが、ショットキーダイオード用コンタ
クト層と、前記ショットキーダイオード用コンタクト層
上に形成されたショットキーダイオード用活性層とを含
み、アノード電極を前記ショットキーダイオード用コン
タクト層上に、カソード電極を前記ショットキーダイオ
ード用活性層上にそれぞれ備え、前記電界効果トランジ
スタのコンタクト層と、前記ショットキーダイオード用
コンタクト層とが同一のエピタキシャル層を用いて形成
されてなる、ことを特徴とするモノリシック型電圧制御
発振器を提供する。
【００１７】本発明のモノリシック型電圧制御発振器に
おいては、好ましくは、前記電界効果トランジスタの前
記活性層が、前記半絶縁性基板上に順次形成されたチャ
ネル層と電子供給層とを備え、前記電子供給層上に形成
されたコンタクト層上に前記ソース及びドレイン電極を
備えると共に、前記ショットキーダイオードが、前記電
界効果トランジスタの前記コンタクト層に相当する層の
上に前記アノード電極を備え、前記コンタクト層に相当
する層の上に形成された前記ショットキーダイオード用
活性層の上に前記カソード電極を備えたことを特徴とす
る。
おいては、好ましくは、前記電界効果トランジスタの前
記活性層が、前記半絶縁性基板上に順次形成されたチャ
ネル層と電子供給層とを備え、前記電子供給層上に形成
されたコンタクト層上に前記ソース及びドレイン電極を
備えると共に、前記ショットキーダイオードが、前記電
界効果トランジスタの前記コンタクト層に相当する層の
上に前記アノード電極を備え、前記コンタクト層に相当
する層の上に形成された前記ショットキーダイオード用
活性層の上に前記カソード電極を備えたことを特徴とす
る。
【００１８】また、本発明は、半絶縁性基板上に配設さ
れた、活性層と、ソース及びドレイン電極がその上に形
成されるコンタクト層と、を含む電界効果トランジスタ
と、前記半絶縁性基板上に配設された、活性層と、その
上にカソード電極が形成されてなるコンタクト層と、を
含むショットキーダイオードとが、共に、同一層に配置
されたコンタクト層を有するようにしてもよい。
れた、活性層と、ソース及びドレイン電極がその上に形
成されるコンタクト層と、を含む電界効果トランジスタ
と、前記半絶縁性基板上に配設された、活性層と、その
上にカソード電極が形成されてなるコンタクト層と、を
含むショットキーダイオードとが、共に、同一層に配置
されたコンタクト層を有するようにしてもよい。
【００１９】さらに、本発明のモノリシック型電圧制御
発振器においては、好ましくは、前記ショットキーダイ
オードのカソード電極と前記電界効果トランジスタの前
記ゲート電極とを伝送線路を介して接続し、前記電界効
果トランジスタの前記ドレイン電極と前記ゲート電極と
を帰還伝送線路を介して接続すると共に前記ソース電極
を接地し、前記ドレイン電極を所定の出力整合回路を介
して出力端子に接続し、前記ゲート電極及びドレイン電
極に所定のバイアス電圧を供給し、且つ前記カソード電
極に制御電圧端子から制御電圧を供給してなることを特
徴とする。
発振器においては、好ましくは、前記ショットキーダイ
オードのカソード電極と前記電界効果トランジスタの前
記ゲート電極とを伝送線路を介して接続し、前記電界効
果トランジスタの前記ドレイン電極と前記ゲート電極と
を帰還伝送線路を介して接続すると共に前記ソース電極
を接地し、前記ドレイン電極を所定の出力整合回路を介
して出力端子に接続し、前記ゲート電極及びドレイン電
極に所定のバイアス電圧を供給し、且つ前記カソード電
極に制御電圧端子から制御電圧を供給してなることを特
徴とする。
【００２０】
【作用】本発明のモノリシック電圧制御発振器において
は、電界効果トランジスタ部分とショットキーダイオー
ド部分とがコンタクト層を共有することによりエピタキ
シャル層を一層削減することを可能としており、このた
めコストの増大やウェーハ面内での特性の均一性の劣化
を低減できる。
は、電界効果トランジスタ部分とショットキーダイオー
ド部分とがコンタクト層を共有することによりエピタキ
シャル層を一層削減することを可能としており、このた
めコストの増大やウェーハ面内での特性の均一性の劣化
を低減できる。
【００２１】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。
明する。
【００２２】図１は、本発明の一実施例に係るモノリシ
ック電圧制御発振器の構成を説明する断面図である。
ック電圧制御発振器の構成を説明する断面図である。
【００２３】図１を参照して、本実施例に係るモノリシ
ック電圧制御発振器は、半絶縁性GaAs基板１、i-GaAsチ
ャネル層２、n-AlGaAs電子供給層３、n+-GaAsコンタク
ト層４、ゲート電極５、ソース電極６、ドレイン電極
７、n-GaAsショットキーダイオード活性層８、カソード
電極９、アノード電極１０とから構成される。
ック電圧制御発振器は、半絶縁性GaAs基板１、i-GaAsチ
ャネル層２、n-AlGaAs電子供給層３、n+-GaAsコンタク
ト層４、ゲート電極５、ソース電極６、ドレイン電極
７、n-GaAsショットキーダイオード活性層８、カソード
電極９、アノード電極１０とから構成される。
【００２４】電界効果トランジスタ１１の活性層は、i-
GaAsチャネル層２とn-AlGaAs電子供給層３から構成さ
れ、HEMT構造となっている。
GaAsチャネル層２とn-AlGaAs電子供給層３から構成さ
れ、HEMT構造となっている。
【００２５】一方、ショットキーダイオード１２の活性
層はn-GaAsショットキーダイオード活性層８から成る。
層はn-GaAsショットキーダイオード活性層８から成る。
【００２６】図１に示すように、電界効果トランジスタ
１１とショットキーダイオード１２はn+-GaAsコンタク
ト層４を共有している。すなわち、ショットキーダイオ
ード１２は、アノード電極１０をn+-GaAsコンタクト層
４上に備え、カソード電極９をn+-GaAsコンタクト層４
上に形成されたn-GaAsショットキーダイオード活性層８
の上に備えている。すなわち、本実施例においては、図
３に示す従来例と比較して、エピタキシャル層を一層減
らしている。
１１とショットキーダイオード１２はn+-GaAsコンタク
ト層４を共有している。すなわち、ショットキーダイオ
ード１２は、アノード電極１０をn+-GaAsコンタクト層
４上に備え、カソード電極９をn+-GaAsコンタクト層４
上に形成されたn-GaAsショットキーダイオード活性層８
の上に備えている。すなわち、本実施例においては、図
３に示す従来例と比較して、エピタキシャル層を一層減
らしている。
【００２７】図２は、本発明の一実施例に係るモノリシ
ック電圧制御発振器の等価回路である。
ック電圧制御発振器の等価回路である。
【００２８】図２を参照して、本実施例に係るモノリシ
ック電圧制御発振器の等価回路は、電界効果トランジス
タ１１、ショットキーダイオード１２、伝送線路１３、
オープンスタブ１４、MIM（Metal Insulator Metal）キ
ャパシタ１５、帰還用伝送線路１６、λ/4長伝送線路１
７から構成される。
ック電圧制御発振器の等価回路は、電界効果トランジス
タ１１、ショットキーダイオード１２、伝送線路１３、
オープンスタブ１４、MIM（Metal Insulator Metal）キ
ャパシタ１５、帰還用伝送線路１６、λ/4長伝送線路１
７から構成される。
【００２９】図２に示すように、伝送線路１３′、オー
プンスタブ１４、MIMキャパシタ１５とが出力整合回路
１８を構成する。また、MIMキャパシタ１５とλ/4長伝
送線路１７とでバイアス回路１９、１９′、１９″を構
成している。
プンスタブ１４、MIMキャパシタ１５とが出力整合回路
１８を構成する。また、MIMキャパシタ１５とλ/4長伝
送線路１７とでバイアス回路１９、１９′、１９″を構
成している。
【００３０】電界効果トランジスタ１１のドレイン端子
（Ｄ）には出力整合回路１８が接続され、ゲート端子
（Ｇ）には伝送線路１３を介してショットキーダイオー
ド１２が接続されている。そしてドレイン端子とゲート
端子は帰還用伝送線路１６を介して接続されている。
（Ｄ）には出力整合回路１８が接続され、ゲート端子
（Ｇ）には伝送線路１３を介してショットキーダイオー
ド１２が接続されている。そしてドレイン端子とゲート
端子は帰還用伝送線路１６を介して接続されている。
【００３１】また、ショットキーダイオード１２のカソ
ード端子、電界効果トランジスタ１１のゲート端子及び
ドレイン端子にはそれぞれ第１〜第３のバイアス回路１
９、１９′、１９″が接続され、電界効果トランジスタ
１１のソース端子は接地されている。
ード端子、電界効果トランジスタ１１のゲート端子及び
ドレイン端子にはそれぞれ第１〜第３のバイアス回路１
９、１９′、１９″が接続され、電界効果トランジスタ
１１のソース端子は接地されている。
【００３２】図２に示す等価回路において、第１のバイ
アス回路１９の端子Ｖvを制御電圧信号入力端子とし
て、ショットキーダイオード１２の容量を可変させるこ
とにより（バラクタダイオードとして作用）、電界効果
トランジスタ１１のドレイン端子（Ｄ）から出力される
発振周波数を可変させ、出力整合回路１８を介して出力
端子OUTから制御電圧に対応した周波数が出力される。
なお、第２、第３のバイアス回路１９、１９′は電界効
果トランジスタ１１のゲート及びドレインに直流バイア
スを加え動作点を決めるためのものである。
アス回路１９の端子Ｖvを制御電圧信号入力端子とし
て、ショットキーダイオード１２の容量を可変させるこ
とにより（バラクタダイオードとして作用）、電界効果
トランジスタ１１のドレイン端子（Ｄ）から出力される
発振周波数を可変させ、出力整合回路１８を介して出力
端子OUTから制御電圧に対応した周波数が出力される。
なお、第２、第３のバイアス回路１９、１９′は電界効
果トランジスタ１１のゲート及びドレインに直流バイア
スを加え動作点を決めるためのものである。
【００３３】以上、本発明を上記実施例に即して説明し
たが、本発明は上記態様にのみ限定されず、本発明の原
理に準ずる各種態様を含むことは勿論である。
たが、本発明は上記態様にのみ限定されず、本発明の原
理に準ずる各種態様を含むことは勿論である。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のモノリシ
ック電圧制御発振器は、電界効果トランジスタとショッ
トキーダイオードとでコンタクト層を共有したことによ
りエピタキシャル層を一層減少させることができ、この
ためコストの増大やウェーハ面内での特性の均一性の劣
化を低減できるという効果を有する。
ック電圧制御発振器は、電界効果トランジスタとショッ
トキーダイオードとでコンタクト層を共有したことによ
りエピタキシャル層を一層減少させることができ、この
ためコストの増大やウェーハ面内での特性の均一性の劣
化を低減できるという効果を有する。
【図１】本発明の一実施例のモノリシック電圧制御発振
器の断面図である。
器の断面図である。
【図２】図１の実施例のモノリシック電圧制御発振器の
等価回路図である。
等価回路図である。
【図３】従来のモノリシック電圧制御発振器の断面図で
ある。
ある。
【符号の説明】 １ 半絶縁性GaAs基板 ２ i-GaAsチャネル層 ３ n-AlGaAs電子供給層 ４ n+-GaAsコンタクト層 ５ ゲート電極 ６ ソース電極 ７ ドレイン電極 ８ n-GaAsショットキーダイオード活性層 ９ カソード電極 １０ アノード電極 １１ 電界効果トランジスタ １２ ショットキーダイオード １３、１３′ 伝送線路 １４ オープンスタブ １５ MIMキャパシタ １６ 帰還用伝送線路 １７ λ/4長伝送線路 １８ 出力整合回路 １９、１９′、１９″ バイアス回路 ２０ ショットキーダイオード用n+-GaAsコンタクト層
Claims (3)
- 【請求項１】半絶縁性基板上に配設される電界効果トラ
ンジスタ、ショットキーダイオード、及び、伝送線路と
キャパシタ等よりなる受動素子を備えたモノリシック型
電圧制御発振器において、前記電界効果トランジスタが 、前記半絶縁性基板上に順
次形成された活性層とコンタクト層とを含み、ゲ−ト電
極を前記活性層上に、ソース及びドレイン電極を前記コ
ンタクト層上にそれぞれ備え、 前記電界効果トランジスタが配設される前記半絶縁性基
板と同一の半絶縁性基板上に配設される前記ショットキ
ーダイオードが、ショットキーダイオード用コンタクト
層と、前記ショットキーダイオード用コンタクト層上に
形成されたショットキーダイオード用活性層とを含み、
アノード電極を前記ショットキーダイオード用コンタク
ト層上に、カソード電極を前記ショットキーダイオード
用活性層上にそれぞれ備え、 前記電界効果トランジスタのコンタクト層と、前記ショ
ットキーダイオード用コンタクト層とが同一のエピタキ
シャル層を用いて形成されてなる、ことを特徴とするモ
ノリシック型電圧制御発振器。 - 【請求項２】前記電界効果トランジスタの前記活性層
が、前記半絶縁性基板上に順次形成されたチャネル層と
電子供給層とを備え、前記電子供給層上に形成されたコ
ンタクト層上に前記ソース及びドレイン電極を備えると
共に、 前記ショットキーダイオードが、前記電界効果トランジ
スタの前記コンタクト層と同一のエピタキシャル層を用
いて形成されたショットキーダイオード用コンタクト層
の上に前記アノード電極を備え、前記ショットキーダイ
オード用コンタクト層の上に形成された前記ショットキ
ーダイオード用活性層の上に前記カソード電極を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のモノリシック型電圧制
御発振器。 - 【請求項３】前記ショットキーダイオードのカソード電
極と前記電界効果トランジスタの前記ゲート電極とを伝
送線路を介して接続し、前記電界効果トランジスタの前
記ドレイン電極と前記ゲート電極とを帰還伝送線路を介
して接続すると共に前記ソース電極を接地し、前記ドレ
イン電極を所定の出力整合回路を介して出力端子に接続
し、前記ゲート電極及びドレイン電極に所定のバイアス
電圧を供給し、且つ前記カソード電極に制御電圧端子か
ら制御電圧を供給してなることを特徴とする請求項１又
は２記載のモノリシック型電圧制御発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16833595A JP2874596B2 (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | モノリシック電圧制御発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16833595A JP2874596B2 (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | モノリシック電圧制御発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08340213A JPH08340213A (ja) | 1996-12-24 |
| JP2874596B2 true JP2874596B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=15866151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16833595A Expired - Fee Related JP2874596B2 (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | モノリシック電圧制御発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2874596B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4089419B2 (ja) | 2002-12-19 | 2008-05-28 | 株式会社村田製作所 | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP4954463B2 (ja) * | 2004-10-22 | 2012-06-13 | 三菱電機株式会社 | ショットキーバリアダイオード |
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1995
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