JP2880023B2 - 高周波トランジスタ回路 - Google Patents

高周波トランジスタ回路

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JP2880023B2
JP2880023B2 JP4186219A JP18621992A JP2880023B2 JP 2880023 B2 JP2880023 B2 JP 2880023B2 JP 4186219 A JP4186219 A JP 4186219A JP 18621992 A JP18621992 A JP 18621992A JP 2880023 B2 JP2880023 B2 JP 2880023B2
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wire
circuit
frequency transistor
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mos capacitor
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祐之 升野
成人 山村
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Mitsubishi Electric Corp
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    • H01L2223/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
    • H01L2223/64Impedance arrangements
    • H01L2223/66High-frequency adaptations
    • H01L2223/6644Packaging aspects of high-frequency amplifiers

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  • Microwave Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は高周波トランジスタ回
路に関し、特にその高周波特性の向上を図ったものに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の高周波トランジスタ回路の
概略構成及び等価回路図を示し、図において、1はトラ
ンジスタチップ、2はそのエミッタ電極、3はベース電
極である。4は入力リードであり、入力ワイヤ6を用い
てインピーダンス変換用のMOSコンデンサ8に接続さ
れ、またMOSコンデンサ8は入力ワイヤ7によりエミ
ッタ電極2に接続されている。5は出力リードであり、
出力ワイヤ9により金属部(コレクタパッド)13へ接
続されている。また10は接地ワイヤで、ベース電極3
から接地導体15へ接続されている。11はRFシャン
トワイヤで、金属部13からバイパス用のMOSコンデ
ンサ12に接続されている。さらに14はトランジスタ
1と他の領域とを分離するための絶縁部、16は誘電体
からなるパッケージ等の外囲器である。
【0003】上記構成において、入力ワイヤ6,7とM
OSコンデンサ8は、ローパス型の入力側インピーダン
ス変換回路を構成するものとなっている。また、RFシ
ャントワイヤ11,MOSコンデンサ12および出力ワ
イヤ9はRFシャント型の出力側インピーダンス変換回
路を構成するものとなっている。
【0004】さらに一般に高周波用トランジスタは、接
合容量や拡散容量を下げるために電極面積ができるだけ
小さくなるように、またキャリアの走行時間短縮のため
にベース幅も小さくなるように設計されている。
【0005】次に動作について説明する。上記構成にお
いて、入力リード4に入力される高周波信号は、入力ワ
イヤ6,7を介して、MOSコンデンサ8を経てトラン
ジスタチップ1のエミッタ電極2に入力されて増幅さ
れ、コレクタパッド13から出力ワイヤ9,出力リード
5を経て回路外部に出力される。この場合、ベース接地
での動作を示す。
【0006】次に上記インピーダンス変換用MOSコン
デンサ8の概略構成を図6(a) の平面図及び図6(b) の
断面図を用いて説明する。図に示すように、MOS型コ
ンデンサ8は、シリコン基板23上に絶縁体となる酸化
シリコン22を有する構造体を上下から金電極27,2
4で挟んだ構造を有している。
【0007】このMOSコンデンサ8の容量は、酸化シ
リコン22の厚み、および金電極27の形状,面積等に
より決められる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の高周波トランジ
スタ回路は以上のように構成されており、製造誤差によ
るMOSコンデンサの容量のバラツキや、トランジスタ
チップのインピーダンスのバラツキ等により、同一の回
路でも高周波特性が大きく異なる場合が生じるという問
題点があった。
【0009】また、動作周波数帯域内でインピーダンス
が容量性から誘導性に変化する場合、インピーダンス変
換用MOSコンデンサのためにかえってインピーダンス
の周波数特性が大きくなり、広帯域にわたって整合がと
りにくくなる等の問題点があった。
【0010】さらに、ワイヤの長さは、ベース電極から
接地導体までの距離で決まり、また接地ワイヤの径は、
ベース電極の大きさで決まることとなるため、ワイヤの
長さ及び径は物理的に制限され、短くかつ小径となる
為、接地インダクタンスが大きくなり、トランジスタの
高周波特性を著しく低下させてしまうという問題点があ
った。
【0011】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、高周波トランジスタ回路の周
波数特性を改善して、広帯域で安定した特性を有する高
周波トランジスタ回路を提供することを目的とする。
【0012】
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明に係る高周波ト
ランジスタ回路は、トランジスタチップのベース電極と
接地導体の間に、両面メタライズされた絶縁体基板ある
いはMOSコンデンサを配置し、ベース電極から上記絶
縁体基板、あるいはMOSコンデンサを経て、接地導体
へワイヤを接続するようにしたものである。
【0014】また、上記構成において、インピーダンス
変換回路を構成するMOSコンデンサと並列にワイヤを
接続して並列共振回路を構成するようにしたものであ
る。
【0015】
【作用】この発明においては、並列共振回路を構成する
ワイヤの長さ,本数等を変えることでインダクタンスを
調整して、回路のサセプタンス変化量を変化させること
により、トランジスタチップのインピーダンスのバラツ
キを補正することができる。
【0016】また、動作周波数帯域内に並列共振点を設
けることでインピーダンスの周波数依存性を小さくする
ことができる。
【0017】さらに、金属層を有する絶縁体基板、ある
いはMOSコンデンサを中継して、トランジスタのベー
ス電極と接地導体とをワイヤを用いて接続するようにし
たので、接地導体へのワイヤの本数,径を増大させるこ
とができる。
【0018】
【実施例】以下、この発明の第1の実施例による高周波
トランジスタ回路を図1(a) の回路構成図及び図1(b)
の等価回路図を用いて説明する。図において、図5と同
一符号は同一または相当部分を示し、17は入力側イン
ピーダンス変換回路を構成するMOSコンデンサ8と並
列に設けられたワイヤである。
【0019】次に動作について説明する。MOSコンデ
ンサ8の容量をC,ワイヤ17のインダクタンスをL,
入力信号の角周波数をωとすると、MOSコンデンサ8
とワイヤ17によるサセプタンスの変化分△Bは、
【0020】
【数1】
【0021】で表すことができる。したがってワイヤ1
7の本数,長さ等を変化させてインダクタンスLを調節
することにより、トランジスタチップ1のインピーダン
スバラツキ等による変化も吸収することができる。例え
ばトランジスタチップ1のインピーダンスの実測値が規
定値よりも大きい時には、ワイヤ17の本数,長さを増
大させてアドミタンスを増大させる、すなわちインピー
ダンスを低減することができる。
【0022】また、動作周波数帯域のインピーダンスが
容量性から誘導性に変化する場合、変化する点の角周波
数ω0 に対し、
【0023】
【数2】
【0024】となるようなコンデンサ容量C,ワイヤ1
7のインダクタンスLを選んで並列共振回路を形成する
ことにより、インピーダンスの周波数依存性が小さくな
り、広帯域整合をとりやすくすることができる。
【0025】このように本実施例によれば、入力側イン
ピーダンス変換回路を構成するMOSコンデンサ8と並
列にワイヤ17を配置し、トランジスタチップ1のイン
ピーダンスバラツキに応じてワイヤ17の本数,長さ等
を調節してインダクタンスを調整し、回路のサセプタン
ス変化量を変化させるようにしたので、簡単な構成でト
ランジスタのインピーダンスバラツキを吸収することが
できる。
【0026】また、MOSコンデンサ8の容量と、ワイ
ヤ17のインダクタンスにそれぞれ所定の値を選び、動
作周波数帯域内に並列共振点を設けることで、インピー
ダンスの周波数依存性が低減され、広帯域で整合をとり
やすくなり、広帯域動作が可能となる。
【0027】なお上記実施例では、入力側インピーダン
ス変換回路にワイヤを設けて並列共振回路を構成する場
合を示したが、出力側インピーダンス変換回路のコンデ
ンサ12と並列にワイヤを接続して並列共振回路を構成
してもよく、上記と同様の効果を得る。
【0028】次に本発明の第2の実施例による高周波ト
ランジスタ回路を図2に基づいて説明する。この実施例
では、同一基板にMOSコンデンサとワイヤによるイン
ダクタとを形成し、1チップにて共振並列回路を構成す
るようにしたものである。
【0029】すなわち図2(a) ,(b) において、絶縁体
となる酸化シリコン22は、シリコン基板23上の一部
に限り形成され、酸化シリコン22の形成されていない
領域には金電極20が形成されている。また、酸化シリ
コン22上に形成された金電極19とシリコン基板23
上に形成された金電極20とはワイヤ21で接続されて
いる。
【0030】図2(c) はその等価回路を示し、金電極1
9,24及び酸化シリコン22,シリコン基板23によ
りMOSコンデンサ26(図1中のMOSコンデンサ8
相当)が構成され、ワイヤ21によりインダクタンス2
5(図1中のワイヤ17相当)が構成されており、上記
図2の第1の実施例で述べた並列共振回路と等価なもの
となっている。
【0031】このようにすることで上記第1の実施例に
比べ、MOSコンデンサをハンダ付けにより接地導体1
5上に実装する際のはんだ流れにより、インダクタとな
るワイヤが接地導体15に接続されなくなる問題を解消
でき、パッケージ内のどこへでも並列共振回路を容易に
形成することができる。
【0032】また、上記第1及び第2の実施例では、ベ
ース接地のバイポーラトランジスタを例に挙げて示した
が、エミッタ接地のバイポーラトランジスタ、あるいは
FET(電界効果トランジスタ)等の他のトランジスタ
を用いて構成された高周波トランジスタ回路にも適用で
きることは言うまでもない。
【0033】次に本発明の第3の実施例による高周波ト
ランジスタ回路を図3(a) の回路構成図及び図3(b) の
等価回路図に基づいて説明する。この実施例では、コレ
クトパッド13上に、両面メタライズされた絶縁体基板
27を配置し、接地ワイヤ28を用いてベース電極3と
絶縁体基板27とを接続し、また接地ワイヤ29を用い
て絶縁体基板27と接地導体15とをそれぞれ接続する
ようにしたものである。上記構成において、接地ワイヤ
29は接地ワイヤ28より大きな径を有し、またその本
数も多くなっている。また図3(b) に示すように等価回
路的には従来と同様なものとなっているが、トランジス
タ1のベース電極を接地するためのインダクタが接地ワ
イヤ28,29及び両面メタライズされた絶縁体基板2
7とにより構成されているため、実効的なインダクタン
スは小さいものとなっている。
【0034】次に作用効果について説明する。ワイヤの
インダクタンスは、その径が大きく、またその本数が多
くなる程小さくなるため、接地ワイヤ29のインダクタ
ンス分はかなり小さくなり、トータルの接地インダクタ
ンスは従来に比較して大幅に低減されることとなり、ト
ランジスタ1の高周波特性の向上を図ることができる。
【0035】なお、上記コレクタパッド13上に配置さ
れる絶縁体基板27の裏面側のメタライズ層は、基板2
7を半田等によりパッド13に実装するためのものであ
り、電気的な接続には関与しないものである。
【0036】次に本発明の第4の実施例による高周波ト
ランジスタ回路を図4(a) の回路構成図及び図4(b) の
等価回路図に基づいて説明する。この実施例では出力側
インピーダンス変換回路を構成するMOSコンデンサを
トランジスタチップ領域内に配置し、該MOSコンデン
サを介してトランジスタ1のベース電極3と接地導体1
5とをワイヤ31,32で接続するようにしたものであ
る。
【0037】図に示すように、コレクタパッド13上に
MOSコンデンサ30が配置され、ベース電極3と接地
導体15とを接続する接地ワイヤ10と、ベース電極3
とMOSコンデンサ30,MOSコンデンサ30と接地
導体15とをそれぞれ接続する接地ワイヤ30,31が
備えられている。また、上記図1,図3に見られるRF
シャントワイヤ11とMOSコンデンサ12は、接地ワ
イヤ32,MOSコンデンサ30で代用されている。
【0038】次に作用効果について説明する。本実施例
の場合も上記第3の実施例と同様、MOSコンデンサ3
0を中継して多数の接地ワイヤ32を用いて接地導体1
5とトランジスタのベース電極3とが接続されているた
め、接地インダクタンスは従来に比較して大幅に低減さ
れ、高周波特性の向上を図ることができる。
【0039】また、出力側インピーダンス変換回路を、
中継用のMOSコンデンサ30と接地ワイヤ32を用い
て構成することで回路をコンパクト化することができ
る。
【0040】なお上記第3及び第4の実施例では、ベー
ス接地動作の場合を示したが、本発明はエミッタ接地動
作の場合にも適用することができる。
【0041】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る高周波ト
ランジスタ回路によれば、トランジスタ電極を中継場所
を経て接地導体へ接地ワイヤで接続するように構成した
ので、中継場所から接地導体への接地ワイヤの径を大き
くしたり、本数を増加させることにより、トータルとし
ての接地インダクタンスを低減することができ、高周波
特性を向上させることができる効果がある。
【0042】また、動作周波数帯域内に並列共振点をつ
くることでインピーダンスの周波数依存性を小さくで
き、広帯域動作可能な装置を得ることができるという効
果がある。
【0043】さらに、上記構成において、インピーダン
ス変換回路を構成するMOSコンデンサと並列にワイヤ
インダクタンスを形成したので、ワイヤインダクタンス
を調整することにより、簡単にインピーダンス変換回路
の特性を調整することができ、トランジスタチップのイ
ンピーダンスバラツキ等を容易に補正して周波数特性を
改善することができ、製造歩留りの向上を図ることがで
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例による高周波トランジ
スタ回路の概略構成図及び等価回路図である。
【図2】この発明の第2の実施例による高周波トランジ
スタ回路の概略構成図及び等価回路図である。
【図3】この発明の第3の実施例による高周波トランジ
スタ回路の概略構成図及び等価回路図である。
【図4】この発明の第4の実施例による高周波トランジ
スタ回路の概略構成図及び等価回路図である。
【図5】従来の高周波トランジスタ回路の概略構成図及
び等価回路図である。
【図6】従来の高周波トランジスタ回路のMOSコンデ
ンサの構成図である。
【符号の説明】
1 トランジスタチップ 2 エミッタ電極 3 ベース電極 4 入力リード 5 出力リード 6 入力ワイヤ 7 入力ワイヤ 8 MOSコンデンサ 9 出力ワイヤ 10 接地ワイヤ 11 RFシャントワイヤ 12 MOSコンデンサ 13 金属部(コレクタパッド) 14 絶縁体 15 接地導体 16 外周器 17 ワイヤ 18 MOSコンデンサ 19 金電極 20 金電極 21 ワイヤ 22 酸化シリコン 23 シリコン基板 24 金電極 25 インダクタンス 26 キャパシタンス 27 両面メタライズされた絶縁体基板 28 接地ワイヤ 29 接地ワイヤ 30 中継用MOSコンデンサ 31 接地ワイヤ 32 接地ワイヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−165149(JP,A) 特開 平4−317206(JP,A) 特開 昭64−24616(JP,A) 特開 昭55−52610(JP,A) 特開 平4−317206(JP,A) 特開 昭56−143712(JP,A) 実開 平2−111905(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03F 3/60 H01P 5/08

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外囲器内のコレクタパッド上に、そのベ
    ース電極またはエミッタ電極が接地用ワイヤを用いて接
    地された高周波トランジスタと、該トランジスタの入力
    及び出力側に配置され、MOSコンデンサとワイヤイン
    ダクタンスとからなるインピーダンス変換回路とを備え
    た高周波トランジスタ回路において、 上記コレクタパッ
    ド上に絶縁体を介して形成された導電層からなる中継用
    パッドを備え、 上記ベース電極またはエミッタ電極を上記中継用パッド
    を介して上記接地用ワイヤを用いて接地するようにした
    ことを特徴とする高周波トランジスタ回路。
  2. 【請求項2】 外囲器内のコレクタパッド上に、そのベ
    ース電極またはエミッタ電極が接地用ワイヤを用いて接
    地された高周波トランジスタと、該トランジスタの入力
    及び出力側に配置され、MOSコンデンサとワイヤイン
    ダクタンスとからなるインピーダンス変換回路とを備え
    た高周波トランジスタ回路において、 上記コレクタパッ
    ド上に、上記インピーダンス変換回路を構成するMOS
    コンデンサを配置し、 上記ベース電極またはエミッタ電極を上記MOSコンデ
    ンサを介して接地用ワイヤを用いて接地するように した
    ことを特徴とする高周波トランジスタ回路。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の高周波トランジ
    スタ回路において、 上記入力側または出力側インピーダ
    ンス変換回路を構成するMOSコンデンサと並列にワイ
    ヤを接続して並列共振回路を設けたことを特徴とする高
    周波トランジスタ回路。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の高周波トランジスタ回路
    において、 上記MOSコンデンサ及びワイヤからなる並列共振回路
    を同一基板上に形成し、該基板を上記外囲器内の上記高
    周波トランジスタが形成された基板上に実装した ことを
    特徴とする高周波トランジスタ回路。
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