JPH0846220A - Ａｇｃダイオード及びこれを用いたａｇｃ増幅装置 - Google Patents
Ａｇｃダイオード及びこれを用いたａｇｃ増幅装置Info
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- JPH0846220A JPH0846220A JP17718194A JP17718194A JPH0846220A JP H0846220 A JPH0846220 A JP H0846220A JP 17718194 A JP17718194 A JP 17718194A JP 17718194 A JP17718194 A JP 17718194A JP H0846220 A JPH0846220 A JP H0846220A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 素子のサイズを大きくすることなく、利得可
変範囲を広くすることが可能なＡＧＣダイードを提供す
る。 【構成】 Ｎ−アイランド領域２６内に形成されたＰ−
ウエル１２をアノード領域とし、Ｎ−アイランド領域２
６の下層に形成されたＮ＋埋込領域２０を共通のコレク
タ領域としている。更に、Ｐ−ウエル１２内に形成され
た２つのＮ＋領域１６ａ，１６ｂをカソード領域として
ＡＧＣダイオードを構成した。このＡＧＣダイオード
は、ベース及びコレクタが互いに共通とされた２つの縦
型ＮＰＮのバイポーラトランジスタによって構成されて
おり、カソード領域１６ａ，１６ｂに印加される電圧に
応じて一方が飽和し、他方が逆トランジスタとして機能
する。この構成により、逆トランジスタの電流利得βR
を大きくすることができ、またアーリ効果を大きくする
ことができる。
変範囲を広くすることが可能なＡＧＣダイードを提供す
る。 【構成】 Ｎ−アイランド領域２６内に形成されたＰ−
ウエル１２をアノード領域とし、Ｎ−アイランド領域２
６の下層に形成されたＮ＋埋込領域２０を共通のコレク
タ領域としている。更に、Ｐ−ウエル１２内に形成され
た２つのＮ＋領域１６ａ，１６ｂをカソード領域として
ＡＧＣダイオードを構成した。このＡＧＣダイオード
は、ベース及びコレクタが互いに共通とされた２つの縦
型ＮＰＮのバイポーラトランジスタによって構成されて
おり、カソード領域１６ａ，１６ｂに印加される電圧に
応じて一方が飽和し、他方が逆トランジスタとして機能
する。この構成により、逆トランジスタの電流利得βR
を大きくすることができ、またアーリ効果を大きくする
ことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２つのインピーダンス
の比によって利得が決定される増幅器であって、更に利
得を可変するための利得可変手段を有する増幅器に関す
る。
の比によって利得が決定される増幅器であって、更に利
得を可変するための利得可変手段を有する増幅器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図７に、２つのインピーダンスの比によ
って利得が決定される増幅器の一般的な回路構成を示
す。
って利得が決定される増幅器の一般的な回路構成を示
す。
【０００３】図７の増幅器は差動形式であり、差動トラ
ンジスタＱ１，Ｑ２を用いて、入力端子ＩＮ１，ＩＮ２
から入力される信号から同相成分を除去し、差動信号の
みを増幅して、これを出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２から
出力するものである。
ンジスタＱ１，Ｑ２を用いて、入力端子ＩＮ１，ＩＮ２
から入力される信号から同相成分を除去し、差動信号の
みを増幅して、これを出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２から
出力するものである。
【０００４】ＮＰＮ型の差動トランジスタＱ１，Ｑ２
は、その各コレクタに設けられたコレクタ側抵抗ＲC1，
ＲC2を介して、所定の電源（＋ＶB ）に接続されてい
る。また、差動トランジスタＱ１，Ｑ２の各エミッタに
は、エミッタ側抵抗ＲE1，ＲE2がそれぞれ接続され、更
に、所定の電流源（ＩO1，ＩO2）がそれぞれ接続されて
いる。また、エミッタ側抵抗ＲE1，ＲE2の他端は、互い
に接続されている。
は、その各コレクタに設けられたコレクタ側抵抗ＲC1，
ＲC2を介して、所定の電源（＋ＶB ）に接続されてい
る。また、差動トランジスタＱ１，Ｑ２の各エミッタに
は、エミッタ側抵抗ＲE1，ＲE2がそれぞれ接続され、更
に、所定の電流源（ＩO1，ＩO2）がそれぞれ接続されて
いる。また、エミッタ側抵抗ＲE1，ＲE2の他端は、互い
に接続されている。
【０００５】このような構成の増幅器の利得Ｇは、コレ
クタに設けられるインピーダンス（コレクタ側抵抗ＲC
1，ＲC2）と、エミッタに設けられるインピーダンス
（エミッタ側抵抗ＲE1，ＲE2）との比により、以下のよ
うに表すことができる。
クタに設けられるインピーダンス（コレクタ側抵抗ＲC
1，ＲC2）と、エミッタに設けられるインピーダンス
（エミッタ側抵抗ＲE1，ＲE2）との比により、以下のよ
うに表すことができる。
【０００６】
【数１】 Ｇ＝ＲC ／（ｒe ＋ＲE ）＝〜ＲC ／ＲE （１） 但し、ＲC1＝ＲC2＝ＲC ，ＲE1＝ＲE2＝ＲE ，ｒe1＝ｒ
e2＝ｒe ＝ＫＴ／ｑＩO （約２６／ＩO mA）であり、Ｇ
は、（ＲC ／ＲE ）にほぼ等しいものとなる（上記＝〜
はニアリィイコールを意味するものとする。）。なお、
ｒe は、トランジスタのエミッタ抵抗を示している。
e2＝ｒe ＝ＫＴ／ｑＩO （約２６／ＩO mA）であり、Ｇ
は、（ＲC ／ＲE ）にほぼ等しいものとなる（上記＝〜
はニアリィイコールを意味するものとする。）。なお、
ｒe は、トランジスタのエミッタ抵抗を示している。
【０００７】そして、図８に示すように増幅器の利得Ｇ
を可変する方法として、２つのダイオードを用いてエミ
ッタ側抵抗ＲE1，ＲE2のインピーダンスを可変する方法
が知られている。
を可変する方法として、２つのダイオードを用いてエミ
ッタ側抵抗ＲE1，ＲE2のインピーダンスを可変する方法
が知られている。
【０００８】図８において、２つのダイオードＤ１，Ｄ
２は、エミッタ側抵抗ＲE1，ＲE2と並列接続されてい
る。また、アノードＡは互いに接続され、カソードＫ
１，Ｋ２はそれぞれ入力トランジスタＱ１，Ｑ２のエミ
ッタに接続されている。
２は、エミッタ側抵抗ＲE1，ＲE2と並列接続されてい
る。また、アノードＡは互いに接続され、カソードＫ
１，Ｋ２はそれぞれ入力トランジスタＱ１，Ｑ２のエミ
ッタに接続されている。
【０００９】そして、このダイオードＤ１，Ｄ２のアノ
ードＡに供給するバイアス電流ＩAを増減することによ
って、ダイオードＤ１，Ｄ２の小信号インピーダンスを
変更し、これによって増幅器の利得Ｇを可変している。
ードＡに供給するバイアス電流ＩAを増減することによ
って、ダイオードＤ１，Ｄ２の小信号インピーダンスを
変更し、これによって増幅器の利得Ｇを可変している。
【００１０】ここで、ダイオードＤ１，Ｄ２としては、
図９に示すような、一般的なＮＰＮ型トランジスタのコ
レクタ・ベース間を、ショートすることによって形成し
たダイオードがそれぞれ用いられている。
図９に示すような、一般的なＮＰＮ型トランジスタのコ
レクタ・ベース間を、ショートすることによって形成し
たダイオードがそれぞれ用いられている。
【００１１】このダイオードＤ１，Ｄ２の小信号インピ
ーダンスをＺd とすると、次のように表される。
ーダンスをＺd とすると、次のように表される。
【００１２】
【数２】 Ｚd ＝（ＫＴ／２ｑＩA ）＋ＲB ／（１＋β） （２） 但し、ＲB はＮＰＮ型トランジスタのベース抵抗、βは
ＮＰＮ型トランジスタの電流利得を示している。
ＮＰＮ型トランジスタの電流利得を示している。
【００１３】そして、図８の増幅器における利得Ｇ3 は
次式のようになる。
次式のようになる。
【００１４】
【数３】 Ｇ3 ＝ＲC ／（ｒe ＋（ＲE //Ｚd ）） （３） 但し、ＲC1＝ＲC2＝ＲC ，ＲE1＝ＲE2＝ＲE ，ｒe1＝ｒ
e2＝ｒe である。
e2＝ｒe である。
【００１５】従って、図８の増幅器において、最大利得
を大きくするためには、Ｚd を小さくすればよい。
を大きくするためには、Ｚd を小さくすればよい。
【００１６】また、図８の増幅器の利得Ｇ3 は、ダイオ
ードＤ１，Ｄ２のカソード・カソード間におけるＶ−Ｉ
特性に依存している。これを図１０及び図１１を用いて
説明する。
ードＤ１，Ｄ２のカソード・カソード間におけるＶ−Ｉ
特性に依存している。これを図１０及び図１１を用いて
説明する。
【００１７】図１１に示すダイオードＤ１，Ｄ２のＶ−
Ｉ特性図において、横軸Ｖは図１０のＫ１−Ｋ２間の電
圧を示し、縦軸はＫ１−Ｋ２間の電流を示している。ま
た、Ｉd1、Ｉd2は、図１０のダイオードＤ１，Ｄ２にお
ける電流を示し、ＩA はバイアス電流を示している。
Ｉ特性図において、横軸Ｖは図１０のＫ１−Ｋ２間の電
圧を示し、縦軸はＫ１−Ｋ２間の電流を示している。ま
た、Ｉd1、Ｉd2は、図１０のダイオードＤ１，Ｄ２にお
ける電流を示し、ＩA はバイアス電流を示している。
【００１８】図１１において、Ｉ（Ｉd2−Ｉd1）曲線
は、０Ｖ付近の約１００ｍＶの区間で線形となってい
る。リニアリティの悪い範囲では、電圧Ｖに対するイン
タモジュレーション特性が劣化するため、このダイオー
ドは、線形範囲内で使用しなければならない。
は、０Ｖ付近の約１００ｍＶの区間で線形となってい
る。リニアリティの悪い範囲では、電圧Ｖに対するイン
タモジュレーション特性が劣化するため、このダイオー
ドは、線形範囲内で使用しなければならない。
【００１９】そして、このダイオードを使用した増幅器
の利得Ｇ3 は、Ｉ曲線の線形範囲内における傾き、すな
わちＺd に依存しており、Ｚd が小さいと線形範囲内の
Ｉ曲線の傾きが大きくなり、これにより利得Ｇ3 が大き
くなる。従って、増幅器の利得Ｇ3 を大きくするため
に、Ｚd を小さくする必要がある。
の利得Ｇ3 は、Ｉ曲線の線形範囲内における傾き、すな
わちＺd に依存しており、Ｚd が小さいと線形範囲内の
Ｉ曲線の傾きが大きくなり、これにより利得Ｇ3 が大き
くなる。従って、増幅器の利得Ｇ3 を大きくするため
に、Ｚd を小さくする必要がある。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】上記（２）式から明ら
かなように、ベース抵抗ＲB を小さくすれば、図８の増
幅器のダイオードＤ１，Ｄ２の小信号インピーダンスＺ
d を小さくすることができる。
かなように、ベース抵抗ＲB を小さくすれば、図８の増
幅器のダイオードＤ１，Ｄ２の小信号インピーダンスＺ
d を小さくすることができる。
【００２１】しかしながら、そのためには、ＮＰＮ型の
入力トランジスタＱ１，Ｑ２を大きくしなければなら
ず、チップ面積が大きくなって高集積化の要求に反し、
またコストアップの要因となってしまっていた。
入力トランジスタＱ１，Ｑ２を大きくしなければなら
ず、チップ面積が大きくなって高集積化の要求に反し、
またコストアップの要因となってしまっていた。
【００２２】また、バイアス電流ＩA を大きくする方法
では、その電流値が、差動トランジスタＱ１，Ｑ２の動
作点電流（ＩO1，ＩO2）に制限されるという問題があっ
た。
では、その電流値が、差動トランジスタＱ１，Ｑ２の動
作点電流（ＩO1，ＩO2）に制限されるという問題があっ
た。
【００２３】すなわち、差動トランジスタＱ１，Ｑ２の
エミッタ電流をＩEOとすると、次式のようになり、バイ
アス電流ＩA が（２ＩO ）の点で、ＩEO＝０となってし
まう。
エミッタ電流をＩEOとすると、次式のようになり、バイ
アス電流ＩA が（２ＩO ）の点で、ＩEO＝０となってし
まう。
【００２４】
【数４】 ＩEO＝ＩO −（ＩA ／２） （４） また、ＩEOが小さくなると、差動トランジスタＱ１，Ｑ
２のエミッタ抵抗ｒeが大きくなってしまう。従って、
図１２に示すように、ダイオードのＺd とエミッタ抵抗
ｒe との合成インピーダンスは、バイアス電流ＩA を大
きくしても、所定の値以下にはならない。よって増幅器
の利得Ｇ3 は、単にバイアス電流ＩA を増加させても大
きくすることができなかった。
２のエミッタ抵抗ｒeが大きくなってしまう。従って、
図１２に示すように、ダイオードのＺd とエミッタ抵抗
ｒe との合成インピーダンスは、バイアス電流ＩA を大
きくしても、所定の値以下にはならない。よって増幅器
の利得Ｇ3 は、単にバイアス電流ＩA を増加させても大
きくすることができなかった。
【００２５】更に、（２）式から明らかなように、Ｚd
は、バイアス電流ＩA を大きくしても、ベース抵抗ＲB
によって決定される値以下にはならず、この点からも、
利得Ｇ3 を全体として大きくすることができない。
は、バイアス電流ＩA を大きくしても、ベース抵抗ＲB
によって決定される値以下にはならず、この点からも、
利得Ｇ3 を全体として大きくすることができない。
【００２６】以上のように、従来のコレクタ・ベース間
をショートさせたダイオードを用いてＡＧＣ増幅装置を
構成した場合には、その利得に上限があったため、利得
可変範囲が狭いという問題があった。
をショートさせたダイオードを用いてＡＧＣ増幅装置を
構成した場合には、その利得に上限があったため、利得
可変範囲が狭いという問題があった。
【００２７】本発明は、これらの課題を解消するために
なされたもので、素子のサイズを大きくすることなく、
利得可変範囲を広くすることが可能なＡＧＣダイードを
提供することを目的とする。
なされたもので、素子のサイズを大きくすることなく、
利得可変範囲を広くすることが可能なＡＧＣダイードを
提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るＡＧＣダイオードは、以下のような特
徴を有する。
に、本発明に係るＡＧＣダイオードは、以下のような特
徴を有する。
【００２９】低濃度のＮ型半導体アイランド領域内に形
成され、アノード領域として機能する低濃度のＰ型ウエ
ルと、前記Ｎ型アイランド領域の下層に形成された高濃
度のＮ型埋込領域と、前記Ｐ型ウエル内に形成された複
数の高濃度のＮ型カソード領域と、前記Ｐ型ウエルを取
り囲むアノード配線接続用の高濃度のＰ型領域と、を有
することを特徴とする。
成され、アノード領域として機能する低濃度のＰ型ウエ
ルと、前記Ｎ型アイランド領域の下層に形成された高濃
度のＮ型埋込領域と、前記Ｐ型ウエル内に形成された複
数の高濃度のＮ型カソード領域と、前記Ｐ型ウエルを取
り囲むアノード配線接続用の高濃度のＰ型領域と、を有
することを特徴とする。
【００３０】更に、前記ＡＧＣダイオードにおいて、前
記Ｎ型半導体アイランド領域は、高濃度のＰ型半導体ア
イソレーション領域に囲まれており、前記Ｎ型半導体ア
イランド領域内において、前記アノード配線接続用の高
濃度のＰ型領域の周囲には、高濃度のＮ型領域が形成さ
れていることを特徴とする。
記Ｎ型半導体アイランド領域は、高濃度のＰ型半導体ア
イソレーション領域に囲まれており、前記Ｎ型半導体ア
イランド領域内において、前記アノード配線接続用の高
濃度のＰ型領域の周囲には、高濃度のＮ型領域が形成さ
れていることを特徴とする。
【００３１】また、第１及び第２差動トランジスタと、
前記第１及び第２差動トランジスタのコレクタ側に接続
された第１及び第２コレクタ側抵抗と、前記第１及び第
２差動トランジスタのエミッタ側に一端が接続され、他
端が互いに接続された第１及び第２エミッタ側抵抗と、
前記第１及び第２差動トランジスタのエミッタ側にカソ
ード側が接続されて、前記第１及び第２エミッタ側抵抗
に並列接続されたＡＧＣダイオードと、を有し、前記第
１及び第２コレクタ側抵抗と、第１及び第２エミッタ側
抵抗とで決定される利得を、前記ＡＧＣダイオードのア
ノードに供給するバイアス電流によって可変するＡＧＣ
増幅装置であって、前記ＡＧＣダイオードとして、低濃
度のＮ型半導体アイランド領域内に形成され、アノード
領域として機能する低濃度のＰ型ウエルと、前記Ｎ型ア
イランド領域の下層に形成された高濃度のＮ型埋込領域
と、前記Ｐ型ウエル内に形成された２つの高濃度のＮ型
カソード領域と、前記Ｐ型ウエルを取り囲むアノード配
線接続用の高濃度のＰ型領域と、を有するＡＣＧダイオ
ードを用いることを特徴とする。
前記第１及び第２差動トランジスタのコレクタ側に接続
された第１及び第２コレクタ側抵抗と、前記第１及び第
２差動トランジスタのエミッタ側に一端が接続され、他
端が互いに接続された第１及び第２エミッタ側抵抗と、
前記第１及び第２差動トランジスタのエミッタ側にカソ
ード側が接続されて、前記第１及び第２エミッタ側抵抗
に並列接続されたＡＧＣダイオードと、を有し、前記第
１及び第２コレクタ側抵抗と、第１及び第２エミッタ側
抵抗とで決定される利得を、前記ＡＧＣダイオードのア
ノードに供給するバイアス電流によって可変するＡＧＣ
増幅装置であって、前記ＡＧＣダイオードとして、低濃
度のＮ型半導体アイランド領域内に形成され、アノード
領域として機能する低濃度のＰ型ウエルと、前記Ｎ型ア
イランド領域の下層に形成された高濃度のＮ型埋込領域
と、前記Ｐ型ウエル内に形成された２つの高濃度のＮ型
カソード領域と、前記Ｐ型ウエルを取り囲むアノード配
線接続用の高濃度のＰ型領域と、を有するＡＣＧダイオ
ードを用いることを特徴とする。
【００３２】また、このＡＧＣ増幅装置に用いられる前
記ＡＧＣダイオードは、前記Ｎ型半導体アイランド領域
が、高濃度のＰ型半導体アイソレーション領域に囲まれ
ており、前記Ｎ型半導体アイランド領域内において、前
記高濃度のＰ型領域の周囲には高濃度のＮ型領域が形成
されていることを特徴とする。
記ＡＧＣダイオードは、前記Ｎ型半導体アイランド領域
が、高濃度のＰ型半導体アイソレーション領域に囲まれ
ており、前記Ｎ型半導体アイランド領域内において、前
記高濃度のＰ型領域の周囲には高濃度のＮ型領域が形成
されていることを特徴とする。
【００３３】
【作用】本発明に係るＡＧＣダイオードは、低濃度のＮ
型半導体アイランド領域内に形成された低濃度のＰ型ウ
エルをアノード領域とし、Ｎ型アイランド領域の下層に
形成された高濃度のＮ型埋込領域を共通のコレクタ領域
とし、Ｐ型ウエル内に形成された複数の高濃度のＮ型領
域をカソード領域としている。
型半導体アイランド領域内に形成された低濃度のＰ型ウ
エルをアノード領域とし、Ｎ型アイランド領域の下層に
形成された高濃度のＮ型埋込領域を共通のコレクタ領域
とし、Ｐ型ウエル内に形成された複数の高濃度のＮ型領
域をカソード領域としている。
【００３４】従って、このＡＧＣダイオードは、ベース
が共通でかつ、コレクタが共通接続された複数の縦型Ｎ
ＰＮのバイポーラトランジスタによって構成されること
となる。そして、このＮＰＮ型トランジスタのベースを
アノードとし、複数のエミッタをカソードとして用いる
ことにより、ＡＧＣダイオードとして機能している。
が共通でかつ、コレクタが共通接続された複数の縦型Ｎ
ＰＮのバイポーラトランジスタによって構成されること
となる。そして、このＮＰＮ型トランジスタのベースを
アノードとし、複数のエミッタをカソードとして用いる
ことにより、ＡＧＣダイオードとして機能している。
【００３５】図１に示すＡＧＣダイオード１０の構成に
よると、端子Ｋ１−Ｋ２間の電圧Ｖ（＝ＶK1−ＶK2）が
Ｖ＞０の場合には、ＮＰＮトランジスタＱ３は、そのエ
ミッタからコレクタに電流が流れる逆トランジスタとし
て機能する。一方、ＮＰＮトランジスタＱ４は、飽和領
域での動作となり、そのコレクタ・エミッタ間電圧ＶCE
はほぼ０となっている。
よると、端子Ｋ１−Ｋ２間の電圧Ｖ（＝ＶK1−ＶK2）が
Ｖ＞０の場合には、ＮＰＮトランジスタＱ３は、そのエ
ミッタからコレクタに電流が流れる逆トランジスタとし
て機能する。一方、ＮＰＮトランジスタＱ４は、飽和領
域での動作となり、そのコレクタ・エミッタ間電圧ＶCE
はほぼ０となっている。
【００３６】従って、ＡＧＣダイオードの各カソード電
流ＩK1，ＩK2は、トランジスタＱ３が逆トランジスタと
して動作されている場合における電流利得（ＩC ／ＩB
）を、βR とすると、次式のようになる。
流ＩK1，ＩK2は、トランジスタＱ３が逆トランジスタと
して動作されている場合における電流利得（ＩC ／ＩB
）を、βR とすると、次式のようになる。
【００３７】
【数５】 ＩK1＝（ＩA ／２）βR ，ＩK2＝（ＩA ／２）（１＋βR ） （５） また、Ｖ＜０の場合には、トランジスタＱ４が逆トラン
ジスタとして機能し、トランジスタＱ３が飽和領域で動
作し、式（５）のＩK1，ＩK2が逆の関係となる。
ジスタとして機能し、トランジスタＱ３が飽和領域で動
作し、式（５）のＩK1，ＩK2が逆の関係となる。
【００３８】このように、一方が飽和し、他方が逆トラ
ンジスタとして機能するので、バイアス電流ＩA による
カソード電流ＩK1とＩK2との電流の方向が同一となる。
ンジスタとして機能するので、バイアス電流ＩA による
カソード電流ＩK1とＩK2との電流の方向が同一となる。
【００３９】従って、従来のコレクタ・ベース間をショ
ートしたトランジスタを用いた場合のように、バイアス
電流ＩA の電流値が、差動トランジスタＱ１，Ｑ２の動
作点電流（ＩO1，ＩO2）に制限されることがない。よっ
て、バイアス電流ＩA を多くして、ＡＧＣダイオードの
小信号インピーダンスＺd を小さくすることができる。
そして、このＡＧＣダイオードをＡＧＣ増幅装置に適用
すれば、増幅装置の利得可変範囲を広くすることができ
る。
ートしたトランジスタを用いた場合のように、バイアス
電流ＩA の電流値が、差動トランジスタＱ１，Ｑ２の動
作点電流（ＩO1，ＩO2）に制限されることがない。よっ
て、バイアス電流ＩA を多くして、ＡＧＣダイオードの
小信号インピーダンスＺd を小さくすることができる。
そして、このＡＧＣダイオードをＡＧＣ増幅装置に適用
すれば、増幅装置の利得可変範囲を広くすることができ
る。
【００４０】更に、本発明のＡＧＣダイオードでは、ア
ノード領域であるＰ型ウエルの濃度を、カソード領域で
あるＮ＋領域に対して低濃度とすることにより、逆トラ
ンジスタの電流利得βR を大きくすることが可能とな
る。
ノード領域であるＰ型ウエルの濃度を、カソード領域で
あるＮ＋領域に対して低濃度とすることにより、逆トラ
ンジスタの電流利得βR を大きくすることが可能とな
る。
【００４１】逆トランジスタの電流利得βR は、逆トラ
ンジスタのコレクタ電流ＩC とエミッタ電流ＩE との比
αR によって、次の式のように表される。
ンジスタのコレクタ電流ＩC とエミッタ電流ＩE との比
αR によって、次の式のように表される。
【００４２】
【数６】 βR ＝αR ／（１−αR ） （６） なお、αR は、以下のように表される。
【００４３】
【数７】 αR ＝γR βTR （７） 但し、γR はエミッタ注入効率（エミッタ電流のうち電
子電流が示す比率）であり、βTRはベース輸送効率（ベ
ース領域両端での電子電流が示す比率）である。また、
γR はＮDE／ＮABに比例しており、βTRは１／ＷB に比
例している。なお、ＮDEはエミッタのドナー濃度、ＮAB
はベースのアクセプタ濃度、ＷB はベース実効幅を示し
ている。従って、上記γR を大きくすれば、電流利得β
R を大きくすることができる。
子電流が示す比率）であり、βTRはベース輸送効率（ベ
ース領域両端での電子電流が示す比率）である。また、
γR はＮDE／ＮABに比例しており、βTRは１／ＷB に比
例している。なお、ＮDEはエミッタのドナー濃度、ＮAB
はベースのアクセプタ濃度、ＷB はベース実効幅を示し
ている。従って、上記γR を大きくすれば、電流利得β
R を大きくすることができる。
【００４４】そして、本発明では上記のようにアノード
領域であるＰ型ウエルを低濃度、すなわちＮDEに対して
ＮABを小さくすることにより、γR を大きくすることが
できる。
領域であるＰ型ウエルを低濃度、すなわちＮDEに対して
ＮABを小さくすることにより、γR を大きくすることが
できる。
【００４５】このように、本発明のＡＧＣダイオードに
よれば、電流利得βR を大きくすることができ、ＡＧＣ
ダイオードのＶ−Ｉ特性の線形領域における傾きを大き
くすることが容易で、利得の高い増幅装置を実現するこ
とができる。
よれば、電流利得βR を大きくすることができ、ＡＧＣ
ダイオードのＶ−Ｉ特性の線形領域における傾きを大き
くすることが容易で、利得の高い増幅装置を実現するこ
とができる。
【００４６】更に、電流利得βR を大きくできるので、
極めて少量の利得制御用のバイアス電流によって増幅装
置の利得を変更することができ、制御用回路の簡略化が
可能である。
極めて少量の利得制御用のバイアス電流によって増幅装
置の利得を変更することができ、制御用回路の簡略化が
可能である。
【００４７】また、アノード領域であるＰ型ウエルを低
濃度とすることにより、逆トランジスタ動作をするトラ
ンジスタにおいて、アーリ効果が大きくなる。これによ
り、ＡＧＣダイオードのＶ−Ｉ特性は、その活性領域に
おける傾きが大きくなり、線形範囲との境界での特性変
化が滑らかになる。従って、等価的に線形範囲が広くな
り、ＡＧＣ増幅装置に適用した場合に、そのダイナミッ
クレンジを広くすることが可能となる。
濃度とすることにより、逆トランジスタ動作をするトラ
ンジスタにおいて、アーリ効果が大きくなる。これによ
り、ＡＧＣダイオードのＶ−Ｉ特性は、その活性領域に
おける傾きが大きくなり、線形範囲との境界での特性変
化が滑らかになる。従って、等価的に線形範囲が広くな
り、ＡＧＣ増幅装置に適用した場合に、そのダイナミッ
クレンジを広くすることが可能となる。
【００４８】そして、アノード領域である低濃度のＰ型
ウエルを、高濃度のＰ型領域で取り囲む構成としたの
で、ベース抵抗ＲB を低減することができる。従って、
従来行われていたように、ベース抵抗ＲB を低減するた
めにベースを大きく形成する必要がなく、素子全体のサ
イズを小さくすることができ、高集積化及びコストの面
において有利となる。
ウエルを、高濃度のＰ型領域で取り囲む構成としたの
で、ベース抵抗ＲB を低減することができる。従って、
従来行われていたように、ベース抵抗ＲB を低減するた
めにベースを大きく形成する必要がなく、素子全体のサ
イズを小さくすることができ、高集積化及びコストの面
において有利となる。
【００４９】また、Ｎ型半導体アイランド領域内におい
て、アノード配線接続用の高濃度のＰ型領域の周囲に高
濃度のＮ型領域を形成することとした。本発明のＡＧＣ
ダイオードでは、Ｐ型の半導体基板と、この基板に形成
されたＮ型半導体アイランド領域と、Ｐ型ウエルの周囲
に形成された高濃度のＰ型領域とによって、寄生ｐｎｐ
トランジスタが形成されてしまう。しかし、上記のよう
に高濃度のＮ型領域を形成することにより、この寄生ｐ
ｎｐトランジスタの電流利得を低減させることができ、
ＡＧＣダイオードの電流利得を効率的に大きくすること
が可能となる。
て、アノード配線接続用の高濃度のＰ型領域の周囲に高
濃度のＮ型領域を形成することとした。本発明のＡＧＣ
ダイオードでは、Ｐ型の半導体基板と、この基板に形成
されたＮ型半導体アイランド領域と、Ｐ型ウエルの周囲
に形成された高濃度のＰ型領域とによって、寄生ｐｎｐ
トランジスタが形成されてしまう。しかし、上記のよう
に高濃度のＮ型領域を形成することにより、この寄生ｐ
ｎｐトランジスタの電流利得を低減させることができ、
ＡＧＣダイオードの電流利得を効率的に大きくすること
が可能となる。
【００５０】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。な
お、以下に説明する図面において、既に説明した図面と
同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
お、以下に説明する図面において、既に説明した図面と
同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００５１】図１には、本実施例のＡＧＣダイオード
と、これを用いて構成したＡＧＣ増幅装置の回路構成例
が示されている。
と、これを用いて構成したＡＧＣ増幅装置の回路構成例
が示されている。
【００５２】図１のＡＧＣ増幅装置は、差動トランジス
タＱ１，Ｑ２のコレクタ側抵抗ＲC1，ＲC2と、エミッタ
側抵抗ＲE1，ＲE2との比によって決定される増幅装置の
利得を、ＡＧＣダイオード１０によって可変する装置で
ある。
タＱ１，Ｑ２のコレクタ側抵抗ＲC1，ＲC2と、エミッタ
側抵抗ＲE1，ＲE2との比によって決定される増幅装置の
利得を、ＡＧＣダイオード１０によって可変する装置で
ある。
【００５３】図１において、ＡＧＣダイオード１０は、
そのベースが共通で、かつコレクタが共通接続された２
つのＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ３，Ｑ４から構
成されている。そして、このバイポーラトランジスタＱ
３，Ｑ４のベースをアノードとし、２つのエミッタをカ
ソードとすることによって、ＡＧＣダイオードとして機
能している。
そのベースが共通で、かつコレクタが共通接続された２
つのＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ３，Ｑ４から構
成されている。そして、このバイポーラトランジスタＱ
３，Ｑ４のベースをアノードとし、２つのエミッタをカ
ソードとすることによって、ＡＧＣダイオードとして機
能している。
【００５４】また、ＡＧＣダイオード１０は、そのカソ
ード側Ｋ１，Ｋ２（ＮＰＮ型トランジスタＱ３，Ｑ４の
エミッタ側）が、差動トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッ
タに接続されている。更に、このＡＧＣダイオード１０
は、差動トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタに、エミッ
タ側抵抗ＲE1，ＲE2と並列とになるように接続されてい
る。
ード側Ｋ１，Ｋ２（ＮＰＮ型トランジスタＱ３，Ｑ４の
エミッタ側）が、差動トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッ
タに接続されている。更に、このＡＧＣダイオード１０
は、差動トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタに、エミッ
タ側抵抗ＲE1，ＲE2と並列とになるように接続されてい
る。
【００５５】一方、ＡＧＣダイオード１０のアノード側
は、バイアス電流ＩA を供給するためのバイアス電流源
に接続されている。このアノードに供給される利得制御
用のバイアス電流ＩA を、入力端子ＩＮ１，ＩＮ２に供
給される入力信号に応じて制御することにより、エミッ
タ側抵抗ＲE1，ＲE2のインピーダンスが可変され、増幅
装置の利得を変化させている。そして、この利得に応じ
て増幅された信号が、差動トランジスタＱ１，Ｑ２のコ
レクタと、コレクタ側抵抗ＲC1，ＲC2との接続点に接続
された出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２から出力される。
は、バイアス電流ＩA を供給するためのバイアス電流源
に接続されている。このアノードに供給される利得制御
用のバイアス電流ＩA を、入力端子ＩＮ１，ＩＮ２に供
給される入力信号に応じて制御することにより、エミッ
タ側抵抗ＲE1，ＲE2のインピーダンスが可変され、増幅
装置の利得を変化させている。そして、この利得に応じ
て増幅された信号が、差動トランジスタＱ１，Ｑ２のコ
レクタと、コレクタ側抵抗ＲC1，ＲC2との接続点に接続
された出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２から出力される。
【００５６】次に、ＡＧＣダイオード１０の構造につい
て、図２及び図３を用いて説明する。ここで図２は、Ａ
ＧＣダイオードの断面図であり、図３は図２の酸化膜２
４を取り除いた状態における平面図である。
て、図２及び図３を用いて説明する。ここで図２は、Ａ
ＧＣダイオードの断面図であり、図３は図２の酸化膜２
４を取り除いた状態における平面図である。
【００５７】図２に示すように、Ｐ−の半導体基板３０
の表面側には、Ｐ＋アイソレーション領域２２によって
他の領域と分離されたＮ−アイランド領域２６が形成さ
れている。また、このＮ−アイランド領域２６内には、
アノード領域として機能するＰ−ウエル１２が形成さ
れ、更に図３に示すようにＰ−ウエル１２を取り囲んで
アノード配線Ａとの接続用のＰ＋領域（グラフトベー
ス）１４が形成されている。
の表面側には、Ｐ＋アイソレーション領域２２によって
他の領域と分離されたＮ−アイランド領域２６が形成さ
れている。また、このＮ−アイランド領域２６内には、
アノード領域として機能するＰ−ウエル１２が形成さ
れ、更に図３に示すようにＰ−ウエル１２を取り囲んで
アノード配線Ａとの接続用のＰ＋領域（グラフトベー
ス）１４が形成されている。
【００５８】Ｎ−アイランド領域２６の下層には、フロ
ーティングのコレクタ領域として機能するＮ＋埋込領域
２０が設けられており、一方、Ｐ−ウエル１２内には、
カソード端子Ｋ１，Ｋ２と接続される２つのＮ＋カソー
ド領域１６が形成されている。
ーティングのコレクタ領域として機能するＮ＋埋込領域
２０が設けられており、一方、Ｐ−ウエル１２内には、
カソード端子Ｋ１，Ｋ２と接続される２つのＮ＋カソー
ド領域１６が形成されている。
【００５９】更に、図３のようにＮ−アイランド領域２
６の表面側のＰ＋領域１４の周囲には、Ｎ＋領域１８が
形成されている。
６の表面側のＰ＋領域１４の周囲には、Ｎ＋領域１８が
形成されている。
【００６０】このように共通アノード（ベース）領域１
２と、この中に形成された２つのカソード（エミッタ）
領域１６ａ，１６ｂと、フローティングの共通コレクタ
領域２０とによって、２つのＮＰＮの縦型バイポーラト
ランジスタが形成されている。そして、この２つのＮＰ
Ｎの縦型バイポーラトランジスタが、図１のＡＧＣダイ
オード１０のトランジスタＱ３，Ｑ４を構成している。
２と、この中に形成された２つのカソード（エミッタ）
領域１６ａ，１６ｂと、フローティングの共通コレクタ
領域２０とによって、２つのＮＰＮの縦型バイポーラト
ランジスタが形成されている。そして、この２つのＮＰ
Ｎの縦型バイポーラトランジスタが、図１のＡＧＣダイ
オード１０のトランジスタＱ３，Ｑ４を構成している。
【００６１】本実施例のＡＧＣダイオードでは、アノー
ド領域であるＰ−ウエルを、Ｐ＋領域（グラフトベー
ス）で取り囲む構成としたので、ベースを大きくするこ
となく、ベース抵抗ＲB を低減できる。従って、素子全
体のサイズを小さくすることができ、高集積化及びコス
トの面において有利となる。
ド領域であるＰ−ウエルを、Ｐ＋領域（グラフトベー
ス）で取り囲む構成としたので、ベースを大きくするこ
となく、ベース抵抗ＲB を低減できる。従って、素子全
体のサイズを小さくすることができ、高集積化及びコス
トの面において有利となる。
【００６２】また、Ｎ−アイランド領域内において、Ｐ
＋領域の周囲にＮ＋領域を形成することとした。本実施
例のような構造のＡＧＣダイオードでは、Ｐ−半導体基
板と、この基板に形成されたＮ−アイランド領域と、Ｐ
−ウエルの周囲に形成されたＰ＋領域とにより寄生ｐｎ
ｐトランジスタが形成される。しかし、Ｐ＋領域の周囲
にＮ＋領域を形成することによって、このトランジスタ
の電流利得を低減させることができ、ＡＧＣダイオード
の電流利得を効率的に大きくすることが可能となる。
＋領域の周囲にＮ＋領域を形成することとした。本実施
例のような構造のＡＧＣダイオードでは、Ｐ−半導体基
板と、この基板に形成されたＮ−アイランド領域と、Ｐ
−ウエルの周囲に形成されたＰ＋領域とにより寄生ｐｎ
ｐトランジスタが形成される。しかし、Ｐ＋領域の周囲
にＮ＋領域を形成することによって、このトランジスタ
の電流利得を低減させることができ、ＡＧＣダイオード
の電流利得を効率的に大きくすることが可能となる。
【００６３】次に、本実施例のＡＧＣダイオードのＶ−
Ｉ特性について説明する。
Ｉ特性について説明する。
【００６４】図４において、横軸Ｖは図２のＫ１−Ｋ２
間の電圧を示し、縦軸ＩはＫ１−Ｋ２間の電流を示して
いる。Ａ−Ａ´は、０Ｖ付近範囲の約５０ｍＶ（±２６
ｍＶ）の区間であり、この範囲においてはＶ−Ｉ特性が
ほぼ線形となっている。そして、端子Ｋ１−Ｋ２間の電
圧Ｖがこの線形範囲を超えると、アノードに供給される
バイアス電流ＩA （ＩA ＝ＩA1，ＩA2，ＩA3）によって
決定される値で飽和する。従って、本発明のＡＧＣダイ
オードのＫ１−Ｋ２間の電流は、バイアス電流ＩA によ
って制御することができる。
間の電圧を示し、縦軸ＩはＫ１−Ｋ２間の電流を示して
いる。Ａ−Ａ´は、０Ｖ付近範囲の約５０ｍＶ（±２６
ｍＶ）の区間であり、この範囲においてはＶ−Ｉ特性が
ほぼ線形となっている。そして、端子Ｋ１−Ｋ２間の電
圧Ｖがこの線形範囲を超えると、アノードに供給される
バイアス電流ＩA （ＩA ＝ＩA1，ＩA2，ＩA3）によって
決定される値で飽和する。従って、本発明のＡＧＣダイ
オードのＫ１−Ｋ２間の電流は、バイアス電流ＩA によ
って制御することができる。
【００６５】なお、図４において、端子Ｋ１−Ｋ２間の
電圧Ｖ（＝ＶK1−ＶK2）がＶ＞０の場合には、図１のＮ
ＰＮトランジスタＱ３は、そのエミッタからコレクタに
電流が流れる逆トランジスタとして機能する。一方、Ｎ
ＰＮトランジスタＱ４は、飽和領域での動作となってお
り、そのコレクタ・エミッタ間電圧ＶCEはほぼ０となっ
ている。
電圧Ｖ（＝ＶK1−ＶK2）がＶ＞０の場合には、図１のＮ
ＰＮトランジスタＱ３は、そのエミッタからコレクタに
電流が流れる逆トランジスタとして機能する。一方、Ｎ
ＰＮトランジスタＱ４は、飽和領域での動作となってお
り、そのコレクタ・エミッタ間電圧ＶCEはほぼ０となっ
ている。
【００６６】また、Ｖ＜０の場合には、トランジスタＱ
２が逆トランジスタとして機能し、トランジスタＱ１が
飽和領域で動作し、カソード電流ＩK1，ＩK2の関係が逆
になる。
２が逆トランジスタとして機能し、トランジスタＱ１が
飽和領域で動作し、カソード電流ＩK1，ＩK2の関係が逆
になる。
【００６７】このように、２つのＮＰＮトランジスタＱ
３，Ｑ４のうち、一方が飽和し、他方が逆トランジスタ
として機能するので、バイアス電流ＩA によるカソード
電流ＩK1とＩK2との電流の方向が同一となる。よって、
コレクタ・ベース間をショートしたトランジスタを用い
たダイオードのように、バイアス電流ＩA の電流値が、
ＡＧＣ増幅装置の差動トランジスタＱ１，Ｑ２の動作点
電流（ＩO1，ＩO2）に制限されることがない。
３，Ｑ４のうち、一方が飽和し、他方が逆トランジスタ
として機能するので、バイアス電流ＩA によるカソード
電流ＩK1とＩK2との電流の方向が同一となる。よって、
コレクタ・ベース間をショートしたトランジスタを用い
たダイオードのように、バイアス電流ＩA の電流値が、
ＡＧＣ増幅装置の差動トランジスタＱ１，Ｑ２の動作点
電流（ＩO1，ＩO2）に制限されることがない。
【００６８】従って、このＡＧＣダイオードをＡＧＣ増
幅装置に適用した場合に、バイアス電流ＩA を大きくす
ることにより、ＡＧＣダイオードの小信号インピーダン
スＺd を小さくでき、増幅装置の利得可変範囲を広くす
ることができる。
幅装置に適用した場合に、バイアス電流ＩA を大きくす
ることにより、ＡＧＣダイオードの小信号インピーダン
スＺd を小さくでき、増幅装置の利得可変範囲を広くす
ることができる。
【００６９】次に、本実施例のＡＧＣダイオードの逆ト
ランジスタの電流利得βR とＶ−Ｉ特性の関係につい
て、図５を用いて説明する。なお、図５においては、図
４と同様、横軸Ｖが図２のＫ１−Ｋ２間の電圧を示し、
縦軸ＩがＫ１−Ｋ２間の電流を示している。
ランジスタの電流利得βR とＶ−Ｉ特性の関係につい
て、図５を用いて説明する。なお、図５においては、図
４と同様、横軸Ｖが図２のＫ１−Ｋ２間の電圧を示し、
縦軸ＩがＫ１−Ｋ２間の電流を示している。
【００７０】ＡＧＣダイオードの逆トランジスタの電流
利得βR （＝ΔＩK ／ΔＩA ）は、図５（ａ）よりも図
５（ｂ）の方が大きく設定されている。そして、線形範
囲Ａ−Ａ´における傾きは、図５（ｂ）の方が各電流Ｉ
A1，ＩA2，ＩA3とも大きくなっている。また、式（２）
からも明らかなように、逆トランジスタの電流利得βR
が大きい方が、ＡＧＣダイオードの小信号インピーダン
スＺd が小さくなる。
利得βR （＝ΔＩK ／ΔＩA ）は、図５（ａ）よりも図
５（ｂ）の方が大きく設定されている。そして、線形範
囲Ａ−Ａ´における傾きは、図５（ｂ）の方が各電流Ｉ
A1，ＩA2，ＩA3とも大きくなっている。また、式（２）
からも明らかなように、逆トランジスタの電流利得βR
が大きい方が、ＡＧＣダイオードの小信号インピーダン
スＺd が小さくなる。
【００７１】従って、増幅装置に用いた場合における利
得は、逆トランジスタの電流利得βR を大きくした方が
極めて大きくなることが明らかである。
得は、逆トランジスタの電流利得βR を大きくした方が
極めて大きくなることが明らかである。
【００７２】なお、通常のトランジスタは、順方向で最
大の電流利得βが得られるように設計されているため、
従来のコレクタ・ベースをショートさせたトランジスタ
では、逆トランジスタの電流利得βR は最大でも３程度
であって、大きくすることはできない。
大の電流利得βが得られるように設計されているため、
従来のコレクタ・ベースをショートさせたトランジスタ
では、逆トランジスタの電流利得βR は最大でも３程度
であって、大きくすることはできない。
【００７３】一方、本実施例では、式（７）のγR （エ
ミッタ注入効率）を大きくすることにより、式（６）の
逆トランジスタの電流利得βR を大きくすることとし
た。
ミッタ注入効率）を大きくすることにより、式（６）の
逆トランジスタの電流利得βR を大きくすることとし
た。
【００７４】すなわち、ＡＧＣダイオードのエミッタ
（図２のＮ＋カソード領域１６ａ，１６ｂ）のドナー濃
度ＮDEに対して、ベース（図２のアノード領域であるＰ
−ウエル１２）のアクセプタ濃度ＮABを低濃度とするこ
とにより、逆トランジスタの電流利得βR を例えば１０
以上に大きくすることが可能となる。
（図２のＮ＋カソード領域１６ａ，１６ｂ）のドナー濃
度ＮDEに対して、ベース（図２のアノード領域であるＰ
−ウエル１２）のアクセプタ濃度ＮABを低濃度とするこ
とにより、逆トランジスタの電流利得βR を例えば１０
以上に大きくすることが可能となる。
【００７５】更に、電流利得βR を大きくできるので、
極めて少量の利得制御用のバイアス電流によって増幅装
置の利得を変更することができ、制御用回路の簡略化が
可能となる。
極めて少量の利得制御用のバイアス電流によって増幅装
置の利得を変更することができ、制御用回路の簡略化が
可能となる。
【００７６】更に、本実施例のＡＧＣダイオードの逆ト
ランジスタの電流利得βR 及びアーリ効果とＶ−Ｉ特性
との関係について図６を用いて説明する。なお、横軸
Ｖ、縦軸Ｉは、図５と同様である。
ランジスタの電流利得βR 及びアーリ効果とＶ−Ｉ特性
との関係について図６を用いて説明する。なお、横軸
Ｖ、縦軸Ｉは、図５と同様である。
【００７７】図６（ａ）は、逆トランジスタの電流利得
βR が小さく、アーリ効果が大きい場合のＶ−Ｉ特性を
示し、図６（ｂ）は、電流利得βR 及びアーリ効果の両
方が大きい場合のＶ−Ｉ特性を示している。アーリ効果
が大きくなると、ＡＧＣダイオードのＶ−Ｉ特性は、そ
の活性領域における傾きが大きくなり、線形範囲との境
界での特性変化が滑らかになる。
βR が小さく、アーリ効果が大きい場合のＶ−Ｉ特性を
示し、図６（ｂ）は、電流利得βR 及びアーリ効果の両
方が大きい場合のＶ−Ｉ特性を示している。アーリ効果
が大きくなると、ＡＧＣダイオードのＶ−Ｉ特性は、そ
の活性領域における傾きが大きくなり、線形範囲との境
界での特性変化が滑らかになる。
【００７８】本実施例では、図２のアノード領域である
Ｐ型ウエル１２を低濃度とすることにより、逆トランジ
スタ動作をするトランジスタにおけるアーリ効果を大き
くすることができる。よって、この領域での特性変化が
滑らかであり、等価的に線形範囲を広くすることができ
る。
Ｐ型ウエル１２を低濃度とすることにより、逆トランジ
スタ動作をするトランジスタにおけるアーリ効果を大き
くすることができる。よって、この領域での特性変化が
滑らかであり、等価的に線形範囲を広くすることができ
る。
【００７９】従って、このＡＧＣダイオードをＡＧＣ増
幅装置に適用した場合、そのＶ−Ｉ特性の線形範囲との
境界領域で増幅を実行しなければならない場合にも、信
号の歪みを最小限にとどめることが可能であり、また、
信号に高周波のノイズがのることを防止するすることが
でき、ダイナミックレンジを広くすることが可能とな
る。
幅装置に適用した場合、そのＶ−Ｉ特性の線形範囲との
境界領域で増幅を実行しなければならない場合にも、信
号の歪みを最小限にとどめることが可能であり、また、
信号に高周波のノイズがのることを防止するすることが
でき、ダイナミックレンジを広くすることが可能とな
る。
【００８０】なお、図５で説明したように、逆トランジ
スタの電流利得βR が大きい方が、ＡＧＣダイオードの
小信号インピーダンスＺd が小さくなり、Ｖ−Ｉ特性の
線形領域における傾きが大きくなる。従って、図６
（ｂ）に示すように、電流利得βR 及びアーリ効果を大
きくした場合には、効果が極めて大きいものとなる。
スタの電流利得βR が大きい方が、ＡＧＣダイオードの
小信号インピーダンスＺd が小さくなり、Ｖ−Ｉ特性の
線形領域における傾きが大きくなる。従って、図６
（ｂ）に示すように、電流利得βR 及びアーリ効果を大
きくした場合には、効果が極めて大きいものとなる。
【００８１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るＡＧ
Ｃダイオードは、低濃度のＮ型半導体アイランド領域内
に形成された低濃度のＰ型ウエルをアノード領域とし、
Ｎ型アイランド領域の下層に形成された高濃度のＮ型埋
め込み領域を共通のコレクタ領域とし、Ｐ型ウエル内に
形成された複数の高濃度のＮ型領域をカソード領域とし
ている。
Ｃダイオードは、低濃度のＮ型半導体アイランド領域内
に形成された低濃度のＰ型ウエルをアノード領域とし、
Ｎ型アイランド領域の下層に形成された高濃度のＮ型埋
め込み領域を共通のコレクタ領域とし、Ｐ型ウエル内に
形成された複数の高濃度のＮ型領域をカソード領域とし
ている。
【００８２】そして、このＡＧＣダイオードは、ベース
が共通で、かつコレクタが共通接続された複数の縦型Ｎ
ＰＮのバイポーラトランジスタによって構成され、この
ＮＰＮ型トランジスタのベースをアノードとし、複数の
エミッタをカソードとして用いることにより、ＡＧＣダ
イオードとして機能している。
が共通で、かつコレクタが共通接続された複数の縦型Ｎ
ＰＮのバイポーラトランジスタによって構成され、この
ＮＰＮ型トランジスタのベースをアノードとし、複数の
エミッタをカソードとして用いることにより、ＡＧＣダ
イオードとして機能している。
【００８３】そして、このような構成とすることによ
り、カソード間に印加される電圧に応じて、ＮＰＮ型ト
ランジスタの一方が飽和し、他方が逆トランジスタとし
て機能するので、バイアス電流によって同時に２方向に
カソード電流が流れることがない。すなわち、従来のコ
レクタ・ベース間をショートしたトランジスタの場合の
ように、バイアス電流の電流値が、差動トランジスタの
動作点電流に制限されることがない。従って、バイアス
電流を多くしてＡＧＣダイオードの小信号インピーダン
スＺd を小さくすることができ、このＡＧＣダイオード
をＡＧＣ増幅装置に適用すれば、増幅装置の利得可変範
囲を広くすることができる。
り、カソード間に印加される電圧に応じて、ＮＰＮ型ト
ランジスタの一方が飽和し、他方が逆トランジスタとし
て機能するので、バイアス電流によって同時に２方向に
カソード電流が流れることがない。すなわち、従来のコ
レクタ・ベース間をショートしたトランジスタの場合の
ように、バイアス電流の電流値が、差動トランジスタの
動作点電流に制限されることがない。従って、バイアス
電流を多くしてＡＧＣダイオードの小信号インピーダン
スＺd を小さくすることができ、このＡＧＣダイオード
をＡＧＣ増幅装置に適用すれば、増幅装置の利得可変範
囲を広くすることができる。
【００８４】更に、カソード領域である高濃度のＮ型領
域に対して、アノード領域であるＰ型ウエルを低濃度と
することにより、エミッタのドナー濃度／ベースのアク
セプタ濃度に比例する逆トランジスタのエミッタ注入効
率γR を大きくできるため、逆トランジスタの電流利得
βR を大きくすることが可能となる。
域に対して、アノード領域であるＰ型ウエルを低濃度と
することにより、エミッタのドナー濃度／ベースのアク
セプタ濃度に比例する逆トランジスタのエミッタ注入効
率γR を大きくできるため、逆トランジスタの電流利得
βR を大きくすることが可能となる。
【００８５】従って、本発明によればＡＧＣダイオード
のＶ−Ｉ特性の線形領域における傾きを大きくすること
が容易で、利得の高い増幅装置を実現することができ
る。
のＶ−Ｉ特性の線形領域における傾きを大きくすること
が容易で、利得の高い増幅装置を実現することができ
る。
【００８６】更に、電流利得βR を大きくできるので、
極めて少量の利得制御用のバイアス電流によって増幅装
置の利得を変更することができ、制御用回路の簡略化が
可能である。
極めて少量の利得制御用のバイアス電流によって増幅装
置の利得を変更することができ、制御用回路の簡略化が
可能である。
【００８７】また、アノード領域であるＰ型ウエルを低
濃度とすることにより、逆トランジスタ動作をするトラ
ンジスタにおけるアーリ効果が大きくなる。これによっ
て、ＡＧＣダイオードのＶ−Ｉ特性は、その活性領域に
おける傾きが大きくなり、線形範囲との境界での特性変
化が滑らかになる。従って、等価的に線形範囲が広くな
り、ＡＧＣ増幅装置に適用した場合に、そのダイナミッ
クレンジを広くすることが可能となる。
濃度とすることにより、逆トランジスタ動作をするトラ
ンジスタにおけるアーリ効果が大きくなる。これによっ
て、ＡＧＣダイオードのＶ−Ｉ特性は、その活性領域に
おける傾きが大きくなり、線形範囲との境界での特性変
化が滑らかになる。従って、等価的に線形範囲が広くな
り、ＡＧＣ増幅装置に適用した場合に、そのダイナミッ
クレンジを広くすることが可能となる。
【００８８】そして、アノード領域であるＰ型ウエル
を、高濃度のＰ型領域で取り囲む構成としたので、ベー
ス抵抗ＲB を低減することができる。従って、従来行わ
れていたように、ベースを大きく形成することによっ
て、ベース抵抗ＲB を低減させる必要がなく、素子全体
のサイズを小さくすることができ、高集積化及びコスト
の面において有利となる。
を、高濃度のＰ型領域で取り囲む構成としたので、ベー
ス抵抗ＲB を低減することができる。従って、従来行わ
れていたように、ベースを大きく形成することによっ
て、ベース抵抗ＲB を低減させる必要がなく、素子全体
のサイズを小さくすることができ、高集積化及びコスト
の面において有利となる。
【００８９】また、Ｎ型半導体アイランド領域内におい
て、高濃度のＰ型領域の周囲に高濃度のＮ型領域を形成
することとした。従って、半導体基板内に形成される寄
生ｐｎｐトランジスタの電流利得を低減させることがで
き、ＡＧＣダイオードの電流利得を効率的に大きくする
ことが可能となる。
て、高濃度のＰ型領域の周囲に高濃度のＮ型領域を形成
することとした。従って、半導体基板内に形成される寄
生ｐｎｐトランジスタの電流利得を低減させることがで
き、ＡＧＣダイオードの電流利得を効率的に大きくする
ことが可能となる。
【図１】本発明の実施例に係るＡＧＣ増幅装置の概略回
路構成図である。
路構成図である。
【図２】図１のＡＧＣダイオード１０の断面構造図であ
る。
る。
【図３】図１のＡＧＣダイオード１０の平面構造図であ
る。
る。
【図４】本発明のＡＧＣダイオードのＶ−Ｉ特性を示す
図である。
図である。
【図５】本発明のＡＧＣダイオードにおけるＶ−Ｉ特性
と電流利得βR との関係を示す図である。
と電流利得βR との関係を示す図である。
【図６】本発明のＡＧＣダイオードにおけるＶ−Ｉ特性
と電流利得β及びアノードのアクセプタ濃度との関係を
示す図である。
と電流利得β及びアノードのアクセプタ濃度との関係を
示す図である。
【図７】従来の差動形式の増幅器の概略回路構成図であ
る。
る。
【図８】従来のダイオードを用いたＡＧＣ増幅器の概略
回路構成図である。
回路構成図である。
【図９】従来のＡＧＣ増幅装置に用いたダイオードの断
面図である。
面図である。
【図１０】従来のＡＧＣ増幅装置に用いたダイオードの
回路構成図である。
回路構成図である。
【図１１】図１０のダイオードのＶ−Ｉ特性を示す図で
ある。
ある。
【図１２】従来のダイオードを用いたＡＧＣ増幅装置の
ダイオードのＺd と差動トランジスタのｒe との関係を
示す図である。
ダイオードのＺd と差動トランジスタのｒe との関係を
示す図である。
１０ ＡＧＣダイオード １２ Ｐ型ウエル １４ アノード配線接触用Ｐ＋領域 １６ａ，１６ｂ Ｎ＋カソード領域 １８ Ｎ＋領域 ２０ Ｎ＋埋込領域
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０３Ｇ 3/30 Ｄ
Claims (4)
- 【請求項１】 低濃度のＮ型半導体アイランド領域内に
形成され、アノード領域として機能する低濃度のＰ型ウ
エルと、 前記Ｎ型アイランド領域の下層に形成された高濃度のＮ
型埋込領域と、 前記Ｐ型ウエル内に形成された複数の高濃度のＮ型カソ
ード領域と、 前記Ｐ型ウエルを取り囲むアノード配線接続用の高濃度
のＰ型領域と、 を有することを特徴とするＡＧＣダイオード。 - 【請求項２】 請求項１記載のＡＧＣダイオードにおい
て、 前記Ｎ型半導体アイランド領域は、高濃度のＰ型半導体
アイソレーション領域に囲まれており、 前記Ｎ型半導体アイランド領域内において、前記アノー
ド配線接続用の高濃度のＰ型領域の周囲には、高濃度の
Ｎ型領域が形成されていることを特徴とするＡＧＣダイ
オード。 - 【請求項３】 第１及び第２差動トランジスタと、 前記第１及び第２差動トランジスタのコレクタ側に接続
された第１及び第２コレクタ側抵抗と、 前記第１及び第２差動トランジスタのエミッタ側に一端
が接続され、他端が互いに接続された第１及び第２エミ
ッタ側抵抗と、 前記第１及び第２差動トランジスタのエミッタ側にカソ
ード側が接続されて、前記第１及び第２エミッタ側抵抗
に並列接続されたＡＧＣダイオードと、を有し、 前記第１及び第２コレクタ側抵抗と、第１及び第２エミ
ッタ側抵抗とで決定される利得を、前記ＡＧＣダイオー
ドのアノードに供給するバイアス電流によって可変する
ＡＧＣ増幅装置であって、 前記ＡＧＣダイオードは、 低濃度のＮ型半導体アイランド領域内に形成され、アノ
ード領域として機能する低濃度のＰ型ウエルと、 前記Ｎ型半導体アイランド領域の下層に形成された高濃
度のＮ型埋込領域と、 前記Ｐ型ウエル内に形成された２つの高濃度のＮ型カソ
ード領域と、 前記Ｐ型ウエルを取り囲むアノード配線接続用の高濃度
のＰ型領域と、 を有することを特徴とするＡＧＣ増幅装置。 - 【請求項４】 請求項３記載のＡＧＣ増幅装置におい
て、 前記ＡＧＣダイオードは、 前記Ｎ型半導体アイランド領域は、高濃度のＰ型半導体
アイソレーション領域に囲まれており、 前記Ｎ型半導体アイランド領域内において、前記高濃度
のＰ型領域の周囲には高濃度のＮ型領域が形成されてい
ることを特徴とするＡＧＣ増幅装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17718194A JPH0846220A (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | Ａｇｃダイオード及びこれを用いたａｇｃ増幅装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17718194A JPH0846220A (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | Ａｇｃダイオード及びこれを用いたａｇｃ増幅装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0846220A true JPH0846220A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=16026602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17718194A Pending JPH0846220A (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | Ａｇｃダイオード及びこれを用いたａｇｃ増幅装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0846220A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100338780C (zh) * | 2003-12-10 | 2007-09-19 | 上海华虹Nec电子有限公司 | 嵌位二极管结构（四） |
-
1994
- 1994-07-28 JP JP17718194A patent/JPH0846220A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100338780C (zh) * | 2003-12-10 | 2007-09-19 | 上海华虹Nec电子有限公司 | 嵌位二极管结构（四） |
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