JPH09283710A - Fetのゲートバイアス回路 - Google Patents

Fetのゲートバイアス回路

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JPH09283710A
JPH09283710A JP8085484A JP8548496A JPH09283710A JP H09283710 A JPH09283710 A JP H09283710A JP 8085484 A JP8085484 A JP 8085484A JP 8548496 A JP8548496 A JP 8548496A JP H09283710 A JPH09283710 A JP H09283710A
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JP
Japan
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fet
voltage
bias
gate
circuit
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Withdrawn
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JP8085484A
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English (en)
Inventor
Junichi Shibata
淳一 柴田
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 FETを用いた増幅器におけるバイアス電圧
の調整工数を減じる。 【解決手段】 入力端子1及びインピーダンス整合回路
2を介した信号がFETのゲートGに与えられる。ゲー
トバイアス供給端子4から与えられた電圧に基づき、バ
イアス抵抗3とバイアス調整回路11は、FETのゲー
トバイアス電圧を設定し、それに応じた動作点でFET
が増幅を行う。バイアス調整回路11は、FETチップ
10にFETと共に形成されたものであり、FETのピ
ンチオフ電圧に比例して抵抗値を持たせた抵抗である。
FETのピンチオフ電圧が変化しても、バイアス調整回
路11の抵抗値は一緒に変化し、常にFETのゲートG
とソースSとにピンチオフ電圧に比例した電圧を加え、
同じ動作点を与えることになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線機器の高周波
増幅器及び送信電力増幅器等に備えられたFET(電界
効果トランジスタ)のゲートバイアス回路に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、無線機器の高周波増幅器或いは送
信電力増幅器等では、GaAsFETが用いられてい
る。このFETの動作電流を決めるゲートバイアス電圧
は、次の(1)〜(4)のような方法で調整されてい
た。 (1) FETを搭載するモジュール或いは回路基板
に、バイアス回路を抵抗で構成し、その抵抗の分割比に
よってバイアスを決定する。もし、FETのピンチオフ
電圧が変化し、所定の動作点からずれていた場合には、
抵抗を取り換え、バイアス電圧を変化させ、所望の動作
条件になるように調整を行う。 (2) 可変抵抗器を採用し、FETを搭載したモジュ
ールまたは回路基板毎に、所望の動作条件になるよう
に、その抵抗値を変化させてゲートバイアス電圧の調整
を行う。
【0003】(3) ディジタル/アナログコンバータ
(以下、D/Aコンバータという)を用いて調整する。
この場合、D/Aコンバータの出力レベルは、正の電圧
(例えば、0〜5V)であり、FETのゲートバイアス
電圧は負電圧でなので、D/Aコンバータの出力電圧を
そのまま使用できない。そのため、レベル変換回路を通
じてゲートバイアス電圧を設定する。モジュール或いは
基板上でバイアス電圧の調整を行うためには、D/Aコ
ンバータへの入力データを変化させ、その電圧に比例し
た負のゲートバイアス電圧で、FETの動作点を決定す
る。そして、その動作点を決定した時の入力データの値
を調整値としてメモリに記憶しておき、基板の電源投入
時にメモリから調整値を読出し、増幅器動作時までの間
に、D/Aコンバータにその調整値をセットする。この
ようにして、ゲートバイアス電圧を調整する。 (4) FETの動作特性のそろったものを使用する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
増幅用FETでは、次のような課題があった。従来の
(1)のように、バイアス抵抗の分割比をモジュールご
とに変える方法では、数多くの抵抗値の抵抗を準備する
必要がある。そのうえ、抵抗を一度半田づけしたのち、
FETのドレイン電流を測定してからバイアス抵抗を変
更するので、半田づけを再度行う必要があり、手間がか
かる。従来の(2)の可変抵抗を用いる方法では、調整
行為が必要であるので、組み立て時間が多くなると共に
調整設備が必要である。従来の(3)の方法では、調整
値を記憶するためのメモリや、電圧設定のためのD/A
コンバータ等が必要になり、部品点数が多くなる。従来
の(4)のFETの動作特性がそろったものを使用する
場合、予め特性選別が必要である。そのうえ、特性の揃
ったものが必要数得られる保証はなく、製品数の確保が
できない場合も考えられる。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1及び第2の発明は、
前記課題を解決するために、チップに搭載された増幅用
FETのゲートに対して、そのFETの動作点を設定す
るバイアス電圧を与えるバイアス抵抗を備えたゲートバ
イアス回路において、次のようなバイアス調整回路を設
けている。バイアス調整回路は、そのチップ内に形成さ
れ、FETのゲートとソースの間に該FETのピンチオ
フ電圧に比例した電圧を与えるものである。第1及び第
2の発明は、以上のように。ゲートバイアス回路を構成
したので、バイアス調整回路は、FETのゲートとソー
スに対してピンチオフ電圧に比例した電圧を与えるの
で、製造されたFETのピンチオフ電圧がばらついた場
合でも、FETは、所望の動作点で増幅動作をする。従
って、前記課題を解決できるのである。
【0006】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態を示す
高周波増幅器の回路図である。この増幅器は、入力端子
1に接続されたインピーダンス整合回路2を備えてい
る。インピーダンス整合回路2の出力側が、バイアス用
抵抗3の一端とFETチップ10に接続されている。バ
イアス抵抗3の他端は、ゲートバイアス供給端子4に接
続されている。FETチップ10には、GaAsFET
11が形成されている。インピーダンス整合回路2の出
力側が、FET11のゲートGに接続されている。FE
T11のゲートGは、バイアス調整回路12の一端に接
続され、該バイアス調整回路12の他端が、FET11
のソースSに接続される共に接地されている。バイアス
調整回路12は、FETチップ10中にFET11の製
造と同じプロセスで作製されたものであり、そのFET
11のピンチオフ電圧に比例した電圧を発生する機能を
有し、バイアス抵抗3と相俟って、FET11のゲート
バイアス回路を構成している。FET11のドレインD
は、インピーダンス整合回路20に接続されている。イ
ンピーダンス整合回路20は、電源端子21と増幅器出
力端子22に接続されている。インピーダンス整合回路
2は、入力端子1側の特性インピーダンス(50オーム
または75オーム)とFET11のゲートG側入力イン
ピーダンスの整合をとるものである。インピーダンス整
合回路20は、FET11のドレインD側出力インピー
ダンスと出力端子22のインピーダンスの整合をとるも
のである。
【0007】このような構成の増幅器では、高周波信号
が入力端子1とインピーダンス整合回路2を介してFE
T11のゲートGに与えられる。バイアス用抵抗3とバ
イアス調整回路10は、ゲートバイアス供給端子4から
与えられた電圧に基づき、ゲートGに対するゲートバイ
アス電圧を設定する。FET11は、ゲートバイアス電
圧に基づく動作点で増幅し、高周波成分を含んだドレイ
ン電流をインピーダンス整合回路20に出力する。イン
ピーダンス整合回路20によって整合された後、増幅さ
れた高周波信号が出力端子22を介して出力される。こ
こで、ゲートバイアス電圧について説明する。図1の高
周波増幅器を動作させるために、ゲートバイアス供給端
子4に負のゲートバイアス電圧を供給する。次に、電源
端子22に正の電圧を供給する。これらの供給順序が逆
になると、ドレイン電流が過大に流れ、FET11を破
壊する可能性があるので、供給順序は限定される。各バ
イアス電圧を供給し、増幅器を最適な動作点で動作する
ようにすると、FETのゲート・ソース間電圧を調整し
て、ドレイン電流を設定する必要がある。つまり、この
回路を安定に動作させるためには、FETのゲート・ソ
ース間電圧を、A級、B級、AB級、及びC級の動作モ
ードのクラスに対応させて設定し、それらに必要なドレ
イン電流が流れるようにする必要がある。しかし、実際
のFETには、FETごとにピンチオフ電圧が変動し、
ドレイン電流も大きく異なる。そのため、動作状態が変
化するので、ゲートバイアス電圧を個々に調整し、安定
した動作状態に維持しなければならない。
【0008】図2は、FETのゲート・ソース間電圧対
ドレイン電流特性を示す特性図であり、特性の異なる3
つのFETの特性カーブa,b,cが示されている。例
えば、特性カーブaを有するFETに合わせて、ゲート
バイアス電圧VgsをAB級に合わせて設定し、バイアス
抵抗値を各FETのピンチオフ電圧に関係なく一定とす
ると、特性カーブbの特性のFETでは、A級のバイア
ス電圧が設定される。特性カーブcの特性のFETで
は、C級のバイアス電圧が設定されることになる。その
ため、動作点が変化し、所望する動作が行えない。本実
施形態の増幅器では、バイアス調整回路12を設けてい
る。FETチップ10中にFET11と共に形成された
バイアス調整回路12をゲートGとソースS間に接続す
ると、このバイアス調整回路12の両端で発生する電圧
は、FET11のピンチオフ電圧に比例する。図3は、
図1におけるゲートバイアス電圧を説明する特性図であ
り、図2中と共通する要素には、共通の符号が付されて
いる。
【0009】図3中の特性カーブaの特性を有するFE
T11のように、ピンチオフ電圧が負の方向に大きい場
合には、バイアス調整回路12の両端で発生する電圧も
大きくなり、ゲートGとソースS間には、大きな電圧V
gsa が加わる。特性カーブcの特性を有するFET11
のように、ピンチオフ電圧が負の方向に小さい場合に
は、バイアス調整回路12の両端で発生する電圧も小さ
くなり、ゲートGとソースS間には、小さな電圧Vgsc
が加わる。よって、FET11のピンチオフ電圧が変動
しても、それに比例するようにゲート・ソース間電圧V
gsが変化するので、各FETのドレイン電流は一定にな
り、動作モードのクラスは変化しない。このような動作
を行うバイアス調整回路12は、FETチップ10中に
FETと一緒に作製することができる。
【0010】即ち、FETチップ10を形成するときに
は、FET11の特性をチェックするためのダミーFE
Tと、バイアス調整回路12となる抵抗領域を作製す
る。バイアス調整回路12となる抵抗領域は、FET1
1の能動領域であるn+層を形成するのと同時に、同じ
n+層で形成する。そして、FET11のピンチオフ電
圧をダミーFETでモニターしつつ、その抵抗領域への
イオン打ち込み時間、つまりエネルギー状態を変化さ
せ、その抵抗領域の抵抗値をピンチオフ電圧に比例した
値にする。そして、n+層の抵抗領域をゲートGとソー
スSに接続するパターンを配置形成する。これにより、
外部での接続を要しない、バイアス調整回路12をチッ
プ10内に作製することができる。以上のように、本実
施形態では、FETチップ10にバイアス調整回路12
を設けているので、FET11のピンチオフ電圧がばら
ついても、FET11のゲートGとソースSの間に、常
に最適なバイアス電圧Vgsが加えることができる。よっ
て、このFETチップ10を用いて増幅器を組み立てる
場合に、ゲートバイアスをFET11ごとに調整する必
要がなくなり、部品点数の増加がなく、しかも、工程が
簡単になる。
【0011】その上、バイアス調整回路12をFETチ
ップ10に形成し、FETチップ内でゲートGとソース
Sに接続しているので、FETチップ10の端子数を増
加させる必要がない。よって、従来構造のパッケージを
そのまま使用でき、最低の端子数で実現できる。このよ
うなゲートバイアス回路を備えた図1の高周波増幅器
は、小型かつ低電圧駆動であるので、アナログ/ディジ
タル携帯電話機等における送信電力増幅器等に使用でき
る。なお、本発明は、上記実施形態に限定されず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施形態ではGaAs
FETのゲートバイアス回路を説明しているが、シリコ
ン基板に形成されたMOSFETに、同様のゲートバイ
アス回路を採用しても、そのMOSFETの動作点を調
整することが可能である。
【0012】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1及び第
2の発明によれば、バイアス抵抗を備えたFETのゲー
トバイアス回路に、FETチップ上に形成され、FET
のゲートとソース間にFETのピンチオフ電圧に比例し
た電圧を与えるバイアス調整回路を設けている。このバ
イアス回路を設けることにより、FETのピンチオフ電
圧がばらついても、常に、最適なバイアス電圧を与える
ことができるので、増幅器を組立てる際に、FETごと
にゲートバイアス電圧を調整する必要がなくなり、工程
が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す高周波増幅器の回路図
である。
【図2】FETのゲート・ソース間電圧対ドレイン電流
特性を示す特性図である。
【図3】図1におけるゲートバイアス電圧を説明する特
性図である。
【符号の説明】
1 入力端子 2,20 インピーダンス整合回路 3 バイアス抵抗 4 ゲートバイアス供給端子 10 FETチップ 11 FET 12 バイアス調整回路 21 電源端子 22 出力端子 G ゲート D ドレイン S ソース

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チップに搭載された増幅用FETのゲー
    トに対して、該FETの動作点を設定するバイアス電圧
    を与えるバイアス抵抗を備えたFETのゲートバイアス
    回路において、 前記チップに形成され、前記FETのゲートとソース間
    に該FETのピンチオフ電圧に比例した電圧を与えるバ
    イアス調整回路を設けたことを特徴とするFETのゲー
    トバイアス回路。
  2. 【請求項2】 前記バイアス調整回路は、前記ゲートと
    前記ソースとの間に接続され、前記FETのピンチオフ
    電圧に比例した抵抗値を有する抵抗で構成したことを特
    徴する請求項1記載のFETのゲートバイアス回路。
JP8085484A 1996-04-08 1996-04-08 Fetのゲートバイアス回路 Withdrawn JPH09283710A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000062418A1 (en) * 1999-04-13 2000-10-19 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Biasing arrangement for field effect transistors
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US7321251B2 (en) 2003-07-16 2008-01-22 Sony Corporation Bias circuit and method of producing semiconductor device

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Effective date: 20030701