JP6303398B2 - Semiconductor device energization device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体素子の通電装置に関する。   The present invention relates to an energization device for a semiconductor element.

従来、例えば、特開平5−315857号公報に開示されているように、高周波増幅器およびインピーダンス整合回路を備えた装置が知られている。   Conventionally, for example, as disclosed in JP-A-5-315857, a device including a high-frequency amplifier and an impedance matching circuit is known.

特開平5−315857号公報JP-A-5-315857 特開平8−37433号公報JP-A-8-37433 特開平10−65465号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-65465

半導体素子の製造工程や信頼性の検証のために、通電装置が用いられることがある。具体的には、通電装置に製造中の高周波半導体素子(被通電半導体素子)をセットして高周波電力を印加する、いわゆるバーンインが行われることがある。これにより、素子特性の安定化、スクリーニング、および素子の寿命推定などを行うことができる。   An energization device may be used for verifying the manufacturing process and reliability of a semiconductor element. Specifically, a so-called burn-in in which a high-frequency semiconductor element (a semiconductor element to be energized) being manufactured is set in the energization device and high-frequency power is applied may be performed. Thereby, stabilization of element characteristics, screening, estimation of element lifetime, and the like can be performed.

従来の通電装置は、発振器からの高周波信号を増幅する目的で、半導体増幅デバイス(具体的には高周波アンプ)を内蔵している。この半導体増幅デバイスは、高周波半導体素子メーカが製造したものを使用するのが一般的である。この場合、通電装置の設計の際には、高周波半導体素子メーカが提示した性能(いわゆるカタログ値)に従って必要な増幅性能が得られるように半導体増幅デバイスを選択するのが普通であった。   A conventional energization device incorporates a semiconductor amplification device (specifically, a high frequency amplifier) for the purpose of amplifying a high frequency signal from an oscillator. As this semiconductor amplifying device, a device manufactured by a high-frequency semiconductor element manufacturer is generally used. In this case, when designing a current-carrying device, it is usual to select a semiconductor amplifying device so as to obtain a necessary amplifying performance in accordance with the performance (so-called catalog value) presented by the high-frequency semiconductor element manufacturer.

一般に、出力信号レベルが高い仕様の半導体増幅デバイスのほうが、出力信号レベルが低い仕様の半導体増幅デバイスよりも高価なものとなりやすい。これは出力信号レベルが高ければ高いほど、内部の半導体増幅素子が大型化する等の理由で高コストとなりやすいからである。従って、通電装置で取り扱う信号レベルが大きくなればなるほど、高価な高出力の半導体増幅デバイスを使用せざるを得なかった。   In general, a semiconductor amplifying device having a high output signal level is likely to be more expensive than a semiconductor amplifying device having a low output signal level. This is because the higher the output signal level, the higher the cost because the internal semiconductor amplifying element becomes larger. Therefore, the higher the signal level handled by the energization device, the more expensive the high-power semiconductor amplification device has to be used.

ところで、通電装置は、上述したバーンインを行うという用途に鑑みれば、ある特定の周波数信号を出力できればよい。つまり、通電装置では広い周波数範囲で良好な出力を得る必要はなく、ある狭い周波数範囲でだけ必要な出力が得られればよい。これは、通電装置以外に半導体増幅デバイスを応用する場合とは異なり、通電装置の特殊な点である。本願発明者はこの点に着目し、高出力化に伴う半導体増幅デバイスの高コスト化を抑制することができる新規な通電装置を見出した。   By the way, in view of the application of performing the burn-in described above, the energization device may output a specific frequency signal. In other words, it is not necessary to obtain a good output in a wide frequency range in the energization device, and it is only necessary to obtain a necessary output only in a certain narrow frequency range. This is a special point of the current-carrying device, unlike the case where the semiconductor amplifying device is applied in addition to the current-carrying device. The inventor of the present application pays attention to this point, and has found a novel energization device capable of suppressing the increase in cost of the semiconductor amplifying device accompanying the increase in output.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、高いコスト抑制効果を得ることができる半導体素子の通電装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor element energization device capable of obtaining a high cost-suppressing effect.

本発明にかかる半導体素子の通電装置は、
発振器と、
前記発振器の出力を増幅する第1増幅ユニットと、
前記第1増幅ユニットの出力側に電気的に接続したコネクタと、
前記コネクタと接続すべき被通電半導体素子の出力側に接続させるための終端抵抗と、
を備え、
前記第1増幅ユニットは、
第1半導体増幅素子と、前記第1半導体増幅素子の入力側と出力側のそれぞれのインピーダンスを特性インピーダンスに整合する内部整合回路と、を備えた半導体増幅デバイスと、
前記半導体増幅デバイスの入力側および出力側にそれぞれ設けられた第1外部整合回路と、
を含み、
前記半導体増幅デバイスは、予め定められた仕様に従って構築され、
前記仕様は、前記半導体増幅デバイスが信号周波数と出力信号レベルとの関係で決まる第一周波数特性を有し、且つ前記第一周波数特性が予め定められた第一周波数帯域幅の中で第一信号レベルピーク値を持つように定められ、
前記第1増幅ユニットにおける信号周波数と出力信号レベルとの関係で決まる第二周波数特性が、第二信号レベルピーク値を持つものであり、
前記第1外部整合回路は、前記第一信号レベルピーク値よりも前記第二信号レベルピーク値が大きくなるように、前記第一周波数帯域幅よりも狭い第二周波数帯域幅でインピーダンス整合を行うことを特徴とする。
A current-carrying device for a semiconductor element according to the present invention is:
An oscillator,
A first amplification unit for amplifying the output of the oscillator;
A connector electrically connected to the output side of the first amplification unit;
A termination resistor for connection to the output side of the energized semiconductor element to be connected to the connector;
With
The first amplification unit includes:
A semiconductor amplifying device comprising: a first semiconductor amplifying element; and an internal matching circuit that matches the impedance of each of the input side and the output side of the first semiconductor amplifying element to a characteristic impedance;
A first external matching circuit is provided, et al, respectively on the input side and output side of the semiconductor amplifying device,
Only including,
The semiconductor amplification device is constructed according to a predetermined specification,
The specification has a first frequency characteristic in which the semiconductor amplifying device is determined by a relationship between a signal frequency and an output signal level, and the first frequency characteristic is a first signal within a predetermined first frequency bandwidth. Set to have a level peak value,
The second frequency characteristic determined by the relationship between the signal frequency and the output signal level in the first amplification unit has a second signal level peak value;
The first external matching circuit performs impedance matching with a second frequency bandwidth narrower than the first frequency bandwidth so that the second signal level peak value is larger than the first signal level peak value. It is characterized by.

本発明によれば、高いコスト抑制効果を得ることができる。   According to the present invention, a high cost suppressing effect can be obtained.

本発明の実施の形態1にかかる半導体素子の通電装置を示す図である。It is a figure which shows the electricity supply apparatus of the semiconductor element concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1にかかる半導体素子の通電装置の作用効果を説明するための周波数特性図である。It is a frequency characteristic diagram for demonstrating the effect of the electricity supply apparatus of the semiconductor element concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2にかかる半導体素子の通電装置を示す図である。It is a figure which shows the electricity supply apparatus of the semiconductor element concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3にかかる半導体素子の通電装置を示す図である。It is a figure which shows the electricity supply apparatus of the semiconductor element concerning Embodiment 3 of this invention.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる半導体素子の通電装置2を示す図である。通電装置2は、発振器19と、発振器19の出力を増幅する増幅ユニット10と、増幅ユニット10の入力側に電気的に接続し発振器19と接続されたRF入力コネクタ14と、増幅ユニット10の出力側に電気的に接続したRF出力コネクタ15と、終端抵抗20と、を備えている。通電装置2全体は特性インピーダンス(具体的には50Ω)系で統一されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a current-carrying device 2 for a semiconductor element according to the first embodiment of the present invention. The energization device 2 includes an oscillator 19, an amplification unit 10 that amplifies the output of the oscillator 19, an RF input connector 14 that is electrically connected to the input side of the amplification unit 10 and connected to the oscillator 19, and an output of the amplification unit 10. An RF output connector 15 electrically connected to the side and a terminating resistor 20 are provided. The entire energizing device 2 is unified with a characteristic impedance (specifically, 50Ω) system.

RF出力コネクタ15には、バーンインされるべき被通電半導体素子60の入力側が接続される。終端抵抗20は、RF出力コネクタ15と接続すべき被通電半導体素子60の出力側に接続される。なお、通電装置2は、被通電半導体素子60を保持するための治具(図示は省略する)も備えている。   The RF output connector 15 is connected to the input side of the energized semiconductor element 60 to be burned in. The termination resistor 20 is connected to the output side of the energized semiconductor element 60 to be connected to the RF output connector 15. The energizing device 2 also includes a jig (not shown) for holding the energized semiconductor element 60.

増幅ユニット10は、高周波アンプ11と、外部整合回路基板12a、12bと、RF入力コネクタ14とRF出力コネクタ15をそれぞれ保持するコネクタ保持板16と、これらが実装された基板17とを備えている。   The amplification unit 10 includes a high-frequency amplifier 11, external matching circuit boards 12a and 12b, a connector holding plate 16 that holds the RF input connector 14 and the RF output connector 15, and a board 17 on which these are mounted. .

高周波アンプ11は、半導体増幅素子11aと、内部整合回路11b、11cと、を備えている。内部整合回路11b、11cは、半導体増幅素子11aの入力側と出力側のそれぞれのインピーダンスを特性インピーダンスに整合する。   The high frequency amplifier 11 includes a semiconductor amplifying element 11a and internal matching circuits 11b and 11c. The internal matching circuits 11b and 11c match the impedances on the input side and output side of the semiconductor amplifying element 11a with the characteristic impedance.

図1では省略しているが、通電装置2は半導体増幅素子11aを動作させるためのドレイン電源およびゲート電源を備えており、これらの電源から半導体増幅素子11aにDC電力が供給されている。   Although omitted in FIG. 1, the energizing device 2 includes a drain power source and a gate power source for operating the semiconductor amplifying element 11a, and DC power is supplied to the semiconductor amplifying element 11a from these power sources.

外部整合回路基板12a、12bは、高周波アンプ11の入力側および出力側にそれぞれ設けられている。外部整合回路基板12a、12bは、表面にプリントされた金属のスルー線路13a、13bと、スルー線路13a、13bに設けられた整合調整用の複数のスタブ18と、を含んでいる。外部整合回路基板12a、12bが備える外部整合回路は、内部整合回路11b、11cよりも狭い周波数帯域幅でインピーダンス整合を行う回路であり、いわゆる狭帯域整合回路または単周波整合回路と呼ばれる。   The external matching circuit boards 12a and 12b are provided on the input side and the output side of the high-frequency amplifier 11, respectively. The external matching circuit boards 12a and 12b include metal through lines 13a and 13b printed on the surface, and a plurality of matching adjustment stubs 18 provided on the through lines 13a and 13b. The external matching circuits included in the external matching circuit boards 12a and 12b are circuits that perform impedance matching with a narrower frequency bandwidth than the internal matching circuits 11b and 11c, and are called so-called narrow band matching circuits or single frequency matching circuits.

図1では省略しているが、被通電半導体素子60にもドレイン電源やゲート電源が取り付けられている。   Although omitted in FIG. 1, a drain power source and a gate power source are also attached to the energized semiconductor element 60.

通電装置2の動作を説明すると、まず発振器19で所望周波数の微弱な高周波電力信号を発生させる。この高周波信号を高周波アンプ11で増幅する。なお図1では1段のアンプ構成を示したが、通常は後述する実施の形態2のように数段直列にアンプを構成し所望の高周波電力を得るようにする。   The operation of the energization device 2 will be described. First, a weak high frequency power signal having a desired frequency is generated by the oscillator 19. This high frequency signal is amplified by a high frequency amplifier 11. Although FIG. 1 shows a one-stage amplifier configuration, usually, amplifiers are configured in series in several stages as in the second embodiment to be described later so as to obtain a desired high-frequency power.

発振器19で発生した高周波電力は、RF入力コネクタ14に入力されその後、スルー線路13aを通過する。その後、この高周波電力が半導体増幅素子11aに入力され、電力増幅が行われる。   The high frequency power generated by the oscillator 19 is input to the RF input connector 14 and then passes through the through line 13a. Thereafter, the high frequency power is input to the semiconductor amplifying element 11a, and power amplification is performed.

増幅された高周波電力はスルー線路13bを通過し、RF出力コネクタ15を通過し、通電を行いたい被通電半導体素子60に供給される。被通電半導体素子60から出力された高周波電力は電波の漏洩を防ぐため、終端抵抗20で熱に変換される。   The amplified high frequency power passes through the through line 13b, passes through the RF output connector 15, and is supplied to the semiconductor element 60 to be energized. The high frequency power output from the energized semiconductor element 60 is converted into heat by the terminating resistor 20 in order to prevent leakage of radio waves.

図2は、本発明の実施の形態1にかかる半導体素子の通電装置2の作用効果を説明するための周波数特性図である。図2(a)は、高周波アンプ11が有する出力信号レベルの周波数特性を示す図である。これはつまり、半導体増幅素子11aの入出力インピーダンスが、内部整合回路11b、11cによってインピーダンス整合されたものである。   FIG. 2 is a frequency characteristic diagram for explaining the operational effects of the semiconductor element energization device 2 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a diagram illustrating the frequency characteristics of the output signal level of the high-frequency amplifier 11. That is, the input / output impedance of the semiconductor amplifying element 11a is impedance-matched by the internal matching circuits 11b and 11c.

一方、図2(b)は、増幅ユニット10が有する出力信号レベルの周波数特性を示す図である。これはつまり、高周波アンプ11の入出力インピーダンスが、外部整合回路基板12a、12bによってインピーダンス整合されたものである。   On the other hand, FIG. 2B is a diagram illustrating the frequency characteristics of the output signal level of the amplification unit 10. That is, the input / output impedance of the high-frequency amplifier 11 is impedance-matched by the external matching circuit boards 12a and 12b.

図2(a)および図2(b)からわかるように、外部整合回路基板12a、12bは、高周波アンプ11が有する出力信号レベルのピーク値よりも増幅ユニット10が有する出力信号レベルのピーク値を増大させている。具体的には、図2(a)に示すように、増幅ユニット10は、中心周波数4.7GHzで、周波数帯域幅BW1において47dBmのフラットな出力特性を得られるように内部整合が行われている。   As can be seen from FIGS. 2A and 2B, the external matching circuit boards 12a and 12b have a peak value of the output signal level of the amplification unit 10 that is higher than a peak value of the output signal level of the high frequency amplifier 11. It is increasing. Specifically, as shown in FIG. 2A, the amplification unit 10 is internally matched so that a flat output characteristic of 47 dBm can be obtained at the center frequency of 4.7 GHz and the frequency bandwidth BW1. .

例えば、www.MitsubishiElectric.co.jp/semiconductorsから入手可能な「三菱電機高周波デバイスカタログ(2012年9月作成)」には、MGFC47A4450では出力が47dBmと記載されている。これは、4.4GHzから5.0GHzの範囲で実質的に47dBmが得られることを示している。内部整合調整時にこの周波数範囲内で出力が得られるように、多少、広帯域の整合調整を行っている。通常のユーザは周波数を多少変動させて使用するので、動作周波数範囲が広いことが望ましいからである。   For example, in the “Mitsubishi Electric High Frequency Device Catalog (created in September 2012)” available from www.MitsubishiElectric.co.jp/semiconductors, the output is 47 dBm in MGFC47A4450. This indicates that 47 dBm can be substantially obtained in the range of 4.4 GHz to 5.0 GHz. In order to obtain an output within this frequency range during the internal matching adjustment, the broadband matching adjustment is performed to some extent. This is because a normal user uses the frequency slightly changed, and therefore it is desirable that the operating frequency range is wide.

これに対し、図2(b)に示すように、本実施の形態にかかる外部整合回路基板12a、12bは、中心周波数は4.7GHzでありかつ周波数帯域幅BW1よりも狭い周波数帯域幅BW2において49.5dBmをピークとするより狭い出力特性を得られるようにしている。   On the other hand, as shown in FIG. 2B, the external matching circuit boards 12a and 12b according to the present embodiment have a center frequency of 4.7 GHz and a frequency bandwidth BW2 narrower than the frequency bandwidth BW1. A narrower output characteristic having a peak at 49.5 dBm can be obtained.

このように中心周波数である4.7GHzにおいてだけ狭帯域で整合を取ることにより、高周波アンプ11の出力信号レベルを最大49.5dBmまで向上させることができる。また、カタログ値のゲインが9.5dBのところ、11dBという高いゲインを高周波アンプ11で実現することもできる。このように、高周波アンプ11をそのまま用いれば被通電半導体素子60に47dBm(50W)の電力しか印加できないところを、通電装置2全体で49.5dBm(89W)もの電力を印加することができるようになる。   Thus, by matching in a narrow band only at the center frequency of 4.7 GHz, the output signal level of the high-frequency amplifier 11 can be improved to a maximum of 49.5 dBm. Further, when the gain of the catalog value is 9.5 dB, a high gain of 11 dB can be realized by the high frequency amplifier 11. As described above, if the high-frequency amplifier 11 is used as it is, only 47 dBm (50 W) of power can be applied to the energized semiconductor element 60, so that 49.5 dBm (89 W) of power can be applied to the entire energization device 2. Become.

一般に、出力信号レベルが高い仕様の高周波アンプ11のほうが、出力信号レベルが低い仕様の高周波アンプ11よりも高価なものとなりやすい。これは出力信号レベルが高ければ高いほど、内部の半導体増幅素子が大型化する等の理由で高コストとなりやすいからである。また、一般的に、内部整合型の半導体デバイスは、入力側と出力側ともに特性インピーダンス(すなわち50Ω)に整合されており、外部でインピーダンスを調整することなく所定の特性を得ることができる。   In general, the high-frequency amplifier 11 having a high output signal level is likely to be more expensive than the high-frequency amplifier 11 having a low output signal level. This is because the higher the output signal level, the higher the cost because the internal semiconductor amplifying element becomes larger. In general, an internal matching semiconductor device is matched to a characteristic impedance (that is, 50Ω) on both the input side and the output side, and a predetermined characteristic can be obtained without adjusting the impedance externally.

内部整合型の高周波アンプは、これ単体で増幅器として使用することを想定した一般的な製品であり、量産品なので安価なものが普及している。本実施の形態にかかる通電装置2によれば、内部整合型の高周波アンプ11を、その出力信号レベルを高周波アンプ11単体よりも増大させたうえで使用することができる。   The internal matching type high-frequency amplifier is a general product that is assumed to be used alone as an amplifier, and is inexpensive because it is a mass-produced product. According to the energization device 2 according to the present embodiment, the internal matching type high frequency amplifier 11 can be used after its output signal level is increased as compared with the high frequency amplifier 11 alone.

通電装置2の主たる用途は、固定周波数(本実施の形態では4.7GHz)で被通電半導体素子60にバーンインを行うというものである。この点は、多くの場合の信号増幅用の増幅装置においてはユーザが周波数を多少変動させて使用することを想定して動作周波数範囲を広く設計しているのと明確に異なる。   The main application of the energizing device 2 is to burn-in the energized semiconductor element 60 at a fixed frequency (4.7 GHz in the present embodiment). This is clearly different from the case where the amplification device for signal amplification in many cases is designed with a wide operating frequency range on the assumption that the user uses the frequency slightly changed.

従って、通電装置2においては、使用周波数(4.7GHz)に合わせて出力信号レベルを増大させるように狭帯域整合を行ったとしても必要な性能を十分に満たすことができる。以上のように、安価な高周波アンプを用いて高出力信号レベルの通電装置2を実現できるので、高いコスト抑制効果を得ることができる。   Therefore, in the energization device 2, even if narrowband matching is performed so as to increase the output signal level in accordance with the operating frequency (4.7 GHz), the necessary performance can be sufficiently satisfied. As described above, since the energization device 2 having a high output signal level can be realized using an inexpensive high-frequency amplifier, a high cost suppressing effect can be obtained.

実施の形態2.
図3は、本発明の実施の形態2にかかる半導体素子の通電装置102を示す図である。通電装置102は、増幅ユニット110a、110bおよび増幅ユニット10a、10bが直列に接続した4段の増幅部を備えている。通電装置102は、発振器19からの−1dBmの出力を4段の増幅を行い、最終段で47dBmの出力を得るものである。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a current-carrying device 102 for a semiconductor element according to the second embodiment of the present invention. The energization device 102 includes a four-stage amplification unit in which amplification units 110a and 110b and amplification units 10a and 10b are connected in series. The energization device 102 amplifies the output of -1 dBm from the oscillator 19 in four stages and obtains an output of 47 dBm in the final stage.

増幅ユニット10a、10bは、基本的な構造は、実施の形態1にかかる増幅ユニット10と同じである。つまり、増幅ユニット10a、10bは、それぞれ、実施の形態1にかかる増幅ユニット10と同様に、特性インピーダンスに整合された内部整合型の高周波アンプと、狭帯域幅でのインピーダンス整合を行う外部整合回路基板12a、12bと、を備えている。   The basic structure of the amplification units 10a and 10b is the same as that of the amplification unit 10 according to the first embodiment. That is, each of the amplification units 10a and 10b is similar to the amplification unit 10 according to the first embodiment, and an internal matching type high-frequency amplifier matched with the characteristic impedance and an external matching circuit that performs impedance matching with a narrow bandwidth. And substrates 12a and 12b.

ただし、内部の高周波アンプが異なっており、増幅ユニット10aの高周波アンプは出力信号レベルがカタログ値で39dBmのものである。一方、増幅ユニット10bの高周波アンプは出力信号レベルがカタログ値で45dBmのものである。増幅ユニット10a、10bによれば、実施の形態1の増幅ユニット10と同様に内蔵する高周波アンプの性能を引き出すことができ、出力について2dBm〜3dBmほどカタログ値よりも向上でき、ゲインについても2dB程度カタログ値よりも向上できる。   However, the internal high-frequency amplifier is different, and the high-frequency amplifier of the amplification unit 10a has an output signal level of 39 dBm as a catalog value. On the other hand, the high frequency amplifier of the amplification unit 10b has an output signal level of 45 dBm as a catalog value. According to the amplification units 10a and 10b, the performance of the built-in high-frequency amplifier can be extracted in the same way as the amplification unit 10 of the first embodiment, the output can be improved by 2 dBm to 3 dBm from the catalog value, and the gain can also be about 2 dB. It can be improved over the catalog value.

通電装置102は、増幅ユニット110a、110bを、増幅ユニット10の前段に備えている。増幅ユニット110a、110bは、その内部構造は図示を省略するが、半導体増幅素子(図示せず)を備えた高周波アンプと、この高周波アンプに接続した外部整合回路と、を含んでいる。増幅ユニット110a、110b内部の高周波アンプは、それぞれ内部整合回路を備えておらず、いわゆる外部整合型である。この外部整合回路は、周波数帯域幅BW2よりも広い周波数帯域幅で半導体増幅素子のインピーダンスを特性インピーダンス(通常は50Ω)に整合する。増幅ユニット110a、110bは、増幅ユニット10aの前段に設けられている。

Energized device 102, the amplification unit 110a, the 110b, Bei Eteiru prior stages of the amplifier unit 10. The amplifying units 110a and 110b include a high-frequency amplifier having a semiconductor amplifying element (not shown) and an external matching circuit connected to the high-frequency amplifier, although the internal structure is not shown. The high-frequency amplifiers inside the amplification units 110a and 110b are not provided with an internal matching circuit, and are so-called external matching types. This external matching circuit matches the impedance of the semiconductor amplifying element to the characteristic impedance (usually 50Ω) with a frequency bandwidth wider than the frequency bandwidth BW2. The amplification units 110a and 110b are provided in the front stage of the amplification unit 10a.

本実施の形態によれば、増幅ユニット10a、10bを用いることで、多段増幅を行う際の段数削減効果がある。すなわち、発振器19からの出力が−1dBmとした場合に、最終段で47dBmの出力を得るには、前述した「三菱電機高周波デバイスカタログ(2012年9月作成)」のカタログ値に従うと5段の高周波アンプが必要である。これに対し、実施の形態2では、カタログ値よりも出力を2dBm〜3dBmほど向上でき、ゲインも2dB程度向上できる。図3に示すように、4段の増幅によって−1dBmから47dBmへの電力増幅を実現することができる。更に最終段のアンプを、47dBmの高周波アンプではなく、これよりも安価な45dBmの高周波アンプを内蔵しかつこれと同等の出力信号レベルを備える増幅ユニット10bに変更することができるという利点もある。   According to the present embodiment, the use of the amplification units 10a and 10b has an effect of reducing the number of stages when performing multistage amplification. That is, when the output from the oscillator 19 is −1 dBm, in order to obtain 47 dBm output at the final stage, according to the catalog value of the above-mentioned “Mitsubishi Electric High Frequency Device Catalog (created in September 2012)”, there are 5 stages. A high frequency amplifier is required. On the other hand, in the second embodiment, the output can be improved by 2 dBm to 3 dBm and the gain can be improved by about 2 dB as compared with the catalog value. As shown in FIG. 3, power amplification from −1 dBm to 47 dBm can be realized by four stages of amplification. Further, there is an advantage that the amplifier in the final stage can be changed to an amplification unit 10b which is not a high frequency amplifier of 47 dBm, but which has a built-in low frequency 45 dBm high frequency amplifier and has an output signal level equivalent to this.

また、増幅ユニットの個数つまり増幅回路の段数削減につながるので、通電装置2の小型化、軽量化、低コスト化ができる。   In addition, since the number of amplification units, that is, the number of stages of amplification circuits is reduced, the energization device 2 can be reduced in size, weight, and cost.

また、増幅ユニット10a、10bを用いて多段増幅を行うことで、次の効果がある。複数の高周波アンプで信号を増幅するいわゆる多段増幅によれば、最終段で得られる出力信号レベルをより大きなものとすることができる。本実施の形態にかかる増幅ユニット10a、10bを備えた通電装置102を用いれば、安価な比較的低出力信号レベルの高周波アンプでそのような大きな出力信号レベルの増大を行うことができる。従って、より安価な高周波アンプ11で同等の出力信号レベルを実現でき、これにより高いコスト抑制効果を得ることができる。   Moreover, the following effects are obtained by performing multi-stage amplification using the amplification units 10a and 10b. According to so-called multistage amplification in which signals are amplified by a plurality of high frequency amplifiers, the output signal level obtained in the final stage can be made larger. If the energization device 102 including the amplification units 10a and 10b according to the present embodiment is used, such a large increase in output signal level can be achieved with an inexpensive high-frequency amplifier having a relatively low output signal level. Therefore, an equivalent output signal level can be realized by the cheaper high-frequency amplifier 11, thereby obtaining a high cost suppressing effect.

また、実施の形態2にかかる通電装置102のように増幅ユニット10a、10bを後段側に設けることで、次の効果がある。多段増幅を行う場合、複数の高周波アンプ11は、後段の側(つまり相対的に出力側)に位置するほど、より高い出力信号レベルを有しなければならない。出力信号レベルが高い仕様の高周波アンプ11のほうが、出力信号レベルが低い仕様の高周波アンプ11よりも高価なものとなりやすい。   Further, by providing the amplification units 10a and 10b on the rear side as in the energization device 102 according to the second embodiment, the following effects can be obtained. When performing multi-stage amplification, the plurality of high-frequency amplifiers 11 must have a higher output signal level as they are located on the rear stage side (that is, relatively on the output side). The high frequency amplifier 11 having a high output signal level is likely to be more expensive than the high frequency amplifier 11 having a low output signal level.

従来であれば、後段側、特に最終段の高周波アンプ11には、高出力信号レベルの高価な高周波アンプ11を使用せざるを得なかった。しかしながら、本実施の形態にかかる通電装置102では、後段の側の増幅ユニットにおいて本実施の形態にかかる増幅ユニット10a、10bを適用している。よって従来であれば高価な高出力信号レベルの高周波アンプを用いていたところを、これに代えてより安価な比較的低出力信号レベルの高周波アンプを用いて同等の出力信号レベルを得ることができる。従って、高いコスト抑制効果を得ることができる。   Conventionally, an expensive high-frequency amplifier 11 having a high output signal level has to be used for the high-frequency amplifier 11 on the rear stage side, particularly the final stage. However, in the energization device 102 according to the present embodiment, the amplification units 10a and 10b according to the present embodiment are applied to the subsequent amplification unit. Therefore, in the past, an expensive high-output signal level high-frequency amplifier was used, but an equivalent output signal level can be obtained by using a relatively inexpensive high-frequency amplifier having a relatively low output signal level instead. . Therefore, a high cost suppressing effect can be obtained.

特に、通電装置102では、増幅ユニット10bが最終段に設けられているという特徴もある。最終段は最も高出力が求められるので一般に最も高価な半導体増幅デバイスとならざるをえないが、47dBmの高周波アンプと45dBmの高周波アンプを比較すると二倍程度の価格差がある。実施の形態2では、47dBmの高周波アンプではなく45dBmの高周波アンプを用いて47dBmの出力信号レベルを実現するので、半額程度の安価な高周波アンプで同等の性能を得ることができる。   In particular, the energization device 102 is also characterized in that the amplification unit 10b is provided at the final stage. Since the final stage is required to have the highest output, it is generally the most expensive semiconductor amplifying device, but there is a price difference of about twice when comparing a 47 dBm high frequency amplifier and a 45 dBm high frequency amplifier. In the second embodiment, an output signal level of 47 dBm is realized by using a 45 dBm high-frequency amplifier instead of a 47 dBm high-frequency amplifier, so that equivalent performance can be obtained with an inexpensive high-frequency amplifier of about half price.

なお、増幅ユニット10a、10bにおいて、ゲインが向上するので電力変換効率が向上し低消費電力にもなる。
なお、本発明は4段の増幅ユニットを備えた通電装置に限られず、2段以上の複数段の増幅ユニットの少なくとも1つに増幅ユニット10を用いた通電装置としてもよい。
In the amplification units 10a and 10b, the gain is improved, so that the power conversion efficiency is improved and the power consumption is reduced.
Note that the present invention is not limited to the energization device including the four-stage amplification unit, and may be an energization device using the amplification unit 10 for at least one of the two or more stages of the amplification units.

実施の形態3.
図4は、本発明の実施の形態3にかかる半導体素子の通電装置202を示す図である。外部整合回路基板12a、12bの代わりに、チューナー112a、112bを含む点を除いては、実施の形態1にかかる通電装置2と同じである。チューナーはスタブのように固定整合ではないため、被通電半導体素子60のインピーダンス整合が微妙にずれていた場合、自由に調整できる。また、故意にインピーダンスをずらして印加負荷を調整することも自由にできる。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a current-carrying device 202 for a semiconductor element according to the third embodiment of the present invention. The present embodiment is the same as the energization device 2 according to the first embodiment except that tuners 112a and 112b are included instead of the external matching circuit boards 12a and 12b. Since the tuner is not fixed matching like a stub, if the impedance matching of the energized semiconductor element 60 is slightly shifted, it can be adjusted freely. Further, it is possible to freely adjust the applied load by intentionally shifting the impedance.

2 通電装置、10 増幅ユニット、10a 増幅ユニット、10b 増幅ユニット、11 高周波アンプ、11a 半導体増幅素子、11b 内部整合回路、12a 外部整合回路基板、13a スルー線路、13b スルー線路、14 入力コネクタ、15 出力コネクタ、16 コネクタ保持板、17 基板、18 スタブ、19 発振器、20 終端抵抗、60 被通電半導体素子、102 通電装置、110a 増幅ユニット、112a チューナー、202 通電装置 2 Energizing device, 10 amplifying unit, 10a amplifying unit, 10b amplifying unit, 11 high frequency amplifier, 11a semiconductor amplifying element, 11b internal matching circuit, 12a external matching circuit board, 13a through line, 13b through line, 14 input connector, 15 output Connector, 16 Connector holding plate, 17 Substrate, 18 Stub, 19 Oscillator, 20 Termination resistor, 60 Current-carrying semiconductor element, 102 Current-carrying device, 110a Amplifying unit, 112a Tuner, 202 Current-carrying device

Claims (6)

発振器と、
前記発振器の出力を増幅する第1増幅ユニットと、
前記第1増幅ユニットの出力側に電気的に接続したコネクタと、
前記コネクタと接続すべき被通電半導体素子の出力側に接続させるための終端抵抗と、
を備え、
前記第1増幅ユニットは、
第1半導体増幅素子と、前記第1半導体増幅素子の入力側と出力側のそれぞれのインピーダンスを特性インピーダンスに整合する内部整合回路と、を備えた半導体増幅デバイスと、
前記半導体増幅デバイスの入力側および出力側にそれぞれ設けられた第1外部整合回路と、
を含み、
前記半導体増幅デバイスは、予め定められた仕様に従って構築され、
前記仕様は、前記半導体増幅デバイスが信号周波数と出力信号レベルとの関係で決まる第一周波数特性を有し、且つ前記第一周波数特性が予め定められた第一周波数帯域幅の中で第一信号レベルピーク値を持つように定められ、
前記第1増幅ユニットにおける信号周波数と出力信号レベルとの関係で決まる第二周波数特性が、第二信号レベルピーク値を持つものであり、
前記第1外部整合回路は、前記第一信号レベルピーク値よりも前記第二信号レベルピーク値が大きくなるように、前記第一周波数帯域幅よりも狭い第二周波数帯域幅でインピーダンス整合を行うことを特徴とする半導体素子の通電装置。
An oscillator,
A first amplification unit for amplifying the output of the oscillator;
A connector electrically connected to the output side of the first amplification unit;
A termination resistor for connection to the output side of the energized semiconductor element to be connected to the connector;
With
The first amplification unit includes:
A semiconductor amplifying device comprising: a first semiconductor amplifying element; and an internal matching circuit that matches the impedance of each of the input side and the output side of the first semiconductor amplifying element to a characteristic impedance;
A first external matching circuit is provided, et al, respectively on the input side and output side of the semiconductor amplifying device,
Only including,
The semiconductor amplification device is constructed according to a predetermined specification,
The specification has a first frequency characteristic in which the semiconductor amplifying device is determined by a relationship between a signal frequency and an output signal level, and the first frequency characteristic is a first signal within a predetermined first frequency bandwidth. Set to have a level peak value,
The second frequency characteristic determined by the relationship between the signal frequency and the output signal level in the first amplification unit has a second signal level peak value;
The first external matching circuit performs impedance matching with a second frequency bandwidth narrower than the first frequency bandwidth so that the second signal level peak value is larger than the first signal level peak value. A semiconductor device energization device.
入力信号を増幅して出力する第2増幅ユニットを、前記第1増幅ユニットの前段に備え、
前記第1増幅ユニットが最終段の増幅ユニットであることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の通電装置。
A second amplifying unit for amplifying and outputting an input signal, Bei example prior stage of the first amplifier unit,
Energizing apparatus as claimed in claim 1 wherein the first amplifying unit is characterized by the amplification unit der Rukoto the last stage.
前記第2増幅ユニットは、第2半導体増幅素子と、第2半導体増幅素子に接続し前記第1外部整合回路よりも広い第三周波数帯域幅で前記第2半導体増幅素子のインピーダンスを特性インピーダンスに整合する第2外部整合回路と、を含み、
前記第2増幅ユニットが前記第1増幅ユニットの前段に設けられたことを特徴とする請求項2に記載の半導体素子の通電装置。
The second amplifying unit is connected to the second semiconductor amplifying element and the second semiconductor amplifying element, and matches the impedance of the second semiconductor amplifying element to the characteristic impedance with a third frequency bandwidth wider than that of the first external matching circuit. A second external matching circuit,
3. The energization device for a semiconductor element according to claim 2, wherein the second amplification unit is provided in front of the first amplification unit.
前記第1増幅ユニットが複数段接続したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体素子の通電装置。   The energization apparatus for a semiconductor element according to claim 1, wherein the first amplification units are connected in a plurality of stages. 前記第1外部整合回路は、チューナーを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体素子の通電装置。   5. The energization device for a semiconductor element according to claim 1, wherein the first external matching circuit includes a tuner. 6. 前記第1外部整合回路は、線路を有する整合回路基板と、前記線路に設けられたスタブと、を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体素子の通電装置。   6. The device for energizing a semiconductor element according to claim 1, wherein the first external matching circuit includes a matching circuit substrate having a line and a stub provided on the line. .
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