JPH08139014A - スイッチ回路装置 - Google Patents

スイッチ回路装置

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JPH08139014A
JPH08139014A JP27615294A JP27615294A JPH08139014A JP H08139014 A JPH08139014 A JP H08139014A JP 27615294 A JP27615294 A JP 27615294A JP 27615294 A JP27615294 A JP 27615294A JP H08139014 A JPH08139014 A JP H08139014A
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JP
Japan
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circuit device
substrate
insertion loss
thickness
switch circuit
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Pending
Application number
JP27615294A
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English (en)
Inventor
Naonori Uda
尚典 宇田
Tetsuo Sawai
徹郎 澤井
Masao Nishida
昌生 西田
Toshikazu Hirai
利和 平井
Yasoo Harada
八十雄 原田
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路面積を大きくすることなく挿入損失が低
減されたスイッチ回路装置を提供することである。 【構成】 GaAs基板100上に形成されるFET1
〜10からなるスイッチ回路装置において、GaAs基
板100の厚さを300μm以上、好ましくは400μ
m以上、例えば450μmに設定する。それにより、挿
入損失が低減され、かつ入出力電力特性の直線性が改善
されるとともに、歪み特性が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、GaAs基板上に形成
された電界効果トランジスタ(FET)からなるスイッ
チ回路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、マイクロ波通信システムの送受
信装置には、高速なスイッチング動作が可能なGaAs
系のスイッチ回路装置が用いられる。このスイッチ回路
装置はGaAs基板上に形成されたFETからなる。増
幅器等の回路を含むGaAs系の集積回路装置では、5
0Ωのストリップ線路の作製の容易性および材料費の低
減を考慮して100μm〜200μm程度の薄いGaA
s基板を用いている。GaAs系のスイッチ回路装置に
おいても、同様に100μm〜200μm程度の厚さの
GaAs基板を用いている。
【0003】このようなスイッチ回路装置の挿入損失
(insertion loss)は、周波数が高くな
る程大きくなる。マイクロ波通信システムの発達に伴っ
て高い周波数領域での挿入損失の低減が要求されるよう
になってきた。挿入損失の低減を図る場合には、従来
は、スイッチのオン抵抗値を小さくするために大きいゲ
ート幅を有するFETを使用していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大きい
ゲート幅を有するFETを用いてスイッチ回路装置を構
成すると、回路面積が大きくなり、送受信装置が大型化
するという問題があった。
【0005】本発明の目的は、回路面積を大きくするこ
となく挿入損失が低減されたスイッチ回路装置を提供す
ることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、スイッチ回
路装置の挿入損失の低減を図るために接地容量に着目
し、種々のシミュレーションおよび測定を行った結果、
GaAs基板の厚さの制御により挿入損失の低減が可能
であることを見出し、以下の本発明を創作した。
【0007】本発明に係るスイッチ回路装置は、GaA
s基板上に形成された電界効果トランジスタからなるス
イッチ回路装置において、GaAs基板の厚さを300
μm以上に設定したものである。
【0008】好ましくは、GaAs基板の厚さを400
μm以上に設定する。
【0009】
【作用】本発明に係るスイッチ回路装置においては、G
aAs基板の厚さを300μm以上に設定することによ
り、挿入損失が低減される。特に、GaAs基板の厚さ
を400μm以上に設定すると、従来のスイッチ回路装
置に比べて挿入損失が大幅に低減される。このようにG
aAs基板の厚さを300μm以上に設定した場合に
は、周波数が高くなっても挿入損失の増加が少なく抑え
られる。
【0010】
【実施例】図1は本発明の一実施例によるスイッチ回路
装置の回路図である。図1のスイッチ回路装置はGaA
s基板100上に形成された10個のFET1〜10お
よび10個の抵抗R1〜R10により構成される。Ga
As基板100の厚さは300μm以上、より好ましく
は400μm以上に設定される。本実施例では、GaA
s基板100の厚さを450μmとする。
【0011】入力信号INを受ける入力端子と出力信号
O1が導出される第1の出力端子30との間に5個のF
ET1,2,3,4,5が直列に接続されている。ま
た、入力端子20と出力信号O2が導出される第2の出
力端子40との間に5個のFET6,7,8,9,10
が直列に接続されている。
【0012】FET1,2,3,4,5のゲートはそれ
ぞれ抵抗R1,R2,R3,R4,R5を介して第1の
制御端子50に接続されている。また、FET6,7,
8,9,10のゲートはそれぞれ抵抗R6,R7,R
8,R9,R10を介して第2の制御端子60に接続さ
れている。第1および第2の制御端子50,60には互
いに相補な第1および第2の制御電圧VCTL ,V/CTL
与えられる。
【0013】例えば、第1の制御電圧VCTL が0Vのと
きには、第2の制御電圧V/CTLは−10Vとなる。この
場合には、FET1〜5がオンし、FET6〜10がオ
フし、入力端子20に与えられる入力信号INが第1の
出力端子30から出力信号O1として出力される。逆
に、第1の制御電圧VCTL が−10Vのときには、FE
T1〜5がオフし、FET6〜10がオンし、第2の制
御電圧V/CTLが0Vとなる。この場合には、入力端子2
0に与えられる入力信号INが第2の出力端子40から
出力信号O2として出力される。
【0014】FET1〜10のゲート幅はそれぞれ56
00μm(=5.6mm)であり、電力10W級のスイ
ッチが構成される。図2は図1のスイッチ回路装置の等
価回路図である。図2において、回路部分100Aはス
イッチ回路装置のチップの等価回路を示し、100B,
100Cはボンディングワイヤおよびパッケージの等価
回路を示す。図2は、FET1,2,3,4,5がオン
状態であり、かつFET6,7,8,9,10がオフ状
態である場合の等価回路を示している。
【0015】回路部分100Aにおいて、オン状態のF
ET1は、2つの接地容量Ceon および1つのオン抵抗
onにより構成される。FET2,3,4,5も、FE
T1と同様に構成される。一方、オフ状態のFET6
は、2つの接地容量Ceoff、1つの接地抵抗Re および
3つの容量C1,C2,C3により構成される。FET
7,8,9,10も、FET6と同様に構成される。
【0016】図3にGaAs基板100の厚さ(以下、
基板厚と呼ぶ)と接地容量との関係を示す。図3の
(a)はオン状態の1つのFETの等価回路を示し、図
3の(b)はオフ状態の1つのFETの等価回路を示
し、図3の(c)は基板厚と接地容量との関係を示す。
【0017】図3の(a)の等価回路における1つの接
地容量Ceon および図3の(b)の等価回路における1
つの接地容量Ceoffを等しく設定した場合、基板厚と1
つの接地容量との関係は図3の(c)に示すようにな
る。基板厚が125μmの場合には、接地容量は0.0
96pFとなり、基板厚が300μmの場合には、接地
容量は0.077pFとなり、基板厚が450μmの場
合には、接地容量は0.064pFとなる。このよう
に、基板厚が厚くなるほど接地容量は低くなる。
【0018】図4に図1のスイッチ回路装置における挿
入損失の周波数依存性のシミュレーション結果を示す。
このシミュレーションには図2の等価回路を用いた。図
4において、L1は接地容量Ceon (=Ceoff)を0.
05pFとした場合のシミュレーション結果を示し、L
2は接地容量Ceon (=Ceoff)を0.1pFとした場
合のシミュレーション結果を示す。また、L3は接地容
量Ceon (=Ceoff)を0.15pFとした場合のシミ
ュレーション結果を示し、L4は接地容量Ceon (=C
eoff)を0.2pFとした場合のシミュレーション結果
を示す。
【0019】図4のシミュレーション結果から、接地容
量が大きい場合には周波数が高くなるに従って挿入損失
が大きくなるが、接地容量が小さい場合には周波数が高
くなっても挿入損失の増加が小さいことがわかる。
【0020】図5に基板厚が450μmの場合および基
板厚が125μmの場合における挿入損失の周波数依存
性の測定結果を示す。図5において、Aは厚さ450μ
mのGaAs基板100上に図1のスイッチ回路装置を
形成した場合の挿入損失を示し、Bは厚さ125μmの
GaAs基板100上に図1と同じ構成のスイッチ回路
装置を構成した場合の挿入損失を示す。
【0021】図5に示すように、基板厚が125μmの
場合には周波数が高くなるに従って挿入損失が大きくな
るが、基板厚が450μmの場合には周波数が高くなっ
ても挿入損失の増加が小さいことがわかる。
【0022】図6に基板厚が125μmの場合における
入出力電力特性を示し、図7に基板厚が450μmの場
合における入出力電力特性を示す。これらの特性は、周
波数が1.9GHz、第1および第2の制御電圧
CTL ,V/CTLがそれぞれ0Vおよび−10Vである場
合の測定結果である。
【0023】図6に示すように、基板厚が125μmの
場合には入力電力が40dBmを超えると直線性が悪く
なるが、図7に示すように、基板厚が450μmの場合
には入力電力が40dBmを超えても直線性が保たれて
いる。
【0024】表1に基板厚が450μmの場合および基
板厚が125μmの場合における挿入損失および歪み特
性の測定結果を示す。表1の測定結果は、周波数が1.
9GHz、第1および第2の制御電圧がそれぞれ0Vお
よび−10Vという測定条件で得られたものである。歪
み特性としては、4W出力時の第2高調波および第3高
調波の抑圧比および10W入力時の第2高調波および第
3高調波の抑圧比を測定した。
【0025】
【表1】
【0026】表1に示すように、基板厚が450μmの
場合には挿入損失が0.89dBとなり、基板厚が12
5μmの場合の挿入損失1.0dBに比べて大幅に減少
している。
【0027】また、歪み特性については、4W出力時お
よび10W入力時のいずれにおいても、基板厚が450
μmの場合には、基板厚が125μmの場合に比べて第
2高調波および第3高調波の抑圧比が大きく、歪み特性
が改善されている。
【0028】上記のように、基板厚を450μmにする
ことにより、基板厚が125μmの場合に比べて、高周
波領域での挿入損失が小さくなり、入出力電力特性にお
ける直線性が改善され、さらに歪み特性が改善されてい
る。
【0029】上述したように、本発明は、ゲート幅が数
mmのFETを直列接続した数W以上の信号を伝送可能
な高出力用スイッチ回路装置に適用した場合に特に顕著
な効果を有する。
【0030】
【発明の効果】上記のように本発明によれば、GaAs
基板の厚さを300μm以上に設定することにより、回
路面積を大きくすることなく、スイッチ回路装置の挿入
損失が低減され、かつ入出力電力特性における直線性お
よび歪み特性が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるスイッチ回路装置の回
路図である。
【図2】図1のスイッチ回路装置の等価回路図である。
【図3】1つのFETにおける基板厚と接地容量との関
係を示す図である。
【図4】異なる接地容量における挿入損失の周波数依存
性のシミュレーション結果を示す図である。
【図5】基板厚が450μmおよび125μmの場合に
おける挿入損失の周波数依存性の測定結果を示す図であ
る。
【図6】基板厚が125μmの場合における入出力電力
特性の測定結果を示す図である。
【図7】基板厚が450μmの場合における入出力電力
特性の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 FET 20 入力端子 30 第1の出力端子 40 第2の出力端子 50 第1の制御端子 60 第2の制御端子 100 GaAs基板 Ceon ,Ceoff 接地容量
───────────────────────────────────────────────────── 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 H03K 17/693 A 9184−5K (72)発明者 平井 利和 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 原田 八十雄 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 GaAs基板上に形成された電界効果ト
    ランジスタからなるスイッチ回路装置において、前記G
    aAs基板の厚さを300μm以上に設定したことを特
    徴とするスイッチ回路装置。
JP27615294A 1994-11-10 1994-11-10 スイッチ回路装置 Pending JPH08139014A (ja)

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JP27615294A JPH08139014A (ja) 1994-11-10 1994-11-10 スイッチ回路装置

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