JPH0770736B2 - 可変容量回路 - Google Patents

可変容量回路

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JPH0770736B2
JPH0770736B2 JP5090500A JP9050093A JPH0770736B2 JP H0770736 B2 JPH0770736 B2 JP H0770736B2 JP 5090500 A JP5090500 A JP 5090500A JP 9050093 A JP9050093 A JP 9050093A JP H0770736 B2 JPH0770736 B2 JP H0770736B2
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JP
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drain
electrode
variable capacitance
source
circuit
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JP5090500A
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Inventor
惠一 大畑
政弘 舟橋
正明 葛原
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株式会社ミリウェイブ
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波帯またはミ
リ波帯での電圧制御発振器等に用いられる可変容量回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、マイクロ波帯やミリ波帯の電波を
使用する通信装置においては、周波数変調や発振周波数
の変化あるいはフィードバックループによる安定化のた
めに、電圧制御発振器(VCO)が用いられている。通
常、この回路では、トランジスタあるいはガンダイオー
ド等の能動素子を用いた発振器の共振回路にバラクタ等
の可変容量素子を用いて発振周波数を変化させていた。
ここで用いる発振用能動素子としては、特にミリ波にお
いては、遮断周波数が大きく、利得の高い高電子移動度
トランジスタ(HEMT)等のヘテロ接合の電界効果ト
ランジスタ(FET)を用いるのが有利である。したが
って、このようなVCOをモノリシック集積回路化する
ためには、可変容量回路として、上記トランジスタと同
様な構造を有するヘテロ接合FETのゲートショットキ
ダイオードを用いると好都合である。かかるショットキ
ダイオードは、容量Qを大きくするために直列抵抗を最
大限に小さくする必要があり、通常は、ミリ波モノリシ
ック集積回路の一部2を示す図2のように、ゲートとオ
ーミック電極がインターディジタル型に、換言すれば、
FETのソースとドレインが連結、短絡されソースドレ
イン電極34を形成する構造となっている。図2におい
て、31は半絶縁性GaAs(ガリウム・ヒ素)基板
を、32は能動領域を示している。この能動領域とは、
例えば基板31上にアンドープGaAs、アンドープI
nGaAs(インジウム・ガリウム・ヒ素)チャネル、
N−AlGaAs(アルミニウム・ガリウム・ヒ素)が
積層された領域である。33はゲート電極である。34
はソースドレイン電極であり、Via−Hole36を
通じて裏面接地電極37に接続されている。ゲートショ
ットキダイオードには電極38から制御電圧が印加され
るとともに、伝送線路39により発振回路全体に接続さ
れる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図2に示すよ
うな上記従来のゲートショットキダイオードを用いた可
変容量回路では、上述のようにソースとドレインとを短
絡接続しても、実験の結果、その直列抵抗は大きく、発
振回路には適さないことが判明した。本発明は、上記の
課題を解決するためになされたものであり、ゲートショ
ットキダイオードを可変容量として用いる可変容量回路
で、素子の直列抵抗を極めて小さくしうる可変容量回路
を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る可変容量回路は、ドレインとソースと
を有するショットキゲート電界効果トランジスタのゲー
トショットキダイオードを可変容量として用いる可変容
量回路であって、当該ドレインに直流バイアスを印加す
る直流バイアス印加手段と、前記ドレインを高周波的に
前記ソースと短絡させる短絡手段と、を備えて構成され
る。
【0005】
【作用】上記従来の可変容量回路では、そのドレインと
ソースとが直流的にも高周波的にも短絡され直流バイア
スがかかっておらず、ヘテロ接合FETにおいては、オ
ーム性電極(ソース)とチャネル(InGaAsあるい
はGaAs)の間に存在するAlGaAs層が一種のバ
リアとなり、電界がかからないとバリア越えの電流が小
さく、このため抵抗が大きいものと考えられるのに対
し、上記構成を有する本発明に係る可変容量回路によれ
ば、ドレインに直流バイアスを印加して電子を加速する
ことができるので、上記のバリア越えが容易に行え、抵
抗を低減することができる。また、本発明の可変容量回
路では、ドレインを高周波的にソースと短絡させている
ので、抵抗値をさらに小さくすることができる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。本発明の一実施例であるミリ波モノリシック
集積回路(MMIC)の構成の一部を図1に示す。図1
に示すように、このMMIC1は、裏面に裏面接地電極
17を有する半絶縁性GaAs基板11上に形成されて
いる。図は、MMICのうち、ゲートショットキダイオ
ード3の部分を示している。
【0007】このゲートショットキダイオード3は、ソ
ース電極14a,14bと、ドレイン電極15と、ゲー
ト電極13とを有している。ソース電極14a,14b
は、Via−Hole16a,16bを通じて基板裏面
の接地電極17に接地されている。また、ドレイン電極
15は、キャパシタ上部電極21、絶縁膜23及びキャ
パシタ下部電極22を有して構成されるMIM(金属−
絶縁膜−金属)キャパシタ5と、Via−Hole16
cとにより高周波的に接地されるとともに、ドレインバ
イアス電極20により直流(DC)電圧が印加される。
したがって、このゲートショットキダイオード3のドレ
イン電極15は、MIMキャパシタ5、Via−Hol
e16c、裏面接地電極17、Via−Hole16
a,16bにより、高周波的にソース電極14a,14
bと短絡されている。ここに、MIMキャパシタ5、V
ia−Hole16c、裏面接地電極17、及びVia
−Hole16a,16bは短絡手段を構成している。
また、ドレインバイアス電極20は、直流バイアス印加
手段に相当している。
【0008】また、ゲート電極13は、伝送線路19に
より、発振回路(図示せず)に接続されるとともに、電
圧制御電極18により制御電圧Vc が印加される。図1
における能動領域12は、例えば、半絶縁性GaAs基
板11上にアンドープGaAs、アンドープIn0.15G
a0.85As(インジウム・ガリウム・ヒ素)チャネル
層、およびN−Al0.15Ga0.85As(アルミニウム・
ガリウム・ヒ素)電子供給層が積層成長されたものが用
いられる。この能動領域12のソース電極14a,14
bおよびドレイン電極15の下部には、上記の電子供給
層の上に、さらにn+ −GaAsコンタクト層(図示せ
ず)が設けられている。
【0009】この結果、ゲート長0.15μm、ゲート幅50
μm×2本、計 100μmの場合について、0〜60 GHzで
のSパラメータの測定から等価回路を見積もったとこ
ろ、図2に示す従来の例では、制御電圧Vc =−2Vの
ときには、容量C=0.076 pF、直列抵抗R=12.2Ωであ
り、制御電圧Vc =0Vのときには、容量C=0.163 p
F、直列抵抗R=19.8Ωと、直列抵抗値Rが大きかった
のに対し、図1に示す本願発明の実施例では、ドレイン
バイアス電極20への印加電圧が0.3Vの場合、制御
電圧Vc =−2Vのときには、容量C=0.068 pF、直列
抵抗R= 6.7Ωであり、制御電圧Vc =0Vのときに
は、容量C=0.158 pF、直列抵抗R= 5.8Ωと、直列抵
抗値が大きく低減でき、かつ十分な容量変化が実現でき
た。
【0010】上記の直列抵抗値低減の理由は、図2に示
すゲートショットキダイオード4のような従来の可変容
量回路では、そのドレイン電極とソース電極とが直流的
にも高周波的にも短絡され直流バイアスがかかっておら
ず、ヘテロ接合FETにおいては、オーム性電極(ソー
ス)とチャネル(InGaAsあるいはGaAs)の間
に存在するAlGaAs層が一種のバリアとなり、電界
がかからないとバリア越えの電流が小さく、このため抵
抗が大きいものと考えられるのに対し、上記構成を有す
る本発明に係るゲートショットキダイオード3のような
可変容量回路によれば、ドレイン電極15に直流バイア
スを印加して電子を加速することができるので、上記の
バリア越えが容易に行え、抵抗を低減することができる
ものと考えられる。。また、本発明に係るゲートショッ
トキダイオード3のような可変容量回路では、ドレイン
電極15を高周波的にソース電極14a,14bと短絡
させているので、直列抵抗値をさらに小さくすることが
できるものと考えられる。
【0011】以上の説明では、ゲートショットキダイオ
ードとしてヘテロ接合FET型について説明したが、こ
れは、GaAsMES型FET型の場合であっても、ソ
ースおよびドレインオーム性電極の性質が若干のバリア
を越えるトンネル電流で支配されると考えられ、やはり
ドレインに少し電圧をかけた方が抵抗が小さくなると考
えられるので、この場合にも本願発明が適用できる。
【0012】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではない。上記実施例は、例示であり、本発明の特
許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な
構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる
ものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、上記従来の可変容
量回路では、そのドレインとソースとが直流的にも高周
波的にも短絡され直流バイアスがかかっておらず、ヘテ
ロ接合FETにおいては、オーム性電極(ソース)とチ
ャネル(InGaAsあるいはGaAs)の間に存在す
るAlGaAs層が一種のバリアとなり、電界がかから
ないとバリア越えの電流が小さく、このため抵抗が大き
いものと考えられるのに対し、上記構成を有する本発明
に係る可変容量回路によれば、ドレインに直流バイアス
を印加して電子を加速することができるので、上記のバ
リア越えが容易に行え、抵抗を低減することができる。
また、本発明の可変容量回路では、ドレインを高周波的
にソースと短絡させているので、抵抗値をさらに小さく
することができる、という利点を有している。上記よ
り、MMICに適した低抵抗の可変容量回路が実現で
き、高性能な電圧制御発振器、ひいては高性能な小型ミ
リ波通信装置を実現することができる、という利点をも
有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるミリ波モノリシック集
積回路の一部の構成を示す斜視図である。
【図2】従来例であるミリ波モノリシック集積回路の一
部の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
1,2 ミリ波モノリシック集積回路 3,4 ゲートショットキダイオード 5 MIMキャパシタ 11 半絶縁性GaAs基板 12 能動領域 13 ゲート電極 14a,14b ソース電極 15 ドレイン電極 16a〜16c Via−Hole 17 裏面接地電極 18 電圧制御電極 19 伝送線路 20 ドレインバイアス電極 21 キャパシタ上部電極 22 キャパシタ下部電極 23 絶縁膜 31 半絶縁性GaAs基板 32 能動領域 33 ゲート電極 34 ソースドレイン電極 36 Via−Hole 37 裏面接地電極 38 電圧制御電極 39 伝送線路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/04 27/095 29/872 H03L 7/099 8826−4M H01L 29/48 Z 27/04 V 9182−5J H03L 7/08 F

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ドレインとソースとを有するショットキ
    ゲート電界効果トランジスタのゲートショットキダイオ
    ードを可変容量として用いる可変容量回路であって、 当該ドレインに直流バイアスを印加する直流バイアス印
    加手段と、 前記ドレインを高周波的に前記ソースと短絡させる短絡
    手段と、 を備えたことを特徴とする可変容量回路。
JP5090500A 1993-03-26 1993-03-26 可変容量回路 Expired - Lifetime JPH0770736B2 (ja)

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JP5090500A JPH0770736B2 (ja) 1993-03-26 1993-03-26 可変容量回路

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JP4868751B2 (ja) * 2005-03-09 2012-02-01 新日本無線株式会社 ガンダイオード発振器

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