JPH06224663A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH06224663A
JPH06224663A JP5275550A JP27555093A JPH06224663A JP H06224663 A JPH06224663 A JP H06224663A JP 5275550 A JP5275550 A JP 5275550A JP 27555093 A JP27555093 A JP 27555093A JP H06224663 A JPH06224663 A JP H06224663A
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JP
Japan
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transistor
semiconductor device
stub
ground
source
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Application number
JP5275550A
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English (en)
Inventor
Patrice Gamand
ガマンド パトリック
Christian Caux
コウー クリスチャン
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Philips Electronics NV
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Publication date
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Publication of JPH06224663A publication Critical patent/JPH06224663A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/60Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators
    • H03F3/605Distributed amplifiers
    • H03F3/607Distributed amplifiers using FET's

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microwave Amplifiers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波数の作動帯域で生ずる発振から保護さ
れる分布集積回路を具える半導体装置を提供する。 【構成】 分布型モノリシック集積回路を基板上に具
え、高周波域及び/又はマイクロ波域で作動する半導体
装置であって、分布型回路が電極を有する少なくとも1
個のトランジスタをそれぞれ有する複数の結合された段
を具え、これら第1の電極の少なくとも1個の電極をA
C接地する。各AC段において、第1の電極は2個の枝
格を介して接地し、第1の枝格は第1の接地スタブに直
接接続し、第2の枝格は抵抗を介して第2の接地スタブ
に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に分布型モノリ
シック集積回路を具えた高周波数帯及び/又はマイクロ
波帯で動作する半導体装置であって、前記分布回路が各
々少なくとも1つのトランジスタを有する互に結合され
た複数の段を具え、各トランジスタの少くとも一つの電
極をAC接地して成る半導体装置に関するものである。
本発明は電気通信の分野で使用されるモノリシック集積
回路(MMIC)の実現に適用し得る。
【0002】
【従来の技術】分布増幅器は米国特許第4,853,6
49号明細書から既知である。この特許明細書には、互
に結合された複数の電界効果トランジスタ素子を具え、
それらのゲートを一つのゲートラインに接続し、それら
のドレインを一つのドレインラインに接続し、このゲー
トラインとドレインラインをインダクタで形成して成る
増幅器が開示されている。他方、この増幅器内のトラン
ジスタのソースは、直流ソース電位を所定値に調整する
自己バイアス回路を有している。
【0003】このソース自己バイアス回路は分布増幅器
の各トランジスタに接続され、各ソースと接地との間に
並列に配置されたキャパシタと抵抗とを有している。
【0004】キャパシタはマイクロ波帯においてソース
を接地するのに使用される。従って、このキャパシタは
マイクロ波短絡回路を実現するために十分高い値、例え
ばトランジスタのゲート−ソース間キャパシタンスの値
の3〜4倍にする必要がある。
【0005】抵抗は対地直流ソース電位の値を調整する
のに使用される。従って、この抵抗はその端子に無視し
得ない好適電位を設定するために十分高い値にする必要
がある。
【0006】抵抗−キャパシタ並列回路は、高利得分布
増幅器においてどうしても発生する傾向を有している発
振を生起或は増幅する有害作用を有している。
【0007】他方、この並列回路は、一つのドレインフ
ィンガと、ドレインフィンガの両側にそれぞれ配置され
た2つのゲートフィンガと、このアセンブリの両側にそ
れぞれ配置された2つのソースフィンガとを有するイン
タディジタル型のトランジスタに適用されている。
【0008】従来回路の一例では、トランジスタを基板
上に一列に配置すると共に、それらの電極を並列に配置
し、一つのトランジスタのソースフィンガを前段のトラ
ンジスタのソースフィンガ及び次のトランジスタのソー
スフィンガ(最初と最後のトランジスタは除く)に対向
させる。
【0009】トランジスタ間に金属被膜を設けて接地ス
タブを形成する。この金属被膜は基板の反対側面上に設
けられた接地面にスルーホールを介して接続される。
【0010】前記特許明細書の図15に示された従来回
路の特定の実施例では、各ソースフィンガをエアブリッ
ジを終了、接地スタッブの表面上に実現したプレーナキ
ャパシタに接続し、こうしてトランジスタ間において互
に対向すると共にこれらトランジスタと整列する2つの
キャパシタを実現している。各トランジスタのソースフ
ィンガの一つを導電ラインで延長してこのソースフィン
ガを、この導電ラインと接地スタブとの間の基板表面部
分に位置するがこれらトランジスタ整列して位置しない
抵抗に接続する。
【0011】前記特許明細書によれば、この構成は、ト
ランジスタのドレインを接続してドレインラインを形成
するインダクタを構成するマイクロ波ラインの寸法並び
にゲートラインを形成する同様の機能を有するマイクロ
波ラインの寸法を変更する必要がないようにするために
選択されている。
【0012】実際には、ソースフィンガと接地スタブと
の間に実現すべき自己バイアス回路のキャパシタは、そ
の機能の結果としてかなり大きな寸法を有する問題とが
あるが、プレーナ構造のためにこれらキャパシタは接地
スタブ上に実現することができると共に、互いの対向キ
ャパシタンス間にアイソレーションスリットの形状を用
いることによりこれらキャパシタを、トランジスタ間の
間隔を大きくしすぎることなく集積することができる。
これに対し、この実施例では自己バイアス回路の抵抗を
トランジスタ及びキャパシタと一列に配置することもで
きない。その理由は、抵抗をトランジスタ間に挿入する
と、これら抵抗の寸法がかなり大きいという事実のため
に、ソース自己バイアス回路を含まない、類似の回路に
比べてゲートライン及びドレインラインの寸法の大きす
ぎる劣化を生ずるためである。
【0013】上述した実施例では同一トランジスタの2
つのソースフィンガを相互接続しないで、これらフィン
ガの一方のみにRC自己バイアス回路を設けている。従
って、前記特許明細書の図15の回路の各トランジスタ
は半分がトランジスタとして動作する。
【0014】他方、自己バイアス回路の抵抗は正確にト
ランジスタのソースと大地との間に位置している点に注
意されたい。これは、接地スタブを接地面に接続するた
めのスルーホールのインダクタンスがこれら自己バイア
ス回路を構成するインピーダンスと比較して無視するこ
とができ、その効果に対し考慮に入れる必要がないため
である。
【0015】高周波数又はマイクロ波周波数までの広い
帯域幅を有する高利得増幅器を実現するためには分布増
幅器をこの種の増幅のための素子として選択することが
できる。
【0016】前記特許明細書から既知の分布増幅器を実
現するために選択される技術はマイクロストリップ技術
である。
【0017】この技術では、ここではGaAsから成る
基板の前記と称される第1表面に、能動素子、伝導線路
を形成する導電ストリップ及び接地スタブを形成する金
属アイランドを担持している。そして、基板の後面と称
されている第2表面に、接地面を形成する金属アイラン
ドを担持して、線路インピーダンスが第1表面のストリ
ップライン導体の幅及び長さと基板の厚さの関数になる
ようにしている。更に、接地スタブの中心部にあるスル
ーホールを基板を貫通するよう形成して基板の後面上の
接地面の電位を基板の前面上に接地スタブに与えている
ようにしている。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】前記特許明細書には、
分布増幅回路を最適化して通過帯域の幅を増大し且つ/
又は利得を増大するために最適化手段を使用すると、回
路に固有の寄生素子が発振を生ずる欠点がある旨記載さ
れている。
【0019】特に高周波数又はマイクロ波周波数では寄
生ゲート−ドレイン間キャパシタンス(Ctd)が極めて
臨界的なパラメータになり、増幅器の通過帯域の周波数
より高い周波数で発振を生ずる。
【0020】現在の技術状態では、例えばカスコード接
続型の複数の段に形成されたミクサのような他の分布回
路があり、これら分布回路も分布増幅器と同一の欠点を
受ける。
【0021】本発明の目的は、動作周波数帯域より高い
周波数での発振を生じない保護した分布集積回路を具え
た装置を実現することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段並びに作用】上記目的を達
成するため、本発明による半導体装置は冒頭部で述べた
型式の半導体装置において、各AC段において前記第1
電極を2個の枝路を介して接地し、第1の枝路を第1の
接地タブに直接接続し、第2の枝路を抵抗を介して第2
の接地タブに接続したことを特徴とする。
【0023】本発明の目的は、容易に集積化することが
できる分布型回路を具える半導体装置を提供することに
ある。この目的は、請求項1に記載の半導体装置におい
て、前記分布型集積回路において、前記複数の段を互い
に対向するように配置し、各段において第1の接地スタ
ブを前段又は次段の第2の接地スタブと共通に用い、第
2の接地スタブを次段又は前段の第1の接地スタブと共
通に用い、ACモードにおいて各段のトランジスタの第
1電極を前記第1の接地スタブのインダクタを介して接
地すると共に第2枝路の抵抗により前段は次段の第1電
極に接続したことを特徴とする半導体装置により達成さ
れる。
【0024】本発明の別の目的は、性能が従来の回路の
性能に比べて一層改善された増幅回路を具える半導体装
置を提供することにある。この目的は、分布型集積回路
を高利得広帯域増幅回路とし、この増幅回路が少なくと
も1個の電界効果トランジスタをそれぞれ有する結合さ
れた複数の段を具え、この電界効果トランジスタのソー
スが前記第1の電極を構成し、そのゲート及びドレイン
をそれぞれインダクタによって形成されたゲートライン
及びドレインラインに接続したことを特徴とする半導体
装置により達成される。
【0025】本発明の目的は、高性能技術で容易に集積
化することができる増幅回路を具える半導体装置を提案
することにある。この目的は、増幅回路において、各ト
ランジスタを、ソースが少なくとも2個の外部ソースフ
ィンガスタブによって構成されるインタディジタル型ト
ランジスタとし、これら外部ソースフィンガスタブをこ
のトランジスタの他方のインタディジタル型電極スタブ
の2個の型のいずれか一方の例に配置し、各トランジス
タについて全ての外部ソースフィンガスタブを導体によ
って相互接続し、第1の外部ソースフィンガスタブが前
記第1の接地スタブに直接接続されている第1の枝路を
構成し、第2の外部ソースフィンガスタブが前記抵抗を
介して第2の接地スタブに接続した第2の枝路を構成す
ることを特徴とする半導体装置により達成される。
【0026】本発明による半導体装置の特別な実施例
は、分布型増幅器を構成するトランジスタを基板の表面
上にライン状に配置し、これらトランジスタのインタデ
ィジタル型の電極スタブを前記ラインと直交するように
配置し、各トランジスタが、増幅回路の次段のトランジ
スタの第1のソースフィンガスタブと対向する第2のソ
ースフィンガスタブを有し、これら2個のトランジスタ
によって分割されている接地スタブを前記第2及び第1
の対向するソースフィンガスタブと同様な態様で前記ト
ランジスタ間にライン状に配置し、前記各トランジスタ
について前記抵抗値の抵抗を、前記第2のソースフィン
ガスタブとこのスタブと隣接する接地スタブとの間でオ
ーバラップするように構成したことを特徴とする。
【0027】本発明の別の目的は、帯域が高周波域まで
増大し高周波域で発振が生ずるおそれが防止される分布
型増幅回路を具える半導体装置を実現する手段を提供す
る。この目的は、分布型増幅回路の各段を、ソース接地
配置の底部トランジスタと、高周波及び/又はマイクロ
波域でゲート接地配置となる頂部トランジスタとを具え
るカスコード接続型の回路とし、前記ゲートがこのカス
コード接続された段の第1電極を構成すると共にキャパ
シタにより接地点からDC分離したことを特徴とする半
導体装置により達成される。以下図面を参照して本発明
を詳細に説明する。
【0028】上述したことからして、分布増幅回路はイ
ンターディジタル構成のトランジスタ技法により実現す
るのが好適であることを確かめ、これらのトランジスタ
は様々なゲートフィンガー(少なくとも2個)、1個又
は様々なドレインフィンガー及び様々なソースフィンガ
ー(少なくとも2個)(この内の少なくとも1個のソー
スフィンガーは他の電極の両側のいずれか一方に位置さ
せる)を有しているMESFET又はHEMTとするこ
ともできる。
【0029】従って、図6を参照するに、N番目の増幅
段のトランジスタは2個のゲートフィンガーGN 、即ち
G′N とG″N との間に位置する少なくとも1個のドレ
インフィンガーDN を具えており、前記トランジスタは
2個のソースフィンガー接点(又はスタブ)SN 、即ち
ドレインフィンガーDN に対してゲートフィンガーG′
N ,G″N の反対側に位置する第1及び第2ソースフィ
ンガースタブと称するソースフィンガー接点S′N 及び
S″N も具えている。
【0030】ドレインフィンガーDN はドレインライン
D のライン区分LDN 及びLDN+ 1 に接続し、2つの
ゲートフィンガーG′N ,G″N は先ず一体にしてから
ゲートラインLG のライン区分LGN 及びLGN+1 に接
続する。
【0031】ソース接点と称する周辺(又は外部の)ソ
ース接点S′N 及びS″N は接地スタブVHN 及びVH
N+1 にそれぞれ隣接させる。
【0032】図6は図1に線図的に図示したような分布
増幅器のトランジスタTN-1 とTNとを具えている2つ
の連続段を示しているのであって、図面の明瞭化のため
に図3又は図4のカスコード増幅器に相当するものでは
ない。当業者にとっては、本発明を他の任意の種類の増
幅器に適用すべく必要な変更をすることは容易なことで
ある。
【0033】一般にマイクロ波領域にして作動する回路
素子を大規模に集積化するには、基板を半導体材料、好
ましくは例えばヒ化ガリウム(GaAs)のようなIII
−V族のものから選定するが、基板としては他の多くの
半導体材料、又はセラミックを用いることもできる。さ
らに、製造技法としてはマイクロストリップ技法を選択
し、ストリップ状の導体で各ラインを構成し、能動素子
を基板の片側の表面上に位置させ、基板の反対側の面は
接地面とする。このようにして、素子の集積密度を高め
ることができる。
【0034】分布増幅器を実現するには、すべての段の
対応するトランジスタの全電極を並列に配置し、さら
に、これらのトランジスタを一列に接続して、周辺ソー
スフィンガーが最初と最後の段を除く先行段又は次段の
各ソースフィンガーと対向して位置付けられるようにす
るのが好適である。
【0035】こうした条件のもとでは、互いに対向する
2つの周辺(又は外部)ソースフィンガーが同じ接地ス
タブを共有する。
【0036】しかし、マイクロストリップ技法では、接
地スタブVH1 ----- VHN を基板の反対側の表面にお
ける接地面に接続するために、これらのスタブにビアホ
ールH1 ,H2 ,----- HN をあけて、接地スタブVH
1 ----- VHN を基板背面の接地電位とするようにして
いることを考慮すべきである。
【0037】図4は図6に示した形態のものに相当する
2つの回路段を線図的に示したものであり、図5は図4
に示した回路の等価回路図である。従って、図6に示し
た形態に従って位置付けられるスタブVH1 ,VH2 --
--- VHN に関連するビアホールH1 ,H2 ,----- H
N は図5に示すように低い値のインダクタンスを呈し、
これは高周波及び/又はマイクロ波周波数で作動する対
応する段のトランジスタを左程劣化させるものではな
い。
【0038】本発明は図4〜図6に図示したようなビア
ボールを有する接地スタブを含むマイクロストリップ技
法によるものに限定されず、例えばコプレーナ技法に用
いられるような、表面積の大きな接地スタブを特性イン
ピーダンスが低い接地ラインに接続するような任意の技
法でも実現することができる。
【0039】マイクロストリップ技法でのインダクタは
例えば20GHz(20×109 Hz)で20pH(2
0×10-12 H)となるが、各トランジスタのソースは
実際には2つのスタブVHN-1 とVHN に接続されるか
ら、半分の10pH(10×10-12 H)となる。
【0040】従って、20GHzの周波数では各トラン
ジスタのソースは次のようなインピーダンスを有する。
即ち、 10・10-12 ×2π×20・109 ≒1.2Ω
【0041】カスコード段から成る分布増幅器の係数S
21を増幅(dB)にて示している図7を参照するに、破
線にて示す曲線Aは高周波発振を抑圧する手段をとらな
い場合の高周波発振を示している。
【0042】斯様な高周波発振は完全になくす必要があ
る。従って分布増幅器は、その通過帯域を増大させ、高
利得が維持され、且つ通過帯域の周波数よりも高い周波
数での発振ができるだけ完全に抑圧されるようにする必
要がある。
【0043】本発明によれば、利得を低下させずに発振
を防止するには、ソースフィンガーの1つと、これに対
応する金属化スタブとの間に低抵抗値の抵抗rを挿入す
れば良いことを確めた。
【0044】例えば、図6を参照するに、低抵抗rN
トランジスタTN の段におけるソースフィンガースタブ
S″N と称する第2ソースフィンガースタブと接地スタ
ブVHN との間に挿入する。
【0045】トランジスタTN-1 の段にも前記第2ソー
スフィンガースタブS″N-1 と接地スタブVHN-1 との
間に低抵抗値の抵抗rN-1 を挿入し、このようにして分
布増幅器の各段に低抵抗を挿入する。
【0046】さらに、2個(又はそれ以上の)ソースフ
ィンガー(又はスタブ)S′N 〜S″N はトランジスタ
の他の部分(図6ではドレインフィンガー)とは異なる
レベルにある導体SN により相互接続し、この導体が前
記他の部分を横切るようにする必要がある。これは増幅
器の全ての段についてそのようにする。
【0047】従って、図4及び図5を参照するに、一方
のブランチではトランジスタのソースをソース電極フィ
ンガー(又はスタブ)の1つ(例えば前記第1スタブ
S′NとNN −VHN )によりビアホールを有する接地
スタブに直接接続し、又並列回路でも他方のブランチに
てソース電極を低抵抗値の抵抗rN を経てビアホールを
有する第2接地スタブに接続する(例えば第2スタブ
S″N とHN+1 −VHN+1)。
【0048】このことからして、各トランジスタTN
ソースSN は僅か20pHの低インダクタンス、即ち2
0GHzで2.5Ωのブランチにより接地され、且つ前
記低抵抗rN を具えているブランチを経て前後のトラン
ジスタのソースにも接続されることになる。
【0049】低抵抗rN の値を例えば5Ωとすれば、ト
ランジスタTN のソースSN のインピーダンスは後に説
明するZN を呈し、これは並列接続の場合におけるソー
スノードSN と接地点との間に位置するHN −VHN
相当する低インダクタンスL N 及びソースノードSN
接地点との間に設けた低抵抗rN との直列接続の場合の
N+1 −VHN+1 に相当する低インダクタンスLN+1
比例する。このインピーダンスZN の計算式は次の通り
である。
【0050】
【数1】
【0051】上式にて、r=rN 及びL=LN =LN+1
である。この計算からすると、直流バイアスするために
はトランジスタTN のソースを直接接地し、且つマイク
ロ波の範囲では周波数が増大する場合に、インピーダン
スZN の実数部がr/4となる。従って、本発明による
ように低抵抗rN を使用すると、利得を減衰させること
なく発振をなくすことができる。
【0052】図7に実験結果を実線曲線Bにて示してあ
るように、本発明によれば増幅器の利得を下げるとな
く、発振を十分に抑えることができる。
【0053】技術レベルの面からすると、図6に示すよ
うに、周辺のソース接点の1つと、対応する隣接ビアホ
ールを有する接地スタブVHN+1 との間に低抵抗r1
2,----- rN を設けるだけである。
【0054】上述したような解決策は実際上近年実現さ
れているあらゆる高周波回路及び/又はマイクロ波回路
に好適である。その理由は、こうした回路が大抵インタ
ーディジタル構成のトランジスタ及びビアホール又はそ
のようなものを有するタイプの接地スタブを具えている
からである。低抵抗値の抵抗rN は原則として、トラン
ジスタTN の前記第2ソースフィンガースタブS″N
び隣接する接地スタブVHN+1 を覆う抵抗層により実現
することができる。従って、所定のトランジスタをその
隣りのトランジスタと離間させる距離を変える必要がな
いため、ゲートライン及びドレインラインは本発明によ
る手段を講じない場合と同一のままとすることができ
る。
【0055】本発明は上述した例のみに限定されるもの
でなく、例えば前述したように接地スタブの構成は図4
〜図6に示したものとは異なり、例えば接地スタブのビ
アホールをなくし、例えばコプレーナ技法で行われるよ
うに接地スタブを特性インピーダンスが低いラインに接
続することもできる。
【0056】
【実施例】本発明は高周波数および/またはマイクロウ
エーブ周波数で作動する種々の分布回路、特に分布増幅
器および分布ミキサに関するものである。分布ミキサは
カスコード型の分布増幅器の構成に匹敵する構成を有す
る。
【0057】以下の記載は半導体装置における分布増幅
器集積回路を例示するものである。
【0058】図1に示すように、本発明分布増幅器(こ
の例に限定されるものではない)は共通ソースと、それ
ぞれインピーダンスLG1 ,LG1 ,----- ,LGN+1
のマイクロウエーブラインにより形成された第1ライン
G と、それぞれインピーダンスLD1 ,LD2 ,----
- のマイクロウエーブラインにより形成された第2ライ
ンLD とを有する複数の電界効果トランジスタT1 ,T
2 ,----, TN を具える。
【0059】電界効果トランジスタT1 ,T1 ,-----
のゲートはそれぞれマイクロウエーブライン区分L
1 ,LG2 ,----- 間でゲートラインと称されるライ
ンLG に周期的に接続する。
【0060】電界効果トランジスタT1 ,T2 ,-----
のドレインはそれぞれマイクロウエーブライン区分LD
1 ,LD2 ,----- 間でドレインラインと称されるライ
ンL D に周期的に接続する。
【0061】この増幅器のゲートラインLG の端部にマ
イクロウエーブ入力信号Eを供給してその増幅されたマ
イクロウエーブ出力信号をドレインラインの端部から取
出す。
【0062】ゲートラインLG に属する固有インピーダ
ンスLG1 ,LG2 は電界効果トランジスタT1
2 ,----- の固有ゲート−ソース容量と相俟って固有
伝送ラインと称される分布マイクロウエーブラインを形
成する。
【0063】固有インピーダンスLD1 ,LD2 と電界
効果トランジスタT1 ,T2 ,----の固有ドレイン−ソ
ース容量との間のドレインラインLD についても上述し
た所と同様である。
【0064】分布増幅器の動作原理は斯くして形成され
た固有伝送ラインに沿ってマイクロウエーブ信号を伝搬
することに基づくものである。マイクロウエーブ信号E
をゲートラインに供給すると、この信号は各トランジス
タを駆動しながら伝搬しこれにより各トランジスタはド
レインライン上を伝搬し得る出力電力を発生する。2つ
の固有伝送ラインの位相速度が同一である場合にはドレ
インラインに沿う伝搬中電力が同相で増大する。これが
ため、増幅度が、特に伝送ラインのカットオフ周波数に
より制限される周波数帯域に到達するようになる。
【0065】増幅器がマイクロウエーブ領域の種々の周
波数で作動する際ライン区分LG1,LG2 ,----- ,
LD1 ,LD2 ,----- は20GHzのような周波数に
対する小型伝送ライン区分を構成し得ることは明らかで
ある。これら伝送ライン区分の長さは増幅器の適当な機
能に必要な位相推移を達成し得るように計算することが
できる。
【0066】さらに本発明増幅器には少なくともバイア
ス回路を設ける。かかるバイアス回路PをラインLD
出力端子Oとは反対側の端部に配列する。このバイアス
回路Pは例えばマイクロウエーブ伝送ライン区分L21
22,L23,----- および、接地点とこれらライン区分
21,L22,L23,----- の各々間の接続点との間に挿
入されたコンデンサC21,C22,C23 -----を具える。
【0067】さらにゲートラインLG およびドレインラ
インLD を負荷ZG およびZD に接続する。 ゲートラ
インLG に供給する負荷はラインLG の出力側および接
地点間に挿入され直列接続の抵抗R30およびコンデンサ
30によって形成する。
【0068】また、分布増幅器の作動周波数は理論上電
界効果トランジスタのカットオフ周波数と前述した人工
伝送ラインのカットオフ周波数とによって制限される。
【0069】実際上、この回路の実カットオフ周波数は
その理論的周波数以下で良好である。その理由はこのカ
ットオフ周波数がこれから得た多重反射および共振現象
によって制限されるからである。これらの現象は作動周
波数が変化する際ラインの特性インピーダンスの変化に
基因し、従ってバイアスの改良のみではこれらの現象を
抑圧するには不充分である。特にこれらの反射現象は最
後のライン区分LN+1および負荷ZG 間の面AA′のゲ
ートライン上に現われるが、ゲートラインのマイクロウ
エーブは入力端子Eからこの負荷ZG に向かって搬送さ
れる。
【0070】ドレインライン上のマイクロウエーブの1
部分はライン区分L′1 および負荷ZD 間で面BB′に
向けられるようになる。しかし、面BB′に到来する後
者の入射波は著しく減衰され、従って反射は極めて弱く
補償回路を追加する必要はない。
【0071】前述したように分布増幅器の通過帯域を広
くするために、例えば図2aに示すようにカスコード接
続配列と称される配列をこれら段の各々に用いる必要が
ある。これがため前述した従来技術から既知の回路に現
われる高周波利得が損失するのを防止する。
【0072】各カスコード接続段は慣例の分布増幅段の
トランジスタT1 ,T2 ,----- ,TN のドレインおよ
びドレインラインLD 間に挿入された追加のトランジス
タT′1 ,T′2 ,----- ,T′N を具え、そのゲート
をコンデンサC1 ,C2 ,----- ,CN を経てそれぞれ
接地する。
【0073】これがため、カスコード接続配列は、各分
布増幅段においてマイクロウエーブ周波数で接地された
共通ゲート配列のマイクロウエーブ頂部トランジスタ
T′1,T′2 ,----- ,T′N を直流分離コンデンサ
1 ,----- ,CN を経て共通ソース配列の底部トラン
ジスタT1 ,T2 ,----- ,TN に接続して構成する。
【0074】斯くしてゲートラインおよびドレインライ
ン間の結合が減少され、従って分布増幅回路の通過帯域
は利得を損失することなく高周波数に対し著しく増大さ
れるようになる。図3につき前述したカスコード接続構
体の1例では、種々の能動素子を相互接続するとともに
マイクロウエーブライン区分によりゲートラインおよび
ドレインラインに接続する。
【0075】これがため、頂部トランジスタT′1
T′2 ,----- ,T′N のドレインを各ラインP1 ,P
2 ,----- ,P1Nによってドレインラインに接続し、従
ってこのドレインラインはライン区分PD1 ,PD2
----- ,PDN+1 を具える。
【0076】頂部および底部トランジスタT′1 および
1 ,T′2 およびT2 ,T′N およびTN は各ライン
PA1 ,PA2 ,PAN によって接続する。
【0077】頂部トランジスタのゲートはライン区分P
1 ,PG2 ,----- ,PGN によって相互接続する。
ゲートラインはライン区分LG1 ,LG2 ,----- ,L
N+1 を具える。
【0078】斯様にして周波数の関数としてのインピー
ダンス変化を補償し、多重反射により生ずる共振現象を
抑圧し、ライン間の結合効果を減衰する。従ってバイア
スの効率が一層良好となる。即ち、トランジスタは良好
な状態のもとで作動するようになる。
【0079】図1に示すような分布増幅器では位置LG
1 においてトランジスタT1 のドレインに接続されたラ
イン区分は負荷ZD の1部を構成し得ないが、ドレイン
ラインLD の1部を構成することができる。同様に、位
置LGN+1 においてトランジスタTN のゲートに接続さ
れたライン区分は負荷ZG の1部を構成し得ないが、ゲ
ートラインLG の1部を構成することができる。これは
分布増幅器の動作原理そのものに基因する。
【0080】本発明の1例では図3に示す分布増幅器は
5つの電界効果トランジスタによって構成する。伝送ラ
イン区分はマイクロストリップ型のものとする。
【0081】5段増幅器を砒化ガリウム(GaAs)上
に形成する場合ににおけるトランジスタのゲート長さL
T 、トランジスタのゲート幅lT 、トランジスタのピン
チオフ電圧VT 、伝送ラインの幅W、伝送ラインの長さ
Dを表Iに示す。
【0082】カスコード接続段増幅器に関する図3に示
す例では、ドレインラインはその出力端子Oとは反対端
に供給される直流電圧VD の端子に接続された回路Pを
経てバイアスし、ゲートラインはその入力端子Eとは反
対端供給される直流電圧VG1の端子に接続された回路
P′を経てバイアスし、カスコード接続された頂部トラ
ンジスタのゲートラインは直流電圧源VG2に接続された
回路P″を経てその出力端でバイアスする。これらバイ
アス回路P,P′,P″はインダクタを具えるのが好適
である。これら直流電圧VD ,VG1,VG2の値を表Iに
示す。
【0083】
【表1】
【0084】上述したように、一般に当業者が分布増幅
器の通過帯域および高利得を増大させる必要がある場合
には通過帯域の周波数よりも高い周波数の発振を発生さ
せるようにする。
【0085】分布増幅器の通過帯域を増大するために当
業者が上述したカスコード接続の組合せ構体を選択する
場合には、ラインPG1,PG2,----, 間のカスコード接
続された頂部トランジスタT′1 ,T′2 ,----- のゲ
ートラインにそれぞれ配列され、ゲート分離コンデンサ
1 ,C2 ,----- ,CN に直列に接続された抵抗
2 ,----- ,RN+1 によって構成された第1RCフィ
ルタと、各分離コンデンサCC1 ,CC2 ,----- ,C
N に直列にそれぞれ接続された抵抗RR1 ,RR 2
----- ,RRN を具える第2RCフィルタとを各増幅段
に用い、後者の素子RR1 −CC1 ,RR2 −CC2
頂部トランジスタT′1 ,T′2 ,----- ,T′N のド
レインと接地点との間に挿入することによってかかる欠
点を最小とすることができる。従って頂部トランジスタ
1 ,----- ,T′N のゲートは接地点に直接接続する
とともにマイクロウエーブ抵抗R2 ,----- ,RN+1
経て接地点に接続する。
【0086】これら素子R1 ----, RN ,C1 ----, C
N ,RR1 ----- RRN ,CC1 ----, CCN 、をも表
Iに示す。
【0087】カスコード接続されたトランジスタのゲー
トラインに抵抗R2 ,----, RN+1を含めることは重要
な安定ファクタである。
【0088】それにもかかわらず、分布増幅器の通過帯
域の帯域幅を増大する手段を設ける場合には高利得を保
持しながら発振の生ずるのを防止することはできない。
【0089】実際上、発振を減少する任意の手段によっ
て両立し得ない設計で利得を自動的に減少する。
【0090】本発明によれば指合型トランジスタを具え
その第1電極と称される電極、本例ではソース電極の1
つを大表面接地スタブにより接地点に接続する技術で増
幅器を得る程度にこの問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】分布増幅器の一例の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】通過帯域を高周波数まで延在する分布増幅回路
の一例の高周波を示すブロック図であり、
【図3】図2の分布増幅回路の特定の例を示す回路図で
ある。
【図4】2つの連続する増幅段を示し、特にそのトラン
ジスタのソースをビアホールに接続する態様を示す回路
図である。
【図5】図4に示す増幅段の構成の等価回路図である。
【図6】図4の増幅段の構成を用いるトポロジーの一例
の構成を示す平面図である。
【図7】振幅(dB)に対しプロットされた分散係数S
21を示す特性図であり、図中破線Aは従来の分布増幅器
に相当し、実線Bは本発明による第2ソースフィンガの
各々をビアホールに接続する小型接続抵抗を具える分布
増幅器に相当するものである。
【符号の説明】
1 ,----,TN 電界効果トランジスタ(底部トラン
ジスタ) T′1 ,----,T′N マイクロウエーブ頂部トランジ
スタ LG1 ,----,LGN+1 インピーダンス LG ゲートライン LD ドレインライン E マイクロウエーブ入力信号 O 出力端子 P,P′,P″ バイアス回路 L21,L22,L23 マイクロウエーブ伝送ライン区分 C1 ----, CN 直流分離コンデンサ CC1 ----, CCN ゲート分離コンデンサ C21,C22,C23,C30 コンデンサ R30 抵抗 R2 ----, RN+1 抵抗 RR1 ,RR2 ,----,RRN 抵抗 ZG ,ZD 負荷 PD1 ,----, PDN+1 ドレインライン区分 PG1 ,----, PGN+1 ゲートライン区分 LG1 ,----, LGN+1 ゲートライン区分 VD ,VG1,VG2 直流バイアス電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリスチャン コウー フランス国 92250 ラ ガレン コロン ブ アヴニュ ジョセフ フロメン 22 ビス

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に分布型モノリシック集積回路を
    具え高周波及び/又はマイクロ波域で動作する半導体装
    置であって、分布型集積回路が、電極を有する少なくと
    も1個のトランジスタを有する結合された複数の段を具
    え、前記第1電極の少なくとも1個の電極をAC接地し
    た半導体装置において、 各AC段において前記第1電極を2個の枝路を介して接
    地し、第1の枝路を第1の接地スタブに直接接続し、第
    2の枝路を抵抗を介して第2の接地スタブに接続したこ
    とを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置において、
    前記分布型集積回路において、前記複数の段を互いに対
    向するように配置し、各段において第1の接地スタブを
    前段又は次段の第2の接地スタブと共通に用い、第2の
    接地スタブを次段又は前段の第1の接地スタブと共通に
    用い、ACモードにおいて各段のトランジスタの第1電
    極を前記第1の接地スタブのインダクタを介して接地す
    ると共に第2枝路の抵抗により前段は次段の第1電極に
    接続したことを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の半導体装置において、
    前記分布型集積回路を高利得広帯域増幅回路とし、この
    増幅回路が少なくとも1個の電界効果トランジスタをそ
    れぞれ有する結合された複数の段を具え、この電界効果
    トランジスタのソースが前記第1の電極を構成し、その
    ゲート及びドレインをそれぞれインダクタによって形成
    されたゲートライン及びドレインラインに接続したこと
    を特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の半導体装置において、
    前記増幅回路において、各トランジスタを、ソースが少
    なくとも2個の外部ソースフィンガスタブによって構成
    されるインタディジタル型トランジスタとし、これら外
    部ソースフィンガスタブをこのトランジスタの他方のイ
    ンタディジタル型電極スタブの2個の型のいずれか一方
    の例に配置し、各トランジスタについて全ての外部ソー
    スフィンガスタブを導体によって相互接続し、第1の外
    部ソースフィンガスタブが前記第1の接地スタブに直接
    接続されている第1の枝路を構成し、第2の外部ソース
    フィンガスタブが前記抵抗を介して第2の接地スタブに
    接続した第2の枝路を構成することを特徴とする半導体
    装置。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の半導体装置において、
    ソーススタブを接地スタブに接続する各抵抗を低抵抗値
    をとるように選択し、各接地スタブをマイクロ波域で低
    い値のインダクタンスを構成するように選択し、各トラ
    ンジスタのソースを前記低い値のインダクタンスにより
    接地すると共に前記低抵抗値の抵抗により前段及び次段
    のトランジスタのソース接続したことを特徴とする半導
    体装置。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の半導体装置において、
    前記分布型増幅器を構成するトランジスタを基板の表面
    上にライン状に配置し、これらトランジスタのインタデ
    ィジタル型の電極スタブを前記ラインと直交するように
    配置し、各トランジスタが、増幅回路の次段のトランジ
    スタの第1のソースフィンガスタブと対向する第2のソ
    ースフィンガスタブを有し、これら2個のトランジスタ
    によって分割されている接地スタブを前記第2及び第1
    の対向するソースフィンガスタブと同様な態様で前記ト
    ランジスタ間にライン状に配置し、前記各トランジスタ
    について前記抵抗値の抵抗を、前記第2のソースフィン
    ガスタブとこのスタブと隣接する接地スタブとの間でオ
    ーバラップするように構成したことを特徴とする半導体
    装置。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載の半導体装置において、
    前記分布型増幅回路の各段を、ソース接地配置の底部ト
    ランジスタと、高周波及び/又はマイクロ波域でゲート
    接地配置となる頂部トランジスタとを具えるカスコード
    接続型の回路とし、前記ゲートがこのカスコード接続さ
    れた段の第1電極を構成すると共にキャパシタにより接
    地点からDC分離したことを特徴とする半導体装置。
  8. 【請求項8】 請求項1から7までいずれか1項に記載
    の半導体装置において、前記増幅回路をマイクロストリ
    ップ技術により基板にモノリシックに集積化し、能動素
    子、接続部及び接地スタブを基板の一方の表面に形成
    し、この基板の他方の表面を接地面とし、前記接地スタ
    ブと接地面との間の接続を各接地スタブに形成したビア
    ホールによって構成したことを特徴とする半導体装置。
  9. 【請求項9】 請求項1から8までいずれか1項に記載
    の半導体装置において、前記増幅回路を、III-V族半導
    体材料の基板にモノリシックに集積化したことを特徴と
    する半導体装置。
  10. 【請求項10】 請求項1又は2に記載の半導体装置に
    おいて、前記分布型回路をミキサとしたことを特徴とす
    る半導体装置。
JP5275550A 1992-11-04 1993-11-04 半導体装置 Pending JPH06224663A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016116198A (ja) * 2014-12-18 2016-06-23 日本電信電話株式会社 分布ミキサ
JPWO2019215849A1 (ja) * 2018-05-09 2020-12-10 三菱電機株式会社 分布型増幅器

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6026286A (en) * 1995-08-24 2000-02-15 Nortel Networks Corporation RF amplifier, RF mixer and RF receiver
JPH09121127A (ja) * 1995-10-26 1997-05-06 Murata Mfg Co Ltd 高周波増幅集積回路装置
US6049250A (en) * 1998-04-03 2000-04-11 Trw Inc. Dittributed feed back distributed amplifier
US6081006A (en) * 1998-08-13 2000-06-27 Cisco Systems, Inc. Reduced size field effect transistor
KR100378676B1 (ko) * 2000-09-07 2003-03-31 광주과학기술원 파이형 출력 전송선 구조를 갖는 진행파 증폭기
FR2826802B1 (fr) * 2001-06-28 2003-09-26 Cit Alcatel Dispositif de polarisation a large bande de frequences d'un circuit electronique et amplificateur l'incorporant
JP2003174338A (ja) * 2001-12-05 2003-06-20 Murata Mfg Co Ltd 分布増幅器および分布差動増幅器
EP3411950A1 (en) 2016-02-04 2018-12-12 Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung E.V. Matrix power amplifier

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1038800B (it) * 1975-06-10 1979-11-30 Ates Componenti Elettron Tranistore planare di potenza
US4456888A (en) * 1981-03-26 1984-06-26 Raytheon Company Radio frequency network having plural electrically interconnected field effect transistor cells
GB2095945B (en) * 1981-03-26 1986-02-26 Raytheon Co Radio frequency network having plural electrically interconnected field effect transistor cells
JPS594175A (ja) * 1982-06-30 1984-01-10 Fujitsu Ltd 電界効果半導体装置
DE3726743A1 (de) * 1986-09-01 1988-03-03 Mitsubishi Electric Corp Fet-kettenverstaerker
JPH06101652B2 (ja) * 1987-02-12 1994-12-12 三菱電機株式会社 バイアス回路
US4864250A (en) * 1987-01-29 1989-09-05 Harris Corporation Distributed amplifier having improved D.C. biasing and voltage standing wave ratio performance
GB2211988B (en) * 1987-11-03 1992-04-01 Stc Plc Current matching of bipolar transistors
US4939485A (en) * 1988-12-09 1990-07-03 Varian Associates, Inc. Microwave field effect switch
JP3063167B2 (ja) * 1989-12-29 2000-07-12 日本電気株式会社 電流検出端子付mos fetおよびその製造方法
JPH04103138A (ja) * 1990-08-22 1992-04-06 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積回路

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016116198A (ja) * 2014-12-18 2016-06-23 日本電信電話株式会社 分布ミキサ
JPWO2019215849A1 (ja) * 2018-05-09 2020-12-10 三菱電機株式会社 分布型増幅器
US11595012B2 (en) 2018-05-09 2023-02-28 Mitsubishi Electric Corporation Distributed amplifier

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US5386130A (en) 1995-01-31
EP0596568B1 (fr) 1998-04-29
DE69318253T2 (de) 1998-11-19

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