JPH09205220A - 可変容量ダイオード - Google Patents
可変容量ダイオードInfo
- Publication number
- JPH09205220A JPH09205220A JP1016796A JP1016796A JPH09205220A JP H09205220 A JPH09205220 A JP H09205220A JP 1016796 A JP1016796 A JP 1016796A JP 1016796 A JP1016796 A JP 1016796A JP H09205220 A JPH09205220 A JP H09205220A
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- capacitance diode
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｃ−Ｖ特性を改善した可変容量ダイオードを
提供すること。 【解決手段】 導電通路５を形成する一導電型半導体層
４，２の中に、逆導電型で導電通路５を挟む様に形成さ
れたゲート層３，３を保有することを特徴とする。
提供すること。 【解決手段】 導電通路５を形成する一導電型半導体層
４，２の中に、逆導電型で導電通路５を挟む様に形成さ
れたゲート層３，３を保有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可変容量ダイオー
ドに属し、更に詳しくは、静電容量（キャパシタンス；
以後「Ｃ」と略称する）の印加電圧（以後「Ｖ」と略称
する）依存性を改善した可変容量ダイオードに属する。
ドに属し、更に詳しくは、静電容量（キャパシタンス；
以後「Ｃ」と略称する）の印加電圧（以後「Ｖ」と略称
する）依存性を改善した可変容量ダイオードに属する。
【０００２】
【従来の技術】近年、移動体通信機器の普及につれて周
波数のバンド割当てが少なくなってきており、また機器
の使用周波数について世界的な統一がとれていないこと
などを背景として、使用周波数を可変にする必要性が高
くなってきている。
波数のバンド割当てが少なくなってきており、また機器
の使用周波数について世界的な統一がとれていないこと
などを背景として、使用周波数を可変にする必要性が高
くなってきている。
【０００３】また、これらの機器に用いられる可変容量
ダイオードに要求される要件としては、低電圧動作、
高容量変化比、低直列抵抗（高いＱ値）、Ｃ−Ｖ
特性の直線性等が挙げられる。
ダイオードに要求される要件としては、低電圧動作、
高容量変化比、低直列抵抗（高いＱ値）、Ｃ−Ｖ
特性の直線性等が挙げられる。
【０００４】携帯電話では電圧は最大３Ｖ程度が要求さ
れるので、従って１〜３Ｖ程度の電圧変化でＣが大きく
変化することが望ましい。図８に示す様に、従来製造市
販されている可変容量ダイオードでは、電圧が広範囲に
わたっている割にＣの変化は小さい。例えば、最もＣ変
化の大きい可変容量ダイオードＦの場合でも２から５Ｖ
の変化に対し３６から９ＰＦの変化（３Ｖの変化でＣが
１／４）である。従来のこれらの可変容量ダイオードは
単純なＰＮ接合ダイオード構造で不純物濃度差でＣ−Ｖ
特性を制御しており、原理的に大幅なＣ−Ｖ特性の改善
は望めず、業界の要求には適合し得ないものだった。
れるので、従って１〜３Ｖ程度の電圧変化でＣが大きく
変化することが望ましい。図８に示す様に、従来製造市
販されている可変容量ダイオードでは、電圧が広範囲に
わたっている割にＣの変化は小さい。例えば、最もＣ変
化の大きい可変容量ダイオードＦの場合でも２から５Ｖ
の変化に対し３６から９ＰＦの変化（３Ｖの変化でＣが
１／４）である。従来のこれらの可変容量ダイオードは
単純なＰＮ接合ダイオード構造で不純物濃度差でＣ−Ｖ
特性を制御しており、原理的に大幅なＣ−Ｖ特性の改善
は望めず、業界の要求には適合し得ないものだった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】それ故に本発明の課題
は、上記の様な従来構造の可変容量ダイオードでは対応
し難いＣ−Ｖ特性を改善した可変容量ダイオードを提供
することにある。
は、上記の様な従来構造の可変容量ダイオードでは対応
し難いＣ−Ｖ特性を改善した可変容量ダイオードを提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、導電通
路を形成する一導電型半導体層の中に、逆導電型で前記
導電通路を挟む様に形成されたゲート層を保有すること
を特徴とする可変容量型ダイオードが得られる。
路を形成する一導電型半導体層の中に、逆導電型で前記
導電通路を挟む様に形成されたゲート層を保有すること
を特徴とする可変容量型ダイオードが得られる。
【０００７】また、本発明によれば、上記可変容量ダイ
オードにおいて、前記ゲート層の領域を境にして前記一
導電型半導体層の不純物濃度を変えたことを特徴とする
可変容量ダイオードが得られる。
オードにおいて、前記ゲート層の領域を境にして前記一
導電型半導体層の不純物濃度を変えたことを特徴とする
可変容量ダイオードが得られる。
【０００８】また、本発明によれば、上記可変容量ダイ
オードにおいて、前記ゲート層の領域を境にして前記一
導電型半導体層と前記ゲート層との接合面積を違えたこ
とを特徴とする可変容量ダイオードが得られる。
オードにおいて、前記ゲート層の領域を境にして前記一
導電型半導体層と前記ゲート層との接合面積を違えたこ
とを特徴とする可変容量ダイオードが得られる。
【０００９】また、本発明によれば、上記単位可変容量
ダイオードを複数個並列接続したことを特徴とする並列
接続型可変容量ダイオードが得られる。
ダイオードを複数個並列接続したことを特徴とする並列
接続型可変容量ダイオードが得られる。
【００１０】また、本発明によれば、上記単位可変容量
ダイオードを複数個直列接続したことを特徴とする直列
接続型可変容量ダイオードが得られる。
ダイオードを複数個直列接続したことを特徴とする直列
接続型可変容量ダイオードが得られる。
【００１１】また、本発明によれば、上記並列接続型可
変容量ダイオードにおいて、前記複数個の可変容量ダイ
オードのＰＮ接合における不純物濃度の組合せを異なる
値に選んだことを特徴とする並列接続型可変容量ダイオ
ードが得られる。
変容量ダイオードにおいて、前記複数個の可変容量ダイ
オードのＰＮ接合における不純物濃度の組合せを異なる
値に選んだことを特徴とする並列接続型可変容量ダイオ
ードが得られる。
【００１２】更に、本発明によれば、上記直列接続型可
変容量ダイオードにおいて、前記複数個の可変容量ダイ
オードのＰＮ接合における不純物濃度の組合せを異なる
値に選んだことを特徴とする直列接続型可変容量ダイオ
ードが得られる。
変容量ダイオードにおいて、前記複数個の可変容量ダイ
オードのＰＮ接合における不純物濃度の組合せを異なる
値に選んだことを特徴とする直列接続型可変容量ダイオ
ードが得られる。
【００１３】
【作用】本発明の可変容量ダイオードの原理は、ゲート
に挟まれた導電通路を境にして上方の領域と下方の領域
とで各々不純物濃度を違えるか、又は不純物濃度が略等
しい場合でも面積を違える様に構成し、各々のＣを導電
通路によって並列接続した構造を採る事による。ゲート
（例えばＰ+ ゲート）と一方の電極（例えばＮ型電極）
とに逆方向電圧を印加する事により導電通路の部分の空
乏層が広がり、やがて導電通路がしゃ断され、上方の一
導電型半導体層（例えばＮ型領域）とゲートとで構成さ
れているＰＮ接合によるＣ値は分離されることとなり、
結果として下方の一導電型半導体層（例えばＮ型領域）
とゲートとで構成されるＰＮ接合によるＣ値のみが測定
される事となる。上方のＣを決定付ける上方の一導電型
半導体層（例えばＮ型領域）の不純物濃度を下方の一導
電型半導体層（例えばＮ型領域）のそれよりも桁違いに
大きく選んでやれば、Ｖの変化によるＣ値の変化は桁違
いに急峻な低下となる。以上が本発明の概略原理であ
る。
に挟まれた導電通路を境にして上方の領域と下方の領域
とで各々不純物濃度を違えるか、又は不純物濃度が略等
しい場合でも面積を違える様に構成し、各々のＣを導電
通路によって並列接続した構造を採る事による。ゲート
（例えばＰ+ ゲート）と一方の電極（例えばＮ型電極）
とに逆方向電圧を印加する事により導電通路の部分の空
乏層が広がり、やがて導電通路がしゃ断され、上方の一
導電型半導体層（例えばＮ型領域）とゲートとで構成さ
れているＰＮ接合によるＣ値は分離されることとなり、
結果として下方の一導電型半導体層（例えばＮ型領域）
とゲートとで構成されるＰＮ接合によるＣ値のみが測定
される事となる。上方のＣを決定付ける上方の一導電型
半導体層（例えばＮ型領域）の不純物濃度を下方の一導
電型半導体層（例えばＮ型領域）のそれよりも桁違いに
大きく選んでやれば、Ｖの変化によるＣ値の変化は桁違
いに急峻な低下となる。以上が本発明の概略原理であ
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施形態に
よる可変容量ダイオードの断面概略図である。図１を参
照して、この可変容量ダイオードは、導電通路５を形成
するＮ型半導体層（Ｎ1 層４，Ｎ2 層２）の中に、Ｐ型
で導電通路５を挟む様に形成されたＰ+ ゲート層３，３
を保有することを特徴とする。尚、図中１は、低抵抗Ｎ
+ 層である。Ｎ2 層２は、不純物濃度が１×１０14ｃｍ
-3であり、Ｐ+ ゲート層３は、不純物濃度が１〜５×１
０19ｃｍ-3であり、Ｎ1 層４は、不純物濃度が１×１０
16ｃｍ-3である。また、図１において左右のＰ+ ゲート
層３，３によって挟まれた導電通路５の幅は５μｍに選
び、電極６をＮ+ 層１に、電極７，７をＰ+ ゲート層
３，３に、それぞれ結んで逆バイアス電圧を印加した際
のＣ−Ｖ特性を図２に示す。電圧Ｖ1 とＶ2 の間でＣは
Ｃ1 からＣ2 に減少し、その値は約１／１０に低減する
ことが明らかである。
よる可変容量ダイオードの断面概略図である。図１を参
照して、この可変容量ダイオードは、導電通路５を形成
するＮ型半導体層（Ｎ1 層４，Ｎ2 層２）の中に、Ｐ型
で導電通路５を挟む様に形成されたＰ+ ゲート層３，３
を保有することを特徴とする。尚、図中１は、低抵抗Ｎ
+ 層である。Ｎ2 層２は、不純物濃度が１×１０14ｃｍ
-3であり、Ｐ+ ゲート層３は、不純物濃度が１〜５×１
０19ｃｍ-3であり、Ｎ1 層４は、不純物濃度が１×１０
16ｃｍ-3である。また、図１において左右のＰ+ ゲート
層３，３によって挟まれた導電通路５の幅は５μｍに選
び、電極６をＮ+ 層１に、電極７，７をＰ+ ゲート層
３，３に、それぞれ結んで逆バイアス電圧を印加した際
のＣ−Ｖ特性を図２に示す。電圧Ｖ1 とＶ2 の間でＣは
Ｃ1 からＣ2 に減少し、その値は約１／１０に低減する
ことが明らかである。
【００１５】この急激なＣの減少は両電極６，７に印加
された導電圧により導電通路５を挟んで対向したＰ+ ゲ
ート層３から広がった空乏層同志が重なり合い導電通路
５の電位を持ち上げ、結果的に導電通路５をしゃ断し、
Ｐ+ ゲート層３，３とＮ1 層４のＰ+ Ｎ1 接合より成る
容量値Ｃ1 を切離した形になる為である。本実施例では
種々の不純物濃度構成を試したが、その結果を図３にま
とめた。線Ｌ１と線Ｌ２で囲まれる領域でＮ2 層２の不
純物濃度と導電通路５を挟むＰ+ ゲート間隔とを選べば
導電通路５のしゃ断効果を実現でき、Ｎ1 層４の不純物
濃度の選び方によりＣ1 値を決定できる。また、Ｎ2 層
２の不純物濃度の選び方でＣ2 値が決まり、容量Ｃの変
化は任意に希望通り設計できるのである。
された導電圧により導電通路５を挟んで対向したＰ+ ゲ
ート層３から広がった空乏層同志が重なり合い導電通路
５の電位を持ち上げ、結果的に導電通路５をしゃ断し、
Ｐ+ ゲート層３，３とＮ1 層４のＰ+ Ｎ1 接合より成る
容量値Ｃ1 を切離した形になる為である。本実施例では
種々の不純物濃度構成を試したが、その結果を図３にま
とめた。線Ｌ１と線Ｌ２で囲まれる領域でＮ2 層２の不
純物濃度と導電通路５を挟むＰ+ ゲート間隔とを選べば
導電通路５のしゃ断効果を実現でき、Ｎ1 層４の不純物
濃度の選び方によりＣ1 値を決定できる。また、Ｎ2 層
２の不純物濃度の選び方でＣ2 値が決まり、容量Ｃの変
化は任意に希望通り設計できるのである。
【００１６】本発明の構成は、図１に示す実施形態のみ
ならず、図４に示す様なプレーナ構造でも良く、また、
図５に示す様に、単位ダイオードを並列接続し、並列接
続型の可変容量ダイオードも構成することが可能であ
る。この場合は、Ｎ1 層４及びＮ1 ′層４′とＰ+ ゲー
ト層３，３とから成る容量Ｃ1 ，Ｃ1 ′の和から逆電圧
印加によるしゃ断効果によって、Ｎ2 ２とＰ+ ゲート層
３，３とによるＣ2 まで変化する事になる。この様に単
位ダイオードを複数個並列に接続することにより更に容
量変化を大きくすることが可能である。更に、図５に示
す様に、導電通路５の幅と導電通路５′の幅を違えるこ
とによりしゃ断電圧の値を異ならせる事もでき、容量変
化のカーブを微妙に変化させる事も可能である。もちろ
んＮ1 層４とＮ1 ′層４′を違える事を付加すれば更に
種々のＣ−Ｖ特性を得る事が可能である。
ならず、図４に示す様なプレーナ構造でも良く、また、
図５に示す様に、単位ダイオードを並列接続し、並列接
続型の可変容量ダイオードも構成することが可能であ
る。この場合は、Ｎ1 層４及びＮ1 ′層４′とＰ+ ゲー
ト層３，３とから成る容量Ｃ1 ，Ｃ1 ′の和から逆電圧
印加によるしゃ断効果によって、Ｎ2 ２とＰ+ ゲート層
３，３とによるＣ2 まで変化する事になる。この様に単
位ダイオードを複数個並列に接続することにより更に容
量変化を大きくすることが可能である。更に、図５に示
す様に、導電通路５の幅と導電通路５′の幅を違えるこ
とによりしゃ断電圧の値を異ならせる事もでき、容量変
化のカーブを微妙に変化させる事も可能である。もちろ
んＮ1 層４とＮ1 ′層４′を違える事を付加すれば更に
種々のＣ−Ｖ特性を得る事が可能である。
【００１７】また、図６に示す様に、ダイオード搭載基
板８上で単位ダイオードを直列に接続することによって
直列接続型の可変容量ダイオードを構成することがで
き、この場合、容量の絶対値を加減する事もＣの直列接
続の原理から可能である。
板８上で単位ダイオードを直列に接続することによって
直列接続型の可変容量ダイオードを構成することがで
き、この場合、容量の絶対値を加減する事もＣの直列接
続の原理から可能である。
【００１８】更に、図７に示すの様に、Ｎ2 層２，
Ｎ2 ′層２′と多層のＮ型層を導入してＣ2 の値に変化
を付ける事も可能である。
Ｎ2 ′層２′と多層のＮ型層を導入してＣ2 の値に変化
を付ける事も可能である。
【００１９】尚、上述の実施形態において、ＰとＮを逆
にして可変容量ダイオードを構成することも勿論可能で
ある。
にして可変容量ダイオードを構成することも勿論可能で
ある。
【００２０】本発明の応用はシリコン、ゲルマニウム、
ＧａＡｓ等半導体材料の種類によらず、またＰＮ接合に
よる空乏層のしゃ断効果のみならずＭＯＳ（メタル−酸
化物−半導体）、ＭＩＳ（メタル−絶縁物−半導体）構
造による導電通路のしゃ断効果を利用することも当然可
能である。
ＧａＡｓ等半導体材料の種類によらず、またＰＮ接合に
よる空乏層のしゃ断効果のみならずＭＯＳ（メタル−酸
化物−半導体）、ＭＩＳ（メタル−絶縁物−半導体）構
造による導電通路のしゃ断効果を利用することも当然可
能である。
【００２１】
【発明の効果】以上の様に本願の構造を採用した可変容
量ダイオードによって従来成し得なかった低電圧で大容
量変化を極めて容易に実現でき、移動体通信分野での要
求に叶った素子を提供することが可能となる。
量ダイオードによって従来成し得なかった低電圧で大容
量変化を極めて容易に実現でき、移動体通信分野での要
求に叶った素子を提供することが可能となる。
【図１】本発明の第１の実施形態による可変容量ダイオ
ードの断面概略図である。
ードの断面概略図である。
【図２】図１に示す可変容量ダイオードにおけるＣ−Ｖ
特性図である。
特性図である。
【図３】Ｎ2 層の濃度とＰ+ ゲート間隔の関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態による可変容量ダイオ
ードの断面概略図である。
ードの断面概略図である。
【図５】本発明の第３の実施形態による可変容量ダイオ
ードの断面概略図である。
ードの断面概略図である。
【図６】本発明の第４の実施形態による可変容量ダイオ
ードの断面概略図である。
ードの断面概略図である。
【図７】本発明の第５の実施形態による可変容量ダイオ
ードの断面概略図である。
ードの断面概略図である。
【図８】従来の可変容量ダイオードにおけるＣ−Ｖ特性
図である。
図である。
１ 低抵抗Ｎ+ 層（Ｓｉ） ２ Ｎ2 層（Ｓｉ） ３ Ｐ+ ゲート層（Ｓｉ） ４ Ｎ1 層（Ｓｉ） ４′ Ｎ1 ′層（Ｓｉ） ５ 導電通路 ６ 電極 ７ 電極 ８ ダイオード搭載基板
Claims (7)
- 【請求項１】 導電通路を形成する一導電型半導体層の
中に、逆導電型で前記導電通路を挟む様に形成されたゲ
ート層を保有することを特徴とする可変容量ダイオー
ド。 - 【請求項２】 請求項１記載の可変容量ダイオードにお
いて、前記ゲート層の領域を境にして前記一導電型半導
体層の不純物濃度を変えたことを特徴とする可変容量ダ
イオード。 - 【請求項３】 請求項１記載の可変容量ダイオードにお
いて、前記ゲート層の領域を境にして前記一導電型半導
体層と前記ゲート層との接合面積を違えたことを特徴と
する可変容量ダイオード。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
の可変容量ダイオードを複数個並列接続したことを特徴
とする並列接続型可変容量ダイオード。 - 【請求項５】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
の可変容量ダイオードを複数個直列接続したことを特徴
とする直列接続型可変容量ダイオード。 - 【請求項６】 請求項４記載の並列接続型可変容量ダイ
オードにおいて、前記複数個の可変容量ダイオードのＰ
Ｎ接合における不純物濃度の組合せを異なる値に選んだ
ことを特徴とする並列接続型可変容量ダイオード。 - 【請求項７】 請求項５記載の直列接続型可変容量ダイ
オードにおいて、前記複数個の可変容量ダイオードのＰ
Ｎ接合における不純物濃度の組合せを異なる値に選んだ
ことを特徴とする直列接続型可変容量ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1016796A JPH09205220A (ja) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | 可変容量ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1016796A JPH09205220A (ja) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | 可変容量ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09205220A true JPH09205220A (ja) | 1997-08-05 |
Family
ID=11742733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1016796A Pending JPH09205220A (ja) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | 可変容量ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09205220A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006148424A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電力増幅器、電力増幅装置及び歪補償回路 |
-
1996
- 1996-01-24 JP JP1016796A patent/JPH09205220A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006148424A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電力増幅器、電力増幅装置及び歪補償回路 |
| JP4679883B2 (ja) * | 2004-11-18 | 2011-05-11 | パナソニック株式会社 | 電力増幅器、電力増幅装置及び歪補償回路 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050119 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Effective date: 20050202 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20050202 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20060913 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20070613 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |