JPH10209835A - 高周波用半導体スイッチ回路およびそれを用いた制御方法 - Google Patents
高周波用半導体スイッチ回路およびそれを用いた制御方法Info
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- JPH10209835A JPH10209835A JP933597A JP933597A JPH10209835A JP H10209835 A JPH10209835 A JP H10209835A JP 933597 A JP933597 A JP 933597A JP 933597 A JP933597 A JP 933597A JP H10209835 A JPH10209835 A JP H10209835A
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Abstract
なるスイッチ回路において、オン状態となるFETのゲ
ート直下の空乏層が十分に薄くなるようゲート・ソース
間に正電圧が印加されるようにすることによってオン抵
抗を低減せしめ、挿入損失が小さい高周波用半導体スイ
ッチ回路を提供することを目的とする。 【解決手段】 直列に接続された2個のFET4、5の
それぞれのゲートが、それぞれの抵抗10、101を介
して制御端子11、12に接続され、同制御端子間にア
ノードを共通接続として2個のダイオード13、14が
直列に接続され、アノードの共通接続点とFETの共通
接続点とが抵抗15を介して接続されたものである。こ
れにより、オン状態となるFETのゲート・ソース間に
正電圧が印加される。
Description
特に携帯電話等に用いられる高周波用半導体スイッチ回
路およびそれを用いた制御方法に関するものである。
帯電話等のアンテナの送受信切り替えをはじめとする高
周波の伝達経路を切り換えるために小型、低消費電力の
高周波用半導体スイッチ回路が望まれている。
費電力性に優れたGaAsの電界効果トランジスタ(以
下、FETと略記する)を用いた半導体スイッチ回路が
用いられている。このような高周波用半導体スイッチ回
路の従来例について図を参照して説明する。
路の回路図を示したものである。1は共通信号端子、
2、3は信号端子である。共通信号端子1と信号端子2
の間にFET4が、共通信号端子1と信号端子3との間
にFET5が接続されている。これらのFETにはゲー
ト電極としてショットキー接合を有するGaAsMES
FETが用いられている。FET4のソース6とFET
5のソース61は共通に接続され、キャパシタ7を介し
て共通信号端子1に接続されている。FET4のドレイ
ン8はキャパシタ71を介して信号端子2に接続され、
FET5のドレイン81はキャパシタ72を介して信号
端子3に接続されている。このキャパシタ7、71、7
2により、各FET4、5のドレイン8、81およびソ
ース6、61には高周波信号のみが印加され直流電圧は
印加されない。FET4のゲート9にはゲートバイアス
抵抗10を介して制御端子11に接続され、FET5の
ゲート91にはゲートバイアス抵抗101を介して制御
端子12に接続されている。ゲートバイアス抵抗10、
101はゲート保護のために挿入されており、通常は線
路の特性インピーダンスの数10倍の値が選ばれる。
動作について説明する。FET4、5のゲート9、91
のいずれかに閾値電圧の絶対値より大きな電圧(例えば
5V)を印加する。例えば、制御端子11に5V、制御
端子12に0Vを印加した場合、FET4のゲートショ
ットキー接合には順バイアス、FET5のショットキー
接合は逆バイアスとなる。このため、印加された電圧は
FET5のゲート・ソース間で保持され、FET4のゲ
ート・ソース間電圧はほぼ0Vとなる。このため、FE
T4が導通(オン)状態、FET5が遮断(オフ)状態
となり、高周波信号の伝達は共通信号端子1と信号端子
2の間がオン、共通信号端子1と信号端子3の間がオフ
となる。
子12に5Vを印加した場合、FET4がオフ状態、F
ET5がオン状態となり、高周波信号の伝達は共通信号
端子1と信号端子2の間がオフ、共通信号端子1と信号
端子3の間がオンとなる。
一対の信号端子2、3の間の高周波信号の伝達を切り換
える単極双投(Single Pole Dual Throw, SPDT)スイッ
チ回路としての機能を有するものであり、様々な用途に
適用可能な汎用性を有するものである。この回路のスイ
ッチは携帯電話等の移動体通信機器の高周波無線部で多
用されている。
来の高周波用半導体スイッチ回路では、オン状態となる
FETのゲート・ソース間電圧がほぼ0Vである。この
ときFETのチャネル幅はショットキー接合のビルトイ
ン電圧による空乏層により少し狭窄している。このた
め、FETのオン抵抗が大きく、高周波信号に対する挿
入損失が大きくなるという問題があった。
あり、その目的はオン状態となるFETのゲート直下の
空乏層が十分に薄くなり、チャネル幅が広くなるように
ゲート・ソース間に正電圧が印加されるようにすること
によってオン抵抗を低減せしめ、挿入損失が小さい高周
波用の半導体スイッチ回路を提供することにある。
めに、本発明の高周波用半導体スイッチ回路は、第1と
第2の信号端子間に直列に接続された第1と第2の電界
効果トランジスタのそれぞれのゲートが、それぞれ第1
と第2の抵抗を介して第1と第2の制御端子に接続さ
れ、前記第1と第2の制御端子間にアノードを共通接続
として第1と第2のダイオードが直列に接続され、前記
第1と第2のダイオードのアノードの共通接続点と前記
第1と第2の電界効果トランジスタの共通接続点とが第
3の抵抗を介して接続されたものである。
を印加するとダイオードと抵抗によりオン状態となるF
ETのゲート・ソース間に正電圧がかかり、FETのオ
ン抵抗が減少し、高周波に対する挿入損失を低減させる
ことができる。
て図面を参照しながら説明する。
態による高周波用半導体スイッチ回路の回路図を図1に
示す。
端子1がキャパシタ7を介してFET4のソース6とF
ET5のソース61の共通接続点に接続され、FET4
のドレイン8がキャパシタ71を介して信号端子2に接
続され、FET5のドレイン81がキャパシタ72を介
して信号端子3に接続され、FET4のゲート9はゲー
トバイアス抵抗10を介して制御端子11に接続され、
FET5のゲート91にはゲートバイアス抵抗101を
介して制御端子12に接続され、ダイオード13のアノ
ードとダイオード14のアノードの共通接続点が抵抗1
5を介してFET4のソース6とFET5のソース61
の共通接続点に接続され、ダイオード13のカソードが
制御端子11に接続され、ダイオード14のカソードが
制御端子12に接続されたものである。
ットキー接合を有するGaAsMESFETを用い、ダ
イオード13、14には、例えばFET4、5と同一基
板上に形成したショットキー接合を用いる。
8、81はキャパシタ71、72によって直流(DC)
カットされている。このため、DC等価回路としては、
ゲートショットキー接合FETをダイオードに置き換え
て、図2のように表すことができる。
作について説明する。まず、制御端子11に正電圧で、
FETの閾値電圧(Vth)より絶対値の大きい電圧、
例えば5Vを印加し、制御端子12に0Vを印加した場
合について説明する。この場合、FET4およびダイオ
ード14は順方向に、FET5およびダイオード13は
逆方向にバイアスされる。よって、FET4はオン、F
ET5はオフとなる。このとき、抵抗10、FET4、
抵抗15、ダイオード14の経路で電流が流れる。この
電流値は、制御端子11に印加された電圧値と抵抗10
と抵抗15で決まる値となる。この電流によってFET
4のゲートショットキー接合には正電圧が加わることと
なる。このため、ゲート下の空乏層幅が狭まり、チャネ
ル幅が広がる。つまり、FET4のドレイン・ソース間
のオン抵抗が低減され、高周波信号に対する損失が低減
される。
に正電圧を印加した場合は、FET4がオフ、FET5
がオンとなり、このとき、抵抗101、FET5、抵抗
15、ダイオード13の経路で電流が流れ、この電流に
よってFET5のゲートショットキー接合に正電圧が加
わることとなり、FET5のゲートショットキー接合に
正電圧が加わる。よって、FET5のドレイン・ソース
間のオン抵抗が低減され、高周波信号に対する損失が低
減される。
発明の高周波用半導体スイッチ回路を用いた各種の制御
方法を以下に示す。
ンテナ切り換え方法を示す回路図を示す。
6の共通信号端子1にパワーアンプ17を接続し、信号
端子2および3にそれぞれ送信アンテナ18と181と
を接続したものである。
と12に入力されるDC信号(例えば、5Vと0V)に
より、一方のFETをオン、他方のFETをオフさせ
て、パワーアンプ17から出力された高周波信号を送信
アンテナ18か、または送信アンテナ181のどちらか
へ伝達するものである。
態である受信アンテナ切り換え方法を示す回路図を示
す。
6の共通信号端子1に低雑音アンプ19を接続し、信号
端子2および3にそれぞれ受信アンテナ20、201を
接続したものである。
と12に入力されるDC信号(例えば、5Vと0V)に
より、一方のFETをオン、他方のFETをオフさせ
て、受信アンテナ20か、または受信アンテナ201か
ら入力された高周波入力信号のどちらかを低雑音アンプ
19に入力するものである。
態である受信時の感度制御方法を示す回路図を示す。
6の信号端子2に受信アンテナ20と低雑音アンプ19
の入力端子を接続し、信号端子3に低雑音アンプ19の
出力端子を接続したものである。
と12の間の電位差を0Vとすることにより、2個のF
ET4、5のいずれもがオン状態にし、信号端子2と信
号端子3の間をオン状態とするものである。また一方、
制御端子11と12の間の電位差を5Vとすることによ
り、2個のFET4、5がいずれかがオフ状態にし、信
号端子2と信号端子3の間をオフ状態とするものであ
る。このことを利用して受信感度の制御を行うものであ
る。
態である送信アンテナと接地切り換え方法を示す回路図
を示す。
6の共通信号端子1にパワーアンプ17を接続し、信号
端子2に送信アンテナ18を接続し、信号端子3を接地
したものである。
1と送信アンテナ18の間の高周波信号の伝達と遮断を
制御端子11と12に印加した電圧(例えば、5Vと0
V)によって制御するものである。さらに、高周波信号
の伝達をオフとする場合には、共通信号端子1がFET
5を介して接地されるため、共通信号端子1は高周波信
号を全反射することとなり、入出力間のアイソレーショ
ンが向上する。
態である受信アンテナと接地切り換え方法を示す回路図
を示す。
6の共通信号端子1に低雑音アンプ19を接続し、信号
端子2に受信アンテナ20を接続し、信号端子3を接地
したものである。
1と受信アンテナ20の間の高周波信号の伝達と遮断を
制御端子11と12に印加した電圧(例えば、5Vと0
V)によって制御するものである。さらに、高周波信号
の伝達をオフとする場合には、共通信号端子1がFET
5を介して接地されるため、共通信号端子1には信号が
全く入力されないので、入出力間のアイソレーションが
向上する。
本発明の高周波用半導体スイッチ回路を用いた各制御方
法により、オンとなるFETのオン抵抗が低減されるた
め、高周波の挿入損失を低減させることができる。
用半導体スイッチ回路は、オン状態となるFETのゲー
ト・ソース間に正電圧が印加され、高周波信号に対する
挿入損失の小さいスイッチ回路を提供することができる
とともに、この半導体スイッチ回路を各種の切り換え回
路に用いることにより、高周波信号に対する挿入損失の
小さい制御方法を提供することができる。
体スイッチ回路の回路図
切り換え方法を示す回路図
切り換え方法を示す回路図
制御方法を示す回路図
と接地切り換え方法を示す回路図
と接地切り換え方法を示す回路図
Claims (6)
- 【請求項1】 第1と第2の信号端子間に直列に接続さ
れた第1と第2の電界効果トランジスタのそれぞれのゲ
ートが、それぞれ第1と第2の抵抗を介して第1と第2
の制御端子に接続され、前記第1と第2の制御端子間に
アノードを共通接続として第1と第2のダイオードが直
列に接続され、前記第1と第2のダイオードのアノード
の共通接続点と前記第1と第2の電界効果トランジスタ
の共通接続点とが第3の抵抗を介して接続されたことを
特徴とする高周波用半導体スイッチ回路。 - 【請求項2】 請求項1記載の高周波用半導体スイッチ
回路を用いて、第1と第2の電界効果トランジスタの共
通接続点から入力された高周波信号を、第1の信号端子
または第2の信号端子へ伝達するように高周波信号を制
御することを特徴とする制御方法。 - 【請求項3】 請求項1記載の高周波用半導体スイッチ
回路を用いて、第1の信号端子または第2の信号端子か
ら入力された高周波信号を、第1と第2の電界効果トラ
ンジスタの共通接続点へ伝達するように高周波信号を制
御することを特徴とする制御方法。 - 【請求項4】 請求項1記載の高周波用半導体スイッチ
回路を用いて、第1の信号端子から入力された高周波信
号を、第2の信号端子へ伝達するか、または遮断するよ
うに高周波信号を制御することを特徴とする制御方法。 - 【請求項5】 請求項1記載の高周波用半導体スイッチ
回路を用いて、第2の信号端子を接地し、第1と第2の
電界効果トランジスタの共通接続点から入力された高周
波信号を、第1の信号端子または第2の信号端子へ伝達
するように高周波信号を制御することを特徴とする制御
方法。 - 【請求項6】 請求項1記載の高周波用半導体スイッチ
回路を用いて、第2の信号端子を接地し、第1の信号端
子から入力された高周波信号を、または第2の信号端子
の接地電位を、第1と第2の電界効果トランジスタの共
通接続点へ伝達するように高周波信号を制御することを
特徴とする制御方法。
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---|---|---|---|
JP00933597A JP3539106B2 (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | 高周波用半導体スイッチ回路およびそれを用いた制御方法 |
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JPH10209835A true JPH10209835A (ja) | 1998-08-07 |
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CN104733810A (zh) * | 2013-12-24 | 2015-06-24 | 株式会社村田制作所 | 开关电路及高频模块 |
-
1997
- 1997-01-22 JP JP00933597A patent/JP3539106B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN104733810B (zh) * | 2013-12-24 | 2019-06-21 | 株式会社村田制作所 | 开关电路及高频模块 |
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