JPH07271937A - 情報カード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 非接触で情報を送出する情報カード５０にお
いて、情報を送出するアンテナ１０と接続されて、この
アンテナ１０の特性インピーダンスを変化させるととも
に、ゲートとソースとの間に保護ダイオードを備えるＦ
ＥＴ１６に対し、同じくＦＥＴ１７のゲートとソース間
に設けられている保護ダイオードを、アンテナ１０の駆
動用のＦＥＴ１６のゲートとドレインとの間の保護手段
として利用する。 【効果】 電磁ノイズからの保護が可能であると共に、
高周波特性を維持でき、さらに安価に構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣメモリ内に情報を
記憶し、特に非接触でその情報が外部の装置に読み取ら
れるような情報カードに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の薄型のカード形式の表面に磁性膜
からなる磁気ストライプ領域を設け、この磁気ストライ
プの領域にデータを記録するようにした磁気カードに対
して、近年は、カードの内部にＩＣ（集積回路）メモリ
を内蔵し、このＩＣメモリ内に多量の情報が書き込まれ
るようにしたＩＣカードが登場している。

【０００３】このようなＩＣメモリを内蔵したＩＣカー
ドは、例えば、銀行口座から金銭を引き出すカード、個
人を識別するカード、品物に取り付けて品物の内容や送
り先などを指定するカード（以下、これらをまとめて情
報カードと呼ぶ）として使用されるものであり、通常、
半導体メモリに記憶されているデータを出力するため
に、少なくともデータを出力する端子、又は電源端子等
が設けられている。

【０００４】しかしながら、当該情報カードの表面にそ
のような複数個の接触型端子を設けるようにすると、カ
ードの取り扱いが種々の面で制限されるようになると共
に、例えば静電気や電磁ノイズ等によって当該情報カー
ド内のＩＣメモリが破壊されてしまうようなことが発生
するおそれがある。

【０００５】このため、最近は、情報カード内部に超小
型の電池を収納し、当該情報カード内のＩＣメモリに対
する情報の送受を、発光素子や受光素子を用いた光通信
によって非接触で行うようにしたカード（特開昭５７−
５０２０８０号，特開昭５８−２１２９４９号公報）
や、無線通信装置をカードに内蔵し、当該無線通信によ
ってカードの記憶データの送受を行わせるようにしたカ
ード（特開昭６２−２６５９１号公報）等が開示されて
いる。

【０００６】このような非接触型の情報カードは、外部
装置と情報カード間におけるデータの送信及び受信を上
述のように非接触の状態で行えるようになっているが、
情報カード本体側から光又は電磁波を外部装置に対して
送出する必要があるため、当該情報カード内に内蔵する
電池の消耗が激しくなり、したがって、電池の交換頻度
が多くなるという問題がある。

【０００７】また、容量の大きい電池を使用する場合
は、特に情報カードの厚みが当該電池の大きさによって
制限され、薄型化を図ることができないという問題もあ
る。

【０００８】そこで、上述のような問題の無い情報カー
ドとして、本件出願人は、特開平２−１９９８９号公報
の情報カードを、また、特開平２−７９１８５号公報の
情報カード及び情報カード装置等を開示している。な
お、特開平２−１９９８９号公報の情報カードは、ＩＣ
メモリが内蔵されている情報カード内に、特定の周波数
で共振するダイポールアンテナと、当該ダイポールアン
テナの終端に接続されてその特性インピーダンスを変化
させる可変インピーダンス素子と、この可変インピーダ
ンス素子を前記ＩＣメモリの記憶データによって変調す
る回路手段とを収納したことを特徴としている。また、
上記特開平２−７９１８５号公報の情報カードは、非接
触で所定の識別データを送出するようになされた情報カ
ードであり、入力手段を有し、当該入力手段の操作に応
動して上記識別データに加えて付加データを送出するよ
うにしている。さらに、上記特開平２−７９１８５号公
報の情報カード装置は、入力手段を有し、当該入力手段
の操作に応動して識別データに加えて付加データを送出
する情報カードと、上記情報カードから送出された上記
識別データ及び上記付加データを、非接触で受信する受
信部とを備えることを特徴としている。

【０００９】なお、当該情報カードを人体或いは物体な
どの移動体に取り付けて当該移動体の識別を行う用途に
使用する場合には、当該情報カードは移動体識別用媒体
と考えることもできる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うなアンテナのインピーダンスを切り換えて所望のデー
タを非接触で送出するような情報カードに内蔵されるア
ンテナ駆動回路の基本構成は、例えば図１０に示すよう
になる。

【００１１】この図１０において、ダイポールアンテナ
１は、可変インピーダンス素子としての電界効果トラン
ジスタ（ＥＦＴ）２のドレイン（Ｄ）とソース（Ｓ）に
接続されている。また、上記ＦＥＴ２のゲート（Ｇ）
は、ＩＣメモリ内のデータに応じたクロック（データに
応じてＦＥＴ２をスイッチングさせるためのクロック）
を発生させるための発振器３と接続されている。なお、
当該図１０の構成を有する情報カードと当該情報カード
内の情報を読み取る読み取り装置との間の情報伝達に使
用される周波数は、準マイクロ波帯の２．４５ギガヘル
ツの電波が使用されている。

【００１２】ところが、上記情報カードのアンテナは、
もともと情報の伝達のために必要なものであるが、時と
して、使用される雰囲気の電磁ノイズ、例えば静電気や
強力な磁力線を拾うことがある。その結果、上記情報カ
ードでは、アンテナ駆動部の上記ＦＥＴ２が故障してし
まうという不具合が生ずることがある。

【００１３】すなわち、一般に、ＦＥＴは、回路図上に
シンボルとして記載されるときには例えばダイオード等
の保護素子が内蔵されている又はいないにかかわらず、
図１０のＦＥＴ２のように表示される。ところが、製品
としてのＥＦＴには、内部に保護素子が有るものと無い
ものとの両方があり、一般的には保護素子が有るものの
方が多い。その理由は、バイポーラ素子に比較して上記
ＦＥＴのようなモノポーラ素子は静電気等のサージに弱
いからである。

【００１４】そのため、通常は、保護素子を内蔵したＦ
ＥＴが使用される。当該保護素子として例えばダイオー
ドを内蔵したＦＥＴの詳細のシンボルの一例を図１１に
示す。すなわち、この図１１では、ソース（Ｓ）とゲー
ト（Ｇ）との間に、保護ダイオード７が設けられる。

【００１５】しかしながら、上述のような保護素子を内
蔵したＦＥＴを使用していても、当該情報カードを例え
ば移動体識別用媒体として使用する場合、例えば電磁ノ
イズで突発的に破壊に至ることがままある。そのときの
ＦＥＴの破壊箇所は、ほとんど保護素子の無いゲート−
ドレイン間のリーク（インピーダンスの著しい減少又は
低下）である。

【００１６】それを防止するために、従来の技術では、
ＦＥＴ等の半導体素子の破壊防止の方法として、保護す
べき素子に外付けのダイオード等を付加するという方法
が知られている。この方法を上記図１０の回路に適用し
た例を図１２に示す。図１２の（ａ）の例ではゲートと
ドレイン間にツェナーダイオード８を接続し、図１２の
（ｂ）の例ではゲートとドレイン間にダイオード９をい
わゆるバック・ツー・バックで接続した状態を示してい
る。

【００１７】しかし、この図１２の例の欠点として、図
１２の（ａ）の場合は保護素子として用いられるツェナ
ーダイオードの高周波特性が良好でないことが挙げら
れ、また、図１２の（ｂ）の場合のように高周波特性は
良好でも、ブレークダウン特性がＦＥＴの特性に合わ
ず、破壊に対する防止効果が得られないなどのことが挙
げられる。

【００１８】以上のことより、従来の技術では、電磁ノ
イズに比較的強いと言われるＦＥＴを、何の保護対策も
せずにそのまま使用し、ある程度の故障を許容して高周
波特性を優先させる場合や、或いは、高周波特性を犠牲
にして、図１２の（ａ）のような対策をとり、故障を防
止することを優先される場合のどちらかであった。

【００１９】そこで、本発明はこの様な実情に鑑みてな
されたものであり、高周波特性が良好で、かつ電磁ノイ
ズに強く、さらに安価でもある情報カードを提供するこ
とを目的とするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するために提案されたものであり、非接触で情報を
送出する情報カードにおいて、ゲートとソースとの間に
保護ダイオードを備えてなると共に情報を送出する所定
のアンテナと接続されて当該アンテナの特性インピーダ
ンスを変化させる電界効果トランジスタを有し、上記電
界効果トランジスタのゲートとドレインとの間に保護手
段を設けてなるものである。

【００２１】ここで、本発明の情報カードは、ゲートと
ソースとの間に保護ダイオードを備えた電界効果トラン
ジスタを新たに設け、当該新たに設けた電界効果トラン
ジスタの保護ダイオードを、上記アンテナの特性インピ
ーダンスを変化させる電界効果トランジスタのゲートと
ドレインとの間の保護手段として用いるようにしてい
る。

【００２２】また、上記電界効果トランジスタは第１ゲ
ート及び第２ゲートの２つのゲートを備えたデュアルゲ
ートＧａＡｓ電界効果トランジスタであり、本発明の情
報カードでは、さらに第１ゲートとソースとの間及び第
２ゲートとソースとの間に保護ダイオードを備えたデュ
アルゲートＧａＡｓ電界効果トランジスタを新たに設
け、当該新たに設けたデュアルゲートＧａＡｓ電界効果
トランジスタの保護ダイオードを、上記アンテナの特性
インピーダンスを変化させる上記電界効果トランジスタ
のゲートとドレインとの間の保護手段として用いるよう
にもしている。

【００２３】或いは、本発明の情報カードにおいては、
２つの電界効果トランジスタの第１ゲート同士を接続す
ると共に各電界効果トランジスタのソースを上記アンテ
ナに接続することによって当該２つの電界効果トランジ
スタで上記アンテナの特性インピーダンスを変化させる
可変インピーダンス素子を構成し、上記２つの電界効果
トランジスタの第２ゲートとドレインとをたすき掛け状
に順方向接続することによって上記保護手段としての動
作を実現することも可能である。また、本発明の情報カ
ードにおいては、上記たすき掛け状の接続の代わりに、
上記２つの電界効果トランジスタの第２ゲート同士及び
ドレイン同士を接続すると共に当該接続した第２ゲート
とドレインとをも接続することによって上記保護手段と
しての動作を実現するようなことも可能である。

【００２４】一方、本発明は、情報を送出する所定のア
ンテナと、上記アンテナに接続され当該アンテナの特性
インピーダンスを変化させるための可変インピーダンス
素子と、上記情報を発生すると共に上記可変インピーダ
ンス素子を制御する制御用半導体集積回路とを有する情
報カードでもあり、このとき、ゲートとソースとの間に
保護ダイオードを備えた電界効果トランジスタを設け、
上記電界効果トランジスタのゲートを接地すると共にソ
ースを上記制御用集積回路に接続することで制御用集積
回路の保護を実現することも可能である。なお、この場
合の電界効果トランジスタもデュアルゲートＧａＡｓ電
界効果トランジスタを用いることができる。

【００２５】

【作用】本発明の情報カードによれば、アンテナの特性
インピーダンスを変化させるための電界効果トランジス
タはゲートとソース間には通常保護ダイオードが設けら
れているが、ゲートとドレインとの間には設けられてい
ないのでこれらの間に保護手段を設けるようにしてい
る。

【００２６】ここで、本発明の情報カードによれば、保
護手段として、新たに設けた電界効果トランジスタのゲ
ートとソースとの間にある保護ダイオードを流用するこ
とで、高周波特性の維持と保護との両立を図っている。

【００２７】また、電界効果トランジスタとしては、安
価かつ容易に入手可能なデュアルゲートＧａＡｓ電界効
果トランジスタを用いるようにもしており、このときも
アンテナの特性インピーダンスの可変用に使用するデュ
アルゲートＧａＡｓ電界効果トランジスタのゲートとド
レイン間の保護用に、別のデュアルゲートＧａＡｓ電界
効果トランジスタのゲートとソース間の保護ダイオード
を流用できる。

【００２８】或いは、１つのデュアルゲートＧａＡｓ電
界効果トランジスタを用いてアンテナの特性インピーダ
ンスを可変するのではなく、２つのデュアルゲートＧａ
Ａｓ電界効果トランジスタの接続仕方によってこの２つ
のデュアルゲートＧａＡｓ電界効果トランジスタでアン
テナの特性インピーダンスを可変することもでき、また
このときのゲートとドレイン間の保護は、２つのデュア
ルゲートＧａＡｓ電界効果トランジスタの第２ゲートの
ドレイン間をたすき掛け状に順方向接続したり第２ゲー
トとドレイン間をそれぞれ全て接続することで実現でき
る。

【００２９】さらに、本発明の情報カードによれば、ア
ンテナの特性インピーダンスを変更する電界効果トラン
ジスタのみならず、送信する情報を発生したりアンテナ
の特性インピーダンスの変更制御を行う制御用半導体集
積回路の保護の際にも、電界効果トランジスタのゲート
とソース間の保護ダイオードを流用している。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００３１】図１には本発明実施例の情報カードとその
読み取り装置からなるシステムの構成を示す。

【００３２】先ず、図１に示すシステムの全体の動作に
ついて説明する。本実施例の情報カード５０は、内部に
例えばいわゆるボタン型若しくはコイン型の電池１１
と、メモリ回路１２などを備えている制御用半導体集積
回路であるＩＣチップ１５と、ＳＨＦ帯の周波数（２．
４５ギガヘルツ）で共振するダイポールアンテナ１０
と、アンテナ１０の特性インピーダンスを変化させる可
変インピーダンス素子としての電界効果トランジスタ
（ＦＥＴ）１６と、当該ＦＥＴ１６の保護用に設けた後
述するＦＥＴ１７とを有してなるものである。

【００３３】上記ダイポールアンテナ１０は、基板面に
導電パターンとして形成され、外部から照射される電波
の例えば半波長の電流分布が生ずるような形状に設定さ
れている。

【００３４】ＩＣチップ１５内には、当該情報カード５
０の特有のデータが記憶されているメモリ回路１２と、
クロックを発生する発振回路１３と、当該発振回路１３
の発振制御及び上記メモリ回路１２内のデータの読み出
し等の制御を行う制御回路１４とが内蔵され、これらが
ワンチップ化されて形成されている。

【００３５】上記メモリ回路１２から読み出されたデー
タすなわち２値信号（０，１）は、スイッチング素子と
して動作する上記ＦＥＴ１６に送られる。当該ＦＥＴ１
６は、上記２値信号に応じてダイポールアンテナ１０の
終端を開閉することによって、当該アンテナを短絡する
か又は当該アンテナの特性インピーダンスを所定値
（（Ｚ）にする。

【００３６】また、図１の読み取り装置側のアンテナユ
ニット６０には、２．４５ギガヘルツのＳＨＦ信号を発
生する発振器６１と、上記ＳＨＦ信号を増幅する高周波
出力アンプ６２と、この高周波出力アンプ６２の出力を
電波として送信する送信アンテナ６３とが設けられ、こ
の送信アンテナ６３から上記情報カード５０のダイポー
ルアンテナ１０に対して電磁波を照射するようにしてい
る。

【００３７】ここで、本実施例の情報カード５０は、例
えば、人物や物体等の移動体識別用媒体として使用され
るものである。例えば人物の識別用に使用される場合に
は当該人物の名前や所属等の情報がデータとしてメモリ
回路１２に格納され、物体の識別用として例えばタグカ
ードに使用される場合には当該物体の種類や送り先、そ
の他の情報がデータとしてメモリ回路１２内に格納され
ることになる。このメモリ回路１２内のデータが、内蔵
されている電池１１を駆動源として動作している制御回
路１４からの制御信号に基づいて繰り返し読み出される
ようになっている。

【００３８】上記可変インピーダンス素子としてのＦＥ
Ｔ１６は、上記メモリ回路１２から読み出されたデータ
の（１），（０）の２値情報によって、上記ダイポール
アンテナ１０の終端抵抗を０Ω（オーム）又は上記ＺΩ
（例えば７５Ω）に変化させる。

【００３９】例えば、上記ダイポールアンテナ１０の放
射インピーダンスをＺｒ、負荷インピーダンスをＺｌと
すると、Ｚｌ＝Ｚｒのときに最大の受信電力が得られる
ことになるが、Ｚｌ＝０であれば、アンテナ端子に出力
される受信電圧は０になり、アンテナ自身に流れる電流
の定在波比が増大して再放射電力Ｐｒが増加する。

【００４０】すなわち、上記ダイポールアンテナ１０は
反射器として動作することになり、この結果、上記アン
テナユニット６０の受信アンテナ６４はこの反射波を受
信することになる。

【００４１】上記受信アンテナ６４に受信された上記情
報カード５０のダイポールアンテナ１０からの反射電波
は、検波器６５によって低周波の検波信号となされた
後、アンプ６６に送られる。当該アンプ６６で増幅され
た信号には、情報カード５０のダイポールアンプ１０の
インピーダンス変化に応じて変調された信号すなわちメ
モリ回路１２に格納されていたデータが含まれているこ
とになる。

【００４２】上記アンプ６６の出力が供給される読み取
り装置のデータ処理部７０では、当該アンプ６６の出力
信号をアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器７１によ
ってディジタル化し、これを例えばランダム・アクセス
・メモリ（ＲＡＭ）からなるメモリ７２に取り込むよう
にする。

【００４３】上記メモリ７２に取り込まれたデータは、
ＣＰＵ（中央処理装置）からなる制御部７３において解
読され、その解読データすなわち上記情報カード５０の
データが例えば表示器７４に表示される。

【００４４】また、この解読されたデータは、上記制御
部７３から外部出力端子を介してコマンド信号Ｄ_out と
して外部に送出され、上記情報カード５０の所有者の識
別、又は当該情報カード５０が付加されている物体の移
送などに用いる信号となされる。

【００４５】このように、本実施例の情報カード５０
は、アンテナユニット６０の送信アンテナ６３から出力
されている連続した電波の受信エリア内にあるときは、
常に自己の記憶データをダイポールアンテナ１０を介し
て外部に送出できることになる。また、このときのダイ
ポールアンテナ１０は、送信電力を必要としないため、
情報カードの電力消費はＩＣチップ１５が常に動作状態
であるときでも、例えば、このＩＣチップ１５としてＭ
ＯＳ型のＩＣ回路を使用することによって極めて少ない
ものとなっている。

【００４６】なお、上記情報カード５０は、ダイポール
アンテナ１０の給電端インピーダンスが前記Ｚのときに
受信される電力を、例えばダイオード等（図示は省略し
ている）で検波し、この検波出力によって一定時間ＩＣ
チップ１５及びＦＥＴが動作状態となるようにしてもよ
い。さらに、情報カード５０の電池１１を２次電池とし
たときは、当該ダイオードからの検波信号を電池の充電
電圧として使用することも可能である。そして、さらに
アンテナユニット６０からの特定の信号が供給されたと
きは、上記メモリ回路１２の内容が書き換えられるよう
にしてもよい。

【００４７】ところで、本発明実施例の情報カード５０
のＦＥＴ１６は、前述したように、使用される雰囲気の
電磁ノイズ、例えば静電気や強力な磁力線を前記ダイポ
ールアンテナ１０が拾うことによって、故障してしまう
という不具合が生ずるおそれがある。

【００４８】ここで、上記電磁ノイズ等によるＦＥＴの
破壊についてより詳細に考察する。前述したように、Ｆ
ＥＴの破壊箇所はほとんど保護素子の無いゲート−ドレ
イン間のリーク（インピーダンスの著しい減少又は低
下）である。その原因は明らかで、その箇所に保護素子
が入っていないからである。このように、ＦＥＴにおい
て、何故その箇所に保護素子を入れないのかということ
について説明する。

【００４９】一般に、バック・ツー・バックに接続され
たダイオードは、図２に示される電圧−電流特性を示
す。すなわちこの図２において、バック・ツー・バック
に接続されたダイオードでは、電圧を上げていくと急激
に電流が流れ始める所がある。このときの電圧を一般に
降伏電圧と言う。ダイオードがバック・ツー・バックに
接続されると、常に片方は順方向となり、もう片方は常
に逆方向のバイアスがかかることになり、降伏電圧と
は、この逆方向にバイアスがかかっているダイオードの
最大絶縁耐圧のことである。このダイオードに対して、
上記降伏電圧を越えた電圧を長い時間かけ続けると、当
該ダイオードは破壊されるようになる。

【００５０】上記降伏電圧Ｖ_B はＦＥＴのゲート−ソー
ス間を保護するためには小さいほど有利であるが、増幅
素子としてのＦＥＴのバイアス条件から、この降伏電圧
Ｖ_Bは通常数Ｖ（ボルト）から数十Ｖ（ボルト）に選ば
れる。また、降伏電圧Ｖ_B の値は、あまり大きくすると
本来保護すべき端子間の絶対最大定格電圧と差がなくな
り、保護素子としての機能を果たさないことになる。そ
れゆえ、この値は、各ＦＥＴの特性を考慮して慎重に決
定されている。

【００５１】本来、ＦＥＴは、ゲートから見て、ドレイ
ンもソースも類似の構造になっているため、ゲート−ソ
ース間とゲート−ドレイン間の絶対最大定格電圧も大体
等しい。そのため、ゲート−ドレイン間に保護ダイオー
ドを入れようとすると、ゲート−ソース間に入れるもの
と同じものとなるはずである。仮に、ここでゲート−ド
レイン間に保護ダイオードを入れたＦＥＴがあったとす
ると、当該ＦＥＴは増幅素子として有用で無くなる。す
なわち、そもそもＦＥＴは、元来、増幅素子であるか
ら、ドレインには通常十数Ｖから数十Ｖの電圧を与える
のが常である。このとき、当該ＦＥＴに対して増幅素子
としてのバイアスをかけようとすると、上記保護用に入
れたダイオードが導通してしまうようになり、最悪の場
合には、この保護ダイオードに過大電流が流れ続けて破
壊に至ることになり、不都合となるため、上記ゲート−
ドレイン間に保護ダイオードを入れないようにしてい
る。

【００５２】ここで、前述した従来の情報カードのＦＥ
Ｔは、アンテナのインピーダンスを変化させることを目
的として設けられたものであり、したがって、この目的
のために使用される当該ＦＥＴは増幅素子としての機能
を要求されない。寧ろ、ゲート−ソース間とゲート−ド
レイン間に保護素子の内蔵されたものが相応しいのであ
るが、今まではこのような用途のＦＥＴが必要とされな
かったため、現在の時点ではこの種のＦＥＴは存在して
いない。したがって、そのようなゲート−ソース間とゲ
ート−ドレイン間に保護素子の内蔵されたＦＥＴを作成
すればよいのであるが、新たにそのようなＦＥＴを作成
することは多大な労力と資金が必要となる。

【００５３】したがって、本発明実施例の情報カード５
０では、上記アンテナのインピーダンスを変化させるこ
とを目的として設けられた前記ＦＥＴ１６に対して、電
磁ノイズから当該ＦＥＴ１６を保護するために用いるＦ
ＥＴ１７を追加接続するようにしている。なお、本実施
例の情報カード５０のアンテナ駆動部と前述した従来の
図１０のアンテナ駆動回路との相違は、アンテナを駆動
するＦＥＴに対して、当該ＦＥＴを電磁ノイズから保護
する目的で類似の性能及び構造を有するＦＥＴを追加し
てあることである。

【００５４】本実施例において使用するＦＥＴ１６，１
７は、前述した図１１に示されたものと同じ構成のＦＥ
Ｔであり、図１に示すように、シングルゲートＦＥＴ１
６のドレイン（Ｄ）と同じくシングルゲートＦＥＴ１７
のソース（Ｓ）を接続し、それがさらにダイポールアン
テナ１０に接続されている。また、シングルゲートＦＥ
Ｔ１６のゲート（Ｇ）とシングルゲートＦＥＴ１７のゲ
ート（Ｇ）同士も接続され、それがＩＣチップ１５のメ
モリ回路１２に接続されている。

【００５５】すなわち、上記シングルゲートＦＥＴ１６
のドレイン（Ｄ）と同じくシングルゲートＦＥＴ１７の
ソース（Ｓ）を接続するのは、当該シングルゲートＦＥ
Ｔ１６の内部保護ダイオードの入っていないドレイン−
ゲート間を、上記シングルゲートＦＥＴ１７のソース−
ゲート間に設けられている当該ＦＥＴ１７の内部保護ダ
イオード１を用いて保護するためである。

【００５６】ここで、上記シングルゲートＦＥＴ１７の
ドレイン（Ｄ）は、アンテナ１０には接続せずオープン
とする。このようにすることにより、シングルゲートＦ
ＥＴ１７のドレイン（Ｄ）には、大幅に軽減された電磁
ノイズしかかからないので破壊に対する強度は十分にと
れることになる。

【００５７】上述したように、本発明実施例の情報カー
ド５０では、保護されるＦＥＴ１６に対して、同様の性
能を持つＦＥＴ１７を上記ＦＥＴ１６の保護用に使用す
るため、当該情報カード５０にて要求されるアンテナの
インピーダンスをデータにより変化させるという特性
（一般的な言葉で言い換えると高周波特性）が、損なわ
れることが非常に少ない。言い換えれば、ＦＥＴ１７に
内蔵される保護ダイオードは当該ＦＥＴ１７のソース−
ゲート間を保護するように作られているものであるた
め、このＦＥＴ１７の保護ダイオードを用いてＦＥＴ１
６のドレイン−ゲート間を保護することは、前述した図
１２のような個別のダイオードを用いてＦＥＴを保護す
るようにした場合のような欠点を改善することが可能と
なる。すなわち、前記図１２の（ａ）のように高周波特
性が良好でないツェナーダイオード８を用いずに済み、
また、図１２の（ｂ）の場合のように高周波特性は良好
であってもブレークダウン特性がＦＥＴの特性に合わな
いため破壊に対する防止効果が得られないようなダイオ
ード９を使用しなくても済むようになる。

【００５８】なお、本発明は、以上述べてきたように、
電磁ノイズに対してＦＥＴの強度が弱いという先入観を
排して、ＦＥＴの保護に同様のＦＥＴを用いるというい
わば従来技術の盲点をついたものであると言える。

【００５９】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。

【００６０】図３〜図５に本発明の他の実施例の情報カ
ードのアンテナ駆動部の構成を示す。他の構成要素につ
いては、図１の情報カード５０と同様であるため図示は
省略している。この図３〜図５は、図１の情報カード５
０のアンテナ駆動部に用いる２つのＦＥＴ（図１のシン
グルゲートＦＥＴ１６及び１７）をデュアルゲートＧａ
Ａｓ（ガリューム砒素）ＦＥＴ（図３ではＦＥＴ２６，
２７、図４及び図５ではＦＥＴ２８，２９）に置き換え
たものである。このデュアルゲートＦＥＴは、いわゆる
テレビジョンチューナ等に大量に使用されており、入手
も容易でかつ安価に提供されているものである。また、
これらＦＥＴは、ＧａＡｓ ＦＥＴであるため、高周波
特性が良く、もちろん移動体識別用の周波数である前記
２．４５ギガヘルツ帯域での使用が可能である。なお、
図３〜図５の端子１８は前記電池１１に、端子１９は前
記ＩＣチップ１５に接続される。

【００６１】ここで、テレビジョンチューナ等で使用さ
れているデュアルゲートＧａＡｓＦＥＴは、図６に示さ
れるように、第１ゲート（Ｇ１）とソース（Ｓ）との
間、及び第２ゲート（Ｇ２）とソース（Ｓ）との間に、
それぞれバック・ツー・バックに接続されたダイオード
３１と３２が、保護素子として入っている。この種のＦ
ＥＴの特徴としては、第１ゲート−ソース間、第２ゲー
ト−ドレイン間はショットキ構造を持ち、この端子間の
みに着目すると、あたかもショットキダイオードとして
見ることもできることである。

【００６２】図３は、図１の情報カード５０のアンテナ
駆動部のシングルゲートＦＥＴ１６，１７をそのままデ
ュアルゲートＧａＡｓ ＦＥＴ２６，２７に置き換えた
例を示している。すなわちこの図３の例は、デュアルゲ
ートＧａＡｓ ＦＥＴ２６がアンテナ駆動用のＦＥＴと
なされ、当該ＦＥＴ２６の保護ダイオードの入っていな
い第２ゲート−ドレイン間に、デュアルゲートＧａＡｓ
ＦＥＴ２７の保護ダイオードの入っている第１ゲート
−ソース間を接続することより、電磁ノイズから当該デ
ュアルゲートＧａＡｓ ＦＥＴ２６を保護するようにし
たものである。このときのデュアルゲートＧａＡｓ Ｆ
ＥＴ２７の第２ゲート−ドレイン間は、オープンのまま
でもよいが、図３のように短絡することにより、さらに
電磁ノイズのダメージを軽減することができる。なお、
このＦＥＴ２７の第２ゲート−ドレイン間の短絡を行う
場合の配線パターンは最短距離を取るものとすること
で、電磁ノイズの影響をより少なくすることができる。

【００６３】これに対して、図４と図５には、デュアル
ゲートＧａＡｓ ＦＥＴ２８，２９をＦＥＴとしてでは
なく、ショットキダイオードとして使用する例を示して
いる。

【００６４】図４は、２個のＦＥＴ２８，２９の第２ゲ
ート−ドレイン間を、互いにたすき掛け状（交差状）に
接続した例を示している。この図４の例において、アン
テナ１０の駆動は、それぞれのＦＥＴ２８，２９の第１
ゲート−ソース間がショットキダイオード構造を持つた
め、この部分が受け持つことになる。また、この図４の
例において、２個のＦＥＴ２８，２９の第２ゲート−ド
レイン間をたすき掛け状に接続したことにより、それぞ
れの第２ゲート−ドレインのショットキダイオードは、
保護ダイオードが内蔵されていないにもかかわらず、お
互いが順方向で接続されることになり、電磁ノイズの影
響を極めて受け難くなって（電磁ノイズの影響が極めて
小さくなる）、破壊に対して強くなる。

【００６５】図５は、図４の２個のＦＥＴ２８，２９間
の上記たすき掛け部分を、第２ゲート同士又はドレイン
同士を接続し、さらに第２ゲートとドレインを短絡する
という具合に変更したものであり、電流に対して強い例
を示している。この図５の例のように第２ゲートとドレ
インを短絡するのは、図３のデュアルゲートＧａＡｓＦ
ＥＴ２７の第２ゲートとドレイン間を接続するのと同様
の理由による。

【００６６】上述した本発明の他の実施例を示す図３〜
図５のようなアンテナ駆動部の性能は、同等で全て有用
な接続方法である。

【００６７】ところで、上記ダイポールアンテナは、そ
の性質上、電力パターンがアンテナに直交する磁界面内
で全方向性を示すようになるが、実際の情報カードのよ
うな移動体識別用媒体としての使用状況を考えると、前
方向及び上方向の感度が重要である。

【００６８】そこで、情報カードのアンテナには、例え
ば図７に示すように、Ｖ字型のダイポールアンテナ（Ｖ
字型放射器）８２を採用することが好ましい。さらに、
このダイポールアンテナ８２の採用と共に、導波パター
ン（導波器）８１を付加することで、前方向及び上方向
の感度を向上させることも可能となる。また、図７のよ
うに、Ｖ字型のダイポールアンテナ８２を採用すること
で、面積の限られる基板上に長いアンテナを形成するこ
とも可能となっている。なお、この図７には、前述した
図３のアンテナ駆動部を有する情報カードに対して上記
Ｖ字型のダイポールアンテナ８２を採用した場合の例を
示しているが、上述した本発明の各実施例全てに対応で
きることは言うまでもない。

【００６９】また、図７には、上記情報カード８０の基
板９０上に設けられる配線パターンをも同時に示してい
る。この図７の基板９０の配線パターン上に実装される
各素子の配置は図８に示すようになる。さらに、図７及
び図８の配線パターン及び各素子の配置に対応する回路
図は、図９に示すようになる。なお、図７及び図８並び
に図９において、同一の指示符号が付された各素子はそ
れぞれ対応する素子であり、さらに前記図１及び図３と
同じ各指示符号で示す各素子もそれぞれ対応する素子で
ある。

【００７０】さらに、上記情報カード８０の例では、上
記ＩＣチップ１５における電磁ノイズ等に対する保護用
として、図７及び図８並びに図９に示すように、ＦＥＴ
４１，４２をも設けるようにしている。ここで、ＦＥＴ
４１，４２は、それぞれデュアルゲートＧａＡｓ ＦＥ
Ｔであり、前述した図６に示されるように、低消費電力
であると共に、第１ゲート−ソース間と第２ゲート−ソ
ース間のみに、それぞれバック・ツー・バックに接続さ
れたダイオードが保護素子として入っているものであ
る。すなわち、当該情報カード８０では、このデュアル
ゲートＧａＡｓＦＥＴ４１，４２の例えば第１ゲート−
ソース間に接続されたダイオードを、上記ＩＣチップ１
５の保護ダイオードとして利用するようにしている。よ
り具体的に接続状態を説明すると、当該情報カード８０
においては、デュアルゲートＧａＡｓ ＦＥＴ４１，４
２のそれぞれの第２ゲート（Ｇ２）とドレイン（Ｄ）間
が短絡され、それぞれの第１ゲート（Ｇ１）が端子８３
によってグランド（ＧＮＤ）に接続され、各々のソース
（Ｓ）が水晶発振器４３と共に上記ＩＣチップ１５に接
続されている。

【００７１】また、この情報カード８０においては、端
子８８，８９が上記ダイポールアンテナ８２と接続さ
れ、外部からのデータ入力用端子である端子８６，８７
はＩＣチップ１５のデータ入力端子に接続されている。
さらに、グランドと電源電圧ＶＤＤとの間にはタンタル
コンデンサ４４とセラミックコンデンサ４０が挿入接続
されている。水晶発振器４３は、ＩＣチップ１５のクロ
ック入力用端子と接続されている。

【００７２】さらに、上述したような本発明の各実施例
の情報カード５０や８０の基板及び電池は、例えばモー
ルドケース内に配されることになる。このとき、当該ケ
ースは、例えば、ケース本体部に基板や電池等が配さ
れ、ケース蓋部を上から被せて上記ケース本体部と結合
させるようになるが、当該ケース自体の大型化を避ける
ために例えば当該ケース本体部とケース蓋部との間の結
合部をゴムパンキン等で密閉しないような場合には、当
該結合部の隙間から内部に電磁ノイズ（例えば２０キロ
ボルト以上の静電気など）が進入するおそれがある。

【００７３】このため、本発明実施例の情報カード５
０，８０においては、ケースの結合部の隙間から進入す
る電磁ノイズから基板上の各素子を保護するため、基板
全面を覆うように静電気遮断用のシールを被せてから、
上記ケース本体部とケース蓋部とを結合するようにもし
ている。

【００７４】上述したように、本発明実施例の情報カー
ド５０，８０においては、アンテナを駆動するＦＥＴ１
６，２６に対して、これらＥＦＴと同一又は類似の構造
をもつＦＥＴ１７，２７の保護用ダイオードを流用する
ように接続を行うことで、又は、ＦＥＴ２８と２９の２
つでアンテナの可変インピーダンス素子を構成すると共
にそれぞれの第２ゲートとドレインの接続を前述のよう
に行うことで、高周波特性を犠牲にすることが無く、電
磁ノイズからアンテナ駆動用のＦＥＴを保護可能してい
る。すなわち、本実施例では、アンテナ駆動用のＥＦＴ
の保護用に特殊な保護用半導体素子を必要とせず、容易
に電磁ノイズに対して耐性を上げることができ、しかも
高周波特性を損なうこともない情報カード５０，８０を
実現している。

【００７５】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の情報カードにおいては、アンテナの特性インピーダ
ンスを変化させるための電界効果トランジスタのゲート
とドレインとの間に保護手段を設けることで、電磁ノイ
ズに対する耐性を増加させることができ、さらに保護手
段として新たに設けた電界効果トランジスタのゲートと
ソースとの間にある保護ダイオードを流用することで、
高周波特性の維持をも可能としている。また、電界効果
トランジスタとして、デュアルゲートＧａＡｓ電界効果
トランジスタを用いるようにしているので、容易に入手
可能であると共に、安価に情報カードを構成できる。

【００７６】さらに、本発明の情報カードにおいては、
１つのデュアルゲートＧａＡｓ電界効果トランジスタを
用いてアンテナの特性インピーダンスを可変するのでは
なく、２つのデュアルゲートＧａＡｓ電界効果トランジ
スタの接続仕方によってこの２つのデュアルゲートＧａ
Ａｓ電界効果トランジスタでアンテナの特性インピーダ
ンスを可変することもでき、このときのゲートとドレイ
ン間の保護には、２つのデュアルゲートＧａＡｓ電界効
果トランジスタの第２ゲートのドレイン間をたすき掛け
状に順方向接続したり第２ゲートとドレイン間をそれぞ
れ全てが接続されるように接続することで実現できる。
このときも、本発明の情報カードにおいては、高周波特
性の維持と安価かつ電磁ノイズに対する保護が可能であ
る。

【００７７】また、本発明の情報カードによれば、アン
テナの特性インピーダンスを変更する電界効果トランジ
スタのみならず、送信する情報を発生したりアンテナの
特性インピーダンスの変更制御を行う制御用半導体集積
回路にも、電界効果トランジスタのゲートとソース間の
保護ダイオードを用いるようにしているため、制御用半
導体の電磁ノイズに対する保護が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の情報カード及び読み取り装置か
らなるシステムの構成を示すブロック回路図である。

【図２】バック・ツー・バック接続された保護ダイオー
ドの電流−電圧特性を示す特性図である。

【図３】デュアルゲートＧａＡｓ ＦＥＴを使用し、他
方のＦＥＴの保護用ダイオードをアンテナ駆動用ＦＥＴ
に流用した例を示す図である。

【図４】２つのデュアルゲートＧａＡｓ ＦＥＴをショ
ットキダイオードとして使用し、電磁ノイズ保護のため
にたすき掛け状の接続を施した例を示す図である。

【図５】２つのデュアルゲートＧａＡｓ ＦＥＴをショ
ットキダイオードとして使用し、電磁ノイズ保護のため
に第２ゲート同士及びドレイン同士を接続すると共に第
２ゲートとドレイン間をも接続した例を示す図である。

【図６】保護ダイオードを内蔵したデュアルゲートＧａ
Ａｓ ＦＥＴのシンボルを示す図である。

【図７】本実施例のＶ字型のダイポールアンテナのパタ
ーンと基板上の配線パターンが形成された基板の正面図
である。

【図８】基板上に配される各構成素子の配置を示す図で
ある。

【図９】実施例の情報カードの一例を示す回路図であ
る。

【図１０】従来の情報カードのアンテナ駆動回路の概略
的な回路図である。

【図１１】保護ダイオードを内蔵したＦＥＴのシンボル
を示す図である。

【図１２】従来のＦＥＴの保護回路の例を示す回路図で
ある。

【符号の説明】

１０，８２ ダイポールアンテナ １１ 電池 １２ メモリ回路 １３ 発振回路 １４ 制御回路 １５ ＩＣチップ １６，１７ ＦＥＴ ５０ 情報カード ８１ 導波パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 敏男 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 鈴木 保 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非接触で情報を送出する情報カードにお
   いて、 ゲートとソースとの間に保護ダイオードを備え、情報を
   送出する所定のアンテナと接続されて当該アンテナの特
   性インピーダンスを変化させる電界効果トランジスタを
   有し、 上記電界効果トランジスタのゲートとドレインとの間に
   保護手段を設けてなることを特徴とする情報カード。
2. 【請求項２】 ゲートとソースとの間に保護ダイオード
   を備えた電界効果トランジスタを新たに設け、 当該新たに設けた電界効果トランジスタの保護ダイオー
   ドを、上記アンテナの特性インピーダンスを変化させる
   電界効果トランジスタのゲートとドレインとの間の保護
   手段として用いることを特徴とする請求項１記載の情報
   カード。
3. 【請求項３】 上記電界効果トランジスタは第１ゲート
   及び第２ゲートの２つのゲートを備えたデュアルゲート
   ＧａＡｓ電界効果トランジスタであることを特徴とする
   請求項１記載の情報カード。
4. 【請求項４】 第１ゲートとソースとの間及び第２ゲー
   トとソースとの間に保護ダイオードを備えたデュアルゲ
   ートＧａＡｓ電界効果トランジスタを新たに設け、 当該新たに設けたデュアルゲートＧａＡｓ電界効果トラ
   ンジスタの保護ダイオードを、上記アンテナの特性イン
   ピーダンスを変化させる上記電界効果トランジスタのゲ
   ートとドレインとの間の保護手段として用いることを特
   徴とする請求項３記載の情報カード。
5. 【請求項５】 第１ゲートとソースとの間及び第２ゲー
   トとソースとの間に保護ダイオードを備えたデュアルゲ
   ートＧａＡｓ電界効果トランジスタを新たに設け、 ２つの電界効果トランジスタの第１ゲート同士を接続す
   ると共に各電界効果トランジスタのソースを上記アンテ
   ナに接続することによって当該２つの電界効果トランジ
   スタで上記アンテナの特性インピーダンスを変化させる
   可変インピーダンス素子を構成し、上記２つの電界効果
   トランジスタの第２ゲートとドレインとをたすき掛け状
   に順方向接続することによって上記保護手段とすること
   を特徴とする請求項３記載の情報カード。
6. 【請求項６】 第１ゲートとソースとの間及び第２ゲー
   トとソースとの間に保護ダイオードを備えたデュアルゲ
   ートＧａＡｓ電界効果トランジスタを新たに設け、 ２つの電界効果トランジスタの第１ゲート同士を接続す
   ると共に各電界効果トランジスタのソースを上記アンテ
   ナに接続することによって当該２つの電界効果トランジ
   スタで上記アンテナの特性インピーダンスを変化させる
   可変インピーダンス素子を構成し、上記２つの電界効果
   トランジスタの第２ゲート同士及びドレイン同士を接続
   すると共に当該接続した第２ゲートとドレインとをも接
   続することによって上記保護手段とすることを特徴とす
   る請求項３記載の情報カード。
7. 【請求項７】 情報を送出する所定のアンテナと、上
   記アンテナに接続され当該アンテナの特性インピーダン
   スを変化させるための可変インピーダンス素子と、上記
   情報を発生すると共に上記可変インピーダンス素子を制
   御する制御用半導体集積回路とを有する情報カードにお
   いて、 ゲートとソースとの間に保護ダイオードを備えた電界効
   果トランジスタを設け、 上記電界効果トランジスタのゲートを接地すると共にソ
   ースを上記制御用集積回路に接続してなることを特徴と
   する情報カード。
8. 【請求項８】 上記電界効果トランジスタは第１ゲート
   とソースとの間及び第２ゲートとソースとの間に保護ダ
   イオードを備えたデュアルゲートＧａＡｓ電界効果トラ
   ンジスタであることを特徴とする請求項７記載の情報カ
   ード。