JPH0865059A - 電界効果トランジスタ用保護回路 - Google Patents

電界効果トランジスタ用保護回路

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Publication number
JPH0865059A
JPH0865059A JP6193364A JP19336494A JPH0865059A JP H0865059 A JPH0865059 A JP H0865059A JP 6193364 A JP6193364 A JP 6193364A JP 19336494 A JP19336494 A JP 19336494A JP H0865059 A JPH0865059 A JP H0865059A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
field effect
effect transistor
resistor
circuit
fet
Prior art date
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Pending
Application number
JP6193364A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Nakamura
浩 中村
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication of JPH0865059A publication Critical patent/JPH0865059A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力側におけるインピーダンスの変動に対す
る電界効果トランジスタの加熱による破壊を防止する。 【構成】 電界効果トランジスタQ2 の発熱の影響を受
ける場所に正の温度係数を有する抵抗R21を配置する。
またこの抵抗R21と抵抗R22により、FETQ2のゲー
トバイアス回路を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電界効果トランジスタ
用保護回路に関し、特に、高周波帯の電力増幅に用いら
れる電界効果トランジスタの出力端におけるミスマッチ
ング等による熱破壊を防止するための保護回路に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】携帯電話等の高周波帯の電力増幅回路
は、一般に、GaAs等の電界効果トランジスタ(FE
T)を用いて構成される。この電力増幅回路において
は、入力であるFETのゲート側には、インピーダンス
整合のための入力マッチング回路とゲートバイアス印加
用の抵抗分圧回路が、また、出力であるFETのドレイ
ン側には、ドレインへの直流電力供給を兼ねた出力マッ
チング回路が、それぞれ接続されている。更に、この電
力増幅回路の出力側は、高周波等の帯域外の信号カット
用のフィルタ、スイッチ等を経て、アンテナに接続され
る。ここで、入力及び出力マッチング回路は、通常は、
FETから最も効率良くパワーが取り出せるように調節
されており、通常動作時において、この効率が高ければ
FETの発熱は少ない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、携帯電話のアンテナが外部の金属に触れる等の原因
によって上記電力増幅回路における出力側のインピーダ
ンスが急変した場合、出力側の反射が大きくなることか
ら、FETの効率が落ち、そのためにFETの発熱が増
大して、FETが破壊する場合もある。
【0004】本発明の目的は、上記のような出力側にお
けるインピーダンスの変動に対するFETの加熱による
破壊を防止することができる、電界効果トランジスタ用
保護回路を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の電界効果トラン
ジスタの保護回路は、電界効果トランジスタの発熱の影
響を受ける場所に正の温度係数を有する抵抗を配置する
とともに、この抵抗を用いて、電界効果トランジスタの
ゲートバイアス回路の抵抗分圧回路の高電位側を構成す
る、ようにした。
【0006】また本発明では、電界効果トランジスタの
発熱の影響を受ける場所にダイオードを配置するととも
に、このダイオードを用いて、電界効果トランジスタの
ゲートバイアス回路の抵抗分圧回路の低電位側を構成す
る、ようにした。
【0007】更に本発明では、電界効果トランジスタの
発熱の影響を受ける場所にダイオードを配置するととも
に、このダイオードを用いて、電界効果トランジスタよ
りも前段の電界効果トランジスタのゲートバイアス回路
の抵抗分圧回路の低電圧側を構成する、ようにした。
【0008】また本発明では、電界効果トランジスタの
発熱の影響を受ける場所にダイオードを配置するととも
に、このダイオードを用いて、電界効果トランジスタの
入力インピーダンスマッチング回路又は更に前段のイン
ピーダンスマッチング回路を構成する、ようにした。
【0009】上記の抵抗、またはダイオードは、好まし
くは、電界効果トランジスタと同一チップ内に設けられ
る。
【0010】
【作用】請求項1、3の発明では、FETが急に発熱し
た時にはFETのゲートバイアス電圧が負側へ移動す
る。また請求項4の発明では、FETが急に発熱した時
にはFETの入力電力が減少する。更に請求項5の発明
では、FETが急に発熱した時にはインピーダンスマッ
チング回路の損失が増加してFETの入力電力が減少す
る。そしてこれにより、出力インピーダンスが変動して
FETが発熱した場合でもFETの発熱を抑制すること
ができて、FETの破壊が防止される。
【0011】
【実施例】
(実施例1)図1に、本発明の実施例1の電界効果トラ
ンジスタ用保護回路を備えた電力増幅回路を示した。こ
の回路において、Q2 は、電力増幅用のディプレッショ
ンモードFETである。またR21は、FETQ2 と同一
チップ内で、且つFETQ2の発熱の影響を受けやすい
場所に配置された抵抗である。更にR22は、外付けの抵
抗又はFETQ2 と同一チップ内ではあるが、比較的F
ETQ2 の発熱の影響を受けにくい場所に配置された抵
抗である。ここで、抵抗R21の温度係数は正であって、
高温ほど高抵抗になるものである。この抵抗R21は、で
きるだけ大きな正の温度係数を持つものが望ましく、具
体的には、例えば、ICチップ上に形成したチャネル抵
抗、高濃度注入層、又はエピタキシャル成長層抵抗等
が、好ましく用いられる。
【0012】この実施例1の回路では、抵抗R21はFE
TQ2 のゲートとアースとの間に、また抵抗R22はFE
TQ2 のゲートと負電源VSSとの間に、それぞれ接続さ
れており、これら抵抗R21とR22により、FETQ2 の
ゲートバイアス回路が形成される。よってこの回路で
は、FETQ2 の動作点ゲートバイアスが、抵抗R21と
抵抗R22の分圧比で設定される。そして、高周波帯の入
力信号RFINは、上記のゲートバイアス回路により設定
されるバイアスでFETQ2 のゲートに入力し、増幅さ
れて、FETQ2 のドレインから出力信号RFOUT とし
て出力される。なお、FET2 の入力側および出力側に
おけるインピーダンスマッチング回路は、通常は、図示
した回路の外側に形成されている。
【0013】実施例1の保護回路では、出力側のインピ
ーダンスが突然急変し、これに伴ってFETQ2 の発熱
が急増した場合には、発熱部であるFETQ2 と同一チ
ップ内に配置された抵抗R21も加熱される。そしてこの
加熱によって抵抗R21が高抵抗となる。一方、抵抗R22
は外付け又は温度上昇の少ないところに配置されている
ので、抵抗値の変化は小さい。この結果、抵抗R21とR
22の分圧比で決まるFETQ2 のゲートバイアス電圧が
負側へシフトし、FETQ2 の電流を下げる方向に働く
ので、FETQ2 における発熱が抑制される。
【0014】以上のように、実施例1の回路において
は、出力インピーダンスの急変により生じたFETの発
熱によりFETのゲートバイアス回路におけるバイアス
抵抗値が変化して、FETの電流を下げる方向に働くた
め、発熱によるFETの破壊が防止される。
【0015】(実施例2)図2に、本発明の実施例2の
電界効果トランジスタ用保護回路を備えた電力増幅回路
を示した。この実施例2の回路は、上記した実施例1に
おいて、FETQ2 のゲートと負電源VSSとの間に、抵
抗R23とダイオードD2 との直列回路を抵抗R22と並列
に接続した構成としたものである。
【0016】ここで、ダイオードD2 は、FETQ2 と
同一チップ内で且つFETQ2 の発熱の影響を受けやす
い場所に配置されている。そして、ダイオードD2 には
抵抗R22による逆バイアス電圧が印加されている。ま
た、ダイオードD2 の逆方向耐圧は、FETQ2 の持つ
耐圧よりも低い方が好ましく、そのため、ダイオードD
2 のチャネル濃度をFETQ2 のそれよりも高く設定す
ることが好ましい。また、ダイオードD2 の電極面積
は、耐圧と、電流密度の温度変化を考慮して、保護回路
としての効果が十分現れるように適宜設定される。
【0017】また、抵抗R21、R22、R23は、実施例1
の抵抗抵抗R21のような抵抗であっても良いし、あるい
は、外付け又は発熱の影響を受けにくい抵抗であっても
良い。なお、抵抗23は、ダイオードD2 の持つ容量が信
号に与える影響を少なくすることと、バイアス電圧の変
化の程度を調整するためのものである。
【0018】この実施例2の回路において、出力側のイ
ンピーダンスが突然急変し、これに伴いFETQ2 の発
熱が急増した場合には、発熱部に配置されたダイオード
D2も加熱される。そしてこの場合、ダイオードD2 に
は上記のように逆バイアス電圧が印加されており、ダイ
オードD2 の逆方向電流は温度上昇とともに急増するた
め、抵抗R21、R22、R23とダイオードD2 で決まるF
ETQ2 のゲートバイアス電圧は負側へシフトし、FE
TQ2 の出力電力が減少して、FETQ2 の電流を下げ
る方向に働き、発熱が減少する。
【0019】このように、実施例2においては、回路の
出力側のインピーダンスの急変によって起こったFET
の発熱によってダイオードの逆方向電流が急増させるこ
とで、FETのゲートバイアス電圧を変化させて、FE
Tの電流を下げる方向に働くものであるため、実施例1
の場合に比べて、保護の効果を高めることができる。ま
た、ダイオードの上記特性を用いてFETの電流を下げ
ることから、この特性により所定の温度から急に保護を
きかせることができるものである。
【0020】(実施例3)図3に、本発明の実施例3の
電界効果トランジスタ用保護回路を備えた電力増幅回路
を示した。この実施例3の回路では、実施例2で示した
ダイオードD2 が、FETQ2 のゲートにではなくて、
それよりも前段のFETQ1 のゲートバイアス回路に接
続されていることである。つまり、FETQ1 のゲート
バイアス回路は、図3に示したように、抵抗R12と抵抗
R13とダイオードD2 の直列接続回路に抵抗R12を並列
接続した回路と、抵抗R11とを直列に接続して構成され
る。また、ダイオードD2 は、FETQ2 と同一チップ
内で、FETQ2 の発熱の影響を受けるところに配置さ
れている。
【0021】この実施例3の回路では、出力側のインピ
ーダンスが突然急変に伴ってFETQ2 の発熱が急増し
た場合には、発熱部に配置されたダイオードD2 も加熱
される。この結果、上記実施例2の場合と同様に、ダイ
オードD2 の逆バイアス電流が急増し、このため、抵抗
R11、R12、R13とダイオードD2 で決まるFETQ1
のゲートバイアス電圧が負側へシフトし、FETQ1 の
出力電力が減少する。そしてその結果、FETQ2 に入
力されるRF電力が減少し、FETQ2 の電流が減少し
て、発熱が減少する。
【0022】この実施例3においては、FETによる発
熱の急増を前段のFETのゲートバイアスに反映させ
て、FETへのRF入力電力を減少させる構成であり、
この構成を上記した実施例1または実施例2と合わせて
用いることができ、またこの場合にはより保護効果を高
めることができる。
【0023】また、実施例3では前段のFET、つまり
より振幅の小さい前段のFETにおいてFETの出力を
制御する構成としたので、出力側のFETからの出力信
号における歪みの発生を抑えるのに有効である。
【0024】(実施例4)図4に、本発明の実施例4の
電界効果トランジスタ用保護回路を備えた電力増幅回路
を示した。この実施例4の回路では、実施例2で示した
ダイオードD2 が、FETQ2 のゲートバイアス回路中
ではなく、FETQ2 の入力インピーダンスマッチング
回路の一部として用いた点が、実施例2と異なる。
【0025】図4に示した構成の場合、FETQ2 の入
力インピーダンスマッチング回路は、逆バイアスされた
ダイオードD2 、インダクダンスL1 、キャパシタンス
C3等で構成される。ここで、ダイオードD2 は、実効
的に、容量と並列に高い抵抗が接続された素子とみな
せ、この容量が入力インピーダンスマッチング回路の構
成素子の一部となっているものである。なお、図4の例
ではFETQ2 の直前の入力インピーダンスマッチング
回路にダイオードD2 を用いる構成としたが、この入力
インピーダンスマッチング回路の前段に位置するインピ
ーダンスマッチング回路をダイオードD2 を用いて同様
に構成するようにしても良い。
【0026】この実施例4の回路では、出力側のインピ
ーダンスが突然急変し、これに伴いFETQ2 の発熱が
急増した場合には、発熱部に配置されたダイオードD2
も加熱される。そしてこの結果、実施例2、3と同様
に、ダイオードD2 の逆バイアス電流が急増し、このた
め、ダイオードD2 の上記の並列抵抗成分が減少し、そ
の抵抗成分による損失が増大する。この結果、FETQ
2 のゲートへのRF入力電力は減少し、FETQ2 の電
流が減少して発熱が減少する。
【0027】この実施例4の回路は、FETの発熱の急
増によりその入力側又はそれより前段のインピーダンス
マッチング回路の損失を増加させ、RF入力電力を減少
させる構成である。このため、この実施例4の構成に加
えて、抵抗R21を実施例1のように構成したり、実施例
2のようにダイオードD2 を抵抗R22に並列接続した
り、または実施例3のようにダイオードD2 を前段のF
ETQ1 のゲートバイアス回路に接続する構成としても
良く、これによって、保護効果を更に高めることができ
る。
【0028】また、実施例2、3の場合と比べて、ダイ
オード両端にかかる電圧を大きく設定できるので、例え
ばICチップ上にダイオードを形成する場合において、
ダイオードの作製が容易になるという利点もある。
【0029】なお、以上の各実施例では、FETとし
て、シングルモードFETとして図示した回路上に示し
たが、ゲートを2本有するデュアルゲートFETであっ
ても良い。また上記のダイオードは、FETの3端子の
うちの2本をショートさせた構造のものを代用すること
もでき、従ってFETを用いて構成することもできるも
のである。更に、各実施例の図示した構成ではゲートバ
イアス回路やインピーダンスマッチング回路等にキャパ
シタンス、インダクタンス、あるいは伝送線路等を配し
ているが、これらの有無は本質的に重要ではなく、他の
素子で代替することも可能である。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明の電界効果トランジ
スタ用保護回路では、FETが発熱した場合にはFET
への入力電力を減少させて、FETの発熱を抑制するこ
とができるため、FETの加熱による破壊を防止するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の電界効果トランジスタ用保
護回路の回路図である。
【図2】本発明の実施例2の電界効果トランジスタ用保
護回路の回路図である。
【図3】本発明の実施例3の電界効果トランジスタ用保
護回路の回路図である。
【図4】本発明の実施例4の電界効果トランジスタ用保
護回路の回路図である。
【符号の説明】
Q1 、Q2 電界効果トランジスタ(FET) R11、R12、R13、R21、R22 抵抗 D2 ダイオード C1 〜C6 キャパシタンス
───────────────────────────────────────────────────── 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 27/06 H03F 1/30 A 8839−5J H01L 27/06 311 B

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電界効果トランジスタの発熱の影響を受
    ける場所に正の温度係数を有する抵抗を配置するととも
    に、前記抵抗を用いて、前記電界効果トランジスタのゲ
    ートバイアス回路の抵抗分圧回路の高電位側を構成する
    ことを特徴とする電界効果トランジスタ用保護回路。
  2. 【請求項2】 前記抵抗が、前記電界効果トランジスタ
    と同一チップ内に設けられることを特徴とする請求項1
    記載の電界効果トランジスタ用保護回路。
  3. 【請求項3】 電界効果トランジスタの発熱の影響を受
    ける場所にダイオードを配置するとともに、前記ダイオ
    ードを用いて、前記電界効果トランジスタのゲートバイ
    アス回路の抵抗分圧回路の低電位側を構成することを特
    徴とする電界効果トランジスタ用保護回路。
  4. 【請求項4】 電界効果トランジスタの発熱の影響を受
    ける場所にダイオードを配置するとともに、前記ダイオ
    ードを用いて、前記電界効果トランジスタよりも前段の
    電界効果トランジスタのゲートバイアス回路の抵抗分圧
    回路の低電圧側を構成することを特徴とする電界効果ト
    ランジスタ用保護回路。
  5. 【請求項5】 電界効果トランジスタの発熱の影響を受
    ける場所にダイオードを配置するとともに、前記ダイオ
    ードを用いて、前記電界効果トランジスタの入力インピ
    ーダンスマッチング回路又は更に前段のインピーダンス
    マッチング回路を構成することを特徴とする電界効果ト
    ランジスタ用保護回路。
  6. 【請求項6】 前記ダイオードが、前記電界効果トラン
    ジスタと同一チップ内に設けられることを特徴とする請
    求項3、4または5記載の電界効果トランジスタ用保護
    回路。
  7. 【請求項7】 前記電界効果トランジスタが、高周波帯
    の電力増幅に用いられる請求項1、2、3、4、5また
    は6記載の電界効果トランジスタ用保護回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6329879B1 (en) 1998-11-12 2001-12-11 Hitachi, Ltd. High frequency power amplifier system and wireless communication system
JP2011040890A (ja) * 2009-08-07 2011-02-24 Dainippon Printing Co Ltd 非接触式情報端末装置
KR20180021884A (ko) * 2015-06-30 2018-03-05 트럼프 헛팅거 게엠베하 + 코 카게 고주파 증폭기 장치

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