JP3044904B2 - Compound semiconductor device - Google Patents

Compound semiconductor device

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JP3044904B2
JP3044904B2 JP4065616A JP6561692A JP3044904B2 JP 3044904 B2 JP3044904 B2 JP 3044904B2 JP 4065616 A JP4065616 A JP 4065616A JP 6561692 A JP6561692 A JP 6561692A JP 3044904 B2 JP3044904 B2 JP 3044904B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、基板に半絶縁性GaA
s基板を用いた集積回路の低周波領域における歪低減を
図った化合物半導体装置に関するものである。
The present invention relates to a semi-insulating GaAs substrate.
The present invention relates to a compound semiconductor device for reducing distortion in a low frequency region of an integrated circuit using an s substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、GaAsデバイスは、主に高周波
分野に用いられているが、約10(kHz)以下の低周波
領域においてはその歪が問題となる。図5(a)、
(c)にGaAsショットキーゲート電界効果トランジ
スタ(以下GaAsMESFETと呼ぶ。)の構成図を
示す。同図(a)は高抵抗バッファ層を持たないもので
あり、(c)はチャネル下に高抵抗バッファ層を持つも
のである。(c)に示す高抵抗バッファ層を持つGaA
sMESFETでは(d)のようにVDS-ID特性にヒス
テリシスを持たない。一方、同図(a)に示す高抵抗バ
ッファ層を持たないGaAsMESFETでは、その格
子欠陥等が原因で低周波領域において、(b)に示すよ
うにVDS-ID特性にヒステリシスを持つことが知られて
いる。従って、サンプルホールド回路(以下S/H回路
と呼ぶ。)や広帯域アンプのように信号周波数帯域がD
Cから高周波まで広帯域に渡る場合、(a)に示すGa
AsMESFETで構成した回路では、低周波領域にお
いて回路の入出力特性がヒステリシスをもち、これが原
因で歪が増大し、良好な特性が得られない。
2. Description of the Related Art In recent years, GaAs devices have been mainly used in the high frequency field, but their distortion becomes a problem in a low frequency region of about 10 (kHz) or less. FIG. 5 (a),
(C) shows a configuration diagram of a GaAs Schottky gate field effect transistor (hereinafter referred to as GaAs MESFET). FIG. 1A shows a case without a high resistance buffer layer, and FIG. 2C shows a case with a high resistance buffer layer below a channel. GaAs having a high resistance buffer layer shown in FIG.
no hysteresis V DS -I D characteristic as the sMESFET (d). On the other hand, the GaAsMESFET no high-resistance buffer layer shown in FIG. 6 (a), in the low frequency region due to the lattice defect or the like, to have a hysteresis in V DS -I D characteristic as shown in (b) Are known. Therefore, the signal frequency band is D like a sample-and-hold circuit (hereinafter referred to as an S / H circuit) or a wideband amplifier.
In the case of wide band from C to high frequency, Ga shown in (a)
In the circuit constituted by the AsMESFET, the input / output characteristics of the circuit have a hysteresis in a low frequency region, and the distortion increases due to the hysteresis, so that good characteristics cannot be obtained.

【0003】以下図面を参照しながら、従来技術による
GaAsMESFETを用いた回路の一例について説明
する。
An example of a circuit using a GaAs MESFET according to the prior art will be described below with reference to the drawings.

【0004】図6にFETを用いたソースフォロア回路
を示す。図6において、61は信号入力端子、62は信
号出力端子、63は電源端子、Q61はnチャネルFE
T、R61は抵抗である。信号入力端子61はFETQ
61のゲートに接続される。信号出力端子62はFET
Q61のソースに接続される。電源端子63はFETQ
61のドレインに接続される。また、抵抗R61はFE
TQ61のソースとグランド間に接続される。
FIG. 6 shows a source follower circuit using an FET. 6, reference numeral 61 denotes a signal input terminal, 62 denotes a signal output terminal, 63 denotes a power supply terminal, and Q61 denotes an n-channel FE.
T and R61 are resistors. The signal input terminal 61 is FETQ
61 is connected to the gate. The signal output terminal 62 is an FET
Connected to source of Q61. Power supply terminal 63 is FETQ
61 is connected to the drain. The resistance R61 is FE
It is connected between the source of TQ61 and the ground.

【0005】以上のように構成されたFETソースフォ
ロア回路について、以下その動作を説明する。
The operation of the FET source follower circuit configured as described above will be described below.

【0006】図6において、入力信号がVINから正負方
向にVIN -、VIN +へと変化した場合を考える。ただし、
この時、|VIN -−VIN|=|VIN +−VIN|であるとす
る。この回路におけるVGSーID特性と負荷曲線ならびに
DSーID特性と負荷曲線を図7(a),(b)に示す。
同図(a)に示すとおり、VINの変化に対しVGSはV GS
-、VGS +へと変化する。この時、FETのVGSーID特性
は二次曲線であるため、|VGS -−VGS|≠|VGS +−V
GS|となる。また、FETQ61のドレイン電流ID
D からID -、ID +へと変化し|ID - −ID|≠|ID +
−ID|である。このドレイン電流ID の変化を同図
(b)のVDSーID特性上にプロットした場合、|ID -
D|≠|ID +−ID|なので出力VO においても|VO -
−VO|≠|VO +−VO|となる。従って、入力信号とし
てVIN中心の正弦波を与えた場合、出力として得られる
信号はVO を中心として上下で非対称な波形となり、す
なわち出力波形は歪む。また、入力信号の振幅が大きく
なるほど、VGS−ID 特性において非線形の領域を広く
使うため、出力波形の歪が大きくなる。
In FIG. 6, when the input signal is VINFrom positive to negative
V in the directionIN -, VIN +Consider the case where it changes to However,
At this time, | VIN --VIN| = | VIN +-VIN|
You. V in this circuitGSー IDCharacteristics and load curves and
VDSー IDThe characteristics and the load curve are shown in FIGS.
As shown in FIG.INVGSIs V GS
-, VGS +Changes to At this time, the VGSー IDCharacteristic
Is a quadratic curve, so | VGS --VGS| ≠ | VGS +-V
GS|. Also, the drain current I of the FET Q61D Also
ID To ID -, ID +Changes to | ID - -ID| ≠ | ID +
 -ID|. This drain current ID Figure of change
V in (b)DSー IDWhen plotted on the characteristic, | ID -
ID| ≠ | ID +-ID| So output VO | VO -
-VO| ≠ | VO +-VO|. Therefore, as an input signal
VINIf you give the center sine wave, it will be obtained as output
The signal is VO The waveform becomes asymmetrical up and down around
That is, the output waveform is distorted. Also, the amplitude of the input signal is large.
Indeed, VGS-ID Wide nonlinear region in characteristics
Because of the use, the distortion of the output waveform increases.

【0007】図8は、図6の回路の問題点を改善し、入
力信号の振幅が大きいときでも歪を抑制するソースフォ
ロア回路である。図8において、81は信号入力端子、
82は信号出力端子、83は電源端子(正)、84は電
源端子(負)、Q81・Q82はnチャネルFET、D
81・D82はダイオード、I81・I82は定電流源
である。FETQ81とFETQ82は直列に接続さ
れ、FETQ81のドレインとFETQ82のソースが
接続される。ダイオードD81とダイオードD82は直
列に接続され、ダイオードD81のアノードはFETQ
82のゲートに、ダイオードD82のカソードはFET
Q81のソースに接続される。電源端子83はFETQ
82のドレインに接続される。信号入力端子81はFE
TQ81のゲートに接続される。信号出力端子82はF
ETQ81のソースに接続される。定電流源I81は電
源端子83とFETQ82のゲートの間に接続される。
定電流源I82はFETQ81のソースと電源端子84
の間に接続される。
FIG. 8 shows a source follower circuit which solves the problem of the circuit of FIG. 6 and suppresses distortion even when the amplitude of the input signal is large. 8, 81 is a signal input terminal,
82 is a signal output terminal, 83 is a power supply terminal (positive), 84 is a power supply terminal (negative), Q81 and Q82 are n-channel FETs, D
81 and D82 are diodes, and I81 and I82 are constant current sources. FET Q81 and FET Q82 are connected in series, and the drain of FET Q81 and the source of FET Q82 are connected. The diode D81 and the diode D82 are connected in series, and the anode of the diode D81 is connected to the FET Q
The gate of the diode 82 and the cathode of the diode D82
Connected to source of Q81. Power supply terminal 83 is FETQ
82 is connected to the drain. The signal input terminal 81 is FE
Connected to the gate of TQ81. The signal output terminal 82 is
Connected to the source of ETQ81. The constant current source I81 is connected between the power supply terminal 83 and the gate of the FET Q82.
The constant current source I82 is connected to the source of the FET Q81 and the power terminal 84.
Connected between

【0008】以上のように構成されたFETソースフォ
ロア回路について、以下その動作を説明する。
The operation of the FET source follower circuit configured as described above will be described below.

【0009】定電流源I81はダイオードD81・D8
2に一定電流を流す。これによりダイオードD81・D
82の両端の電圧は一定となり、FETQ81のソース
とFETQ82のゲートの間の電圧は一定に保たれる。
入力電圧VINが変化したとき、FETQ82のVDSの変
動に比べFETQ82のVGSの変動は小さい。FETQ
81のソースとFETQ82のゲートの間の電圧は一定
なので、FETQ81のVDSの変動も小さく抑えられ、
FETQ81のVGSの変動はさらに小さくなる。ところ
で、出力電圧は VO=VIN−VGSである。すなわち、図
8の回路では図6よりVGSの変動が抑えられ、動作点近
傍の微少領域のみしか使用しないので、VGSーID特性を
ほぼ線形とみなすことができ、歪が改善される。
The constant current source I81 includes diodes D81 and D8.
A constant current is passed through 2. As a result, the diodes D81 and D81
The voltage across the terminal 82 becomes constant, and the voltage between the source of the FET Q81 and the gate of the FET Q82 is kept constant.
When the input voltage V IN changes, small variations in V GS of FETQ82 compared to the variation of V DS of FETQ82. FETQ
Since 81 the voltage between the gate of the source and FETQ82 of constant, variations in the V DS of FETQ81 be kept small,
Fluctuations in the V GS of FETQ81 is further reduced. By the way, the output voltage is V O = V IN −V GS . That is, in the circuit of FIG. 8, the variation of V GS is suppressed as compared with FIG. 6, and only a small area near the operating point is used. Therefore, the V GS -I D characteristic can be regarded as almost linear, and the distortion is improved. .

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】図8に示すような回路
をGaAsMESFETを用いて構成する場合におい
て、従来の技術としては、GaAs基板裏面電位は通常
の場合グランドと同電位に保たれる。このとき、図5
(a)に示す高抵抗バッファ層を持たないGaAsME
SFETでは、同図(b)に示すようにVDS-ID特性に
ヒステリシスを持つ。従って、図8ような回路構成を用
いた場合でも、そのヒステリシスのため低周波領域にな
るほど歪が増大するという問題点を有していた。
In the case where a circuit as shown in FIG. 8 is formed using GaAs MESFETs, as a conventional technique, the back potential of the GaAs substrate is usually kept at the same potential as the ground. At this time, FIG.
GaAsME having no high resistance buffer layer shown in FIG.
In SFET, with hysteresis in V DS -I D characteristic as shown in FIG. (B). Therefore, even when the circuit configuration as shown in FIG. 8 is used, there is a problem that the distortion increases in the lower frequency region due to the hysteresis.

【0011】本発明は上記問題点に鑑み、高抵抗バッフ
ァ層のないGaAs集積回路において、その素子の低周
波領域におけるVDS-ID特性のヒステリシスを改善し、
低周波領域における歪のより小さい化合物半導体装置を
提供するものである。
[0011] The present invention has been made in view of the above problems, in the GaAs integrated circuit without the high-resistance buffer layer, to improve the hysteresis of V DS -I D characteristic in a low frequency region of the element,
An object of the present invention is to provide a compound semiconductor device having less distortion in a low frequency region.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の化合物半導体装
置は、GaAs基板と、前記GaAs基板上に形成した
集積回路と、前記GaAs基板裏面の電極と、前記Ga
As基板上もしくはその外部に、前記集積回路の入力信
号電圧に比例した電圧を前記GaAs基板裏面の電極に
印加するための回路を備えるか、もしくは前記集積回路
の入力を分岐し直接前記GaAs基板裏面の電極に印加
することにより問題点を解決するものである。
According to the present invention, there is provided a compound semiconductor device comprising: a GaAs substrate; an integrated circuit formed on the GaAs substrate; an electrode on a back surface of the GaAs substrate;
Either a circuit for applying a voltage proportional to the input signal voltage of the integrated circuit to an electrode on the back surface of the GaAs substrate is provided on or outside the As substrate, or the input of the integrated circuit is branched and directly connected to the back surface of the GaAs substrate. This problem is solved by applying the voltage to the electrodes.

【0013】[0013]

【作用】GaAsMESFETを用いた回路の低周波領
域における歪の原因はVDS-ID特性のヒステリシスによ
る。本発明は上記構成によって入力信号電圧に比例した
電圧をGaAs基板裏面に印加する事により、高抵抗バ
ッファ層を持たないGaAsMESFETにおいてVDS
-ID特性のヒステリシスを改善し、GaAs集積回路の
低周波領域における回路の歪を抑制するものである。
[Action] cause of distortion in the low frequency region of the circuit using GaAsMESFET by a hysteresis of the V DS -I D characteristic. According to the present invention, by applying a voltage proportional to the input signal voltage to the back surface of the GaAs substrate by the above configuration, the V DS in the GaAs MESFET having no high resistance buffer layer is realized.
Improved hysteresis -I D characteristic, and suppresses the distortion of the circuit in the low frequency region of GaAs integrated circuits.

【0014】[0014]

【実施例】(実施例1)本実施例においては、GaAs
基板裏面に銀ペーストを塗布して裏面電極とし、裏面に
電圧を与えた。
(Embodiment 1) In this embodiment, GaAs is used.
A silver paste was applied to the back surface of the substrate to form a back electrode, and a voltage was applied to the back surface.

【0015】図1は、GaAsMESFETを用いたS
/H集積回路の実施例である。図1において、11はア
ナログ信号入力端子(入力電圧:0(V)〜−2.0
(V))、12はアナログ信号出力端子(出力電圧:0
(V)〜−2.0(V))、13はクロック入力端子
(ECLレベル)、14a・14b・14c・16はバ
ッファ回路、15はダイオードブリッジを用いたアナロ
グスイッチとホールドキャパシタより構成されたサンプ
ラである。また、17はGaAs基板、18はオペアン
プにより構成されたゲイン1のアンプ回路で、中心電圧
を−1.0(V)から0(V)に変換する(DCバイア
スをシフトする)機能をもち、GaAs基板外に構成し
た。ここで、アナログ信号入力端子11はバッファ14
aの入力に接続される。アナログ信号出力端子12はバ
ッファ14cの出力に接続される。クロック入力端子1
3はバッファ16の入力に接続される。バッファ14a
の出力はサンプラ15の入力に接続される。バッファ1
6の出力はサンプラ15のクロック入力に接続される。
サンプラ15の出力はバッファ14bの入力に接続され
る。バッファ14bの出力はバッファ14cの入力に接
続される。オぺアンプ回路18の入力はアナログ信号入
力端子11に接続される。オぺアンプ回路18の出力は
GaAs基板17の裏面に接続される。
FIG. 1 shows an S-type semiconductor device using a GaAs MESFET.
/ H is an embodiment of an integrated circuit. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes an analog signal input terminal (input voltage: 0 (V) to -2.0
(V)) and 12 are analog signal output terminals (output voltage: 0
(V) to -2.0 (V)), 13 is a clock input terminal (ECL level), 14a, 14b, 14c, and 16 are buffer circuits, and 15 is an analog switch using a diode bridge and a hold capacitor. It is a sampler. Reference numeral 17 denotes a GaAs substrate, and reference numeral 18 denotes an amplifier circuit having a gain of 1 constituted by an operational amplifier and having a function of converting a center voltage from -1.0 (V) to 0 (V) (shifting a DC bias). It was configured outside the GaAs substrate. Here, the analog signal input terminal 11 is connected to the buffer 14
Connected to input of a. The analog signal output terminal 12 is connected to the output of the buffer 14c. Clock input terminal 1
3 is connected to the input of the buffer 16. Buffer 14a
Is connected to the input of the sampler 15. Buffer 1
The output of 6 is connected to the clock input of sampler 15.
The output of sampler 15 is connected to the input of buffer 14b. The output of buffer 14b is connected to the input of buffer 14c. The input of the operational amplifier 18 is connected to the analog signal input terminal 11. The output of the operational amplifier circuit 18 is connected to the back surface of the GaAs substrate 17.

【0016】このように構成されたS/H回路につい
て、その動作原理を述べる。入力された信号は、バッフ
ァ14aを通ってサンプラ15に入力される。サンプラ
15はクロック入力端子電圧がハイ(ECLレベルなの
で−0.7(V))の時は入力の値を保持し、ロー(E
CLレベルなので−1.7(V))の時は入力信号をそ
のまま出力する。サンプラ15の出力はさらにバッファ
14b・14cを通して出力される。バッファ16は、
サンプラを駆動するためのクロック波形の整形を行う。
ここで、入出力間の歪に直接関与するものは、バッファ
14a・14b・14cとサンプラ15である。このう
ち、サンプラ15による歪の影響は小さく、バッファ1
4a・14b・14cの影響がほとんどである。ところ
で、歪を小さくするようにバッファ14a・14b・1
4cの回路構成は全て図8で示すソースフォロア回路を
用いている。
The operation principle of the S / H circuit thus configured will be described. The input signal is input to the sampler 15 through the buffer 14a. The sampler 15 holds the input value when the clock input terminal voltage is high (−0.7 (V) because of the ECL level), and is low (E
At the time of -1.7 (V) because of the CL level, the input signal is output as it is. The output of the sampler 15 is further output through buffers 14b and 14c. The buffer 16
Shaping the clock waveform for driving the sampler.
Here, the buffers 14a, 14b, and 14c and the sampler 15 directly contribute to the distortion between input and output. Among them, the influence of the distortion by the sampler 15 is small, and the buffer 1
4a, 14b, and 14c are mostly affected. By the way, the buffers 14a, 14b, 1
All the circuit configurations 4c use the source follower circuit shown in FIG.

【0017】このGaAsMESFETを用いたS/H
集積回路において従来の技術では、GaAs基板裏面電
位を0(V)(回路のグランドと接続)としていたが、
この場合次のような問題点が見られる。すなわち、クロ
ック入力端子電圧をローにしてアナログ信号入力端子1
1に正弦波を入力した場合、出力は正弦波となるはずで
ある。しかし、低周波になるほど、出力波形が歪む現象
が見られた。通常、Si基板を用いたMOSFETでは
このような現象は見られない。この原因は、従来の技術
においては、低周波領域になるほどのGaAsMESF
ETのVDS-ID特性のヒステリシスが大きくなることが
原因である。
S / H using this GaAs MESFET
In the conventional technology of the integrated circuit, the back surface potential of the GaAs substrate is set to 0 (V) (connected to the circuit ground).
In this case, the following problems are observed. That is, the voltage of the clock input terminal is set to low and the analog signal input terminal 1
If a sine wave is input to 1, the output should be a sine wave. However, the lower the frequency, the more the output waveform was distorted. Usually, such a phenomenon is not observed in a MOSFET using a Si substrate. This is because, in the prior art, GaAs MESF is so large that it is in a low frequency region.
The hysteresis V DS -I D characteristic of ET increases is caused.

【0018】しかし、入力信号電圧をオペアンプ回路1
8により中心電圧を−1.0(V)から0(V)に変換し、
ウェハ裏面に入力することにより、各々のGaAsME
SFETのVDS-ID特性のヒステリシスは改善されるた
め、ソースフォロア回路の入出力特性が直線に近づき、
低周波における歪が改善された。
However, when the input signal voltage is applied to the operational amplifier circuit 1
8, the center voltage is converted from -1.0 (V) to 0 (V),
By inputting data on the backside of the wafer, each GaAsME
Since the hysteresis of the V DS -I D characteristic of SFET is improved, output characteristics of the source follower circuit is closer to a straight line,
The distortion at low frequencies was improved.

【0019】ここで、その効果を確認するためGaAs
MESFETの単体でのVDS-ID静特性を測定した。図
2はGaAsMESFETのVDS-ID静特性測定回路で
ある。図2において、21は発振器、22・23はアン
プ、24はGaAs基板、25はオペアンプ回路、26
はオシロスコープ、Q21はGaAs基板上に形成され
たGaAsMESFETある。アンプ22,アンプ23
の入力は発振器21の出力に接続される。アンプ22の
出力はGaAsMESFETQ21のドレインとオペア
ンプ回路25の入力VIN1 に接続される。アンプ23の
出力はGaAs基板24の裏面に接続される。GaAs
MESFETQ21のゲートとソースは共にオペアンプ
回路25の入力VIN2 、抵抗R21、オシロスコープ2
6のY入力に接続される。また、抵抗R21の他端はグ
ランドに接続される。オペアンプ回路25の出力はオシ
ロスコープ26のX入力に接続される。
Here, GaAs was used to confirm the effect.
The V DS -I D static characteristics of a single unit of MESFET were measured. Figure 2 is a V DS -I D static characteristic measurement circuit of GaAs MESFET. In FIG. 2, 21 is an oscillator, 22 and 23 are amplifiers, 24 is a GaAs substrate, 25 is an operational amplifier circuit, 26
Is an oscilloscope, and Q21 is a GaAs MESFET formed on a GaAs substrate. Amplifier 22, Amplifier 23
Is connected to the output of the oscillator 21. The output of the amplifier 22 is connected to the drain of the GaAs MESFET Q21 and the input V IN1 of the operational amplifier circuit 25. The output of the amplifier 23 is connected to the back surface of the GaAs substrate 24. GaAs
The gate and source of the MESFET Q21 are both the input V IN2 of the operational amplifier circuit 25, the resistor R21, and the oscilloscope 2.
6 Y inputs. The other end of the resistor R21 is connected to the ground. The output of the operational amplifier circuit 25 is connected to the X input of the oscilloscope 26.

【0020】上記構成のGaAsMESFETのVDS-
D静特性測定回路の動作原理について述べる。
V DS- of the GaAs MESFET having the above structure
The operation principle of the ID static characteristic measuring circuit will be described.

【0021】発振器21から出力された正弦波はアンプ
22を通って2.5(V)中心でピーク・トゥ・ピーク
値が5(V)(以下、Vp-p と呼ぶ)の正弦波に変換さ
れ、GaAsMESFETQ21のドレインに入力され
る。同様に、アンプ23にも正弦波が入力され、0
(V)中心5Vp-p の正弦波として出力されGaAs基
板24の裏面に入力される。GaAsMESFETQ2
1のソースとゲートは短絡されているのでVGS=0
(V)である。オぺアンプ回路25のゲインは1である
ので、GaAsMESFETQ21のVDSがオシロスコ
ープ26のXに入力される。また、この時のドレイン電
流は、抵抗R21の両端の電圧をオシロスコープ26の
Yに入力し、電流値に換算することにより求めた。こう
して、オシロスコープ26をXY動作させる事により、
GaAsMESFETのVDS-ID静特性を測定した。
The sine wave output from the oscillator 21 is converted to a sine wave of 2.5 through an amplifier 22 peak-to-peak value (V) center 5 (V) (hereinafter, referred to as V pp) , GaAs MESFET Q21. Similarly, a sine wave is also input to the amplifier 23,
(V) It is output as a sine wave with a center of 5 V pp and input to the back surface of the GaAs substrate 24. GaAs MESFET Q2
Since the source and gate of 1 are short-circuited, V GS = 0
(V). Since the gain of the operational amplifier 25 is 1, V DS of the GaAs MESFET Q 21 is input to X of the oscilloscope 26. The drain current at this time was obtained by inputting the voltage between both ends of the resistor R21 to Y of the oscilloscope 26 and converting the voltage into a current value. Thus, by operating the oscilloscope 26 in the XY operation,
The V DS -I D static characteristics of GaAsMESFET was measured.

【0022】図3(a)はGaAs基板裏面に0(V)
を印加したときのGaAsMESFETのVDS-ID
性、(b)はGaAs基板裏面に0(V)中心5Vp-p
の正弦波を印加したときのGaAsMESFETのVDS
-ID特性である。印加した正弦波の周波数は10(H
z)である。測定したGaAsFETのスレッシュホー
ルド電圧VTHは−1.0(V)、ゲート幅WG は50
(μm)である。図3(a)よりGaAs基板裏面電位
0(V)のときにみられるヒステリシスが、同図(b)
の裏面電位が5Vp-p 正弦波のときには小さくなってい
る。すなわち、GaAs基板裏面電位を入力電圧に比例
して変化させることによりGaAsMESFETのVDS
-ID特性のヒステリシスが改善されることを確認した。
FIG. 3 (a) shows 0 (V) on the back of the GaAs substrate.
V DS -I D characteristic of GaAsMESFET upon application of, (b) the GaAs substrate back surface 0 (V) center 5V pp
GaAsMESFET of V DS at the time of applying a sine wave
-I D characteristic. The frequency of the applied sine wave is 10 (H
z). The threshold voltage V TH of the measured GaAsFET is -1.0 (V), the gate width W G 50
(Μm). The hysteresis observed when the potential on the back surface of the GaAs substrate is 0 (V) is shown in FIG.
Is small when the back surface potential is 5 V pp sine wave. That is, the V DS of the GaAs MESFET is changed by changing the back potential of the GaAs substrate in proportion to the input voltage.
Hysteresis -I D characteristic is confirmed to be improved.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】S/H回路における従来の場合と本発明に
よる歪改善効果についての比較を(表1)に示す。従来
に比べ本発明の実施例の場合、周波数領域10(Hz)
〜1(kHz)において13(dB)〜18(dB)の
歪改善効果がみられる。
Table 1 shows a comparison between the conventional case in the S / H circuit and the distortion improvement effect according to the present invention. In the case of the embodiment of the present invention as compared with the conventional case, the frequency range is 10 (Hz).
At ~ 1 (kHz), a distortion improvement effect of 13 (dB) to 18 (dB) is observed.

【0025】なお、以上の実施例ではGaAs基板外の
オペアンプ回路により入力信号のDCバイアスをシフト
したが、GaAs基板上のコンデンサにより電圧のDC
成分をカットしても同様の効果が得られる。
In the above embodiment, the DC bias of the input signal is shifted by the operational amplifier circuit outside the GaAs substrate, but the DC bias of the voltage is shifted by the capacitor on the GaAs substrate.
The same effect can be obtained by cutting the components.

【0026】なお、今回GaAs基板裏面に銀ペースト
を塗布したが、電圧を与えるため、GaAs基板裏面に
金属電極を蒸着しても良い。
Although the silver paste is applied to the back surface of the GaAs substrate this time, a metal electrode may be deposited on the back surface of the GaAs substrate to apply a voltage.

【0027】(実施例2)本実施例においても、GaA
s基板裏面に銀ペーストを塗布して裏面電極とし、裏面
に電圧を与えた。
(Embodiment 2) In this embodiment, GaAs
A silver paste was applied to the back of the s substrate to form a back electrode, and a voltage was applied to the back.

【0028】図4は、入力電圧を分岐しそのままGaA
s基板裏面に入力した実施例である。回路構成ならびに
回路動作は実施例1と全く同様である。この場合、実施
例1には及ばないが、GaAs基板裏面電位が0(V)
のときと比べて歪が改善される。
FIG. 4 shows an example in which the input voltage is branched and
This is an example in which the information is input on the back surface of the s substrate. The circuit configuration and circuit operation are exactly the same as in the first embodiment. In this case, the potential of the rear surface of the GaAs substrate is 0 (V), which is lower than that of the first embodiment.
The distortion is improved as compared with the case of.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上のように本発明は、GaAs基板裏
面に入力信号に比例した電圧を入力することにより、G
aAs基板上の集積回路の低周波領域における歪を抑制
することができる。
As described above, according to the present invention, by inputting a voltage proportional to an input signal to the back surface of a GaAs substrate,
The distortion in the low frequency region of the integrated circuit on the aAs substrate can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1のGaAsMESFETを用いたS/
H集積回路のブロック図
FIG. 1 shows an S / S using the GaAs MESFET of Example 1.
Block diagram of H integrated circuit

【図2】GaAsMESFETのVDS−ID 静特性測定
回路図
[2] V DS -I D static characteristic measurement circuit diagram of GaAsMESFET

【図3】(a)はGaAs基板裏面電位を0(V)とし
たときのGaAsMESFETのVDS−ID 特性を示す
図 (b)はGaAs基板裏面に0(V)中心5Vp-p 正弦
波を印加したときのGaAsMESFETのVDS−ID
特性を示す図
Figure 3 (a) shows V DS -I D characteristic shows a view (b) in the GaAs substrate back surface 0 (V) center 5V pp sinusoidal GaAsMESFET when formed into a zero GaAs substrate rear side potential (V) V DS -I D of GaAsMESFET at the time of applying
Diagram showing characteristics

【図4】実施例2のGaAsMESFETを用いたS/
H集積回路のブロック図
FIG. 4 shows an S / S ratio using the GaAs MESFET of Example 2.
Block diagram of H integrated circuit

【図5】(a)は高抵抗バッファ層のないGaAsME
SFETの構造断面図 (b)は高抵抗バッファ層のないGaAsMESFET
のVDS-ID特性を示す図 (c)は高抵抗バッファ層のあるGaAsMESFET
の構造断面図 (d)は高抵抗バッファ層のあるGaAsMESFET
のVDS-ID特性を示す図
FIG. 5A shows GaAsME without a high-resistance buffer layer.
(B) GaAs MESFET without high resistance buffer layer
Shows the V DS -I D characteristic (c) is a high-resistance buffer layer GaAsMESFET
(D) is a GaAs MESFET having a high resistance buffer layer.
Shows the V DS -I D characteristic

【図6】FETを用いたソースフォロア回路を示す図FIG. 6 is a diagram showing a source follower circuit using an FET.

【図7】(a)はFETを用いたソースフォロア回路の
GS-ID特性と負荷曲線を示す図 (b)はFETを用いたソースフォロア回路のVDS-ID
特性と負荷曲線を示す図
7 (a) is V DS -I D of the source follower circuit using the (b) shows FET showing the V GS -I D characteristic and the load curve of the source follower circuit using a FET
Diagram showing characteristics and load curve

【図8】FETを用いた歪の小さいソースフォロア回路FIG. 8 is a source follower circuit with small distortion using an FET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 アナログ信号入力端子(0(V)〜−2.0
(V)) 12 アナログ信号出力端子(0(V)〜−2.0
(V)) 13 クロック入力端子(ECLレベル) 14a バッファ 14b バッファ 14c バッファ 15 サンプラ 16 バッファ 17 GaAs基板 18 オペアンプ回路 21 発振器 22 アンプ 23 アンプ 24 GaAs基板 25 オペアンプ回路 26 オシロスコープ Q21 GaAsMESFET 61 信号入力端子 62 信号出力端子 63 電源端子 Q61 FET R61 抵抗 81 信号入力端子 82 信号出力端子 83 電源端子(正) 84 電源端子(負) Q81 FET Q82 FET D81 ダイオード D82 ダイオード I81 定電流源 I82 定電流源
11 Analog signal input terminal (0 (V) to -2.0
(V)) 12 analog signal output terminals (0 (V) to -2.0
(V)) 13 clock input terminal (ECL level) 14a buffer 14b buffer 14c buffer 15 sampler 16 buffer 17 GaAs substrate 18 operational amplifier circuit 21 oscillator 22 amplifier 23 amplifier 24 GaAs substrate 25 operational amplifier circuit 26 oscilloscope Q21 GaAs MESFET 61 signal input terminal Output terminal 63 Power supply terminal Q61 FET R61 Resistance 81 Signal input terminal 82 Signal output terminal 83 Power supply terminal (positive) 84 Power supply terminal (negative) Q81 FET Q82 FET D81 Diode D82 Diode I81 Constant current source I82 Constant current source

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−198746(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03F 1/30 - 1/40 H03F 3/34 - 3/50 H01L 21/335 - 21/338 (56) References JP-A-5-198746 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H03F 1/30-1/40 H03F 3/34-3 / 50 H01L 21/335-21/338

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】GaAs基板と、前記GaAs基板上に形
成した集積回路と、前記GaAs基板裏面の電極と、前
記GaAs基板上もしくはその外部に、前記集積回路の
入力信号電圧に比例した電圧を前記GaAs基板裏面の
電極に印加するための回路とを備え、前記集積回路の低
周波領域における歪を低減することを特徴とする化合物
半導体装置。
An integrated circuit formed on a GaAs substrate, an electrode on a back surface of the GaAs substrate, and a voltage proportional to an input signal voltage of the integrated circuit on or outside the GaAs substrate. A circuit for applying a voltage to an electrode on the back surface of the GaAs substrate, wherein the distortion of the integrated circuit in a low frequency region is reduced.
【請求項2】前記集積回路の入力信号電圧に比例した電
圧を前記GaAs基板裏面に印加するための回路を用い
ず、入力信号を分岐しGaAs基板裏面の電極に直接入
力することを特徴とする請求項1記載の化合物半導体装
置。
2. The method according to claim 1, wherein an input signal is branched and input directly to an electrode on the back surface of the GaAs substrate without using a circuit for applying a voltage proportional to an input signal voltage of the integrated circuit to the back surface of the GaAs substrate. The compound semiconductor device according to claim 1.
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