JP5348239B2 - High frequency switch circuit - Google Patents

High frequency switch circuit Download PDF

Info

Publication number
JP5348239B2
JP5348239B2 JP2011501486A JP2011501486A JP5348239B2 JP 5348239 B2 JP5348239 B2 JP 5348239B2 JP 2011501486 A JP2011501486 A JP 2011501486A JP 2011501486 A JP2011501486 A JP 2011501486A JP 5348239 B2 JP5348239 B2 JP 5348239B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitance
gate
terminal
additional
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011501486A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2010098051A1 (en
Inventor
裕之 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2011501486A priority Critical patent/JP5348239B2/en
Publication of JPWO2010098051A1 publication Critical patent/JPWO2010098051A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5348239B2 publication Critical patent/JP5348239B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K17/693Switching arrangements with several input- or output-terminals, e.g. multiplexers, distributors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0054Gating switches, e.g. pass gates

Abstract

The switch circuit comprises semiconductor switch blocks (210, 220) that switch between connecting and disconnecting high-frequency signals between high-frequency terminals. The proportion of parasitic capacities present in field effect transistors (FET) (31-36) that configure the semiconductor switch blocks (210, 220) are reduced through the addition of capacitative elements (51-62). The addition of these capacitative elements (51-62) makes it possible, when the switch blocks (210, 220) are off and the high-frequency signals change over time to positive and negative centered on the direct-current potential, to produce symmetric changes centered on the direct-current potential in the impedance seen from any of the high-frequency terminals, and thereby to reduce distortion.

Description

本発明は高周波信号の通過と遮断とを切り替えるための高周波スイッチ回路及びそれを実現するための半導体装置に関する。   The present invention relates to a high-frequency switch circuit for switching between passing and blocking of a high-frequency signal and a semiconductor device for realizing the same.

従来、高周波信号の通過と遮断とを切り替えるための高周波スイッチ回路が知られている。高周波スイッチ回路の構成としては、ダイオードを使用したものや、電界効果トランジスタ(FET:field effect transistor)を用いたものが知られている。   Conventionally, a high-frequency switch circuit for switching between passing and blocking of a high-frequency signal is known. As a configuration of the high-frequency switch circuit, one using a diode or one using a field effect transistor (FET) is known.

図13は、FETを用いた従来の高周波スイッチ回路20の例を示す図である。この高周波スイッチ回路20は、SPDT(単極双投:single pole double through)型の高周波スイッチ回路である。高周波スイッチ回路20は、第1スイッチブロック21と、第2スイッチブロック22と、を備える。第1スイッチブロック21および第2スイッチブロック22は、高周波信号の通過と遮断とを切り替えるSPST(単極単投:single pole single through)型の構造である。   FIG. 13 is a diagram showing an example of a conventional high-frequency switch circuit 20 using FETs. The high frequency switch circuit 20 is a SPDT (single pole double through) type high frequency switch circuit. The high frequency switch circuit 20 includes a first switch block 21 and a second switch block 22. The first switch block 21 and the second switch block 22 have a SPST (single pole single through) type structure that switches between passing and blocking high-frequency signals.

第1スイッチブロック21は、ドレインとソースとを隣接するFETで共有することによって直列接続された3つのFET 31〜33を備える。直列接続されたFET 31-33のユニットの一端は第1高周波端子1に接続され、他端は第2高周波端子2に接続されている。各FET 31-33のゲート端子は、抵抗素子41〜43を介して制御端子11に接続されている。   The first switch block 21 includes three FETs 31 to 33 connected in series by sharing a drain and a source with adjacent FETs. One end of the FET 31-33 units connected in series is connected to the first high-frequency terminal 1 and the other end is connected to the second high-frequency terminal 2. The gate terminal of each FET 31-33 is connected to the control terminal 11 via resistance elements 41-43.

同様に、第2スイッチブロック22は、ドレインとソースとを隣接するFETで共有することによって直列接続された3つのFET 34〜36を備える。直列接続されたFET 34-36のユニットの一端は第1高周波端子1に接続され、他端は第3高周波端子3に接続されている。すなわち、第1スイッチブロック21と第2スイッチブロック22とは、第1高周波端子1を共有している。各FET34-36のゲート端子は、抵抗素子44〜46を介して制御端子12に接続されている。   Similarly, the second switch block 22 includes three FETs 34 to 36 connected in series by sharing a drain and a source with adjacent FETs. One end of the units of the FETs 34-36 connected in series is connected to the first high frequency terminal 1, and the other end is connected to the third high frequency terminal 3. That is, the first switch block 21 and the second switch block 22 share the first high frequency terminal 1. The gate terminal of each FET 34-36 is connected to the control terminal 12 via the resistance elements 44-46.

このような構成からなる従来の高周波スイッチ回路20の動作を説明する。
図13の高周波スイッチ回路20において、第1スイッチブロック21の制御端子11と、第2スイッチブロック22の制御端子12と、にハイレベルまたはロウレベルの制御信号を入力する。これにより、第1スイッチブロック21と第2スイッチブロック22のオン/オフを制御する。
ここで、制御端子11と制御端子12とにハイレベルとロウレベルとの2値の制御信号を相補入力する。すると、第1高周波端子1から入力された高周波信号を第2高周波端子2または第3高周波端子3から出力させることができる。
または、第2高周波端子2と第3高周波端子3とから入力された高周波信号のうちいずれか一方を第1高周波端子1から出力させることができる。
The operation of the conventional high-frequency switch circuit 20 having such a configuration will be described.
In the high-frequency switch circuit 20 of FIG. 13, a high-level or low-level control signal is input to the control terminal 11 of the first switch block 21 and the control terminal 12 of the second switch block 22. Thereby, on / off of the first switch block 21 and the second switch block 22 is controlled.
Here, a binary control signal of high level and low level is complementarily input to the control terminal 11 and the control terminal 12. Then, the high frequency signal input from the first high frequency terminal 1 can be output from the second high frequency terminal 2 or the third high frequency terminal 3.
Alternatively, one of the high-frequency signals input from the second high-frequency terminal 2 and the third high-frequency terminal 3 can be output from the first high-frequency terminal 1.

図14は、高周波スイッチ回路20に使用されるスイッチ用FETのレイアウトの一例を示す図である。スイッチ用FETは、すなわち上記FET 31−36に対応するものである。
図14に示すように、FETは、導電性のチャネル141上に、ドレイン電極143、ソース電極144およびゲート電極142が形成された構成である。ゲート電極142には、スルーホール146を介して抵抗145が接続されている。この抵抗145は、上記抵抗素子41−46に対応するものである。
FIG. 14 is a diagram showing an example of the layout of the switching FET used in the high-frequency switching circuit 20. The switching FET corresponds to the FETs 31-36.
As shown in FIG. 14, the FET has a configuration in which a drain electrode 143, a source electrode 144, and a gate electrode 142 are formed on a conductive channel 141. A resistor 145 is connected to the gate electrode 142 through a through hole 146. The resistor 145 corresponds to the resistor elements 41-46.

ここで、スイッチ用FETではゲート幅を大きくとることが必要になる一方、ゲート幅を大きくした分だけ寄生容量が大きくなり、スイッチ特性が劣化する。そこで、一般に、スイッチ用FETでは、寄生容量による特性悪化を避けるため、ミアンダ形状ゲートを用いてゲート電極142とドレイン143およびソース電極144とが交差しないように形成することが多い。すなわち、図14に示すように、ソース電極144とドレイン電極143とは、それぞれ櫛歯状に形成され、さらに、互いの電極が対向して組み合わさるように配置されている。そして、ゲート電極142は、ソース電極144とドレイン電極143との間においてミアンダ形状に配線されている。   Here, in the switching FET, it is necessary to increase the gate width. On the other hand, the parasitic capacitance increases as the gate width increases, and the switching characteristics deteriorate. Therefore, in general, a switching FET is often formed using a meander-shaped gate so that the gate electrode 142, the drain 143, and the source electrode 144 do not intersect with each other in order to avoid deterioration of characteristics due to parasitic capacitance. That is, as shown in FIG. 14, the source electrode 144 and the drain electrode 143 are each formed in a comb-like shape, and are further arranged so that the electrodes are opposed to each other. The gate electrode 142 is wired in a meander shape between the source electrode 144 and the drain electrode 143.

高周波スイッチ回路に要求される特性としては、高周波信号が通過する際のロスや高周波端子間のアイソレーションに加え、非線形歪が少ないことが重要である。
図13に示した様な高周波スイッチ回路20における非線形歪は、スイッチ回路20を構成する各種素子の非線形性により決定される。
そして、1入力n出力のSPnT型や、n入力m出力のnPmT型のような多ポートスイッチでは、オン状態のパスに比較してオフ状態のパスが増加する。
したがって、この場合、オフ状態のパスが非線形歪の大きな発生源となる。そして、この非線形歪は、オフ状態におけるFETの寄生容量がこのFETに印加される高周波信号の電位によって大きく変化することで発生する。
As characteristics required for a high-frequency switch circuit, it is important that non-linear distortion is small in addition to loss when a high-frequency signal passes and isolation between high-frequency terminals.
The non-linear distortion in the high frequency switch circuit 20 as shown in FIG. 13 is determined by the non-linearity of various elements constituting the switch circuit 20.
In a multi-port switch such as a 1-input n-output SPnT type or an n-input m-output nPmT type, the number of off-state paths increases compared to the on-state path.
Therefore, in this case, the off-state path is a source of large nonlinear distortion. This non-linear distortion occurs when the parasitic capacitance of the FET in the off state varies greatly depending on the potential of the high-frequency signal applied to the FET.

非線形歪のうち、2次高調波歪(2f0歪)や2次の相互変調歪(IMD2歪)の様な偶数次の非線形歪は、RF動作による正負バイアスが印加された際にスイッチを構成する半導体素子のインピーダンス値がバイアス変化に対して非対称な振る舞いを示す場合に生じる。すなわち、オフ状態のFETに正電位が印加された場合のインピーダンスと負電位が印加されたときのインピーダンスとが非対称に変化すると、偶数次の非線形歪が生じる。Among nonlinear distortions, even-order nonlinear distortions such as second-order harmonic distortion (2f 0 distortion) and second-order intermodulation distortion (IMD2 distortion) constitute a switch when a positive / negative bias due to RF operation is applied. This occurs when the impedance value of the semiconductor element to be operated exhibits an asymmetric behavior with respect to the bias change. That is, when the impedance when a positive potential is applied to an off-state FET and the impedance when a negative potential is applied change asymmetrically, even-order nonlinear distortion occurs.

図15は、オフ状態のFETにおいて、ゲート・ソース間容量(Cgs)とゲート・ドレイン間容量(Cgd)のバイアス依存性の一例を示す図である。
直流電位を中心にして正負にバイアスが振られるとゲート・ソース間容量Cgsとゲート・ドレイン間容量Cgdとが変動する。すなわち、高周波端子から入力された高周波信号がその直流電位を基準に正方向および負方向に変化すると、ゲート・ソース間容量(Cgs)およびゲート・ドレイン間容量(Cgd)も変動することを示す。
ここで、FETの製造には露光の目合わせズレなど製品のばらつきや誤差を生じさせる要因がある。そして、製品にばらつきや誤差があると、ゲート・ソース間容量Cgsとゲート・ドレイン間容量Cgdとが直流電位で交差しない特性を示すことがあり得る。
このような場合、FET全体の容量特性はバイアス変化に対して非対称性をもち、偶数次歪が発生することになってしまう。
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the bias dependence of the gate-source capacitance (Cgs) and the gate-drain capacitance (Cgd) in the off-state FET.
When the bias is oscillated positively or negatively around the DC potential, the gate-source capacitance Cgs and the gate-drain capacitance Cgd change. That is, when the high-frequency signal input from the high-frequency terminal changes in the positive and negative directions with reference to the DC potential, the gate-source capacitance (Cgs) and the gate-drain capacitance (Cgd) also change.
Here, in the manufacture of FETs, there are factors causing product variations and errors such as misalignment of exposure. If there are variations or errors in the product, the gate-source capacitance Cgs and the gate-drain capacitance Cgd may exhibit characteristics that do not intersect at a DC potential.
In such a case, the capacitance characteristics of the entire FET have asymmetry with respect to the bias change, and even-order distortion will occur.

ここで、スイッチ用FETでは、一般に大きなゲート幅を持っている場合が多く、ゲートに接続される抵抗も、一般に数kΩ〜数百kΩと高い抵抗値を持っている。
図14に示したようにミアンダ型電界効果トランジスタを採用することによって寄生容量を小さくするようにはしているが、この様な大きなゲート幅や大きな抵抗値は、レイアウト上それらの素子の占める面積の増大を引き起こし、それらの素子に起因する寄生素子、特に対地容量の増大を引き起こす。
このようなFETと基板裏面との間の寄生容量(対地寄生容量と呼ぶ)は特性に大きく影響を与える。
Here, the switching FET generally has a large gate width in general, and the resistance connected to the gate generally has a high resistance value of several kΩ to several hundred kΩ.
As shown in FIG. 14, the parasitic capacitance is reduced by adopting a meander type field effect transistor, but such a large gate width and a large resistance value are the area occupied by these elements in the layout. And increase parasitic elements caused by these elements, particularly an increase in ground capacitance.
Such parasitic capacitance (referred to as ground parasitic capacitance) between the FET and the back surface of the substrate greatly affects the characteristics.

図16は、図13の従来の高周波スイッチ回路20において、第1スイッチブロック21を取り出し、寄生容量81〜83を明示した回路図である。
さらに、ここでは、高周波を通過させるとともに直流電位を遮断する容量素子91と、終端の負荷抵抗92とを追加して示している。
各FET(31〜33)には、ゲート端子に接続される寄生容量81〜83が存在する。
実際には、ドレイン端子・ソース端子に接続される寄生容量も存在しているが特性への影響は非常に限定的であるため、ここでの記載は省略する。
FIG. 16 is a circuit diagram in which the first switch block 21 is taken out and the parasitic capacitances 81 to 83 are clearly shown in the conventional high-frequency switch circuit 20 of FIG.
Furthermore, here, a capacitive element 91 that allows high frequency to pass through and cuts off the DC potential, and a terminal load resistor 92 are additionally shown.
Each FET (31 to 33) has parasitic capacitances 81 to 83 connected to the gate terminals.
Actually, there are parasitic capacitances connected to the drain terminal and the source terminal, but the influence on the characteristics is very limited, and the description is omitted here.

また、図17は、図16のスイッチ回路がオフ状態の場合の等価回路を示す図である。
この等価回路において、FET 31は、ゲート・ドレイン間の容量(Cgd)101と、ゲート・ソース間の容量(Cgs)102と、ドレイン・ソース間の容量(Cds)111と、で置き換えられる。FET 32は、ゲート・ドレイン間の容量(Cgd)103と、ゲート・ソース間の容量(Cgs)104と、ドレイン・ソース間の容量(Cds)112と、で置き換えられる。FET 33は、ゲート・ドレイン間の容量(Cgd)105と、ゲート・ソース間の容量(Cgs)106と、ドレイン・ソース間の容量(Cds)113と、で置き換えられる。
FIG. 17 is a diagram showing an equivalent circuit when the switch circuit of FIG. 16 is in an OFF state.
In this equivalent circuit, the FET 31 is replaced with a gate-drain capacitance (Cgd) 101, a gate-source capacitance (Cgs) 102, and a drain-source capacitance (Cds) 111. The FET 32 is replaced with a gate-drain capacitance (Cgd) 103, a gate-source capacitance (Cgs) 104, and a drain-source capacitance (Cds) 112. The FET 33 is replaced with a gate-drain capacitance (Cgd) 105, a gate-source capacitance (Cgs) 106, and a drain-source capacitance (Cds) 113.

ここで、対地寄生容量である容量81、82、83はゲート端子とGND間に接続されているが、各ゲート端子とGND間のパスに存在する容量より十分に小さい容量である。
例えば、容量81が接続されているゲート端子からGNDまでの経路には容量102、103、104、105、106、112、113、91等が存在するが、これらは、容量81と比較して十分に大きい容量である。そのため、容量81は近似的には容量102と並列と考えることが可能である。これは寄生容量82、83についても同様である。この近似による等価回路を図18に示す。
Here, the capacitances 81, 82, and 83, which are ground parasitic capacitances, are connected between the gate terminals and GND, but are sufficiently smaller than the capacitances existing in the path between each gate terminal and GND.
For example, there are capacitors 102, 103, 104, 105, 106, 112, 113, 91, etc. in the path from the gate terminal to which the capacitor 81 is connected to GND, but these are sufficient compared to the capacitor 81. It has a large capacity. Therefore, the capacitor 81 can be considered to be approximately parallel to the capacitor 102. The same applies to the parasitic capacitances 82 and 83. An equivalent circuit based on this approximation is shown in FIG.

従来のスイッチ回路20における偶数次歪を考えた場合、偶数次歪は、入力信号の一周期中における正負バイアスに対するインピーダンスの対称性が大きく影響する。
特に、ゲート・ドレイン間の容量(Cgd)およびゲート・ソース間の容量(Cgs)101〜106はバイアス依存を持っており、非線形に値が変化する。
そのうえ、寄生容量81〜83が存在することは、インピーダンスの対称性を悪化させ、歪も悪化させることにつながる。
When considering even-order distortion in the conventional switch circuit 20, the even-order distortion is greatly influenced by the symmetry of impedance with respect to positive and negative biases in one cycle of the input signal.
In particular, the capacitance between the gate and drain (Cgd) and the capacitance between the gate and source (Cgs) 101 to 106 have bias dependence, and their values change nonlinearly.
In addition, the presence of the parasitic capacitors 81 to 83 deteriorates the impedance symmetry and the distortion.

ここで、偶数次歪を低減する手段としては、特許文献1から特許文献12に開示される方法が知られている。   Here, as means for reducing even-order distortion, methods disclosed in Patent Document 1 to Patent Document 12 are known.

特開2005-341595公報JP 2005-341595 JP 特開2006-042138公報JP 2006-042138 JP 特開2005-323030公報JP 2005-323030 JP 特開2000-223902公報JP 2000-223902 A 特開2005-065060公報JP2005-065060 特開2005-072993公報JP2005-072993 特開2005-086420公報JP 2005-086420 JP 特開2006-211265公報JP 2006-211265 Gazette 特開2007-073815公報JP2007-073815 特開2006-237450公報JP 2006-237450 JP 特開2007-27563公報JP 2007-27563 JP 特開2008-011320公報JP 2008-011320 JP 特開2002-118123公報JP 2002-118123 A

特許文献1では、並列なパスを利用して歪成分の位相を逆転させることによりキャンセルを行なう手法を開示している。
しかしながらこの手法では、追加される回路が大きく、入力信号と近い周波数の歪信号の除去には使用できないなど、制御性と面積の点から実用性が低い。
Patent Document 1 discloses a method of performing cancellation by reversing the phase of a distortion component using parallel paths.
However, this method is not practical in terms of controllability and area, such as adding a large circuit and not being able to use it to remove a distortion signal having a frequency close to that of the input signal.

特許文献2では、反射信号によって特定周波数の信号だけを弱めることを利用する手法を開示している。
この手法は、特定の周波数を減衰させるには有効であるが、複数の周波数に対しては適用できない。
歪は複数の周波数で発生するため、歪対策には特許文献2の方法は有効ではない。
さらに、特許文献2の方法は、複数の伝送線路(配線)を作成する必要があるため、面積オーバーヘッドの都合上実用的ではない。
Patent Document 2 discloses a technique that utilizes the weakening of only a signal of a specific frequency by a reflected signal.
This method is effective for attenuating a specific frequency, but cannot be applied to a plurality of frequencies.
Since distortion occurs at a plurality of frequencies, the method of Patent Document 2 is not effective for countermeasures against distortion.
Furthermore, the method of Patent Document 2 is not practical due to the area overhead because it is necessary to create a plurality of transmission lines (wirings).

特許文献3では、電位を安定させることによって歪を低減する回路を開示している。
電位の安定によってスイッチの動作が安定するのは事実である。
しかし、特許文献3の方法は容量の非対称性を改善するものではない。
したがって、偶数次歪の改善という点では実際にはほとんど効果が得られない。
Patent Document 3 discloses a circuit that reduces distortion by stabilizing the potential.
It is true that the operation of the switch is stabilized by stabilizing the potential.
However, the method of Patent Document 3 does not improve the capacity asymmetry.
Therefore, practically no effect is obtained in terms of improving even-order distortion.

特許文献4から特許文献9に開示された構成によれば、ハンドリングパワーの向上によって高パワーにおける歪の劣化を抑制できる。
しかし、これらの構成では、通常動作領域での歪レベルを改善する効果は得られない。
また、これらの構成では、非対称要素を追加する構成のため、インピーダンスについてはむしろ歪悪化を引き起こしていた。
According to the configurations disclosed in Patent Document 4 to Patent Document 9, it is possible to suppress deterioration of distortion at high power by improving handling power.
However, with these configurations, the effect of improving the distortion level in the normal operation region cannot be obtained.
In these configurations, since an asymmetric element is added, distortion is rather deteriorated with respect to impedance.

また、特許文献1から特許文献9には、対地寄生容量に関しての記載がなく、対地寄生容量の影響による特性劣化を防ぐことはできない。   Further, Patent Document 1 to Patent Document 9 do not describe ground parasitic capacitance, and it is not possible to prevent characteristic deterioration due to the influence of ground parasitic capacitance.

一方、特許文献10から特許文献12では、対地寄生容量の対策について言及している。
特許文献10は、裏面に絶縁体を配置することによって裏面への容量を減らすことを開示している。この方法によれば、表面と裏面との間の距離を離すことにより、その間の容量を低減させることができる。そのため、方法としては一番単純な方法である。しかし、通常、裏面の大きさに比べて、表面に配置されるFETのサイズは数10μm角から100μm角程度と極微小である(例えば特許文献13にFETのサイズについて例示されている)。そのため、電気力線は表面側で集中し、容量値は表面部分でほとんど決定される。表面と裏面との間の容量を考える上では、平行平板近似は成立せず、基板厚を増加させることによる容量低減は限定的なものにしかならない。
On the other hand, Patent Document 10 to Patent Document 12 refer to measures against ground parasitic capacitance.
Patent Document 10 discloses reducing the capacity to the back surface by disposing an insulator on the back surface. According to this method, by separating the distance between the front surface and the back surface, the capacity between them can be reduced. Therefore, it is the simplest method. However, the size of the FET arranged on the front surface is usually extremely small, such as about several tens of μm square to about 100 μm square compared to the size of the back surface (for example, Patent Document 13 illustrates the size of the FET). Therefore, the electric lines of force are concentrated on the surface side, and the capacitance value is almost determined at the surface portion. In considering the capacity between the front surface and the back surface, the parallel plate approximation is not established, and the capacity reduction by increasing the substrate thickness is limited.

特許文献11では、電気力線が表面で集中するのを防ぐために、裏面やサイドゲート端子に正バイアスを印加する手法を開示している。
この方法によって対地寄生容量を小さくする効果はあるが、追加の電極や電源、すなわち、電源回路の変更が必要であるという問題がある。
Patent Document 11 discloses a method of applying a positive bias to the back surface and the side gate terminal in order to prevent electric lines of force from concentrating on the surface.
Although this method has an effect of reducing the ground parasitic capacitance, there is a problem that an additional electrode or power source, that is, a power source circuit needs to be changed.

特許文献12では、FET列の一部のゲート幅Wgを増やすという手段を開示している。
しかし、この手法では、2つの点で問題がある。
一つの問題としては、ゲート幅Wgの増加が対地寄生容量の増加も引き起こし、結果的に歪が改善しない点である。
もう一つの問題は、一部のFETの容量を増加させることは、容量増を行わないFETへの入力振幅の増加を引き起こし、回路全体としての歪は変わらないか、あるいは悪化を引き起こす可能性もある点である。
Patent Document 12 discloses means for increasing the gate width Wg of a part of the FET array.
However, there are two problems with this method.
One problem is that an increase in the gate width Wg also causes an increase in ground parasitic capacitance, and as a result, distortion is not improved.
Another problem is that increasing the capacitance of some FETs causes an increase in input amplitude to the FET that does not increase the capacitance, and the distortion of the entire circuit may not change or may deteriorate. There is a point.

本発明の目的は、前記の従来の手法と別の手段を用いて、非線形歪を改善することができる高周波スイッチ回路を提供することにある。特に、オフ状態のスイッチブロックからの偶数次の歪を低減することができる高周波スイッチ回路を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a high-frequency switch circuit capable of improving nonlinear distortion by using a means different from the conventional technique. In particular, an object of the present invention is to provide a high-frequency switch circuit that can reduce even-order distortion from an off-state switch block.

本発明では、前記の問題を解決するために、歪の原因である寄生容量の比率の低減を行う。
具体的には、他の手段の様に寄生容量そのものの低減ではなく、全体容量に占める寄生容量の割合を減少させる。
すなわち、本発明のスイッチ回路は、第1高周波端子と第2高周波端子とを結ぶ高周波信号の通過経路を印加された制御信号に応じてオン・オフする機能を有する半導体スイッチブロックを備え、第1高周波端子または第2高周波端子から入力された前記高周波信号の電位が直流電位を中心に正負に時間変化した際に、その正負に変化した電位において、いずれかの高周波端子から見た前記半導体スイッチブロックのインピーダンスが直流電位を中心に対称な変化を生じるようにこの半導体スイッチブロック中の容量を増加させる付加容量を付加し、半導体スイッチブロックが有する寄生容量の比率を低減させたことを特徴とする。
歪の発生量は、全体の容量に寄生容量が占める割合で決定するため、寄生容量の低減でなく全体容量の増加でも同様の効果が得られる。
実際の方策として、FETのゲート・ドレイン間とゲート・ソース間とに容量素子を追加する。
このような容量の付加方法として、MIM(金属−絶縁膜−金属)容量の付加や、ゲート形状を変化させることによってゲート・ドレイン間容量Cgdやゲート・ソース間容量Cgsを増加させる構造をとった容量の使用がある。
注意すべき点として、全体容量の増加の際に、非対称性の原因である対地寄生容量の増加を引き起こさない、あるいは引き起こしても全体に対する寄生容量の比率が低減する形状にしなくてはいけない。
In the present invention, in order to solve the above problem, the ratio of the parasitic capacitance that causes the distortion is reduced.
Specifically, the parasitic capacitance itself is not reduced as in other means, but the proportion of the parasitic capacitance in the total capacitance is reduced.
That is, the switch circuit of the present invention includes a semiconductor switch block having a function of turning on / off a high-frequency signal passing path connecting the first high-frequency terminal and the second high-frequency terminal in accordance with an applied control signal, When the potential of the high-frequency signal input from the high-frequency terminal or the second high-frequency terminal changes positively or negatively with respect to the DC potential, the semiconductor switch block viewed from any of the high-frequency terminals at the positive-negative potential. An additional capacitor for increasing the capacitance in the semiconductor switch block is added so that the impedance of the semiconductor switch has a symmetric change around the DC potential, and the ratio of the parasitic capacitance of the semiconductor switch block is reduced.
Since the amount of distortion is determined by the ratio of parasitic capacitance to the total capacitance, the same effect can be obtained not only by reducing the parasitic capacitance but also by increasing the total capacitance.
As an actual measure, a capacitance element is added between the gate and drain of the FET and between the gate and source.
As a method for adding such capacitance, a structure was adopted in which gate-drain capacitance Cgd and gate-source capacitance Cgs were increased by adding MIM (metal-insulating film-metal) capacitance or changing the gate shape. There is capacity usage.
It should be noted that when the total capacitance is increased, the ground parasitic capacitance that is the cause of asymmetry is not increased, or even if it is caused, the ratio of the parasitic capacitance to the whole must be reduced.

本発明によれば、非対称性の原因である、FETのゲート電極に存在する寄生容量を、容量の付加により全体容量を引き上げ、寄生容量の比率を低減することができ、オフ状態のFETの歪を低減することができる。   According to the present invention, the parasitic capacitance existing in the gate electrode of the FET, which is the cause of asymmetry, can be increased by adding the capacitance, and the ratio of the parasitic capacitance can be reduced. Can be reduced.

本発明に係る高周波スイッチ回路の第1実施形態を示す回路図。1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a high-frequency switch circuit according to the present invention. 第1実施形態の高周波スイッチ回路の第1スイッチブロックを取り出し、オフ状態の場合における寄生容量を明示した等価回路図。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram in which the first switch block of the high-frequency switch circuit according to the first embodiment is taken out and the parasitic capacitance in the off state is clearly shown. 第1実施形態において、FETがオフ状態の際、ゲート・ソース間容量(Cgs)とゲート・ドレイン間容量(Cgd)のバイアス依存性の一例を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of bias dependence of a gate-source capacitance (Cgs) and a gate-drain capacitance (Cgd) when the FET is off in the first embodiment. 第2実施形態において、高周波スイッチ回路の第1スイッチブロックを取り出し、対地寄生容量を明示した等価回路図。FIG. 10 is an equivalent circuit diagram in which the first switch block of the high-frequency switch circuit is taken out and the ground parasitic capacitance is clearly shown in the second embodiment. 比較例として、ゲート電極の寄生容量を補償する容量差の追加のみで偶数次歪の低減を図ることを試みた場合の回路例を示す図。The figure which shows the circuit example at the time of trying to reduce the even-order distortion only by the addition of the capacitance difference which compensates the parasitic capacitance of a gate electrode as a comparative example. 本発明の第1実施形態および第2実施形態の効果を実証するための実験結果を示す図。The figure which shows the experimental result for demonstrating the effect of 1st Embodiment and 2nd Embodiment of this invention. 第3実施形態において、付加容量を備えたFETを実際に実現する場合のレイアウト図。FIG. 10 is a layout diagram in the case where an FET having an additional capacitor is actually realized in the third embodiment. 第4実施形態において、付加容量を備えたFETを実際に実現する場合のレイアウト図。FIG. 10 is a layout diagram in the case where an FET having an additional capacitance is actually realized in the fourth embodiment. 第5実施形態において、付加容量を備えたFETを実際に実現する場合のレイアウト図。FIG. 10 is a layout diagram in the case where an FET having an additional capacitance is actually realized in the fifth embodiment. 付加FET 151のゲート電極152を拡大した図であり、図9の符号153で示される部分の拡大図。FIG. 10 is an enlarged view of a gate electrode 152 of an additional FET 151, and is an enlarged view of a portion indicated by reference numeral 153 in FIG. ゲート・ドレイン間容量Cgdおよびゲート・ソース間容量Cgsを大きくするための変形例を示す図。The figure which shows the modification for enlarging the gate-drain capacity | capacitance Cgd and the gate-source capacity | capacitance Cgs. 変形例1において、第1スイッチブロックに第1実施形態を適用し、第2スイッチブロックは従来の構成を適用したスイッチ回路を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a switch circuit in which the first embodiment is applied to a first switch block and a second switch block is applied with a conventional configuration in Modification 1. 背景技術の説明において、FETを用いた従来の高周波スイッチ回路を示す図。The figure which shows the conventional high frequency switch circuit using FET in description of background art. 高周波スイッチ回路に使用されるスイッチ用FETの従来のレイアウトの一例を示す図。The figure which shows an example of the conventional layout of FET for a switch used for a high frequency switch circuit. 背景技術において、FETがオフ状態の際、ゲート・ソース間容量(Cgs)とゲート・ドレイン間容量(Cgd)のバイアス依存性の一例を示す図。The figure which shows an example of the bias dependence of the capacity | capacitance between gate-sources (Cgs) and the capacity | capacitance between gate-drains (Cgd) when FET is an OFF state in background art. 図13の従来の高周波スイッチ回路において、第1スイッチブロックを取り出し、寄生容量を明示した回路図。FIG. 14 is a circuit diagram in which the first switch block is taken out and the parasitic capacitance is clearly shown in the conventional high-frequency switch circuit of FIG. 図16のスイッチ回路がオフ状態の場合の等価回路図。FIG. 17 is an equivalent circuit diagram when the switch circuit of FIG. 16 is in an OFF state. 図17の容量81を近似的に容量102と並列とみなした場合の等価回路を示す図。FIG. 18 is a diagram showing an equivalent circuit when the capacitor 81 in FIG. 17 is approximately regarded as being in parallel with the capacitor 102;

本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、スイッチに使用されるFETにおいてはドレイン端子とソース端子とは同一の構造をしている場合が多く、両端子を区別しない場合が多いが、以下の実施形態の構成を説明するにあたっては、接続関係を明確にするために、ドレイン端子とソース端子とを便宜上区別して説明する。
SPDT(単極双投:single pole double through)スイッチの場合、共有された第1高周波端子1側の端子をドレイン端子とし、第2高周波端子2もしくは第3高周波端子3側の端子をソース端子とする。
同様に、SPST(単極単投:single pole single through)の場合、第1高周波端子1側の端子をドレイン端子、第2高周波端子2側の端子をソース端子と定義する。
他の構造のスイッチに関してはそれぞれの項目で説明する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the FET used for the switch, the drain terminal and the source terminal often have the same structure, and in many cases do not distinguish between the two terminals, but in describing the configuration of the following embodiment, In order to clarify the connection relationship, the drain terminal and the source terminal will be described separately for convenience.
In the case of an SPDT (single pole double throw) switch, the shared terminal on the first high frequency terminal 1 side is the drain terminal, and the second high frequency terminal 2 or the third high frequency terminal 3 side terminal is the source terminal. To do.
Similarly, in the case of SPST (single pole single throw), a terminal on the first high frequency terminal 1 side is defined as a drain terminal, and a terminal on the second high frequency terminal 2 side is defined as a source terminal.
The switches of other structures will be described in the respective items.

(第1実施形態)
図1は、本発明に係る高周波スイッチ回路の第1実施形態を示す回路図である。
なお、以下の説明において、背景技術に示した要素と同一の要素には同じ符号を付してその説明を適宜省略する。
第1実施形態は、SPDT型の高周波スイッチ回路に本発明を適用した例である。
図1に示すように、第1実施形態の高周波スイッチ回路200は、高周波端子1と高周波端子2との間で高周波信号の通過と遮断とを切り替える第1スイッチブロック210と、高周波端子1と高周波端子3と間の高周波信号を通過または遮断する第2スイッチブロック220と、を有する。
第1スイッチブロック210と第2スイッチブロック220は、第1高周波端子1を共有している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a high-frequency switch circuit according to the present invention.
In the following description, the same elements as those shown in the background art are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
The first embodiment is an example in which the present invention is applied to an SPDT type high-frequency switch circuit.
As shown in FIG. 1, the high-frequency switch circuit 200 according to the first embodiment includes a first switch block 210 that switches between passing and blocking a high-frequency signal between the high-frequency terminal 1 and the high-frequency terminal 2, and the high-frequency terminal 1 and the high-frequency terminal. And a second switch block 220 that passes or blocks a high-frequency signal between the terminal 3 and the terminal 3.
The first switch block 210 and the second switch block 220 share the first high-frequency terminal 1.

第1スイッチブロック210は、直列接続されたFET 31、32、33と、FET31-33のゲート端子と制御端子11との間にそれぞれ設けられた抵抗素子41、42、43と、FET 31-33のゲート・ドレイン端子間とゲート・ソース端子間とにそれぞれ設けられた付加容量51、52、53、54、55、56と、を備える。   The first switch block 210 includes FETs 31, 32, 33 connected in series, resistance elements 41, 42, 43 provided between the gate terminal of the FET 31-33 and the control terminal 11, and FETs 31-33, respectively. Additional capacitors 51, 52, 53, 54, 55, 56 provided between the gate and drain terminals and between the gate and source terminals, respectively.

第2スイッチブロック220は、直列接続されたFET 34、35、36と、FET 34、35、36のゲート端子と制御端子12との間にそれぞれ設けられた抵抗素子44、45、46と、FET 34、35、36のゲート・ドレイン端子間とゲート・ソース端子間とにそれぞれ設けられた付加容量57、58、59、60、61、62と、を備える。   The second switch block 220 includes FETs 34, 35, and 36 connected in series, resistance elements 44, 45, and 46 provided between the gate terminals of the FETs 34, 35, and 36, and the control terminal 12, respectively, and FETs. And additional capacitors 57, 58, 59, 60, 61 and 62 provided between the gate and drain terminals of 34, 35 and 36 and between the gate and source terminals, respectively.

ここで、付加容量51〜62において、同じゲートに接続されているもの同士は等しい容量値を持つ。
例えば、付加容量51はFET 31のゲート・ドレイン間に設けられ、付加容量52はFET 31のゲート・ソース間に設けられているところ、付加容量51と付加容量52とは同じFET 31のゲートに接続されていることになる。したがって、付加容量51と付加容量52とは等しい容量値にする必要がある。同じように、付加容量53と付加容量54とは同じFET 32のゲートに接続されているので等しい容量値にする必要がある。
他の付加容量55〜62についても同様である。
これに対し、例えば付加容量51と付加容量53とのように同一のFETのゲートに接続されない付加容量に関しては、等しい容量値にすることは必ずしも必要ではない。
Here, in the additional capacitors 51 to 62, those connected to the same gate have the same capacitance value.
For example, the additional capacitor 51 is provided between the gate and drain of the FET 31, and the additional capacitor 52 is provided between the gate and source of the FET 31, so that the additional capacitor 51 and the additional capacitor 52 are connected to the gate of the same FET 31. Will be connected. Therefore, the additional capacitor 51 and the additional capacitor 52 need to have the same capacitance value. Similarly, since the additional capacitor 53 and the additional capacitor 54 are connected to the gate of the same FET 32, it is necessary to have the same capacitance value.
The same applies to the other additional capacitors 55 to 62.
On the other hand, for example, additional capacitors that are not connected to the gate of the same FET, such as the additional capacitor 51 and the additional capacitor 53, do not necessarily have the same capacitance value.

ただし、同一のFETのゲートに接続されない付加容量(例えば付加容量51と付加容量53との関係)についても等しい容量値にした方が発明の効果を最大限に得るためには望ましい。   However, in order to obtain the maximum effect of the present invention, it is desirable that the additional capacitances not connected to the gates of the same FET (for example, the relationship between the additional capacitance 51 and the additional capacitance 53) have the same capacitance value.

次に、第1実施形態の高周波スイッチ回路200の作用効果について説明する。
図2は、第1実施形態の高周波スイッチ回路の第1スイッチブロック210を取り出し、オフ状態の場合における寄生容量を明示した等価回路図である。
本実施形態では、付加容量51〜付加容量56を付加しているところ、これら付加容量51〜56がFET31〜33のゲート・ソース間容量101、103、105およびゲート・ドレイン間容量102、104、106と並列に設けられていることになる。そして、付加容量51〜56とFET31〜33の寄生容量101〜106とを合成して考えると、あたかもFET31〜33のゲート・ソース間容量およびゲート・ドレイン間容量が大きくなったように見なせる。
Next, the function and effect of the high frequency switch circuit 200 of the first embodiment will be described.
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram in which the first switch block 210 of the high-frequency switch circuit according to the first embodiment is taken out and the parasitic capacitance in the off state is clearly shown.
In the present embodiment, when the additional capacitors 51 to 56 are added, these additional capacitors 51 to 56 are the gate-source capacitors 101, 103, and 105 and the gate-drain capacitors 102, 104 of the FETs 31 to 33 , respectively. 106 is provided in parallel with 106. When the additional capacitors 51 to 56 and the parasitic capacitors 101 to 106 of the FETs 31 to 33 are combined, it can be considered as if the gate-source capacitance and the gate-drain capacitance of the FETs 31 to 33 are increased.

このようにFET31〜33のゲート・ソース間容量およびゲート・ドレイン間容量が大きくなることにより、寄生容量81〜83の相対的な比率が小さくなる。
これにより、寄生容量81〜83による影響が小さくなり、寄生容量81〜83に起因する非対称性を改善し、偶数次歪を低減させることができる。
As described above, the gate-source capacitance and the gate-drain capacitance of the FETs 31 to 33 are increased, so that the relative ratio of the parasitic capacitances 81 to 83 is decreased.
Thereby, the influence by the parasitic capacitances 81-83 becomes small, the asymmetry resulting from the parasitic capacitances 81-83 can be improved, and even-order distortion can be reduced.

また、各FET31〜33に対しゲート・ドレイン端子間とゲート・ソース端子間とに同じ容量値の付加容量51〜56を付加したことにより、FET自身がもっているゲート・ソース間容量Cgsとゲート・ドレイン間容量Cgdとの間のズレ分の比率を小さくすることができる。
これにより、FET31〜33のゲート・ソース間容量Cgsとゲート・ドレイン間容量Cgdがバイアス依存で非線形に変動する比率も低減させることができる。
この関係を図3に示す。
この結果、偶数次歪のみでなく奇数時歪も低減させることができる。
Further, by adding the additional capacitors 51 to 56 having the same capacitance value between the gate and drain terminals and between the gate and source terminals for each of the FETs 31 to 33 , the gate-source capacitance Cgs and the gate The ratio of deviation from the drain-to-drain capacitance Cgd can be reduced.
As a result, the ratio at which the gate-source capacitance Cgs and the gate-drain capacitance Cgd of the FETs 31 to 33 fluctuate nonlinearly depending on the bias can also be reduced.
This relationship is shown in FIG.
As a result, not only even-order distortion but also odd-time distortion can be reduced.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
第2実施形態の基本的構成は第1実施形態と同様であるが、第2実施形態では付加容量の容量値の設定に特徴を有する。
第2実施形態では、第1高周波端子側に配設される付加容量の容量値を第2高周波端子側に配置される付加容量よりもFETのゲート電極に存在する寄生容量の分だけ大きくする。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, but the second embodiment is characterized by the setting of the capacitance value of the additional capacitor.
In the second embodiment, the capacitance value of the additional capacitor disposed on the first high-frequency terminal side is made larger than the additional capacitor disposed on the second high-frequency terminal side by the amount of parasitic capacitance existing in the FET gate electrode.

具体的に説明する。
図4は、第2実施形態において、高周波スイッチ回路の第1スイッチブロック310を取り出し、対地寄生容量を明示した等価回路である。
第2実施形態において、FET 31-33のゲート・ドレイン端子間とゲート・ソース端子間とにそれぞれ付加容量71、72、73、74、75、76が設けられている。
ここで、FET 31のゲート・ドレイン端子間とゲート・ソース端子間とにそれぞれ設けられた付加容量71、72の容量値をCadd_gdとCadd_gsとで表わす。すなわち、FET 31からみて第1高周波端子側に配設された付加容量71の容量値をCadd_gdとする。また、FET 31からみて第2高周波端子側に配設された付加容量72の容量値をCadd_gsとする。
This will be specifically described.
FIG. 4 is an equivalent circuit in which the first switch block 310 of the high-frequency switch circuit is extracted and the ground parasitic capacitance is clearly shown in the second embodiment.
In the second embodiment, additional capacitors 71, 72, 73, 74, 75, and 76 are provided between the gate and drain terminals and between the gate and source terminals of the FET 31-33, respectively.
Here, the capacitance values of the additional capacitors 71 and 72 provided between the gate and drain terminals and between the gate and source terminals of the FET 31 are represented by Cadd_gd and Cadd_gs, respectively. That is, the capacitance value of the additional capacitor 71 arranged on the first high frequency terminal side as viewed from the FET 31 is Cadd_gd. Also, the capacitance value of the additional capacitor 72 disposed on the second high frequency terminal side as viewed from the FET 31 is Cadd_gs.

また、FET 31のゲート電極に存在する寄生容量(容量81)の容量値をCpとする。
このとき、ゲート・ソース端子間の付加容量72の容量値Cadd_gsよりもゲート・ドレイン端子間の付加容量71の容量値Cadd_gdをゲート電極に存在する寄生容量(容量81)の容量値Cpの分だけ大きくする。
すなわち、次の関係にする。
Further, the capacitance value of the parasitic capacitance (capacitance 81) existing in the gate electrode of the FET 31 is Cp.
At this time, the capacitance value Cadd_gd of the additional capacitance 71 between the gate and drain terminals is equivalent to the capacitance value Cp of the parasitic capacitance (capacitance 81) existing in the gate electrode, rather than the capacitance value Cadd_gs of the additional capacitance 72 between the gate and source terminals. Enlarge.
That is, the following relationship is established.

Cadd_gd=Cadd_gs+Cp   Cadd_gd = Cadd_gs + Cp

すなわち、付加容量71は、付加容量72よりも寄生容量81の容量値(Cp)だけ大きい容量値にする。
付加容量73は、付加容量74よりも寄生容量82の容量値(Cp)だけ大きい容量値にする。
付加容量75は、付加容量76よりも寄生容量83の容量値(Cp)だけ大きい容量値にする。
That is, the additional capacitor 71 has a capacitance value larger than the additional capacitor 72 by the capacitance value (Cp) of the parasitic capacitor 81.
The additional capacitor 73 has a capacitance value larger than the additional capacitor 74 by the capacitance value (Cp) of the parasitic capacitor 82.
The additional capacitance 75 has a capacitance value larger than the additional capacitance 76 by the capacitance value (Cp) of the parasitic capacitance 83.

なお、同じ関係にある付加容量、例えば付加容量71と付加容量73に関しては、その容量値についての設計上の制約はない。
ただし、同じ関係にある付加容量については、等しい容量値にしたほうが本発明の効果を最大限に得るためには望ましい。
例えば、付加容量71と付加容量73と付加容量75とは同じ容量値にすることが好ましい。
また、付加容量72と付加容量74と付加容量76とは同じ容量値にすることが好ましい。
There are no design restrictions on the capacitance values of the additional capacitors having the same relationship, for example, the additional capacitor 71 and the additional capacitor 73.
However, it is desirable that the additional capacitors having the same relationship have the same capacitance value in order to obtain the maximum effect of the present invention.
For example, the additional capacity 71, the additional capacity 73, and the additional capacity 75 are preferably set to the same capacity value.
Further, it is preferable that the additional capacity 72, the additional capacity 74, and the additional capacity 76 have the same capacity value.

次に、第2実施形態の作用効果について説明する。
各FET 31−33には対地寄生容量81、82、83の分だけ非対称性があるところ、付加容量71〜76の容量差によってこれを補償している。
すなわち、FET 31についてみると、ゲート・ソース間の合成容量(容量101と付加容量71との和)は、ゲート・ドレイン間の合成容量(容量102と付加容量72と寄生容量81との和)に等しい設計となっている。
このような設計にすることによってインピーダンスの非対称性を改善し、偶数歪を低減させることができる。
Next, functions and effects of the second embodiment will be described.
Each FET 31-33 has asymmetry corresponding to the ground parasitic capacitances 81, 82, 83, and this is compensated by the capacitance difference of the additional capacitances 71-76.
That is, regarding FET 31, the combined capacitance between the gate and the source (the sum of the capacitance 101 and the additional capacitance 71) is the combined capacitance between the gate and the drain (the sum of the capacitance 102, the additional capacitance 72, and the parasitic capacitance 81). Design equal to
With such a design, impedance asymmetry can be improved and even-numbered distortion can be reduced.

ここで、単純に考えると、ゲート電極の寄生容量81〜83を補償する容量差の追加のみで偶数次歪の低減を図ることができるようにも思える。
この場合、図5に示す回路例になる。
図5中において第1高周波端子とゲート電極間に付加した容量301〜306がゲート電極の寄生容量と平衡に設計されている。
しかしながら、実デバイスにおいては、微小容量の制御は困難であるいう問題がある。すなわち、容量制御可能なレベルの下限が存在する。そのため、寄生容量81〜83を補償して偶数次歪の低減を十分に図ることは、図5のような容量差の追加のみでは困難である。
Here, simply considering, it seems that even-order distortion can be reduced only by adding a capacitance difference that compensates for the parasitic capacitances 81 to 83 of the gate electrode.
In this case, the circuit example shown in FIG. 5 is obtained.
In FIG. 5, capacitors 301 to 306 added between the first high-frequency terminal and the gate electrode are designed in balance with the parasitic capacitance of the gate electrode.
However, an actual device has a problem that it is difficult to control a minute capacity. That is, there is a lower limit of a level at which capacity control is possible. Therefore, it is difficult to compensate for the parasitic capacitances 81 to 83 and sufficiently reduce even-order distortion only by adding a capacitance difference as shown in FIG.

本第2実施形態では、寄生容量81〜83の補償分だけを追加するのではなく、ゲート・ソース間とゲート・ドレイン間に付加容量(71〜76)を追加し、これら付加容量(71〜76)の容量値設計によって更なる偶数次歪の低減を図るものである。
これにより、寄生容量81〜83の比率が小さくなることに加え、さらに、実デバイスでも十分な制御可能な大きさの付加容量(71〜76)によって寄生容量81〜83を補償する容量設計を行っている。
これにより、現実的であり、かつ、高度に精密な歪低減を実現できるという画期的な効果を奏する。
In the second embodiment, not only the compensation of the parasitic capacitances 81 to 83 is added, but additional capacitances (71 to 76) are added between the gate and the source and between the gate and the drain, and these additional capacitances (71 to 76) are added. The capacitance value design in (76) is intended to further reduce even-order distortion.
As a result, in addition to reducing the ratio of the parasitic capacitances 81 to 83, we also designed a capacitance that compensates for the parasitic capacitances 81 to 83 with additional capacitors (71 to 76) that are sufficiently controllable even in actual devices. ing.
Thereby, there is an epoch-making effect that a realistic and highly precise distortion reduction can be realized.

(実験例1)
図6は、本発明の第1実施形態および第2実施形態の効果を実証するための実験結果である。
図6は、従来技術(図13に示した回路構成)、第1実施形態、図5の場合、および、第2実施形態の各回路において実際に偶数次歪を測定した結果を示す図である。
対策の無いもの(従来技術)より、第1実施形態では15dBの改善があり、更に第2実施形態では30dBの改善があることが示された。
(Experiment 1)
FIG. 6 shows the experimental results for demonstrating the effects of the first and second embodiments of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing results of actually measuring even-order distortion in each circuit of the prior art (the circuit configuration shown in FIG. 13), the first embodiment, FIG. 5, and the second embodiment. .
From the case of no measures (prior art), it was shown that there was an improvement of 15 dB in the first embodiment and further an improvement of 30 dB in the second embodiment.

なお、上記第1実施形態および第2実施形態に示したように、本発明ではスイッチブロックが直列接続のFETで構成されている場合、この直列に接続されたFET列の全てに対して付加容量を設ける必要がある。
ここで、特許文献12にはFET列うち一番端のFETのゲート電極の幅Wgを増加させてFETのゲート・ソース間およびゲート・ドレイン間の容量値を増やす方法を提示している。
しかし、このような方法は有効ではない。
As shown in the first embodiment and the second embodiment, in the present invention, when the switch block is composed of series-connected FETs, the additional capacitance is added to all of the series-connected FET arrays. It is necessary to provide.
Here, we present a method for increasing the capacitance value between the most between end increases the width Wg of the gate electrode of the FET of the gate and source of the FET and the gate and drain of the FET column Patent Document 12.
However, such a method is not effective.

例えば、3つのFETからなるFET列を仮定する。
また、FET列のうちの一つである第1FETのゲート電極幅Wgを対地寄生容量の増加なしに2倍に増やすことができたと仮定する。
従来の構成では、入力振幅は全てのFETに均一(1/3)にかかっていた。
それに対し、ゲート電極幅Wgの増加によるインピーダンスの変化により、入力振幅は第1FETに1/5かかり、第2および第3のFETには2/5ずつかかることになる。
ここでさらに、発生する偶数次歪はFETにかかる振幅に比例すると仮定する。すると、第1FETからの偶数次歪は従来の0.3倍となる。しかしその一方、第2および第3のFETからの偶数次歪は1.2倍となってしまう。すると、全体としては、従来構成に比べて0.9倍の偶数次歪が発生することとなる。
For example, assume a FET string composed of three FETs.
Further, it is assumed that the gate electrode width Wg of the first FET, which is one of the FET arrays, can be doubled without increasing the ground parasitic capacitance.
In the conventional configuration, the input amplitude is uniformly (1/3) applied to all FETs.
On the other hand, due to the change in impedance due to the increase in the gate electrode width Wg, the input amplitude takes 1/5 for the first FET and 2/5 for the second and third FETs.
Here, it is further assumed that the generated even-order distortion is proportional to the amplitude applied to the FET. Then, the even-order distortion from the first FET becomes 0.3 times that of the prior art. However, the even-order distortion from the second and third FETs is 1.2 times. Then, as a whole, even-order distortion that is 0.9 times that of the conventional configuration is generated.

ただし、上記の仮定にはそもそも不可能な理想状態を考えており、実際には、FETから出るひずみは振幅増により非線形に増加する。
さらに、ゲート電極の幅Wgを増加させた際に対地寄生容量の増加を0とすることは根本的に不可能である。
However, an ideal state that is impossible in the first place is considered, and in practice, the distortion generated from the FET increases nonlinearly with an increase in amplitude.
Furthermore, it is fundamentally impossible to make the increase in ground parasitic capacitance zero when the width Wg of the gate electrode is increased.

これに対し、本発明の実施形態では、全てのFETの容量を倍にした場合を仮定すると、全体のインピーダンスは変わるものの、FET間の振幅分配はそのままであり、トータルとして偶数次歪は理想的には従来の0.5倍となる。
実際には非線形性の影響等もあり、従来の0.6倍程度となるが、それでも有効に偶数次歪改善が実現できることが分かる。
On the other hand, in the embodiment of the present invention, assuming that the capacitance of all FETs is doubled, the overall impedance changes, but the amplitude distribution between the FETs remains the same, and the even-order distortion is ideal as a total. Is 0.5 times that of the prior art.
Actually, there is an influence of non-linearity, etc., which is about 0.6 times that of the prior art, but it can be seen that even-order distortion can be improved effectively.

(第3実施形態)
次に、第3実施形態として、本発明のスイッチ回路を実現するための具体的なレイアウトについて説明する。
なお、スイッチ回路の構成においては、ドレイン端子とソース端子はほぼ対称であるため、レイアウト図の説明においては、便宜上、図の左側をソース端子とし、右側をドレイン端子とする。
(Third embodiment)
Next, as a third embodiment, a specific layout for realizing the switch circuit of the present invention will be described.
In the configuration of the switch circuit, since the drain terminal and the source terminal are substantially symmetrical, in the description of the layout diagram, for the sake of convenience, the left side of the figure is the source terminal and the right side is the drain terminal.

図7は、付加容量(51〜62または71〜76)を備えたFET 31〜36を実際に実現する場合のレイアウト図である。
図7において、ミアンダ型電界効果トランジスタが構成されており、すなわち、導電性チャネル141上に、ドレイン電極143、ソース電極144およびゲート電極142が形成されている。
ゲート電極142には、スルーホール146を介して抵抗145が接続されている。抵抗145は、図1における抵抗41〜46に対応する。
ここで、ゲート電極142は、スルーホール147を介して付加容量となる容量素子148に接続されている。
この容量素子148は、ゲート電極142とソース電極144との間、および、ゲート電極142とドレイン電極143との間に容量を付加する構成である。すなわち、付加容量148は、ゲート電極に繋がった金属板400と、ソース電極144につながった金属板401と、ドレイン電極143につながった金属板402と、を有している。そして、金属板400との間に絶縁層を介在した状態で金属板401と金属板402とが金属板400に対向配置されている。このような構成により、付加容量(51〜62または71〜76)を備えたFET31〜36を実現することができる。
FIG. 7 is a layout diagram in the case of actually realizing FETs 31 to 36 having additional capacitors (51 to 62 or 71 to 76).
In FIG. 7, a meander-type field effect transistor is configured, that is, a drain electrode 143, a source electrode 144, and a gate electrode 142 are formed on a conductive channel 141.
A resistor 145 is connected to the gate electrode 142 through a through hole 146. The resistor 145 corresponds to the resistors 41 to 46 in FIG.
Here, the gate electrode 142 is connected to a capacitor element 148 serving as an additional capacitor through a through hole 147.
This capacitive element 148 is configured to add capacitance between the gate electrode 142 and the source electrode 144 and between the gate electrode 142 and the drain electrode 143. That is, the additional capacitor 148 includes a metal plate 400 connected to the gate electrode, a metal plate 401 connected to the source electrode 144, and a metal plate 402 connected to the drain electrode 143. In addition, the metal plate 401 and the metal plate 402 are disposed to face the metal plate 400 with an insulating layer interposed between the metal plate 400 and the metal plate 400. With such a configuration, FETs 31 to 36 having additional capacitors (51 to 62 or 71 to 76) can be realized.

なお、図7では、付加容量をゲート端子の末端に配置した例を示したが、付加容量の配置場所に関しては設計事項であり、適宜選択可能である。
例えば、抵抗145に近いスルーホール146の近辺に付加容量を配置してもよく、FETを分割して真ん中に付加容量を配置しても良い。
Although FIG. 7 shows an example in which the additional capacitor is arranged at the end of the gate terminal, the arrangement location of the additional capacitor is a design matter and can be appropriately selected.
For example, an additional capacitor may be arranged in the vicinity of the through hole 146 close to the resistor 145, or the additional capacitor may be arranged in the middle by dividing the FET.

(第4実施形態)
次に第4実施形態について説明する。
図8は、付加容量(51〜62または71〜76)を備えたFET31〜36を実際に実現する場合のレイアウト図である。
第4実施形態では、ゲート電極142がスルーホール147を介して付加容量としての容量素子149に接続されている。
この容量素子149は、ゲート電極142とソース電極144との間、および、ゲート電極142とドレイン電極143との間に容量を付加する構成である。
容量素子149は、配線金属や他の金属を利用して作成したもので、一般にはインターデジタルキャパシタと呼ばれるものである。
図8では、それぞれの金属が1本ずつの場合の単純化した場合であるが、実際の一般に利用されるインターデジタルキャパシタの様に、多数の金属線を交互に配置しても良い。
この図では、容量素子はゲート端子の末端に配置されているが、配置場所に関しては設計項目であるため、抵抗145に近いスルーホール146の近辺に配置してもよく、FETを分割して真ん中に配置しても良い。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described.
FIG. 8 is a layout diagram in the case of actually realizing FETs 31 to 36 having additional capacitors (51 to 62 or 71 to 76).
In the fourth embodiment, the gate electrode 142 is connected to the capacitor element 149 as an additional capacitor through the through hole 147.
The capacitive element 149 is configured to add capacitance between the gate electrode 142 and the source electrode 144 and between the gate electrode 142 and the drain electrode 143.
The capacitive element 149 is formed using a wiring metal or another metal, and is generally called an interdigital capacitor.
Although FIG. 8 shows a simplified case where each metal is one, a large number of metal lines may be alternately arranged like an actual generally used interdigital capacitor.
In this figure, the capacitive element is arranged at the end of the gate terminal, but it is a design item with respect to the arrangement location, so it may be arranged near the through hole 146 close to the resistor 145, and the FET is divided into the middle. You may arrange in.

(第5実施形態)
次に第5実施形態について説明する。
図9は、付加容量(51〜62または71〜76)を備えたFET31〜36を実際に実現する場合のレイアウト図である。
第5実施形態では、付加容量を追加FETによって構成する点に特徴を有する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described.
FIG. 9 is a layout diagram in the case of actually realizing FETs 31 to 36 having additional capacitors (51 to 62 or 71 to 76).
The fifth embodiment is characterized in that the additional capacitor is configured by an additional FET.

すなわち、スイッチとしてのFET部分は、ミアンダ型電界効果トランジスタである。
そして、ゲート電極の一方はスルーホール146を介して抵抗145に接続されている。
ここで、図9では、スイッチ用FET 150の構成に加えて、容量を付加するための付加FET 151がある。
付加FET 151は、スイッチ用FET 150と同様にミアンダ型電界効果トランジスタの構造であり、スイッチ用FET 150と連続して設けられている。すなわち、スイッチ用FET 150のゲート電極142は付加FET 151のゲート端子152に連続している。スイッチ用FET 151のドレイン電極143およびソース電極144はそれぞれ延長され、付加FET 151のドレイン電極およびソース電極として連続している。
That is, the FET portion as a switch is a meander type field effect transistor.
One of the gate electrodes is connected to the resistor 145 through the through hole 146.
Here, in FIG. 9, in addition to the configuration of the switching FET 150, there is an additional FET 151 for adding capacitance.
The additional FET 151 has a meander-type field effect transistor structure similar to the switching FET 150 and is provided continuously with the switching FET 150. That is, the gate electrode 142 of the switching FET 150 is continuous with the gate terminal 152 of the additional FET 151. The drain electrode 143 and the source electrode 144 of the switching FET 151 are extended, and are continuous as the drain electrode and the source electrode of the additional FET 151.

ただし、付加FET 151のゲート電極152は、スイッチ用FET 150に比べて、ゲート・ドレイン間容量Cgdおよびゲート・ソース間容量Cgsを大きくする構造になっている。   However, the gate electrode 152 of the additional FET 151 has a structure in which the gate-drain capacitance Cgd and the gate-source capacitance Cgs are larger than those of the switching FET 150.

図10は、付加FET 151のゲート電極152を拡大した図であり、図9の符号153で示される部分の拡大図に相当する。
図10に示すように、付加FET 151のゲート電極152は、ドレイン電極143およびソース端子144に向けて複数の突起を有する。これにより、ゲート電極152の周囲長が長くなる。すると、ゲート・ドレイン間の容量Cgdとゲート・ソース間の容量Cgsとを大きくすることができる。
このとき、対地寄生容量も増加するが、ゲート電極152に突起を設けたことによりソース電極144およびドレイン電極143に対向するゲート電極152の面積がより大きく増加するため、ゲート・ドレイン間の容量Cgdおよびゲート・ソース間の容量Cgsの増加分は対地寄生容量の増加よりも大きくなる。
FIG. 10 is an enlarged view of the gate electrode 152 of the additional FET 151, and corresponds to an enlarged view of a portion indicated by reference numeral 153 in FIG.
As shown in FIG. 10, the gate electrode 152 of the additional FET 151 has a plurality of protrusions toward the drain electrode 143 and the source terminal 144. As a result, the peripheral length of the gate electrode 152 becomes longer. Then, the gate-drain capacitance Cgd and the gate-source capacitance Cgs can be increased.
At this time, the parasitic capacitance to the ground also increases, but since the area of the gate electrode 152 facing the source electrode 144 and the drain electrode 143 increases more greatly by providing the gate electrode 152, the gate-drain capacitance Cgd The increase in the capacitance Cgs between the gate and the source is larger than the increase in the ground parasitic capacitance.

また、図11は、ゲート・ドレイン間容量Cgdおよびゲート・ソース間容量Cgsを大きくするための変形例である。この図11では、対向するソース電極144とドレイン電極143との間において付加FET 151のゲート電極152を蛇行させている。
これにより、ソース電極144およびドレイン電極143に対向するゲート電極152の面積がより大きく増加する。
FIG. 11 shows a modification for increasing the gate-drain capacitance Cgd and the gate-source capacitance Cgs. In FIG. 11, the gate electrode 152 of the additional FET 151 is meandered between the opposing source electrode 144 and drain electrode 143.
Thereby, the area of the gate electrode 152 facing the source electrode 144 and the drain electrode 143 is greatly increased.

このような構成により、付加容量(51〜62または71〜76)を備えたFET31〜36を実現することができる。   With such a configuration, FETs 31 to 36 having additional capacitors (51 to 62 or 71 to 76) can be realized.

なお、本発明においては、付加容量51〜62の追加方法として、本発明の原理から、単純なゲート幅Wgの増加による容量増加の利用はできない。
前記の様に非対称性の原因である対地寄生容量は、表面側のFETの面積に比例して増加する。
そのため、ゲート幅Wgの増加は、付加容量51〜62を増加させる一方で、それと同時に対地寄生容量81〜83も増加させることになってしまう。
したがって、単純なゲート幅Wgの増大では、寄生容量(81〜83)の比率を低減する、または寄生容量の差を補償するという本発明の構成を実現することはできない。
この点、上記第3実施形態から第5実施形態によれば、対地寄生容量81〜83の増加を招くこと無しに、付加容量を設けることができるという効果を奏する。
In the present invention, as a method of adding the additional capacitors 51 to 62, it is not possible to use the increase in capacitance by simply increasing the gate width Wg from the principle of the present invention.
As described above, the ground parasitic capacitance that causes asymmetry increases in proportion to the surface area of the FET.
Therefore, the increase in the gate width Wg increases the additional capacitances 51 to 62, and at the same time increases the ground parasitic capacitances 81 to 83.
Therefore, a simple increase in the gate width Wg cannot realize the configuration of the present invention in which the ratio of the parasitic capacitances (81 to 83) is reduced or the difference in parasitic capacitance is compensated.
In this regard, according to the third to fifth embodiments, the additional capacitance can be provided without increasing the ground parasitic capacitance 81 to 83.

(変形例1)
スイッチブロックが2つ以上存在するスイッチ回路において、各スイッチブロックに対して異なる仕様・要求が存在する場合には、全てのスイッチブロックを同一構成にする必要性は必ずしもなく、その一部のスイッチブロックに対して本発明を適用してもよいことはもちろんである。
たとえば、第1スイッチブロックに前記第1実施形態または第2実施形態の構成を適用し、第2スイッチブロックは従来の構成を適用したスイッチ回路であってもよい。
(Modification 1)
In a switch circuit having two or more switch blocks, if there are different specifications / requirements for each switch block, it is not always necessary to configure all the switch blocks in the same configuration. Of course, the present invention may be applied.
For example, the configuration of the first embodiment or the second embodiment may be applied to a first switch block, and the second switch block may be a switch circuit to which a conventional configuration is applied.

図12は、第1スイッチブロック210に前記第1実施形態を適用し、第2スイッチブロック22は従来の構成を適用したスイッチ回路である。
例えば、単純な送受信のための切り替えスイッチ回路として、図12に示す構成を用いたとする。そして、送信回路を第3高周波端子3に接続し、受信回路を第2高周波端子2に接続し、アンテナを第1高周波端子1に接続して使用するとする。この場合、歪が問題となる送信時には、第1スイッチブロック210がオフ状態となり、第2スイッチブロック22がオン状態となるが、第1高周波端子1と第2高周波端子2と間は低インピーダンスとなる。この状態で、オフ状態となっている第1スイッチブロック210は、第1実施形態にて説明した様に偶数次歪の低減の効果を奏する。
FIG. 12 is a switch circuit in which the first embodiment is applied to the first switch block 210, and the second switch block 22 is a conventional circuit.
For example, assume that the configuration shown in FIG. 12 is used as a changeover switch circuit for simple transmission and reception. Then, it is assumed that the transmitter circuit is connected to the third high frequency terminal 3, the receiver circuit is connected to the second high frequency terminal 2, and the antenna is connected to the first high frequency terminal 1 for use. In this case, at the time of transmission in which distortion is a problem, the first switch block 210 is turned off and the second switch block 22 is turned on, but the first high frequency terminal 1 and the second high frequency terminal 2 have a low impedance. Become. In this state, the first switch block 210 in the off state has an effect of reducing even-order distortion as described in the first embodiment.

一方、受信時には、第2スイッチブロックがオフ状態となり、第1スイッチブロックがオン状態となる。
このとき、スイッチ回路500自体の歪の低減効果はないが、元々受信時にはパワーが低いため歪は問題とならない。
On the other hand, at the time of reception, the second switch block is turned off and the first switch block is turned on.
At this time, there is no effect of reducing the distortion of the switch circuit 500 itself, but the distortion is not a problem because the power is originally low at the time of reception.

以上のように、本発明ではオフ状態のスイッチブロックから生じる偶数次歪を低減できるため、高周波信号が直流電位を中心に正負に時間変化した際に、アンテナ端子等のパワーの高い信号が通過する高周波端子から見たインピーダンスが直流電位を中心に対称な変化を生じるように第1実施形態または第2実施形態を適用する。   As described above, in the present invention, even-order distortion generated from an off-state switch block can be reduced, so that a high-power signal such as an antenna terminal passes when a high-frequency signal changes over time with a DC potential as a center. The first embodiment or the second embodiment is applied so that the impedance viewed from the high-frequency terminal changes symmetrically about the DC potential.

また、第1実施形態と第2実施形態とを併用してもよいことはもちろんである。   Of course, the first embodiment and the second embodiment may be used in combination.

なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えうることはもちろんである。
第1および第2の実施の形態では、例としてSPDTを用いたが、本発明の構成はSPDTに限定されることは無く、nポートとmポートの入出力を切り替えるnPmTスイッチにおいても利用可能である。
また、例としては直列接続されたFETの個数が3個の場合を示したが、これに限定されること無く、FET個数が2個以下や4個以上においても利用可能である。
また、第1実施形態または第2実施形態に対し、本発明の効果を阻害しない限度において他の要素を加えてもよいことはもちろんであり、例えば特許文献10,11などの手法と併用することも可能である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
In the first and second embodiments, the SPDT is used as an example. However, the configuration of the present invention is not limited to the SPDT, and can also be used in an nPmT switch that switches input / output between an n port and an m port. is there.
Further, as an example, the case where the number of FETs connected in series is three is shown, but the present invention is not limited to this, and the present invention can be used even when the number of FETs is two or less or four or more.
In addition, other elements may be added to the first embodiment or the second embodiment as long as the effects of the present invention are not hindered. For example, the methods described in Patent Documents 10 and 11 may be used in combination. Is also possible.

付加容量をFETに付加する構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、例示以外の構成でも同様の効果を得ることはもちろん可能である。
また、第3実施形態、第4実施形態および第5実施形態の手法を併用して、スイッチ回路中のFETに付加容量を付加してもよい。
The configuration in which the additional capacitor is added to the FET is not limited to the above-described embodiment, and it is of course possible to obtain the same effect with a configuration other than the example.
Further, an additional capacitor may be added to the FET in the switch circuit by using the methods of the third embodiment, the fourth embodiment, and the fifth embodiment in combination.

この出願は、2009年2月25日に出願された日本出願特願2009−041903を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。   This application claims the priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2009-041903 for which it applied on February 25, 2009, and takes in those the indications of all here.

1、2、3…高周波端子、11、12…制御端子、21、22、210、220…SPSTスイッチブロック、31、32、33、34、35、36…電界効果トランジスタ、41、42、43、44、45、46…抵抗素子、51〜62、71〜76…容量素子、81、82、83…対地寄生容量、91…直流遮断用容量素子、92…終端抵抗、101、102、103、104、105、106…ゲート・ソース間容量、ゲート・ドレイン間容量(Cgd,Cgs)、111、112、113…ドレイン・ソース間容量(Cds)、141…チャネル部分、142…ゲート金属、143、144…ドレイン電極もしくはソース電極、145…抵抗素子、146、147…スルーホール等、148、149…容量素子、151…容量追加用電界効果トランジスタ、152…ゲート電極、200…高周波スイッチ回路。   1, 2, 3 ... high frequency terminals, 11, 12 ... control terminals, 21, 22, 210, 220 ... SPST switch blocks, 31, 32, 33, 34, 35, 36 ... field effect transistors, 41, 42, 43, 44, 45, 46 ... resistive elements, 51-62, 71-76 ... capacitive elements, 81, 82, 83 ... ground parasitic capacitances, 91 ... DC blocking capacitive elements, 92 ... termination resistors, 101, 102, 103, 104 105, 106: gate-source capacitance, gate-drain capacitance (Cgd, Cgs), 111, 112, 113 ... drain-source capacitance (Cds), 141: channel portion, 142: gate metal, 143, 144 ... drain electrode or source electrode, 145 ... resistance element, 146, 147 ... through hole, etc. 148, 149 ... capacitive element, 151 ... field effect transistor for adding capacitance, 152 ... gate electrode, 200 ... high frequency switch circuit.

Claims (7)

第1高周波端子と第2高周波端子とを結ぶ高周波信号の通過経路を印加された制御信号に応じてオン・オフする機能を有する半導体スイッチブロックを備え、
記半導体スイッチブロックは、ドレイン端子とソース端子とを相互に直列接続したn個(n≧2)の電界効果トランジスタからなり、
前記第1高周波端子に第1番目の前記電界効果トランジスタのドレイン端子が接続され、前記第2高周波端子に第n番目の前記電界効果トランジスタのソース端子が接続され、
電界効果トランジスタの各々のゲート端子と制御信号端子との間に、抵抗素子、インダクタ素子、または、抵抗素子とインダクタ素子との並列接続もしくは直列接続による回路接続され、
第1高周波端子または第2高周波端子から入力された前記高周波信号の電位が直流電位を中心に正負に時間変化した際に、その正負に変化した電位において、いずれかの高周波端子から見た前記半導体スイッチブロックのインピーダンスが直流電位を中心に対称な変化を生じるように、前記半導体スイッチブロックを構成する電界効果トランジスタのゲート端子に存在する寄生容量の比率を低減するために、前記半導体スイッチブロック中の容量を増加させるための付加容量が付加されており、
前記付加容量は、ゲート・ドレイン端子間の容量とゲート・ソース端子間の容量との両方を増加させるように付加されている
ことを特徴とするスイッチ回路。
A semiconductor switch block having a function of turning on and off a high-frequency signal passing path connecting the first high-frequency terminal and the second high-frequency terminal in accordance with an applied control signal;
Before Symbol semiconductor switch block, it becomes the drain terminal and the source terminal of a field effect transistor of each other to n connected in series (n ≧ 2),
A drain terminal of the first field effect transistor is connected to the first high frequency terminal, and a source terminal of the nth field effect transistor is connected to the second high frequency terminal;
Between each gate terminal of the field effect transistor and the control signal terminal, a resistor element, an inductor element, or a circuit by parallel connection or series connection of the resistor element and the inductor element is connected ,
When the potential of the high-frequency signal input from the first high-frequency terminal or the second high-frequency terminal changes in time positively or negatively around a DC potential, the semiconductor viewed from any of the high-frequency terminals at the positive-negative potential. In order to reduce the ratio of the parasitic capacitance existing at the gate terminal of the field effect transistor that constitutes the semiconductor switch block so that the impedance of the switch block causes a symmetric change around the DC potential , Additional capacity is added to increase capacity,
The switch circuit is characterized in that the additional capacitor is added so as to increase both the capacitance between the gate and drain terminals and the capacitance between the gate and source terminals .
請求項に記載のスイッチ回路において、
電界効果トランジスタのゲート・ドレイン端子間の容量の容量値と該端子間に接続された付加容量の容量値と和をCgdとし、
電界効果トランジスタのゲート・ソース端子間の容量の容量値と該端子間に接続された付加容量の容量値との和をCgsとした場合に、
CgdとCgsとが等しい
ことを特徴とするスイッチ回路。
The switch circuit according to claim 1 ,
The sum of the capacitance value of the capacitance between the gate and drain terminals of the field effect transistor and the capacitance value of the additional capacitance connected between the terminals is Cgd,
When the sum of the capacitance value of the capacitance between the gate and source terminals of the field effect transistor and the capacitance value of the additional capacitance connected between the terminals is Cgs,
A switch circuit characterized in that Cgd and Cgs are equal.
請求項に記載のスイッチ回路において、
一の前記半導体スイッチブロックを構成する全ての電界効果トランジスタについて、CgdとCgsとが等しい値である
ことを特徴とするスイッチ回路。
The switch circuit according to claim 2 ,
Cgd and Cgs are equal values for all field effect transistors constituting one semiconductor switch block.
請求項に記載のスイッチ回路において、
電界効果トランジスタのゲート・ドレイン端子間の容量の容量値と該端子間に接続された付加容量の容量値と和をCgdとし、
電界効果トランジスタのゲート・ソース端子間の容量の容量値と該端子間に接続された付加容量の容量値との和をCgsとした場合に、
Cgdは、Cgsに電界効果トランジスタの対地寄生容量の容量値を加えた値に等しい
ことを特徴とするスイッチ回路。
The switch circuit according to claim 1 ,
The sum of the capacitance value of the capacitance between the gate and drain terminals of the field effect transistor and the capacitance value of the additional capacitance connected between the terminals is Cgd,
When the sum of the capacitance value of the capacitance between the gate and source terminals of the field effect transistor and the capacitance value of the additional capacitance connected between the terminals is Cgs,
Cgd is equal to a value obtained by adding a capacitance value of a ground parasitic capacitance of a field effect transistor to Cgs.
請求項1から請求項のいずれかに記載のスイッチ回路を構成する半導体装置であって、
半導体スイッチブロック中の容量を増加させる付加容量は、2つ以上の金属配線間の容量を利用して作成されている
ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device constituting the switch circuit according to any one of claims 1 to 4 ,
The semiconductor device, wherein the additional capacitor for increasing the capacitance in the semiconductor switch block is created by using a capacitance between two or more metal wirings.
請求項1から請求項のいずれかに記載のスイッチ回路を構成する半導体装置であって、
半導体スイッチブロック中の容量を増加させる付加容量は、ゲート電極の追加によるもので、同一長さの通常のゲート幅の増加と比較して、寄生容量の増加の比率が小さい
ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device constituting the switch circuit according to any one of claims 1 to 4 ,
The additional capacitance that increases the capacitance in the semiconductor switch block is due to the addition of the gate electrode, and the ratio of the increase in parasitic capacitance is small compared to the increase in the normal gate width of the same length. apparatus.
請求項に記載の半導体装置において、
前記半導体装置のゲート端部の形状を変化させることによって単位ゲート幅あたりの周囲長を長くし、同一長さの通常のゲート幅の増加と比較して半導体装置中に存在する容量の増加を増やすとともに寄生容量の増加の比率を小さくした
ことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 6 .
By changing the shape of the gate end of the semiconductor device, the perimeter length per unit gate width is increased, and the increase in capacitance existing in the semiconductor device is increased compared to the increase in the normal gate width of the same length. In addition, a semiconductor device characterized in that the rate of increase in parasitic capacitance is reduced.
JP2011501486A 2009-02-25 2010-02-19 High frequency switch circuit Active JP5348239B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011501486A JP5348239B2 (en) 2009-02-25 2010-02-19 High frequency switch circuit

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009041903 2009-02-25
JP2009041903 2009-02-25
PCT/JP2010/001103 WO2010098051A1 (en) 2009-02-25 2010-02-19 High-frequency switch circuit
JP2011501486A JP5348239B2 (en) 2009-02-25 2010-02-19 High frequency switch circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2010098051A1 JPWO2010098051A1 (en) 2012-08-30
JP5348239B2 true JP5348239B2 (en) 2013-11-20

Family

ID=42665269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011501486A Active JP5348239B2 (en) 2009-02-25 2010-02-19 High frequency switch circuit

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5348239B2 (en)
WO (1) WO2010098051A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015179201A1 (en) * 2014-05-20 2015-11-26 Qualcomm Incorporated Transistor-based switch stack having filters for preserving ac equipotential nodes
KR101912289B1 (en) 2017-06-28 2018-10-29 삼성전기 주식회사 Radio frequency switch apparatus with improved harmonic attenuation characteristics

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5492657B2 (en) * 2010-05-24 2014-05-14 新日本無線株式会社 Semiconductor switch circuit
JP6162008B2 (en) * 2013-09-18 2017-07-12 新日本無線株式会社 Semiconductor switch circuit
JP2021136281A (en) * 2020-02-25 2021-09-13 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Switching circuit and communication apparatus

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0870245A (en) * 1994-08-29 1996-03-12 Hitachi Ltd Low distortion switch
JP2006303775A (en) * 2005-04-19 2006-11-02 Renesas Technology Corp Semiconductor circuit device and high frequency power amplification module
JP2007073815A (en) * 2005-09-08 2007-03-22 Toshiba Corp Semiconductor device
WO2009022654A1 (en) * 2007-08-16 2009-02-19 Nec Corporation Switch circuit and semiconductor device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0870245A (en) * 1994-08-29 1996-03-12 Hitachi Ltd Low distortion switch
JP2006303775A (en) * 2005-04-19 2006-11-02 Renesas Technology Corp Semiconductor circuit device and high frequency power amplification module
JP2007073815A (en) * 2005-09-08 2007-03-22 Toshiba Corp Semiconductor device
WO2009022654A1 (en) * 2007-08-16 2009-02-19 Nec Corporation Switch circuit and semiconductor device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015179201A1 (en) * 2014-05-20 2015-11-26 Qualcomm Incorporated Transistor-based switch stack having filters for preserving ac equipotential nodes
US9438223B2 (en) 2014-05-20 2016-09-06 Qualcomm Incorporated Transistor based switch stack having filters for preserving AC equipotential nodes
CN106464246A (en) * 2014-05-20 2017-02-22 高通股份有限公司 Transistor-based switch stack having filters for preserving AC equipotential nodes
CN106464246B (en) * 2014-05-20 2019-05-07 高通股份有限公司 The switch based on transistor with the filter for retaining AC equipotential node stacks
KR101912289B1 (en) 2017-06-28 2018-10-29 삼성전기 주식회사 Radio frequency switch apparatus with improved harmonic attenuation characteristics

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010098051A1 (en) 2010-09-02
JPWO2010098051A1 (en) 2012-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5045754B2 (en) Switch circuit and semiconductor device
JP5476198B2 (en) High frequency switch circuit
US9742400B2 (en) System and method for driving radio frequency switch
JP4630922B2 (en) High frequency switch circuit
US7561853B2 (en) Radio frequency switch
JP5348239B2 (en) High frequency switch circuit
US20160373086A1 (en) Digital Step Attenuator with Reduced Relative Phase Error
US7893749B2 (en) High frequency switch circuit having reduced input power distortion
JPH1174703A (en) Switch circuit and semiconductor device
US20160056819A1 (en) High freuency semiconductor switch and wireless device
JP2009194891A (en) High frequency switching circuit
JP4494423B2 (en) Semiconductor device
US20160351567A1 (en) Switching device for switching radio frequency signals
US10270405B2 (en) Radio frequency switch apparatus with improved harmonic attenuation characteristics
KR20110109937A (en) Field effect transistor switch for rf signals and method of making the same
US10884050B2 (en) Test of stacked transistors
KR20190103984A (en) Bias circuit and method for a high-voltage rf switch
US11451208B2 (en) Switching circuit and variable attenuator
CN104617908A (en) Low-phase-shift attenuator applied to microwaves and millimeter waves
JP3891443B2 (en) High frequency switch circuit and semiconductor device
US20040085112A1 (en) Phase shift circuit and pahse shifter
US11451226B2 (en) Radio frequency switch circuitry
US20240097656A1 (en) Glitch reduction in phase shifters
EP3373455B1 (en) High frequency switch
JPH05299586A (en) Semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130111

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130507

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130627

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130723

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130805

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5348239

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150