JPH09238059A - Switch circuit device - Google Patents

Switch circuit device

Info

Publication number
JPH09238059A
JPH09238059A JP4247096A JP4247096A JPH09238059A JP H09238059 A JPH09238059 A JP H09238059A JP 4247096 A JP4247096 A JP 4247096A JP 4247096 A JP4247096 A JP 4247096A JP H09238059 A JPH09238059 A JP H09238059A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
voltage
fet
circuit device
switch circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP4247096A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3485711B2 (en
Inventor
Naonori Uda
尚典 宇田
Tetsuo Sawai
徹郎 澤井
Toshikazu Hirai
利和 平井
Keiichi Honda
圭一 本多
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP04247096A priority Critical patent/JP3485711B2/en
Publication of JPH09238059A publication Critical patent/JPH09238059A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3485711B2 publication Critical patent/JP3485711B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)
  • Transceivers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To attain a low voltage operation and high output transmission and to make a device small in size by employing specific multi-gate field effect transistors(FET) for the circuit. SOLUTION: This circuit is provided with multi-gate FETs having n-sets of gate electrodes. Let an internal resistance of a signal source connected thereto and a load resistance be R respectively and a maximum voltage amplitude of transmitted power be Vmax , a pinch-off voltage Vp, a withstanding voltage Vr and a drain saturation current IDSS, of the multi-gate FET satisfy relations of equation |Vp-Vr|>Vmax /(2n) and IDSS>Vmax /(2R). For example, the circuit includes the dual gate FETs 10, 20 and gate resistors R1-R4 formed on a GaAs substrate 100, and the FET10 is connected between terminals A, B and the FET20 is connected between terminals A, C. Then the FET10 sends a signal with a power P1 and has a pinch-off voltage Vp1 and the FET20 sends a signal with a power P2 smaller than the power P1 and has a pinch-off voltage Vp2 shallower than the pinch-off voltage Vp2 .

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に形
成された電界効果型トランジスタ(FET)からなるス
イッチ回路装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switch circuit device composed of a field effect transistor (FET) formed on a semiconductor substrate.

【0002】[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。図27はMESF
ET(金属−半導体電界効果トランジスタ;以下、FE
Tと略記する)を用いた従来のスイッチ回路装置の一例
を示す回路図である。
2. Description of the Related Art For example, a transmission / reception apparatus of a microwave communication system includes GaAs capable of high-speed switching operation.
A system switch circuit device is used. FIG. 27 shows MESF
ET (metal-semiconductor field effect transistor; hereinafter FE
FIG. 10 is a circuit diagram illustrating an example of a conventional switch circuit device using a switch circuit (abbreviated as T).

【0003】図27のスイッチ回路装置においては、端
子A,B間にFET30が接続され、端子A,C間にF
ET40が接続され、端子Bと接地端子との間にFET
70が接続され、端子Cと接地端子との間にFET80
が接続されている。FET30,80のゲートにはそれ
ぞれゲート抵抗を介して制御電圧VCTL が与えられ、F
ET40,70のゲートにはそれぞれゲート抵抗を介し
て制御電圧/VCTL が与えられる。制御電圧VCTL ,/
CTL は互いに相補な電圧である。
In the switch circuit device of FIG. 27, a FET 30 is connected between terminals A and B, and F is connected between terminals A and C.
ET40 is connected, and FET is connected between terminal B and ground terminal.
70 is connected, and the FET 80 is connected between the terminal C and the ground terminal.
Is connected. The control voltage V CTL is applied to the gates of the FETs 30 and 80 through gate resistances, respectively, and F
The control voltage / V CTL is applied to the gates of the ETs 40 and 70 via gate resistances. Control voltage V CTL , /
V CTL is a voltage complementary to each other.

【0004】例えば、制御電圧VCTL が0Vになり、制
御電圧/VCTL が−10Vになると、FET30,80
がオンし、FET40,70がオフする。それにより、
端子A,B間で信号の伝送が行われる。一方、制御電圧
CTL が−10Vとなり、制御電圧/VCTL が0Vにな
ると、FET30,80がオフし、FET40,70が
オンする。それにより、端子A,C間で信号の伝送が行
われる。
For example, when the control voltage V CTL becomes 0 V and the control voltage / V CTL becomes -10 V, the FETs 30 and 80 are
Turns on and the FETs 40 and 70 turn off. Thereby,
A signal is transmitted between the terminals A and B. On the other hand, when the control voltage V CTL becomes −10 V and the control voltage / V CTL becomes 0 V, the FETs 30 and 80 are turned off and the FETs 40 and 70 are turned on. Thus, a signal is transmitted between the terminals A and C.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】マイクロ波通信におけ
る通信機器の小型化および高性能化を図るためには、低
電圧動作が可能でかつ高出力伝送が可能なスイッチ回路
装置が必要となる。上記のスイッチ回路装置において、
端子A,B間および端子A,C間に複数のFETを直列
に接続することにより大きな電力を低い制御電圧
CTL ,/VCTL でオンオフすることができる。すなわ
ち、低電圧動作でかつ高出力伝送が可能となる。本発明
者らは、このようなスイッチ回路装置において、歪みの
ない高出力伝送を実現するための条件を導き出し、報告
している(信学技報MW95−11(1995−0
5))。しかしながら、複数のFETを直列に接続する
必要があるので、スイッチ回路装置のチップサイズが大
きくなるという問題がある。
In order to reduce the size and improve the performance of communication equipment in microwave communication, a switch circuit device capable of low voltage operation and high output transmission is required. In the above switch circuit device,
By connecting a plurality of FETs in series between terminals A and B and between terminals A and C, large power can be turned on / off with low control voltages V CTL and / V CTL . That is, it is possible to perform low voltage operation and high output transmission. The inventors of the present invention have derived and reported the conditions for realizing high output transmission without distortion in such a switch circuit device (Shingaku Giho MW95-11 (1995-0).
5)). However, since it is necessary to connect a plurality of FETs in series, there is a problem that the chip size of the switch circuit device becomes large.

【0006】上記のようなスイッチ回路装置をアンテナ
スイッチとして用いる場合には、端子Aにアンテナが接
続され、端子Bに送信回路が接続され、端子Cに受信回
路が接続される。この場合、端子A,B間では送信時に
大きな電力を伝送する必要があり、端子A,C間では受
信時に微小な信号を伝送する必要がある。そこで、本発
明者らは、2種類のピンチオフ電圧を有するFETを用
いたスイッチ回路装置を提案している(1993年電子
情報通信学会春季大会予稿集C−89およびIEEE JOURN
AL OF SOLID-STATE CIRCUITS,VOL.29,NO.10,OCTOBER 19
94,pp.1262-1269 )。
When the above switch circuit device is used as an antenna switch, the antenna is connected to the terminal A, the transmitting circuit is connected to the terminal B, and the receiving circuit is connected to the terminal C. In this case, a large amount of power needs to be transmitted between the terminals A and B during transmission, and a minute signal needs to be transmitted between the terminals A and C during reception. Therefore, the present inventors have proposed a switch circuit device using FETs having two types of pinch-off voltages (1993 IEICE Spring Conference Proceedings C-89 and IEEE JOURN.
AL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL.29, NO.10, OCTOBER 19
94, pp.1262-1269).

【0007】一方、本発明者らは、スイッチ回路装置の
端子B,C間にチップインダクタを付加することにより
高いアイソレーション(絶縁度)が得られることを報告
している(信学技報ED95−165,MW95−15
0,ICD95−221(1996−01))。
On the other hand, the present inventors have reported that a high isolation (insulation degree) can be obtained by adding a chip inductor between the terminals B and C of the switch circuit device (Communication Technical Report ED95). -165, MW95-15
0, ICD95-221 (1996-01)).

【0008】しかしながら、上記の技術に基づいて低電
圧動作および高出力伝送が可能なスイッチ回路装置を構
成しても、チップサイズの小型化を実現することがでな
い。本発明の目的は、低電圧動作および高出力伝送が可
能でかつ小型のスイッチ回路装置を提供することであ
る。
However, even if a switch circuit device capable of low-voltage operation and high-output transmission is constructed based on the above technique, it is not possible to reduce the chip size. An object of the present invention is to provide a small-sized switch circuit device capable of low voltage operation and high output transmission.

【0009】本発明の他の目的は、低電圧動作および高
出力伝送が可能でかつ優れた入出力電力伝送特性を有す
る小型のスイッチ回路装置を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a small switch circuit device capable of low voltage operation and high output transmission and having excellent input / output power transmission characteristics.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
者は、スイッチ回路装置の小型化を図るためにマルチゲ
ート電界効果トランジスタにおける電圧分配に着目し、
種々のシミュレーションおよび評価を行った結果、n本
のゲート電極を有するマルチゲート電界効果トランジス
タにおける電圧分配をn個の電界効果トランジスタの直
列接続における電圧分配と同等にすることが可能である
ことを見出し、以下の発明を創作した。
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention The present inventor has focused on voltage distribution in a multi-gate field effect transistor in order to reduce the size of a switch circuit device,
As a result of various simulations and evaluations, it was found that the voltage distribution in the multi-gate field effect transistor having n gate electrodes can be made equal to the voltage distribution in the series connection of n field effect transistors. Invented the following inventions.

【0011】第1の発明に係るスイッチ回路装置は、n
個のゲート電極を有するマルチゲート電界効果トランジ
スタを備える。マルチゲート電界効果トランジスタに接
続される信号源の内部抵抗および負荷抵抗の値をそれぞ
れRとし、マルチゲート電界効果トランジスタにより伝
送される電力における最大電圧振幅をVmax とした場合
に、マルチゲート電界効果トランジスタのピンチオフ電
圧VP 、耐圧Vr およびドレイン飽和電流IDSS は次式
(A)および(B)を満足する。
The switch circuit device according to the first invention is n
A multi-gate field effect transistor having a number of gate electrodes is provided. When the values of the internal resistance and the load resistance of the signal source connected to the multi-gate field effect transistor are R, and the maximum voltage amplitude of the power transmitted by the multi-gate field effect transistor is V max , the multi-gate field effect is obtained. The pinch-off voltage V P , breakdown voltage V r, and drain saturation current I DSS of the transistor satisfy the following expressions (A) and (B).

【0012】 |VP −Vr |>Vmax /(2n) ・・・(A) IDSS >Vmax /(2R) ・・・(B) 第1の発明に係るスイッチ回路装置において、マルチゲ
ート電界効果トランジスタのオフ時には、一端部のゲー
トとソースとの間および他端部のゲートとドレインとの
間に最大Vmax /(4n)の電圧が印加される。したが
って、式(A)を満足することにより、マルチゲート電
界効果トランジスタのゲート・ソース間およびゲート・
ドレイン間に印加される電圧が耐圧Vr とピンチオフ電
圧VP との範囲内になり、マルチゲート電界効果トラン
ジスタは完全なオフ状態を維持する。
| V P −V r |> V max /(2n)...(A ) I DSS > V max /(2R)...(B ) In the switch circuit device according to the first invention, When the gate field effect transistor is off, a maximum voltage V max / (4n) is applied between the gate and the source at one end and between the gate and the drain at the other end. Therefore, by satisfying the expression (A), the gate-source and gate-source of the multi-gate field effect transistor can be satisfied.
The voltage applied between the drains is within the range of the breakdown voltage V r and the pinch-off voltage V P, and the multi-gate field effect transistor maintains the complete off state.

【0013】また、マルチゲート電界効果トランジスタ
のオン時には、ソース・ドレイン間に流れる最大電流は
max /(2R)となる。したがって、式(B)を満足
することにより、入力電力に対する出力電力の線形性が
得られ、歪みのない信号伝送が可能となる。
When the multi-gate field effect transistor is turned on, the maximum current flowing between the source and drain is V max / (2R). Therefore, by satisfying the expression (B), the linearity of the output power with respect to the input power is obtained, and the signal transmission without distortion becomes possible.

【0014】この場合、ゲート電極の数nが大きくなる
ほど、マルチゲート電界効果トランジスタの一端部のゲ
ートとソースとの間および他端部のゲートとドレインと
の間に印加される最大電圧Vmax /(4n)は小さくな
るので、ゲート電極に印加する制御電圧を低くしてもマ
ルチゲート電界効果トランジスタを確実にオンオフさせ
ることができる。また、一端部のゲートとソースとの間
および他端部のゲートとドレインとの間に印加される最
大電圧Vmax /(4n)が小さくなることにより、大き
な電力に対してマルチゲート電界効果トランジスタをオ
フ状態に維持することが可能となる。
In this case, as the number n of gate electrodes increases, the maximum voltage V max / applied between the gate and the source at one end and between the gate and the drain at the other end of the multi-gate field effect transistor. Since (4n) becomes small, the multi-gate field effect transistor can be surely turned on / off even if the control voltage applied to the gate electrode is lowered. Further, since the maximum voltage V max / (4n) applied between the gate and the source at one end and between the gate and the drain at the other end becomes small, the multi-gate field effect transistor with respect to a large electric power is obtained. Can be maintained in the off state.

【0015】したがって、n個のシングルゲート電界効
果トランジスタの直列接続を用いた場合と同様に低い動
作電圧で高い電力をオンオフすることができる。しか
も、n個のゲート電極を有するマルチゲート電界効果ト
ランジスタは、n個のシングルゲート電界効果トランジ
スタの直列接続に比べて小さな面積に形成することがで
き、かつ低い挿入損失を維持することができるので、良
好な高周波特性を実現しつつスイッチ回路装置を小型化
することができる。
Therefore, high power can be turned on and off at a low operating voltage as in the case of using a series connection of n single gate field effect transistors. Moreover, since the multi-gate field effect transistor having n gate electrodes can be formed in a smaller area as compared with the series connection of n single gate field effect transistors, and a low insertion loss can be maintained. The switch circuit device can be downsized while realizing good high frequency characteristics.

【0016】したがって、低電圧動作および高出力伝送
が可能でかつ小型で安価なスイッチ回路装置が得られ
る。第2の発明に係るスイッチ回路装置は、共通端子と
第1の端子との間に接続されかつ第1の電力P1 の信号
を伝送する第1のマルチゲート電界効果トランジスタ
と、共通端子と第2の端子との間に接続されかつ第1の
電力P1 よりも小さい第2の電力P2 の信号を伝送する
第2のマルチゲート電界効果トランジスタとを備え、第
1のマルチゲート電界効果トランジスタは第1のピンチ
オフ電圧VP1を有し、第2のマルチゲート電界効果トラ
ンジスタは第1のピンチオフ電圧VP1よりも浅い第2の
ピンチオフ電圧VP2を有する。
Therefore, it is possible to obtain a small and inexpensive switch circuit device capable of low voltage operation and high output transmission. A switch circuit device according to a second aspect of the present invention includes a first multi-gate field effect transistor connected between a common terminal and a first terminal and transmitting a signal of a first power P 1 , a common terminal and a first multi-gate field effect transistor. A second multi-gate field effect transistor connected to the second terminal and transmitting a signal of a second power P 2 smaller than the first power P 1; Has a first pinch-off voltage V P1 and the second multi-gate field effect transistor has a second pinch-off voltage V P2 which is shallower than the first pinch-off voltage V P1 .

【0017】なお、ピンチオフ電圧が浅いとは、ピンチ
オフ電圧の絶対値が小さいことを意味し、ピンチオフ電
圧が深いとは、ピンチオフ電圧の絶対値が大きいことを
意味する。
The shallow pinch-off voltage means that the absolute value of the pinch-off voltage is small, and the deep pinch-off voltage means that the absolute value of the pinch-off voltage is large.

【0018】第2の発明に係るスイッチ回路装置におい
ては、第1のマルチゲート電界効果トランジスタにより
大きな電力の信号が伝送され、第2のマルチゲート電界
効果トランジスタにより小さな電力の信号が伝送され
る。
In the switch circuit device according to the second aspect of the invention, the first multi-gate field effect transistor transmits a large power signal and the second multi-gate field effect transistor transmits a small power signal.

【0019】第1のマルチゲート電界効果トランジスタ
は深いピンチオフ電圧Vを有するので、オン抵抗が低
く、かつドレイン飽和電流が大きい。したがって、大き
な電力の信号を歪みなく伝送することができる。一方、
第2のマルチゲート電界効果トランジスタは浅いピンチ
オフ電圧を有するので、第1のマルチゲート電界効果ト
ランジスタによる大きな電力の伝送時に完全なオフ状態
を維持することができる。
Since the first multi-gate field effect transistor has a deep pinch-off voltage V, it has a low on-resistance and a large drain saturation current. Therefore, a signal of high power can be transmitted without distortion. on the other hand,
Since the second multi-gate field effect transistor has a shallow pinch-off voltage, it is possible to maintain a complete off state during transmission of a large amount of power by the first multi-gate field effect transistor.

【0020】また、第2のマルチゲート電界効果トラン
ジスタにより伝送される信号は小さいので、第2のマル
チゲート電界効果トランジスタのピンチオフ電圧が浅く
ても、歪みのない信号伝送が可能となる。このとき、第
2のマルチゲート電界効果トランジスタにより伝送され
る電力が小さいので、第1のマルチゲート電界効果トラ
ンジスタのピンチオフ電圧が深くても、第1のマルチゲ
ート電界効果トランジスタは完全なオフ状態を維持する
ことができる。
Further, since the signal transmitted by the second multi-gate field effect transistor is small, it is possible to perform signal transmission without distortion even if the pinch-off voltage of the second multi-gate field effect transistor is shallow. At this time, since the power transmitted by the second multi-gate field effect transistor is small, even if the pinch-off voltage of the first multi-gate field effect transistor is deep, the first multi-gate field effect transistor is in a completely off state. Can be maintained.

【0021】特に、第1および第2のマルチゲート電界
効果トランジスタにより複数のシングルゲート電界効果
トランジスタの直列接続と同等の機能が達成されるの
で、良好な高周波特性を維持しつつ小型化を図ることが
できる。
In particular, the first and second multi-gate field effect transistors achieve a function equivalent to that of a plurality of single-gate field effect transistors connected in series. Therefore, it is possible to reduce the size while maintaining good high frequency characteristics. You can

【0022】したがって、低い動作電圧で高い電力およ
び低い電力の信号を歪みなく選択的に伝送することがで
きる小型で安価なスイッチ回路装置が得られる。第3の
発明に係るスイッチ回路装置は、第2の発明に係るスイ
ッチ回路装置の構成において、共通端子ならびに第1お
よび第2の端子に接続される信号源の内部抵抗および負
荷抵抗の値をそれぞれRとし、第1のマルチゲート電界
効果トランジスタのゲート数をn1 とし、第2のマルチ
ゲート電界効果トランジスタのゲート数をn2 とし、第
1の電力P1 における最大電圧振幅をV1maxとし、第2
の電力P2 における最大電圧振幅をV2maxとした場合
に、第1のマルチゲート電界効果トランジスタの第1の
ピンチオフ電圧VP1、耐圧Vr1およびドレイン飽和電流
DSS1ならびに第2のマルチゲート電界効果トランジス
タの第2のピンチオフ電圧VP2、耐圧Vr2およびドレイ
ン飽和電流IDSS2が、次式(C)、(D)、(E)およ
び(F)を満足するものである。
Therefore, it is possible to obtain a small and inexpensive switch circuit device capable of selectively transmitting high power and low power signals at a low operating voltage without distortion. A switch circuit device according to a third aspect of the present invention is the switch circuit device according to the second aspect, wherein the internal terminal and the load resistance of the signal source connected to the common terminal and the first and second terminals are respectively set. R, the number of gates of the first multi-gate field effect transistor is n 1 , the number of gates of the second multi-gate field effect transistor is n 2, and the maximum voltage amplitude at the first power P 1 is V 1max , Second
Of the first multi-gate field effect transistor, the first pinch-off voltage V P1 , the withstand voltage V r1, the drain saturation current I DSS1 and the second multi-gate field effect, where V 2max is the maximum voltage amplitude of the power P 2 of The second pinch-off voltage V P2 , breakdown voltage V r2, and drain saturation current I DSS2 of the transistor satisfy the following expressions (C), (D), (E), and (F).

【0023】 |VP1−Vr1|>V2max/(2n1 ) ・・・(C) IDSS1>V1max/(2R) ・・・(D) |VP2−Vr2|>V1max/(2n2 ) ・・・(E) IDSS2>V2max/(2R) ・・・(F) 第3の発明に係るスイッチ回路装置においては、式
(D)を満足することにより、第1のマルチゲート電界
効果トランジスタのオン時に、第1のマルチゲート電界
効果トランジスタが第1の電力P1 の信号を歪みなく伝
送することができる。このとき、式(E)を満足するこ
とにより、第2のマルチゲート電界効果トランジスタが
第1の電力P1 に対して完全なオフ状態を維持すること
ができる。一方、式(F)を満足することにより、第2
のマルチゲート電界効果トランジスタのオン時に、第2
のマルチゲート電界効果トランジスタが第2の電力P2
の信号を歪みなく伝送することができる。このとき、式
(C)を満足することにより、第1のマルチゲート電界
効果トランジスタが第2の電力P2 に対して完全なオフ
状態を維持することができる。
│V P1 -V r1 │> V 2max / (2n 1 ) ... (C) I DSS1 > V 1max / (2R) ・ ・ ・ (D) │V P2- V r2 │> V 1max / (2n 2) in the switch circuit device according to ··· (E) I DSS2> V 2max / (2R) ··· (F) the third invention, by satisfying the formula (D), first When the multi-gate field effect transistor is turned on, the first multi-gate field effect transistor can transmit the signal of the first power P 1 without distortion. At this time, by satisfying the expression (E), the second multi-gate field effect transistor can maintain a complete off state with respect to the first power P 1 . On the other hand, by satisfying the formula (F), the second
When the multi-gate field effect transistor of is turned on, the second
The multi-gate field effect transistor of the second power P 2
Can be transmitted without distortion. At this time, by satisfying the expression (C), the first multi-gate field effect transistor can maintain a complete off state with respect to the second power P 2 .

【0024】したがって、低い動作電圧で大きい電力お
よび小さい電力の信号を歪みなくかつ信号の漏れを生じ
ることなく選択的に伝送することができる小型で安価な
スイッチ回路装置が得られる。
Therefore, it is possible to obtain a small and inexpensive switch circuit device capable of selectively transmitting a signal of high power and a signal of low power at a low operating voltage without distortion and without causing signal leakage.

【0025】第4の発明に係るスイッチ回路装置は、第
2または第3の発明に係るスイッチ回路装置の構成にお
いて、第1の端子と第2の端子との間に接続されたイン
ダクタをさらに備えたものである。
A switch circuit device according to a fourth invention is the switch circuit device according to the second or third invention, further comprising an inductor connected between the first terminal and the second terminal. It is a thing.

【0026】第4の発明に係るスイッチ回路装置におい
ては、第1の端子と第2の端子との間に接続されたイン
ダクタとオフ状態のマルチゲート電界効果トランジスタ
のソース・ドレイン間容量とが共振を起こし、特定の周
波数領域で高いアイソレーションが得られる。したがっ
て、低い動作電圧で大きな電力および小さな電力の信号
を選択的に伝送可能で、かつ高いアイソレーションを有
する小型で安価なスイッチ回路装置が得られる。
In the switch circuit device according to the fourth aspect of the invention, the inductor connected between the first terminal and the second terminal and the source-drain capacitance of the off-state multi-gate field effect transistor resonate. Causes high isolation in a specific frequency range. Therefore, it is possible to obtain a small and inexpensive switch circuit device capable of selectively transmitting a signal of high power and a signal of low power at a low operating voltage and having high isolation.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明する
に前に、まず、図1〜図18を用いて本発明のスイッチ
回路装置の基本原理を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Before describing the embodiments of the present invention, the basic principle of the switch circuit device of the present invention will be described first with reference to FIGS.

【0028】図1は2つのシングルゲートFETからな
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、3つの端子A,B,Cを有し、端子A,B間
にシングルゲートFET30が接続され、端子A,C間
にシングルゲートFET40が接続されている。FET
30,40のゲートにはそれぞれゲート抵抗を介して互
いに相補な制御電圧VCTL , /VCTL が与えられる。端
子Aには信号源SGが接続され、端子B,Cにはそれぞ
れ負荷が接続される。図において、Riは信号源SGの
内部抵抗を表し、RLは負荷抵抗を表す。
FIG. 1 is a circuit diagram of a switch circuit device composed of two single gate FETs. The switch circuit device of FIG. 1 has three terminals A, B and C, a single gate FET 30 is connected between the terminals A and B, and a single gate FET 40 is connected between the terminals A and C. FET
Control voltages V CTL and / V CTL which are complementary to each other are applied to the gates of 30 and 40 via gate resistors. A signal source SG is connected to the terminal A, and loads are connected to the terminals B and C, respectively. In the figure, Ri represents the internal resistance of the signal source SG, and RL represents the load resistance.

【0029】ここで、FET30がオンし、FET40
がオフしているものとする。この場合、信号源SGの内
部抵抗Ri、FET30および負荷抵抗RLに電流が流
れる。信号源SGからスイッチ回路装置に入力される電
力をPとし、内部抵抗Riおよび負荷抵抗RLの抵抗値
をそれぞれRとすると、信号源SGの最大電圧振幅V
max は次式で与えられる。
At this point, the FET 30 turns on and the FET 40
Is off. In this case, within the signal source SG
Current flows through the partial resistance Ri, the FET 30, and the load resistance RL.
It is. Electric power input from the signal source SG to the switch circuit device
The force is P and the resistance values of the internal resistance Ri and the load resistance RL
And R respectively, the maximum voltage amplitude V of the signal source SG
maxIs given by the following equation.

【0030】 Vmax =√(4R・P)・√2 ・・・(1) 通常、抵抗値Rは50Ωである。内部抵抗Riの抵抗値
および負荷抵抗RLの抵抗値が等しいので、端子Aに印
加される最大電圧はVmax /2となる。このとき、FE
T40はオフしているので、端子A,C間に印加される
最大電圧もVma x /2となる。
V max = √ (4R · P) · √2 (1) Usually, the resistance value R is 50Ω. Since the resistance value of the internal resistance Ri and the resistance value of the load resistance RL are equal, the maximum voltage applied to the terminal A is V max / 2. At this time, FE
T40 so turned off, it becomes the terminal A, the maximum voltage V ma x / 2 that is applied between the C.

【0031】図2はオフ状態にあるFET40の模式的
断面図である。図2においてGaAs基板100上にP
- 層107が形成されている。P- 層107上にソース
(またはドレイン)となるn++層101およびドレイン
(またはソース)となるn++層102が所定間隔を隔て
て形成され、n++層101,102間にn層103が形
成されている。n層103上にはゲート電極104が形
成されている。ゲート電極104とn++層101との間
にはゲート・ソース間容量Cgsが存在し、ゲート電極1
04とn++層102との間にはゲート・ドレイン間容量
gdが存在し、n++層101,102間にはソース・ド
レイン間容量Cdsが存在する。
FIG. 2 is a schematic sectional view of the FET 40 in the off state. In FIG. 2, P on the GaAs substrate 100
- layer 107 is formed. An n ++ layer 101 serving as a source (or a drain) and an n ++ layer 102 serving as a drain (or a source) are formed on the P layer 107 at a predetermined interval, and n between the n ++ layers 101 and 102 is n. The layer 103 is formed. A gate electrode 104 is formed on the n layer 103. A gate-source capacitance C gs exists between the gate electrode 104 and the n ++ layer 101, and the gate electrode 1
A gate-drain capacitance C gd exists between 04 and the n ++ layer 102, and a source-drain capacitance C ds exists between the n ++ layers 101 and 102.

【0032】図3に図2のFET40の等価回路図を示
す。FET40において、ゲートに対してソースおよび
ドレインが対称な構造を有する場合には、Cgs=Cgd
なり、ゲート・ソース間およびゲート・ドレイン間に電
圧が等分配される。したがって、ゲート・ソース間およ
びゲート・ドレイン間に印加される最大電圧はVmax
4となる。
FIG. 3 shows an equivalent circuit diagram of the FET 40 of FIG. In the FET 40, when the source and the drain have a symmetrical structure with respect to the gate, C gs = C gd , and the voltage is equally distributed between the gate and the source and between the gate and the drain. Therefore, the maximum voltage applied between the gate and the source and between the gate and the drain is V max /
It becomes 4.

【0033】次に、図4は4つのシングルゲートFET
からなるスイッチ回路装置の回路図である。図4のスイ
ッチ回路装置においては、端子A,B間に2つのシング
ルゲートFET11,12が直列に接続され、端子A,
C間に2つのシングルゲートFET21,22が直列に
接続されている。
Next, FIG. 4 shows four single gate FETs.
It is a circuit diagram of a switch circuit device consisting of. In the switch circuit device of FIG. 4, two single gate FETs 11 and 12 are connected in series between terminals A and B,
Two single gate FETs 21 and 22 are connected between C in series.

【0034】ここで、FET11,12がオンし、FE
T21,22がオフしているものとする。この場合、端
子Aに印加される最大電圧はVmax /2となるので、端
子A,C間に印加される最大電圧もVmax /2となる。
したがって、FET21,22が同じ特性を有する場合
には、FET21,22のソース・ドレイン間に印加さ
れる最大電圧はそれぞれVmax /4となる。
At this time, the FETs 11 and 12 are turned on, and the FE
It is assumed that T21 and 22 are off. In this case, since the maximum voltage applied to the terminal A is V max / 2, the maximum voltage applied between the terminals A and C is also V max / 2.
Therefore, when the FETs 21 and 22 have the same characteristics, the maximum voltage applied between the source and drain of the FETs 21 and 22 is V max / 4, respectively.

【0035】図5はオフ状態にあるFET21,22の
模式的断面図である。図5において、FET21,22
の各々の構造は、図2に示したFET40の構造と同様
である。FET21のn++層102とFET22のn++
層101とは金属層105により接続されている。これ
らのn++層102およびn++層101を共通のn++層1
06で置き換えれば、図6に示す構造となる。この構造
においては、n++層106がFET21のドレイン(ま
たはソース)およびFET22のソース(またはドレイ
ン)となる。
FIG. 5 is a schematic sectional view of the FETs 21 and 22 in the off state. In FIG. 5, FETs 21 and 22
The structure of each is similar to that of the FET 40 shown in FIG. FET 21 n + + layer 102 and FET 22 n + +
It is connected to the layer 101 by the metal layer 105. These n ++ layers 102 and n ++ layers 101 are common n ++ layers 1
If replaced with 06, the structure shown in FIG. 6 is obtained. In this structure, the n ++ layer 106 serves as the drain (or source) of the FET 21 and the source (or drain) of the FET 22.

【0036】図7に図6のFET21,22の等価回路
図を示す。こららのFET21,22において、ゲート
に対してソースおよびドレインが対称な構造を有する場
合には、Cgs=Cgdとなり、ゲート・ソース間およびゲ
ート・ドレイン間に印加される最大電圧はそれぞれV
max /8となる。
FIG. 7 shows an equivalent circuit diagram of the FETs 21 and 22 shown in FIG. In these FETs 21 and 22, when the source and drain have a symmetrical structure with respect to the gate, C gs = C gd , and the maximum voltage applied between the gate and the source and between the gate and the drain is V, respectively.
It becomes max / 8.

【0037】図6の構造においてn++層106を取り除
くと、図8に示すデュアルゲートFET20の構造とな
る。図8のデュアルゲートFET20においては、Ga
As基板100上のP- 層107上に、ソース(または
ドレイン)となるn++層101およびドレイン(または
ソース)となるn++層102が所定間隔を隔てて形成さ
れ、n++層101,102間にn層103が形成されて
いる。n層103上には2つのゲート電極104が形成
されている。
When the n ++ layer 106 is removed in the structure of FIG. 6, the structure of the dual gate FET 20 shown in FIG. 8 is obtained. In the dual gate FET 20 of FIG.
P on As substrate 100 - on the layer 107, n ++ layer 102 serving as a source (or drain) and a n ++ layer 101 and the drain (or source) is formed at a predetermined distance, n ++ layer An n layer 103 is formed between 101 and 102. Two gate electrodes 104 are formed on the n layer 103.

【0038】図9に図8のFET20の等価回路図を示
す。このFET20においては、2つのゲート間の容量
は図7に示したFET21のゲート・ドレイン間容量C
gdおよびFET22のゲート・ソース間容量Cgsの合成
容量となり、Cgs/2となる。
FIG. 9 shows an equivalent circuit diagram of the FET 20 shown in FIG. In this FET 20, the capacitance between the two gates is the gate-drain capacitance C of the FET 21 shown in FIG.
The combined capacitance of gd and the gate-source capacitance C gs of the FET 22 is C gs / 2.

【0039】ソース・ドレイン間に印加される最大電圧
はVmax /2であるので、一方のゲートとソースとの間
および他方のゲートとドレインとの間に印加される最大
電圧はそれぞれVmax /8となり、2つのゲート間に印
加される最大電圧はVmax /4となる。
Since the maximum voltage applied between the source and the drain is V max / 2, the maximum voltage applied between one gate and the source and between the other gate and the drain is V max /, respectively. 8 and the maximum voltage applied between the two gates is V max / 4.

【0040】このように、直列に接続された2つのシン
グルゲートFETを1つのデュアルゲートFETで置き
換えた場合にも、同様の電圧分配が起こることがわか
る。図10は2つのデュアルゲートFETからなるスイ
ッチ回路装置の回路図である。図10のスイッチ回路装
置においては、端子A,B間にデュアルゲートFET1
0が接続され、端子A,C間にデュアルゲートFET2
0が接続されている。FET10の2つのゲートにはゲ
ート抵抗を介して制御電圧VCTL 与えられ、FET20
の2つのゲートにはゲート抵抗を介して制御電圧/V
CTL が与えられる。
As described above, it is understood that similar voltage distribution occurs even when two single gate FETs connected in series are replaced by one dual gate FET. FIG. 10 is a circuit diagram of a switch circuit device including two dual gate FETs. In the switch circuit device of FIG. 10, a dual gate FET1 is provided between terminals A and B.
0 is connected, and dual gate FET2 is connected between terminals A and C.
0 is connected. The control voltage V CTL is applied to the two gates of the FET 10 via the gate resistance,
Control voltage / V to the two gates of
CTL is given.

【0041】ここで、FET10がオンし、FET20
がオフしているものとする。この場合、端子Aに印加さ
れる最大電圧はVmax /2となるので、図9を用いて説
明したように、FET20の一方のゲートとソースとの
間および他方のゲートとドレインとの間に印加される最
大電圧はそれぞれVmax /8となる。
At this time, the FET 10 is turned on and the FET 20
Is off. In this case, since the maximum voltage applied to the terminal A is V max / 2, as described with reference to FIG. 9, between the one gate and the source of the FET 20 and the other gate and the drain of the FET 20. The maximum voltage applied is V max / 8, respectively.

【0042】したがって、図4のスイッチ回路装置にお
ける2つのシングルゲートFET11,12を1つのデ
ュアルゲートFET10で置き換え、かつ2つのシング
ルゲートFET21,22を1つのデュアルゲートFE
T20で置き換えることにより、同じ電圧配分を保ちな
がらスイッチ回路装置の小型化を図ることが可能とな
る。
Therefore, the two single gate FETs 11 and 12 in the switch circuit device of FIG. 4 are replaced with one dual gate FET 10, and the two single gate FETs 21 and 22 are replaced with one dual gate FE.
By replacing with T20, it becomes possible to reduce the size of the switch circuit device while maintaining the same voltage distribution.

【0043】次に、図10のスイッチ回路装置における
デュアルゲートFET10,20の特性を図1のスイッ
チ回路装置におけるシングルゲートFET30,40の
特性と比較しながら説明する。図11はFETにおける
ドレイン電流ID −ゲート電圧VG 特性を示す図であ
る。FETをオフ状態にするためには、ゲート電圧VG
をピンチオフ電圧VP よりも低く設定する必要がある。
Next, the characteristics of the dual gate FETs 10 and 20 in the switch circuit device of FIG. 10 will be described in comparison with the characteristics of the single gate FETs 30 and 40 of the switch circuit device of FIG. Figure 11 is the drain current I D in the FET - a diagram showing the gate voltage V G characteristics. To turn off the FET, the gate voltage V G
Must be set lower than the pinch-off voltage V P.

【0044】図1のスイッチ回路装置においては、オフ
状態にあるFET40のゲート・ソース間に印加される
最大電圧はVmax /4となる。したがって、予め定めら
れたオフ時の制御電圧/VCTL が与えられたときにFE
T40がオフ状態を維持するためには、図11(a)に
示すように、オフ時の制御電圧/VCTL にVmax /4を
加えた値よりもピンチオフ電圧VP が浅い(0Vに近
い)ことが必要である。
In the switch circuit device of FIG. 1, the maximum voltage applied between the gate and the source of the FET 40 in the off state is V max / 4. Therefore, when the predetermined off-time control voltage / V CTL is applied, the FE
In order to maintain T40 in the OFF state, as shown in FIG. 11A, the pinch-off voltage V P is shallower (close to 0 V) than the value obtained by adding V max / 4 to the control voltage / V CTL during OFF. )It is necessary.

【0045】一方、図10のスイッチ回路装置において
は、オフ状態にあるFET20の一方のゲートとソース
との間に印加される最大電圧はVmax /8となる。した
がって、予め定められたオフ時の制御電圧/VCTL が与
えられたときにFET20がオフ状態を維持するために
は、図11(b)に示すように、オフ時の制御電圧/V
CTL にVmax /8を加えた値よりもピンチオフ電圧VP
が浅い(0Vに近い)ことが必要である。
On the other hand, in the switch circuit device of FIG. 10, the maximum voltage applied between the one gate and the source of the FET 20 in the off state is V max / 8. Therefore, in order to maintain the OFF state of the FET 20 when the predetermined off-time control voltage / V CTL is applied, as shown in FIG. 11B, the off-time control voltage / V CTL is set.
The pinch-off voltage V P is higher than the value obtained by adding V max / 8 to CTL.
Is required to be shallow (close to 0V).

【0046】ここで、FETにおけるピンチオフ電圧と
直流特性の関係を説明する。図12はピンチオフ電圧V
P =−2.4VのFETおよびピンチオフ電圧VP =−
0.8VのFETにおけるドレイン電流ID −ソース・
ドレイン間電圧VDS特性を示す図である。ゲート幅WG
は1000μmであり、ゲート電圧VG は0Vである。
Here, the relationship between the pinch-off voltage and the DC characteristic of the FET will be described. FIG. 12 shows the pinch-off voltage V
P = -2.4V of the FET and the pinch-off voltage V P = -
Drain current I D −source of 0.8 V FET
It is a diagram showing the drain voltage V DS characteristics. Gate width W G
Is 1000 μm and the gate voltage V G is 0V.

【0047】この特性曲線の線形領域におけるソース・
ドレイン間電圧VDSとドレイン電流ID の比がオン抵抗
に相当し、飽和領域におけるドレイン電流ID がドレイ
ン飽和電流IDSS に相当する。図12からわかるよう
に、ピンチオフ電圧VP が深いほどオン抵抗が小さく、
ドレイン飽和電流IDSS が大きい。したがって、ピンチ
オフ電圧VP が深いほど良好な直流特性が得られること
がわかる。
The source in the linear region of this characteristic curve
The ratio of the drain voltage V DS and drain current I D corresponds to the on-resistance, the drain current I D in the saturation region corresponds to the drain saturation current I DSS. As can be seen from FIG. 12, the deeper the pinch-off voltage V P , the smaller the on-resistance.
The drain saturation current I DSS is large. Therefore, it can be seen that the deeper the pinch-off voltage V P, the better the direct current characteristic can be obtained.

【0048】ここで、動作電圧が低い場合を考える。例
えば、オフ時の制御電圧/VCTL を−2.4Vに設定す
る。信号源SGからの入力電力が22dBm(=158
mW)である場合には、信号源SGの最大電圧振幅V
max は7.9V(=約8V)となる。
Here, consider the case where the operating voltage is low. For example, the control voltage / V CTL when off is set to -2.4V. The input power from the signal source SG is 22 dBm (= 158
mW), the maximum voltage amplitude V of the signal source SG
max becomes 7.9V (= about 8V).

【0049】この場合、図1のスイッチ回路装置におい
ては、FET40のゲート・ソース間電圧はVmax /4
=2Vとなる。FET40をオフ状態に維持するために
は、ピンチオフ電圧VP は−0.4Vよりも浅いことが
必要である。すなわち、FET40としては−0.4V
よりも浅いピンチオフ電圧VP を有するFETを用いる
必要がある。このようにピンチオフ電圧VP が浅いFE
Tは作製が困難である。また、作製できたとしても、オ
ン抵抗が高く、またドレイン飽和電流が小さくなり、直
流特性が悪い。
In this case, in the switch circuit device of FIG. 1, the gate-source voltage of the FET 40 is V max / 4.
= 2V. In order to maintain the FET 40 in the off state, the pinch-off voltage V P needs to be shallower than −0.4V. That is, as the FET 40, -0.4V
It is necessary to use an FET having a shallower pinch-off voltage V P. In this way, the FE having a shallow pinch-off voltage V P
T is difficult to make. Even if it can be manufactured, the on-resistance is high, the drain saturation current is small, and the direct current characteristics are poor.

【0050】一方、図10のスイッチ回路装置において
は、FET20の一方のゲートとソースとの間に印加さ
れる最大電圧はVmax /8=1Vとなる。FET20を
オフ状態に維持するためには、ピンチオフ電圧VP は−
1.4Vよりも浅いことが必要である。すなわち、FE
T20としては−1.4Vよりも浅いピンチオフ電圧V
P を有するFETを用いればよい。
On the other hand, in the switch circuit device of FIG. 10, the maximum voltage applied between the one gate and the source of the FET 20 is V max / 8 = 1V. In order to maintain the FET 20 in the off state, the pinch-off voltage V P is −
It needs to be shallower than 1.4V. That is, FE
T20 is shallower than -1.4V pinch-off voltage V
An FET having P may be used.

【0051】このように、図10のスイッチ回路装置で
は、図1のスイッチ回路装置に比べて深いピンチオフ電
圧VP を有するFETを用いることができる。したがっ
て、動作電圧を低くしても良好な直流特性が得られる。
また、図10のスイッチ回路装置を図4のスイッチ回路
装置と比較すると、FETの数が少なくなるので、小型
化を図ることができる。
As described above, in the switch circuit device of FIG. 10, an FET having a deeper pinch-off voltage V P can be used as compared with the switch circuit device of FIG. Therefore, good DC characteristics can be obtained even if the operating voltage is lowered.
Further, when the switch circuit device of FIG. 10 is compared with the switch circuit device of FIG. 4, the number of FETs is reduced, so that the size can be reduced.

【0052】以上の結果から、スイッチ回路装置をマル
チゲートFETで構成することにより低電圧動作および
高出力伝送を実現しつつかつ小型化が図られる。図13
は2つのマルチゲートFETからなるスイッチ回路装置
の回路図である。図13のスイッチ回路装置において
は、端子A,B間にマルチゲートFET10nが接続さ
れ、端子A,C間にマルチゲートFET20nが接続さ
れている。マルチゲートFET10n,20nのゲート
数はn本である。nは2以上の整数である。FET10
nのn本のゲートにはゲート抵抗を介して制御電圧V
CTL が与えられ、FET20nのn本のゲートにはゲー
ト抵抗を介して制御電圧/VCT L が与えられる。ここ
で、FET10nがオンし、FET20nがオフしてい
るものとする。
From the above results, by constructing the switch circuit device with the multi-gate FET, it is possible to realize a low voltage operation and a high output transmission and also to reduce the size. FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram of a switch circuit device including two multi-gate FETs. In the switch circuit device of FIG. 13, the multi-gate FET 10n is connected between the terminals A and B, and the multi-gate FET 20n is connected between the terminals A and C. The number of gates of the multi-gate FETs 10n and 20n is n. n is an integer of 2 or more. FET10
The control voltage V is applied to the n gates of n through the gate resistance.
CTL is applied, and the control voltage / V CT L is applied to the n gates of the FET 20n via the gate resistance. Here, it is assumed that the FET 10n is turned on and the FET 20n is turned off.

【0053】図14に図13のスイッチ回路装置と等価
な電圧分配を有するスイッチ回路装置の回路図を示す。
図14のスイッチ回路装置においては、端子A,B間に
n個のシングルゲートFET11,12,…,1nが接
続され、端子A,C間にn個のシングルゲートFET2
1,22,…,2nが接続されている。
FIG. 14 shows a circuit diagram of a switch circuit device having a voltage distribution equivalent to that of the switch circuit device of FIG.
In the switch circuit device of FIG. 14, n single gate FETs 11, 12, ..., 1n are connected between terminals A and B, and n single gate FETs 2 are connected between terminals A and C.
1, 2, 2, ..., 2n are connected.

【0054】FET11〜1nのゲートにはゲート抵抗
を介して制御電極VCTL が与えられ、FET21〜2n
のゲートにはゲート抵抗を介して制御電圧/VCTL が与
えられる。ここで、FET11〜1nがオンし、FET
21〜2nがオフしているものとする。
The control electrodes V CTL are applied to the gates of the FETs 11 to 1n via gate resistances, and the FETs 21 to 2n are
The control voltage / V CTL is applied to the gate of the gate via the gate resistance. Here, the FETs 11 to 1n are turned on,
It is assumed that 21 to 2n are off.

【0055】この場合、端子Aに印加される最大電圧は
max /2となるので、各FET21〜2nのソース・
ドレイン間に印加される最大電圧はVmax /(2n)と
なり、ゲート・ソース間およびゲート・ドレイン間に印
加される最大電圧はそれぞれVmax /(4n)となる。
In this case, since the maximum voltage applied to the terminal A is V max / 2, the source / source of each FET 21 to 2n is
The maximum voltage applied between the drains is V max / (2n), and the maximum voltage applied between the gate and the source and between the gate and the drain is V max / (4n).

【0056】図13のスイッチ回路装置は図14のスイ
ッチ回路装置と等価な電圧分配を有するので、FET2
0nの一端部のゲートとソースとの間および他端部のゲ
ートとドレインとの間に印加される最大電圧はそれぞれ
max /(4n)となる。
The switch circuit device of FIG. 13 has a voltage distribution equivalent to that of the switch circuit device of FIG.
The maximum voltage applied between the gate and the source at the one end of 0n and between the gate and the drain at the other end is V max / (4n).

【0057】図15にFETのドレイン電流ID −ゲー
ト電圧VG 特性と入力電圧との関係を示す。図13のス
イッチ回路装置において、オフ状態にあるFET20n
の一端部のゲートとソースとの間および他端部のゲート
とドレインとの間にそれぞれ印加される最大電圧はV
max /(4n)となる。したがって、オフ時の制御電圧
/VCTL がゲート電圧VG として与えられたときにFE
T20nがオフ状態を維持するためには、図15に示す
ように、制御電圧/VCTL を中心として振れる電圧振幅
がピンチオフ電圧VP と耐圧Vr との間になければなら
ない。すなわち、次式が成り立つ必要がある。
FIG. 15 shows the relationship between the drain current ID -gate voltage V G characteristic of the FET and the input voltage. In the switch circuit device of FIG. 13, the FET 20n in the off state
The maximum voltage applied between the gate and source at one end and between the gate and drain at the other end is V
It becomes max / (4n). Therefore, when the off-time control voltage / V CTL is given as the gate voltage V G , the FE
In order for T20n to maintain the off state, as shown in FIG. 15, the voltage amplitude swinging around the control voltage / V CTL must be between the pinch-off voltage V P and the breakdown voltage V r . That is, the following formula needs to hold.

【0058】 |VP −Vr |>Vmax /(2n) ・・・(2) また、図16に図13のスイッチ回路装置のFETにお
けるドレイン電流ID−ソース・ドレイン間電圧VDS
性と負荷線と関係を示す。オン状態のFET10nに印
加される電圧をVABすると、信号源SGの電圧が最大振
幅のとき、FET10nには次式で示されるドレイン電
流ID が流れる。
| V P −V r |> V max / (2n) (2) Further, FIG. 16 shows the drain current I D −source-drain voltage V DS characteristic in the FET of the switch circuit device of FIG. Shows the relationship with the load line. When the voltage applied to the FET 10n in the ON state is V AB , when the voltage of the signal source SG has the maximum amplitude, the drain current I D represented by the following equation flows through the FET 10n.

【0059】 ID =−VAB/(2R)+Vmax /(2R)・・・(3) オン状態のFET10nの抵抗が非常に小さいと仮定す
ると、VAB=0となり、上式(3)は次式のようにな
る。
I D = −V AB / (2R) + V max / (2R) (3) Assuming that the resistance of the FET 10n in the ON state is very small, V AB = 0, and the above equation (3) Is as follows.

【0060】 ID =Vmax /(2R) ・・・(4) したがって、VDS=0のとき、すなわちオン状態でのド
レイン電流ID はVma x /(2R)となる。また、ID
=0となる状態、すなわちオフ状態では、上述した議論
から、FETのソース・ドレイン間に印加される最大電
圧はVmax /(2n)となる。したがって、オン状態の
FET10nにおける最大電圧振幅時の負荷線は、図1
6に示すようになる。
[0060] I D = V max / (2R ) ··· (4) Therefore, when V DS = 0, that is, the drain current I D in the ON state becomes V ma x / (2R). Also, I D
In the state where = 0, that is, in the off state, the maximum voltage applied between the source and drain of the FET is V max / (2n) from the above discussion. Therefore, the load line at the maximum voltage amplitude in the FET 10n in the ON state is as shown in FIG.
As shown in FIG.

【0061】図16からわかるように、最大Vmax
(2R)のドレイン電流VDSが流れた状態でも線型性を
保つには、FETの飽和ドレイン電流IDSS がその最大
電流以上必要となる。したがって、オン状態のFET1
0nの飽和ドレイン電流IDSSは次式を満たす必要があ
る。
As can be seen from FIG. 16, the maximum V max /
In order to maintain the linearity even when the drain current V DS of (2R) flows, the saturated drain current I DSS of the FET needs to be equal to or larger than the maximum current. Therefore, FET1 in the ON state
The saturated drain current I DSS of 0n needs to satisfy the following equation.

【0062】 IDSS >Vmax /(2R) ・・・(5) 上記の考察から、図13のスイッチ回路装置におけるF
ET10n,20nはオフ時の条件から式(2)を満た
し、オン時の条件から式(5)を満たす必要がある。
I DSS > V max / (2R) (5) From the above consideration, F in the switch circuit device of FIG.
The ETs 10n and 20n need to satisfy the formula (2) from the off condition and the formula (5) from the on condition.

【0063】以上の結果、式(2)および(5)を満た
すようなピンチオフ電圧VP を有するマルチゲートFE
Tを用いることにより、低い動作電圧で信号の漏れを生
じることなくかつ信号歪みのない高出力伝送が可能な小
型のスイッチ回路装置が実現される。
As a result of the above, the multi-gate FE having the pinch-off voltage V P that satisfies the expressions (2) and (5).
By using T, it is possible to realize a small switch circuit device capable of high output transmission without signal leakage at a low operating voltage and without signal distortion.

【0064】図17は4つのマルチゲートFETからな
るシャントスイッチ回路装置の回路図である。図17の
スイッチ回路装置においては、端子A,B間にマルチゲ
ートFET10nが接続され、端子A,C間にマルチゲ
ートFET20nが接続されている。また、端子Bと接
地端子との間にマルチゲートFET50nが接続され、
端子Cと接地端子との間にマルチゲートFET60nが
接続されている。マルチゲートFET10n,20n,
50n,60nのゲート数はn本である。
FIG. 17 is a circuit diagram of a shunt switch circuit device including four multi-gate FETs. In the switch circuit device of FIG. 17, the multi-gate FET 10n is connected between the terminals A and B, and the multi-gate FET 20n is connected between the terminals A and C. Also, a multi-gate FET 50n is connected between the terminal B and the ground terminal,
The multi-gate FET 60n is connected between the terminal C and the ground terminal. Multi-gate FETs 10n, 20n,
The number of gates of 50n and 60n is n.

【0065】FET10nのn本のゲートおよびFET
60nのn本のゲートにはそれぞれゲート抵抗を介して
制御電圧VCTL が与えられる。また、FET20nのn
本のゲートおよびFET50nのn本のゲートにはそれ
ぞれゲート抵抗を介して制御電圧/VCTL が与えられ
る。ここで、FET10n,60nがオンし、FET2
0n,50nがオフしているものとする。
N gates of FET 10n and FET
The control voltage V CTL is applied to each of n gates of 60n via a gate resistance. In addition, n of the FET 20n
A control voltage / V CTL is applied to the gates of the FET and the n gates of the FET 50n through gate resistors. At this time, the FETs 10n and 60n are turned on, and the FET2
It is assumed that 0n and 50n are off.

【0066】図18に図17のスイッチ回路装置と等価
な電圧分配を有するスイッチ回路装置の回路図を示す。
図18のスイッチ回路装置においては、端子A,B間に
n個のシングルゲートFET11,12,…,1nが接
続され、端子A,C間にn個のシングルゲートFET2
1,22,…、2nが接続されている。また、端子Bと
接地端子との間にn個のシングルゲートFET51,5
2,…,5nが接続され、端子Cと接地端子との間にn
個のシングルゲートFET61,62,…,6nが接続
されている。
FIG. 18 shows a circuit diagram of a switch circuit device having a voltage distribution equivalent to that of the switch circuit device of FIG.
In the switch circuit device of FIG. 18, n single gate FETs 11, 12, ..., 1n are connected between terminals A and B, and n single gate FETs 2 are connected between terminals A and C.
1, 2, 2, ..., 2n are connected. In addition, n single gate FETs 51 and 5 are provided between the terminal B and the ground terminal.
2, ..., 5n are connected, and n is provided between the terminal C and the ground terminal.
The single gate FETs 61, 62, ..., 6n are connected.

【0067】FET11〜1nおよびFET61〜6n
のゲートにはそれぞれゲート抵抗を介して制御電圧V
CTL が与えられ、FET21〜2nおよびFET51〜
5nのゲートにはそれぞれゲート抵抗を介して制御電圧
/VCTL が与えられる。FET11〜1nがFET10
nに対応し、FET21〜2nがFET20nに対応
し、FET51〜5nがFET50nに対応し、FET
61〜6nがFET60nに対応する。
FET 11 to 1n and FET 61 to 6n
The control voltage V is applied to each gate via the gate resistance.
CTL is given, and FET21-2n and FET51-
A control voltage / V CTL is applied to the gate of 5n via a gate resistor. FET11 ~ 1n is FET10
FETs 21 to 2n correspond to FET 20n, FETs 51 to 5n correspond to FET 50n, and FETs correspond to n.
61 to 6n correspond to the FET 60n.

【0068】FET11〜1nおよびFET61〜6n
がオンし、FET21〜2nおよびFET51〜5nが
オフしている場合、端子Aに印加される最大電圧はV
max /2となる。したがって、各FET21〜2nのソ
ース・ドレイン間に印加される最大電圧はVmax /(2
n)となり、ゲート・ソース間およびゲート・ドレイン
間に印加される最大電圧はそれぞれVmax /(4n)と
なる。同様に、各FET51〜5nのソース・ドレイン
間に印加される最大電圧はVmax /(2n)となり、ゲ
ート・ソース間およびゲート・ドレイン間に印加される
最大電圧はそれぞれVmax /(4n)となる。
FET 11 to 1n and FET 61 to 6n
Is on and the FETs 21 to 2n and the FETs 51 to 5n are off, the maximum voltage applied to the terminal A is V
It becomes max / 2. Therefore, the maximum voltage applied between the source and drain of each FET 21 to 2n is V max / (2
n), and the maximum voltage applied between the gate and the source and between the gate and the drain is V max / (4n), respectively. Similarly, the maximum voltage applied between the source and drain of each FET 51-5n is V max / (2n), and the maximum voltage applied between the gate and source and between the gate and drain is V max / (4n), respectively. Becomes

【0069】図17のスイッチ回路装置は図18のスイ
ッチ回路装置と等価な電圧分配を有するので、FET2
0nの一端部のゲートとソースとの間および他端部のゲ
ートとドレインとの間に印加される最大電圧はそれぞれ
max /(4n)となる。同様に、FET50nの一端
部のゲートとソースとの間および他端部のゲートとドレ
インとの間に印加される最大電圧はそれぞれVmax
(4n)となる。
The switch circuit device of FIG. 17 has a voltage distribution equivalent to that of the switch circuit device of FIG.
The maximum voltage applied between the gate and the source at the one end of 0n and between the gate and the drain at the other end is V max / (4n). Similarly, the maximum voltage applied between the gate and the source at one end and the gate and the drain at the other end of the FET 50n is V max /
(4n).

【0070】図17のスイッチ回路装置においても、F
ET10n,20nが完全にオフ状態を維持するために
は、上記の式(2)の関係を満たす必要がある。また、
FET10n,20nがオン時に入力電力Pに対して線
型性を保つためには上記の式(5)の関係を満たす必要
がある。
Also in the switch circuit device of FIG. 17, F
In order to keep the ETs 10n and 20n completely in the off state, it is necessary to satisfy the relationship of the above formula (2). Also,
In order to maintain the linearity with respect to the input power P when the FETs 10n and 20n are turned on, it is necessary to satisfy the relationship of the above expression (5).

【0071】以下、上記の基本原理を利用した本発明の
実施例を説明する。図19は本発明の第1の実施例によ
るスイッチ回路装置の回路図である。図19のスイッチ
回路装置は、GaAs基板100上に形成されたデュア
ルゲートFET10,20およびゲート抵抗R1,R
2,R3,R4を含む。FET10は端子A,B間に接
続され、FET20は端子A,C間に接続されている。
FET10の2つのゲートはそれぞれゲート抵抗R1,
R2を介して端子Dに接続され、FET20の2つのゲ
ートはそれぞれゲート抵抗R3,R4を介して端子Eに
接続されている。
An embodiment of the present invention utilizing the above basic principle will be described below. FIG. 19 is a circuit diagram of the switch circuit device according to the first embodiment of the present invention. The switch circuit device of FIG. 19 has dual gate FETs 10 and 20 and gate resistors R1 and R formed on a GaAs substrate 100.
2, R3 and R4 are included. The FET 10 is connected between the terminals A and B, and the FET 20 is connected between the terminals A and C.
The two gates of the FET 10 have gate resistances R1 and R1, respectively.
The FET 20 is connected to the terminal D via R2, and the two gates of the FET 20 are connected to the terminal E via gate resistors R3 and R4, respectively.

【0072】端子Aは例えばアンテナに接続され、端子
Bは例えば送信回路81に接続され、端子Cは例えば受
信回路82に接続される。送信回路81から端子Bに高
周波信号RF1が入力され、FET10を介して端子A
から高周波信号RF0としてアンテナに出力される。ま
た、アンテナからの高周波信号RF0は端子Aに入力さ
れ、FET20を介して端子Cから受信回路80に高周
波信号RF2として与えられる。また、端子D,Eには
それぞれ互いに相補な制御電圧VCTL ,/VCT L が与え
られる。制御信号VCTL ,/VCTL は、例えば+5Vお
よび0V、+3Vおよび−3V、または0Vおよび−5
Vに設定される。
The terminal A is connected to, for example, an antenna, the terminal B is connected to, for example, the transmitting circuit 81, and the terminal C is connected to, for example, the receiving circuit 82. The high frequency signal RF1 is input to the terminal B from the transmission circuit 81, and the terminal A is passed through the FET 10.
Is output to the antenna as a high frequency signal RF0. Further, the high frequency signal RF0 from the antenna is input to the terminal A, and is given to the receiving circuit 80 from the terminal C via the FET 20 as the high frequency signal RF2. Control voltages V CTL and / V CT L , which are complementary to each other, are applied to the terminals D and E, respectively. The control signals V CTL and / V CTL are, for example, + 5V and 0V, + 3V and -3V, or 0V and -5.
V is set.

【0073】一般に、送信回路81からFET10を介
してアンテナに伝送される信号の電力P1 はアンテナか
らFET20を介して受信回路82に伝送される信号の
電力P2 に比べて大きい。すなわち、FET10による
電力P1 の伝送時には、FET10は信号歪みのない大
電力の伝送を行い、FET20は大きい電力P1 に対し
て完全にオフ状態を維持しなければならない。この場
合、FET10としてピンチオフ電圧の深いFETを使
用し、FET20としてピンチオフ電圧の浅いFETを
使用することにより、FET10は信号歪みのない高出
力伝送を行うことができ、FET20は大きい電力に対
して完全にオフ状態を維持することが可能となる。
In general, the power P 1 of the signal transmitted from the transmission circuit 81 to the antenna via the FET 10 is larger than the power P 2 of the signal transmitted from the antenna to the reception circuit 82 via the FET 20 . That is, when the power P 1 is transmitted by the FET 10, the FET 10 must transmit a large amount of power without signal distortion, and the FET 20 must be completely off for the large amount of power P 1 . In this case, by using a FET with a deep pinch-off voltage as the FET 10 and using a FET with a shallow pinch-off voltage as the FET 20, the FET 10 can perform high-output transmission without signal distortion, and the FET 20 can perform complete transmission for large power. It is possible to maintain the off state.

【0074】一方、FET20による電力P2 の信号の
伝送時には、FET20は歪みのない小電力の伝送を行
い、かつFET10が小さい電力P2 に対して完全にオ
フ状態を維持すればよい。この場合、FET20が伝送
する信号は微小であるので、FET20のピンチオフ電
圧が浅くても、信号歪みが生じない。また、電力P2
小さいので、FET10はピンチオフ電圧が深くても容
易にオフ状態を維持することができる。
On the other hand, when the signal of the power P 2 is transmitted by the FET 20, the FET 20 may transmit a small power without distortion, and the FET 10 may be kept completely off for the small power P 2 . In this case, since the signal transmitted by the FET 20 is minute, signal distortion does not occur even if the pinch-off voltage of the FET 20 is shallow. Further, since the power P 2 is small, the FET 10 can easily maintain the off state even if the pinch-off voltage is deep.

【0075】したがって、図19のスイッチ回路装置に
おいては、FET10のピンチオフ電圧VP は深く設定
され、FET20のピンチオフ電圧VP は浅く設定され
ている。
[0075] Thus, in the switch circuit device shown in FIG. 19, the pinch-off voltage V P of the FET10 is set deep, the pinch-off voltage V P of the FET20 is set shallow.

【0076】ここで、FET10のピンチオフ電圧をV
P1とし、耐圧をVr1とし、ドレイン飽和電流をIDSS1
する。また、FET20のピンチオフ電圧をVP2とし、
耐圧をVr2とし、ドレイン飽和電流をIDSS2とする。ま
た、電力P1 の伝送時の最大電圧振幅をV1maxとし、電
力P2 の伝送時の最大電圧振幅をV2maxとする。さら
に、信号源の内部抵抗の値および負荷抵抗の値をそれぞ
れRとする。ここで、P 1 >P2 である。
Here, the pinch-off voltage of the FET 10 is V
P1And withstand voltage is Vr1And the drain saturation current is IDSS1When
I do. Moreover, the pinch-off voltage of the FET 20 is set to VP2age,
Withstand voltage is Vr2And the drain saturation current is IDSS2And Ma
Power P1The maximum voltage amplitude during transmission of V1maxAnd then
Power PTwoThe maximum voltage amplitude during transmission of V2maxAnd Further
The internal resistance of the signal source and the load resistance.
Let R. Where P 1> PTwoIt is.

【0077】電力P1 の伝送時の最大電圧振幅V1max
次式で与えられる。 V1max=√(4R・P1 )・√2 ・・・(6) 電力P2 の伝送時の最大電圧振幅V2maxは次式で与えら
れる。
The maximum voltage amplitude V 1max during transmission of the power P 1 is given by the following equation. V 1max = √ (4R · P 1 ) · √2 (6) The maximum voltage amplitude V 2max during transmission of the power P 2 is given by the following equation.

【0078】 V2max=√(4R・P2 )・√2 ・・・(7) FET10のピンチオフ電圧VP1およびドレイン飽和電
流IDSS1は次式を満足する。
V 2max = √ (4R · P 2 ) · √2 (7) The pinch-off voltage V P1 and the drain saturation current I DSS1 of the FET 10 satisfy the following equation.

【0079】 |VP1−Vr1|>V2max/(2n) ・・・(8) IDSS1>V1max/(2R) ・・・(9) FET20のピンチオフ電圧VP2およびドレイン飽和電
流IDSS2は次式を満足する。
| V P1 −V r1 |> V 2max / (2n) (8) I DSS1 > V 1max / (2R) (9) Pinch off voltage V P2 of FET 20 and drain saturation current I DSS2 Satisfies the following equation.

【0080】 |VP2−Vr2|>V1max/(2n) ・・・(10) IDSS2>V2max/(2R) ・・・(11) FET10,20の特性の一例を表1に示す。表1は、
ゲート幅WG =1000μmについての特性を表す。
Shows an example of a> V 1max / (2n) ··· (10) I DSS2> V 2max / (2R) ··· (11) FET10,20 properties in Table 1 | [0080] | V P2 -V r2 . Table 1
The characteristics are shown for a gate width W G = 1000 μm.

【0081】[0081]

【表1】 [Table 1]

【0082】本実施例では、FET10,20のゲート
幅を1800μmとし、ゲート抵抗R1,R2,R3,
R4の抵抗値はそれぞれ5kΩよりも大きく設定した。
図20に図19のスイッチ回路装置の回路パターンを示
す。図20に示すように、GaAs基板100上に、デ
ュアルゲートFET10,20およびゲート抵抗R1
0,R20が形成されている。ゲート抵抗R10は図1
9に示すゲート抵抗R1,R2に相当し、ゲート抵抗R
20はゲート抵抗R3,R4に相当する。さらに、Ga
As基板1上には、端子Aに対応するパッドPA、端子
Bに対応するパッドPB、端子Cに対応するパッドP
C、端子Dに対応するパッドPD、端子Eに対応するパ
ッドPE、FET10のゲート電極に接続されるパッド
PG10、およびFET20のゲート電極に接続される
パッドPG20が形成されている。
In this embodiment, the gate widths of the FETs 10 and 20 are set to 1800 μm and the gate resistances R1, R2, R3 are set.
The resistance value of R4 was set to be larger than 5 kΩ.
FIG. 20 shows a circuit pattern of the switch circuit device of FIG. As shown in FIG. 20, the dual gate FETs 10 and 20 and the gate resistor R1 are formed on the GaAs substrate 100.
0 and R20 are formed. The gate resistor R10 is shown in FIG.
Corresponding to the gate resistances R1 and R2 shown in FIG.
20 corresponds to the gate resistors R3 and R4. Further, Ga
On the As substrate 1, a pad PA corresponding to the terminal A, a pad PB corresponding to the terminal B, and a pad P corresponding to the terminal C.
C, a pad PD corresponding to the terminal D, a pad PE corresponding to the terminal E, a pad PG10 connected to the gate electrode of the FET 10, and a pad PG20 connected to the gate electrode of the FET 20 are formed.

【0083】図21に図20のデュアルゲートFET1
0の電極パターンを示す。図21に示すように、FET
10おいては、櫛形のソース電極Sおよび櫛形のドレイ
ン電極Dが相互に嵌まり合うように配置され、ソース電
極Sとドレイン電極との間に2本のゲート電極Gが配置
されている。ソース電極Sは図20のパッドPAに接続
され、ドレイン電極BはパッドPBに接続され、ゲート
電極Gはパッド電極PG10に接続されている。
FIG. 21 shows the dual gate FET1 of FIG.
0 shows the electrode pattern. As shown in FIG.
In FIG. 10, the comb-shaped source electrode S and the comb-shaped drain electrode D are arranged so as to be fitted to each other, and two gate electrodes G are arranged between the source electrode S and the drain electrode. The source electrode S is connected to the pad PA of FIG. 20, the drain electrode B is connected to the pad PB, and the gate electrode G is connected to the pad electrode PG10.

【0084】比較のために図22にシングルゲートFE
Tを用いた図4のスイッチ回路装置の回路パターンを示
す。図22に示すように、GaAs基板100上に、シ
ングルゲートFET11,12,13,14およびゲー
ト抵抗R11,R12,R13,R14が形成されてい
る。さらに、GaAs基板100上に、パッドPA,P
B,PC,PD,PE、およびFET11〜14のゲー
ト電極にそれぞれ接続されるパッドPG11,PG1
2,PG13,PG14が形成されている。
For comparison, the single gate FE is shown in FIG.
5 shows a circuit pattern of the switch circuit device of FIG. 4 using T. As shown in FIG. 22, single gate FETs 11, 12, 13, 14 and gate resistors R11, R12, R13, R14 are formed on a GaAs substrate 100. Furthermore, the pads PA and P are formed on the GaAs substrate 100.
B, PC, PD, PE, and pads PG11, PG1 connected to the gate electrodes of FETs 11-14, respectively
2, PG13, PG14 are formed.

【0085】図23に図22のシングルゲートFET1
1の電極パターンを示す。図23に示すように、FET
11においては、櫛形のソース電極Sおよび櫛形のドレ
イン電極Dが互いに嵌まり合うように配置され、ソース
電極Sとドレイン電極Dとの間に1本のゲート電極Gが
配置されている。ソース電極Sは図22のパッドPAに
接続され、ドレイン電極DはパッドPBに接続され、ゲ
ート電極GはパッドPG11に接続されている。
FIG. 23 shows the single gate FET1 of FIG.
The electrode pattern of No. 1 is shown. As shown in FIG.
In 11, the comb-shaped source electrode S and the comb-shaped drain electrode D are arranged so as to fit each other, and one gate electrode G is arranged between the source electrode S and the drain electrode D. The source electrode S is connected to the pad PA of FIG. 22, the drain electrode D is connected to the pad PB, and the gate electrode G is connected to the pad PG11.

【0086】図20のスイッチ回路装置の短辺の長さL
1は360μmとなり、長辺の長さL2は840μmと
なる。これに対して、図22のスイッチ回路装置の短辺
の長さL3は425μmとなり、長辺の長さL4は10
00μmとなる。
The short side length L of the switch circuit device of FIG.
1 is 360 μm, and the long side length L2 is 840 μm. On the other hand, the short side length L3 of the switch circuit device of FIG. 22 is 425 μm, and the long side length L4 is 10 μm.
It becomes 00 μm.

【0087】このように、2つのデュアルゲートFET
10,20からなる図19のスイッチ回路装置では、4
つのシングルゲートFET11〜14からなる図4のス
イッチ回路装置に比べてチップサイズが約30%小型化
されている。
Thus, the two dual gate FETs are
In the switch circuit device of FIG.
The chip size is reduced by about 30% as compared with the switch circuit device of FIG. 4, which is composed of two single gate FETs 11 to 14.

【0088】図24に図19のスイッチ回路装置におけ
る挿入損失およびアイソレーションの周波数依存性のシ
ミュレーション結果を示す。図24に示すように、挿入
損失は1.0dBよりも小さく、アイソレーションは
1.9GHzで16dBよりも大きくなっている。この
ように、チップサイズが小型化されても低い挿入損失お
よび高いアイソレーションが得られることがわかる。
FIG. 24 shows a simulation result of frequency dependence of insertion loss and isolation in the switch circuit device of FIG. As shown in FIG. 24, the insertion loss is smaller than 1.0 dB and the isolation is larger than 16 dB at 1.9 GHz. Thus, it can be seen that low insertion loss and high isolation can be obtained even if the chip size is reduced.

【0089】図25は本発明の第2の実施例によるスイ
ッチ回路装置の回路図である。図25のスイッチ回路装
置が図19のスイッチ回路装置と異なるのは、端子B,
C間にチップインダクタLが接続されている点である。
他の部分の構成は、図19に示した構成と同様である。
FIG. 25 is a circuit diagram of a switch circuit device according to a second embodiment of the present invention. The switch circuit device of FIG. 25 differs from the switch circuit device of FIG.
The point is that the chip inductor L is connected between C.
The configuration of the other parts is similar to that shown in FIG.

【0090】本実施例のスイッチ回路装置においては、
チップインダクタLとオフ状態のデュアルゲートFET
10,20のソース・ドレイン間容量とが共振を起こす
ことにより、特定の周波数領域でのアイソレーションが
高くなる。
In the switch circuit device of this embodiment,
Chip inductor L and off-state dual gate FET
Resonance with the source-drain capacitances of 10 and 20 increases the isolation in a specific frequency region.

【0091】図26に図25のスイッチ回路装置におけ
る挿入損失およびアイソレーションの周波数依存性のシ
ミュレーション結果を示す。このシュミレーション結果
は、チップインダクタLのインダクタンスの値を23n
Hとした場合に得られたものである。図26に示すよう
に、挿入損失が低く、アイソレーションが1.9GHz
で26dBと大きくなっている。このように、チップイ
ンダクタLを接続することにより挿入損失を低く保ちつ
つ特定の周波数領域でのアイソレーションを高くできる
ことがわかる。チップインダクタLのインダクタンスを
調整することにより高いアイソレーションが得られる周
波数領域を調整することができる。
FIG. 26 shows a simulation result of frequency dependence of insertion loss and isolation in the switch circuit device of FIG. The simulation result shows that the inductance value of the chip inductor L is 23n
It is obtained when H is set. As shown in FIG. 26, the insertion loss is low and the isolation is 1.9 GHz.
It is as large as 26 dB. Thus, it can be seen that by connecting the chip inductor L, it is possible to increase the isolation in a specific frequency region while keeping the insertion loss low. By adjusting the inductance of the chip inductor L, it is possible to adjust the frequency region where high isolation is obtained.

【0092】上記第1および第2の実施例では、デュア
ルゲートFETを用いたスイッチ回路装置について説明
したが、デュアルゲートFETの代わりに3つのゲート
電極を有するトリプルゲートFETを用いてもよく、2
以上の任意の数のゲート電極を有するマルチゲートFE
Tを用いてもよい。また、上記第1および第2の実施例
における条件を図17に示したシャントスイッチ回路装
置にも同様にして適用することができる。
In the first and second embodiments, the switch circuit device using the dual gate FET has been described, but a triple gate FET having three gate electrodes may be used instead of the dual gate FET.
Multi-gate FE having any number of gate electrodes described above
You may use T. Further, the conditions in the first and second embodiments can be similarly applied to the shunt switch circuit device shown in FIG.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】2つのシングルゲートFETからなるスイッチ
回路装置の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a switch circuit device including two single gate FETs.

【図2】オフ状態にあるシングルゲートFETの模式的
断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a single gate FET in an off state.

【図3】図2のシングルゲートFETの等価回路図であ
る。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the single gate FET of FIG.

【図4】4つのシングルゲートFETからなるスイッチ
回路装置の回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of a switch circuit device including four single gate FETs.

【図5】オフ状態にある2つのシングルゲートFETの
模式的断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of two single gate FETs in an off state.

【図6】図5に示される2つのシングルゲートFETの
++層を共通のn++層で置き換えた構造を示す模式的断
面図である。
6 is a schematic sectional view showing a replacement structure the n ++ layer of the two single-gate FET with common n ++ layer shown in FIG.

【図7】図6の構造を有するFETの等価回路図であ
る。
7 is an equivalent circuit diagram of an FET having the structure of FIG.

【図8】デュアルゲートFETの模式的断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a dual gate FET.

【図9】図8のデュアルゲートFETの等価回路図であ
る。
9 is an equivalent circuit diagram of the dual gate FET of FIG.

【図10】2つのデュアルゲートFETからなるスイッ
チ回路装置の回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram of a switch circuit device including two dual gate FETs.

【図11】異なるピンチオフ電圧を有するFETにおけ
るドレイン電流−ゲート電圧特性を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing drain current-gate voltage characteristics in FETs having different pinch-off voltages.

【図12】異なるピンチオフ電圧を有するFETにおけ
るドレイン電流−ソース・ドレイン間電圧特性を示す図
である。
FIG. 12 is a diagram showing drain current-source-drain voltage characteristics in FETs having different pinch-off voltages.

【図13】2つのマルチゲートFETからなるスイッチ
回路装置の回路図である。
FIG. 13 is a circuit diagram of a switch circuit device including two multi-gate FETs.

【図14】図13のスイッチ回路装置と等価な電圧分配
を有するスイッチ回路装置の回路図である。
14 is a circuit diagram of a switch circuit device having a voltage distribution equivalent to that of the switch circuit device of FIG.

【図15】FETのドレイン電流−ゲート電圧特性と入
力電圧との関係を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a relationship between a drain current-gate voltage characteristic of an FET and an input voltage.

【図16】図13のスイッチ回路装置のFETにおける
ドレイン電流−ソース・ドレイン間電圧特性と負荷線と
の関係を示す図である。
16 is a diagram showing a relationship between drain current-source / drain voltage characteristics and a load line in the FET of the switch circuit device of FIG.

【図17】4つのデュアルゲートFETからなるスイッ
チ回路装置の回路図である。
FIG. 17 is a circuit diagram of a switch circuit device including four dual gate FETs.

【図18】図17のスイッチ回路装置と等価な電圧分配
を有するスイッチ回路装置の回路図である。
18 is a circuit diagram of a switch circuit device having a voltage distribution equivalent to that of the switch circuit device of FIG.

【図19】本発明の第1の実施例によるスイッチ回路装
置の回路図である。
FIG. 19 is a circuit diagram of a switch circuit device according to a first embodiment of the present invention.

【図20】図19のスイッチ回路装置の回路パターンを
示す平面図である。
20 is a plan view showing a circuit pattern of the switch circuit device of FIG.

【図21】図20のスイッチ回路装置におけるデュアル
ゲートFETの電極パターンを示す図である。
21 is a diagram showing an electrode pattern of a dual gate FET in the switch circuit device of FIG.

【図22】図4のスイッチ回路装置の回路パターンを示
す平面図である。
22 is a plan view showing a circuit pattern of the switch circuit device of FIG. 4. FIG.

【図23】図22のスイッチ回路装置におけるシングル
ゲートFETの電極パターンを示す図である。
23 is a diagram showing an electrode pattern of a single-gate FET in the switch circuit device of FIG.

【図24】図19のスイッチ回路装置における挿入損失
およびアイソレーション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。
24 is a diagram showing simulation results of frequency dependence of insertion loss and isolation in the switch circuit device of FIG.

【図25】本発明の第2の実施例によるスイッチ回路装
置の回路図である。
FIG. 25 is a circuit diagram of a switch circuit device according to a second embodiment of the present invention.

【図26】図25のスイッチ回路装置における挿入損失
およびアイソレーション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。
26 is a diagram showing a simulation result of frequency dependence of insertion loss and isolation in the switch circuit device of FIG. 25.

【図27】従来のスイッチ回路装置の一例を示す回路図
である。
FIG. 27 is a circuit diagram showing an example of a conventional switch circuit device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,20 デュアルゲートFET 10n,20n,50n,60n マルチゲートFET 100 GaAs基板 A,B,C,D,E 端子 L チップインダクタ 10, 20 Dual gate FET 10n, 20n, 50n, 60n Multi gate FET 100 GaAs substrate A, B, C, D, E terminal L Chip inductor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本多 圭一 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Keiichi Honda, 2-5-5 Keihan Hondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. 2-5-5 Sanyo Electric Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 n個のゲート電極を有するマルチゲート
電界効果トランジスタを備え、前記マルチゲート電界効
果トランジスタに接続される信号源の内部抵抗および負
荷抵抗の値をそれぞれRとし、前記マルチゲート電界効
果トランジスタにより伝送される電力における最大電圧
振幅をVmax とした場合に、前記マルチゲート電界効果
トランジスタのピンチオフ電圧VP 、耐圧Vr およびド
レイン飽和電流IDSS が、 |VP −Vr |>Vmax /(2n) ・・・(A) IDSS >Vmax /(2R) ・・・(B) 上式(A)および(B)を満足することを特徴とするス
イッチ回路装置。
1. A multi-gate field effect transistor, comprising: a multi-gate field effect transistor having n gate electrodes, wherein the internal resistance and the load resistance of a signal source connected to the multi-gate field effect transistor are each R. When the maximum voltage amplitude of the power transmitted by the transistor is V max , the pinch-off voltage V P , breakdown voltage V r, and drain saturation current I DSS of the multi-gate field effect transistor are | V P −V r |> V max / (2n) ··· (a ) I DSS> V max / (2R) ··· (B) the above expression (a) and (B) switching circuit device which satisfies the.
【請求項2】 共通端子と第1の端子との間に接続され
かつ第1の電力P1の信号を伝送する第1のマルチゲー
ト電界効果トランジスタと、 前記共通端子と第2の端子との間に接続されかつ前記第
1の電力P1 よりも小さい第2の電力P2 の信号を伝送
する第2のマルチゲート電界効果トランジスタとを備
え、 前記第1のマルチゲート電界効果トランジスタは第1の
ピンチオフ電圧VP1を有し、前記第2のマルチゲート電
界効果トランジスタは前記第1のピンチオフ電圧VP1
りも浅い第2のピンチオフ電圧VP2を有することを特徴
とするスイッチ回路装置。
2. A first multi-gate field effect transistor, which is connected between a common terminal and a first terminal and which transmits a signal of a first power P 1 , and a common terminal and a second terminal. with connected and a second multi-gate field effect transistor for transmitting the first second of the signal power P 2 less than the power P 1 during the first multi-gate field effect transistor has a first has a pinch-off voltage V P1 of the second multi-gate field effect transistor switch circuit device, characterized in that it comprises a second pinch-off voltage V P2 shallower than the first pinch-off voltage V P1.
【請求項3】 前記共通端子ならびに前記第1および第
2の端子に接続される信号源の内部抵抗および負荷抵抗
の値をそれぞれRとし、前記第1のマルチゲート電界効
果トランジスタのゲート数をn1 とし、前記第2のマル
チゲート電界効果トランジスタのゲート数をn2 とし、
前記第1の電力P1 における最大電圧振幅をV1max
し、前記第2の電力P2 における最大電圧振幅をV2max
とした場合に、前記第1のマルチゲート電界効果トラン
ジスタの前記第1のピンチオフ電圧VP1、耐圧Vr1およ
びドレイン飽和電流IDSS1ならびに前記第2のマルチゲ
ート電界効果トランジスタの前記第2のピンチオフ電圧
P2、耐圧Vr2およびドレイン飽和電流IDSS2は、 |VP1−Vr1|>V2max/(2n1 ) ・・・(C) IDSS1>V1max/(2R) ・・・(D) |VP2−Vr2|>V1max/(2n2 ) ・・・(E) IDSS2>V2max/(2R) ・・・(F) 上式(C)、(D)、(E)および(F)を満足するこ
とを特徴とする請求項2記載のスイッチ回路装置。
3. The value of the internal resistance and the load resistance of the signal source connected to the common terminal and the first and second terminals is R, and the number of gates of the first multi-gate field effect transistor is n. 1 , the number of gates of the second multi-gate field effect transistor is n 2 ,
The maximum voltage amplitude at the first power P 1 is V 1max, and the maximum voltage amplitude at the second power P 2 is V 2max.
In this case, the first pinch-off voltage V P1 , the breakdown voltage V r1 and the drain saturation current I DSS1 of the first multi-gate field effect transistor, and the second pinch-off voltage of the second multi-gate field effect transistor. V P2 , breakdown voltage V r2 and drain saturation current I DSS2 are: | V P1 −V r1 |> V 2max / (2n 1 ) ... (C) I DSS1 > V 1max /(2R)...(D ) | V P2 -V r2 |> V 1max / (2n 2) ··· (E) I DSS2> V 2max / (2R) ··· (F) above formula (C), (D), (E) and The switch circuit device according to claim 2, wherein the condition (F) is satisfied.
【請求項4】 前記第1の端子と前記第2の端子との間
に接続されたインダクタをさらに備えたことを特徴とす
る請求項2または3記載のスイッチ回路装置。
4. The switch circuit device according to claim 2, further comprising an inductor connected between the first terminal and the second terminal.
JP04247096A 1996-02-29 1996-02-29 Switch circuit device Expired - Fee Related JP3485711B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04247096A JP3485711B2 (en) 1996-02-29 1996-02-29 Switch circuit device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04247096A JP3485711B2 (en) 1996-02-29 1996-02-29 Switch circuit device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09238059A true JPH09238059A (en) 1997-09-09
JP3485711B2 JP3485711B2 (en) 2004-01-13

Family

ID=12636962

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP04247096A Expired - Fee Related JP3485711B2 (en) 1996-02-29 1996-02-29 Switch circuit device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3485711B2 (en)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004023670A1 (en) * 2002-09-05 2004-03-18 Analog Devices, Inc. A 2v spdt switch for high power rf wireless applications
EP1427017A1 (en) * 2001-09-14 2004-06-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device
WO2005011119A2 (en) * 2003-07-16 2005-02-03 Analog Devices, Inc. High power, high linearity and low insertion loss single pole double throw transmitter/receiver switch
JP2007005970A (en) * 2005-06-22 2007-01-11 Renesas Technology Corp Semiconductor circuit device and high-frequency power amplification module
US7492238B2 (en) 2005-11-04 2009-02-17 Panasonic Corporation Radio-frequency switching circuit and semiconductor device
US9831857B2 (en) 2015-03-11 2017-11-28 Peregrine Semiconductor Corporation Power splitter with programmable output phase shift
US9948281B2 (en) 2016-09-02 2018-04-17 Peregrine Semiconductor Corporation Positive logic digitally tunable capacitor
US10236872B1 (en) 2018-03-28 2019-03-19 Psemi Corporation AC coupling modules for bias ladders
US10505530B2 (en) 2018-03-28 2019-12-10 Psemi Corporation Positive logic switch with selectable DC blocking circuit
US10622993B2 (en) 2001-10-10 2020-04-14 Psemi Corporation Switch circuit and method of switching radio frequency signals
US10622990B2 (en) 2005-07-11 2020-04-14 Psemi Corporation Method and apparatus for use in improving linearity of MOSFETs using an accumulated charge sink
US10790390B2 (en) 2005-07-11 2020-09-29 Psemi Corporation Method and apparatus for use in improving linearity of MOSFETs using an accumulated charge sink-harmonic wrinkle reduction
US10804892B2 (en) 2005-07-11 2020-10-13 Psemi Corporation Circuit and method for controlling charge injection in radio frequency switches
US10886911B2 (en) 2018-03-28 2021-01-05 Psemi Corporation Stacked FET switch bias ladders
US10951210B2 (en) 2007-04-26 2021-03-16 Psemi Corporation Tuning capacitance to enhance FET stack voltage withstand
USRE48965E1 (en) 2005-07-11 2022-03-08 Psemi Corporation Method and apparatus improving gate oxide reliability by controlling accumulated charge
US11476849B2 (en) 2020-01-06 2022-10-18 Psemi Corporation High power positive logic switch

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101958702A (en) * 2010-08-16 2011-01-26 中国电子科技集团公司第五十五研究所 Radio-frequency power single-pole double-throw switch circuit

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1427017A1 (en) * 2001-09-14 2004-06-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device
EP1427017A4 (en) * 2001-09-14 2006-10-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device
US10622993B2 (en) 2001-10-10 2020-04-14 Psemi Corporation Switch circuit and method of switching radio frequency signals
US10812068B2 (en) 2001-10-10 2020-10-20 Psemi Corporation Switch circuit and method of switching radio frequency signals
US10797694B2 (en) 2001-10-10 2020-10-06 Psemi Corporation Switch circuit and method of switching radio frequency signals
US10790820B2 (en) 2001-10-10 2020-09-29 Psemi Corporation Switch circuit and method of switching radio frequency signals
US7092677B1 (en) 2002-09-05 2006-08-15 Analog Devices, Inc. 2V SPDT switch for high power RF wireless applications
WO2004023670A1 (en) * 2002-09-05 2004-03-18 Analog Devices, Inc. A 2v spdt switch for high power rf wireless applications
WO2005011119A2 (en) * 2003-07-16 2005-02-03 Analog Devices, Inc. High power, high linearity and low insertion loss single pole double throw transmitter/receiver switch
WO2005011119A3 (en) * 2003-07-16 2005-05-12 Analog Devices Inc High power, high linearity and low insertion loss single pole double throw transmitter/receiver switch
US7098755B2 (en) 2003-07-16 2006-08-29 Analog Devices, Inc. High power, high linearity and low insertion loss single pole double throw transmitter/receiver switch
JP2007005970A (en) * 2005-06-22 2007-01-11 Renesas Technology Corp Semiconductor circuit device and high-frequency power amplification module
US10622990B2 (en) 2005-07-11 2020-04-14 Psemi Corporation Method and apparatus for use in improving linearity of MOSFETs using an accumulated charge sink
US10804892B2 (en) 2005-07-11 2020-10-13 Psemi Corporation Circuit and method for controlling charge injection in radio frequency switches
USRE48965E1 (en) 2005-07-11 2022-03-08 Psemi Corporation Method and apparatus improving gate oxide reliability by controlling accumulated charge
US10680600B2 (en) 2005-07-11 2020-06-09 Psemi Corporation Method and apparatus for use in improving linearity of MOSFETs using an accumulated charge sink
USRE48944E1 (en) 2005-07-11 2022-02-22 Psemi Corporation Method and apparatus for use in improving linearity of MOSFETS using an accumulated charge sink
US10790390B2 (en) 2005-07-11 2020-09-29 Psemi Corporation Method and apparatus for use in improving linearity of MOSFETs using an accumulated charge sink-harmonic wrinkle reduction
US10797172B2 (en) 2005-07-11 2020-10-06 Psemi Corporation Method and apparatus for use in improving linearity of MOSFETs using an accumulated charge sink-harmonic wrinkle reduction
US10797691B1 (en) 2005-07-11 2020-10-06 Psemi Corporation Method and apparatus for use in improving linearity of MOSFETs using an accumulated charge sink
US7492238B2 (en) 2005-11-04 2009-02-17 Panasonic Corporation Radio-frequency switching circuit and semiconductor device
US10951210B2 (en) 2007-04-26 2021-03-16 Psemi Corporation Tuning capacitance to enhance FET stack voltage withstand
US9831857B2 (en) 2015-03-11 2017-11-28 Peregrine Semiconductor Corporation Power splitter with programmable output phase shift
US9948281B2 (en) 2016-09-02 2018-04-17 Peregrine Semiconductor Corporation Positive logic digitally tunable capacitor
US10505530B2 (en) 2018-03-28 2019-12-10 Psemi Corporation Positive logic switch with selectable DC blocking circuit
US10862473B2 (en) 2018-03-28 2020-12-08 Psemi Corporation Positive logic switch with selectable DC blocking circuit
US10886911B2 (en) 2018-03-28 2021-01-05 Psemi Corporation Stacked FET switch bias ladders
US11018662B2 (en) 2018-03-28 2021-05-25 Psemi Corporation AC coupling modules for bias ladders
US10236872B1 (en) 2018-03-28 2019-03-19 Psemi Corporation AC coupling modules for bias ladders
US11418183B2 (en) 2018-03-28 2022-08-16 Psemi Corporation AC coupling modules for bias ladders
US11476849B2 (en) 2020-01-06 2022-10-18 Psemi Corporation High power positive logic switch

Also Published As

Publication number Publication date
JP3485711B2 (en) 2004-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3485711B2 (en) Switch circuit device
US10812068B2 (en) Switch circuit and method of switching radio frequency signals
US7796969B2 (en) Symmetrically and asymmetrically stacked transistor group RF switch
US7613442B1 (en) Switch circuit and method of switching radio frequency signals
US20010040479A1 (en) Electronic switch
US20160241140A1 (en) High-Frequency Switching Circuit
US20090181630A1 (en) Radio frequency switch circuit
US9461643B2 (en) High freuency semiconductor switch and wireless device
US9728330B2 (en) Radio frequency switching system with improved linearity
JP2009194891A (en) High frequency switching circuit
CN116896367A (en) Radio frequency switch
US20050190691A1 (en) High-frequency switch apparatus
US20100039164A1 (en) Field effect transistor with shifted gate

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071024

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081024

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees