JPS59204289A - Double terminal negative resistance element - Google Patents

Double terminal negative resistance element

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JPS59204289A
JPS59204289A JP58079349A JP7934983A JPS59204289A JP S59204289 A JPS59204289 A JP S59204289A JP 58079349 A JP58079349 A JP 58079349A JP 7934983 A JP7934983 A JP 7934983A JP S59204289 A JPS59204289 A JP S59204289A
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Japan
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terminal
gate
source
resistance element
negative resistance
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JP58079349A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Toritsuka
鳥塚 英樹
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Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To enable to realize a microwave oscillator of a high efficiency with a simple structure at a low cost by a method wherein a fixed impedance to microwaves and direct current is connected between the source of an FET and a terminal electrode. CONSTITUTION:The gate G of the FET is connected to the first terminal electrode of a diode package, and the drain D to the second terminal electrode. The impedance Zs satisfying the fomula ¦Zs¦>¦Ri+1/omegaCgs¦ to microwaves and the formula Zs=Rs=¦Vgs/IS¦ in DC manner is connected between the source and the first terminal electrode. Then, a negative bias voltage is impressed on the first terminal electrode, and a positive one on the second terminal electrode. Where, Ri; represents channel resistance, omega; the angular frequency of microwave, Cgs; gate input capacitance, Rs; bias resitance, Vgs; gate-source volage, Is; source current.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は2端子負性抵抗素子に係す、特にマイクロ波発
振器に使用される2端子負性抵抗素子に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a two-terminal negative resistance element, and particularly to a two-terminal negative resistance element used in a microwave oscillator.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

従来、2端子負性抵抗素子を用いたマイクロ波発振器の
一例として、ガンダイオードを使用したガン発振器が広
く知ら几ている。そしてこのカンダイオードは2端子構
造であるため、こn、 f用いたマイクロ波発振器は構
造が簡単であす、−i′た安価に得られる利点がある。
Conventionally, a Gunn oscillator using a Gunn diode is widely known as an example of a microwave oscillator using a two-terminal negative resistance element. Since this diode has a two-terminal structure, a microwave oscillator using n and f has the advantage of a simple structure and low cost.

しかしながら、ガン発振器は効率が2〜:3係と低く、
また10GHzのマイクロ波発振を得るのに約8■のバ
イヤス電圧を必要とする。このため、例えば10GHz
で20 mWの出力を得るためには、lWの直流入力が
必要となり、その結果共娠器は放熱を考慮した構造とし
なければならない問題点がある。
However, the Gunn oscillator has a low efficiency of 2 to 3 parts.
Also, to obtain microwave oscillation of 10 GHz, a bias voltage of about 8 mm is required. For this reason, for example, 10GHz
In order to obtain an output of 20 mW, a DC input of 1W is required, and as a result, there is a problem in that the co-container must be constructed with consideration for heat radiation.

また、トランジスタなどの3端子素子を用いたマイクロ
波発掘器の一例として電界効果トランジスタ(以下FE
Tと云う)全使用したFgT発振器がある。このFET
発撮器は効率が約20%と高く、また10GHzの発振
を得るのに約5v程度の低いバイアス電圧で動作する。
In addition, as an example of a microwave excavator using a three-terminal element such as a transistor, a field effect transistor (FE
There is a fully used FgT oscillator. This FET
The oscillator has a high efficiency of about 20%, and operates with a low bias voltage of about 5 V to obtain 10 GHz oscillation.

このため、例えば10GHzで20 mW の出力を得
るには、0.IWの直流入力で良く、使用する共振器は
必ずしも放熱を考慮しまた構造とする必要はない。
Therefore, to obtain an output of 20 mW at 10 GHz, for example, 0. A direct current input to the IW is sufficient, and the resonator used does not necessarily have to be designed with heat dissipation in mind.

しかしながら、FETは3端子構造であるため、導波管
共振器には直接接続することができず、これを用いたマ
イクロ波発振器は回路が複雑となり、高価なものになる
問題点がある。
However, since the FET has a three-terminal structure, it cannot be directly connected to the waveguide resonator, and a microwave oscillator using the FET has a problem that the circuit becomes complicated and expensive.

このためFETのように低電、圧動作で高効率の特性を
有し、かつ2端子負性抵抗素子のガンダイオードの場合
と同様に簡単な構造の安価な共振器が使用できる2端子
負性抵抗素子が望まれているのが現状である。
For this reason, the two-terminal negative type has characteristics of low voltage, voltage operation and high efficiency like a FET, and can use an inexpensive resonator with a simple structure like the Gunn diode, which is a two-terminal negative resistance element. At present, a resistive element is desired.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は前述した諸問題点及び現状に鑑みなされたもの
であり、高効率なマイクロ波発掘器を簡単な構造で安価
に実現し得るF Ei”を用いた2端子負性抵抗素子を
提供することを目的と17でいる。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems and the current situation, and provides a two-terminal negative resistance element using FEi'' that can realize a highly efficient microwave excavator with a simple structure and at low cost. I am 17 years old with this in mind.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

即ち、本発明はソース、ドレイン及びゲートf有するF
ETのゲートが第1及び第2の端子4kを具備するダイ
オードパッケージの第1の端子電価に接続さ11.  
ドレインが第2の端子電極に接続さn1ソースと第1の
端子室枠間にマイクロ波に対してはIZsl>IRi+
]んCgsl、直流的にはZs−Rs= l Vga/
 Is l  を満足するインピーダンスZsが接続さ
れると共に、第1の端子電極が負極性、第2の端子電極
が正極性となるバイアス電圧が印加されてなることを特
徴とする2端子負性抵抗素子である。
That is, the present invention has a source, a drain, and a gate f.
11. The gate of the ET is connected to a first terminal voltage of a diode package comprising a first and a second terminal 4k.
The drain is connected to the second terminal electrode, and between the n1 source and the first terminal chamber frame, IZsl>IRi+
] Cgsl, in direct current terms Zs-Rs= l Vga/
A two-terminal negative resistance element, characterized in that an impedance Zs satisfying Is l is connected, and a bias voltage is applied such that the first terminal electrode has a negative polarity and the second terminal electrode has a positive polarity. It is.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

先ず、第1図にソース(S)ドレイン(D)及びゲート
((2)を有し、ソース(S)とゲート((3間にイン
ピーダンスZs  を接続した2端子負性抵抗素子の簡
易等価回路を示す。
First, Fig. 1 shows a simplified equivalent circuit of a two-terminal negative resistance element that has a source (S), a drain (D), and a gate ((2), and an impedance Zs is connected between the source (S) and the gate ((3). shows.

即ち、第1図においてドレイン(DJとゲート((2)
間のインピーダンスZdg ’i計算すると図より11
 =jω CgS°■g             ・
・・(1)V2=(I2−gmVg)Zd+ZS(I、
 +I2 )    −(31となるように選ぶと、第
5式は11;、−I、となる。
That is, in FIG. 1, the drain (DJ) and gate ((2)
The impedance between Zdg 'i is calculated as 11 from the figure.
=jω CgS°■g ・
...(1) V2=(I2-gmVg)Zd+ZS(I,
+I2) -(31), the fifth equation becomes 11;, -I.

すなわち、インピーダンスZs  に流nるマイクロ波
電流は、はとんど零となり、 第3式は V2−(I2− gmVg ) Zd = (]]+−
7釘−一 Zd・I2−(61JωCgS となる。
In other words, the microwave current flowing through the impedance Zs is almost zero, and the third equation is V2-(I2- gmVg) Zd = (]]+-
7 nails-1 Zd・I2-(61JωCgS).

従ってドレイン(DJとゲート(G1間のインピーダン
スZgdは ・・・(7) ここでGd(gmCds/Cgs  (ただし、Gdニ
ドレインコンダクタンス、gm:相互コンダクタンス、
Cdsニドレイン容量)のとき、FBTはドレイン中)
とゲート(G1間で負性抵抗を示す。
Therefore, the impedance Zgd between the drain (DJ) and the gate (G1) is...
FBT is in the drain)
and the gate (G1) exhibits negative resistance.

例えば臼型的なマイクロ波用FETでは、Gcl:l:
2 、5 ms、 Cgs’Z0 、6 pF、 gm
:;50 msであるからCdsは0 、03 pF 
以上あれば負性抵抗素子としてdie+作する。
For example, in a mortar-shaped microwave FET, Gcl:l:
2, 5 ms, Cgs'Z0, 6 pF, gm
:; Since it is 50 ms, Cds is 0.03 pF
If it is above, it is made as a negative resistance element by die+.

通常Cdsは0.2pF程度であり、負性抵抗素子作に
は充分な値である。オた第7式のCds、 Cgs  
tdFETの外部に存在する浮遊容量を含んだ場合の等
測的なCds、 Cgs  でよく、パッケージに入几
た場合にはパッケージの浮遊容量を含みもつと大きな値
となる。
Normally, Cds is about 0.2 pF, which is a sufficient value for producing a negative resistance element. Ota 7th formula Cds, Cgs
Isometric Cds and Cgs may be used when including the stray capacitance existing outside the tdFET, and when it is placed in a package, they become large values when including the stray capacitance of the package.

すなわち、ソース(S)、ゲート(01間に1Zsl:
>l几” jr、>Cg3  lなるインピーダンスZ
sを接続することにより、FETはドレイン(D)とゲ
ート((2)間で2端子負性抵抗素子として動作し得る
ことになる。
That is, 1Zsl between source (S) and gate (01:
>l 几” jr,>Cg3 l impedance Z
By connecting s, the FET can operate as a two-terminal negative resistance element between the drain (D) and gate ((2)).

第21ス1は図記号で示したFETにょる2端子負性抵
抗素子のそれぞれ異なる基本回路図である。
The 21st screen 1 is a basic circuit diagram of a two-terminal negative resistance element using a FET indicated by a symbol.

先ず、第2図(a)はソース(S)とゲート((2)間
にバイアス抵抗R,s  を接続した場合である。この
バイアス抵抗aS  は、FETのソース(S)に対し
てゲート(G)を負の巾′位にし直流バイアス電流を決
定するもので、その値は、ソース(8)に流れる直流電
流Isを例えば20mA  としたとき、ソース(S)
に対するケート(G)の電圧Vgsが−1゜5vになる
としてRs = l Vgs / Is l = 75
Ωの値である。このときマイクロ波におけるインピーダ
ンスZsはZs=Rs=75Ω を示す。開型的なマイ
クロ波FBTにおいて几i。
First, Fig. 2(a) shows the case where a bias resistor R,s is connected between the source (S) and the gate (2).This bias resistor aS is connected between the source (S) and the gate (2) of the FET. G) is set to a negative width to determine the DC bias current, and its value is, when the DC current Is flowing through the source (8) is, for example, 20 mA, the source (S)
Assuming that the voltage Vgs of the gate (G) is -1°5V, Rs = l Vgs / Is l = 75
is the value of Ω. At this time, the impedance Zs in the microwave is Zs=Rs=75Ω.几i in open type microwave FBT.

CgsはRi :2 、6Ω、Cgs:;0 、6 p
Fであり10 GHzに即ち、バイアス抵抗Rs  は
旧十−几ア65−に比較して大きく、2端子負性抵抗素
子として動作する“ことがわかる。なお実験によって、
バイアス抵抗Rs  が1損+j(I)。gSl 以上
であn、ば実用的Ki作することが確認されている。
Cgs is Ri: 2, 6Ω, Cgs: ;0, 6p
F and 10 GHz, that is, the bias resistance Rs is larger than that of the old 10-A65-, and it can be seen that it operates as a 2-terminal negative resistance element.
Bias resistance Rs is 1 loss +j (I). It has been confirmed that practical Ki production can be achieved with gSl or higher.

次の第2図(b) Fiバイアス抵抗Rsとインダクタ
Lsの直列回路をソース(8)とゲート(G)間に接続
した例であり、インピーダンスZsはZs =)Ls 
+ jo) Ls となりバイアス抵抗飾だけのときよ
り」ωLsだけ大きくなり、l Zs l ) I R
+ + 、、、 c、、−lの条件を満足することがで
きる。またインダクタLs  を約λ/4(λは波長)
の伝送線路にIfさかえても同様に行なうこ七ができる
The following figure 2 (b) is an example in which a series circuit of Fi bias resistor Rs and inductor Ls is connected between the source (8) and gate (G), and the impedance Zs is Zs =) Ls
+ jo) Ls, which is larger by ``ωLs than when only the bias resistor is used, and l Zs l ) I R
+ + , , c, , -l conditions can be satisfied. Also, the inductor Ls is approximately λ/4 (λ is the wavelength)
Even if If is replaced with the transmission line of , the same result can be obtained.

次の第2図(C)はソース(S)に動作周波数において
約λ/4 となる伝送線路(Lt )を接続し、ゲート
(Glと伝送線路(Lt )間にバイアス抵抗1’(、
sとキャパシタCsの並列回路を接続したものである。
In the next diagram (C), a transmission line (Lt) which is approximately λ/4 at the operating frequency is connected to the source (S), and a bias resistor 1' (,
s and a capacitor Cs are connected in parallel.

この場合、動作周波数においてインピーダンスZs”f
■となる。
In this case, the impedance Zs”f at the operating frequency
■It becomes.

ここでバイアス抵抗RsはFETのソース(S)に蒲れ
る直流電流Is及びゲート<01とソース(81間のバ
イアス電圧Vg、sを決定するものであるから、バイア
ス抵抗1(sの代りにダイオードを使用し、このダイオ
ードのアノード’eFETのソース(S)、カソードを
ゲート(Gl[そ1.ぞれ接続シ5、直流電流Isが、
ダイオードの順方向4流として流れるようにしても良い
。例えばVgs;−1,5Vにするには、GaAsダイ
オードを2個直列に接続することにより得らn、る。
Here, the bias resistor Rs determines the direct current Is applied to the source (S) of the FET and the bias voltage Vg, s between the gate < 01 and the source (81), so a diode is used instead of the bias resistor 1 (s). The anode of this diode is connected to the source (S) and cathode of the eFET to the gate (Gl).
It may be arranged to flow as four forward currents of diodes. For example, Vgs; -1.5V can be obtained by connecting two GaAs diodes in series.

上述した第2図(a) (b) (C)は、発振状態に
おいて、ゲート(0に発振振幅による検波電流が流nる
ことがあり、長期信用性が悪くなる場合がある。この対
策として(は次の第2 図1 (d) (e) (f)
の具体例が有効である。これらの例はZsをソース(S
)と端子(0′)間に接続しゲート(G)と端子(G′
)間にキャパシタCgと高抵抗R,gの並列インピータ
212g1r接続する。他は第2図(at (b) (
clと同様であるので特に説明l−ない。
Figures 2 (a), (b), and (C) described above show that in the oscillation state, a detection current due to the oscillation amplitude may flow through the gate (0), which may deteriorate long-term reliability. (Next 2 Figure 1 (d) (e) (f)
The specific example is valid. These examples use Zs as a source (S
) and the terminal (0'), and the gate (G) and the terminal (G'
), a capacitor Cg and a parallel impedance 212g1r of high resistance R and g are connected. Others are shown in Figure 2 (at (b) (
Since it is the same as cl, there is no special explanation.

この様な回路構成にすることにより、マイクロ波電流は
キャパシタCgを流n1、検波電流は高抵抗Rg  に
より制限することができ、ドレイン(D)と新たなゲー
ト端子(G′)間で2端子負性抵抗素子として動作する
With such a circuit configuration, the microwave current can be limited by flowing through the capacitor Cg n1, the detection current can be limited by the high resistance Rg, and two terminals can be connected between the drain (D) and the new gate terminal (G'). Operates as a negative resistance element.

第3図は第2図(a) ′fc具体的なF’ETに適用
したそれぞれ異なる実施例であり、第31図1(a)は
FIBTパッケージ(1)のソース端子(2)とゲート
4r子(3)の間に抵抗(4)を接続したものであり、
ゲート端子(3)とドレイン端子(5)の間で2端子負
性抵抗累子として動作する。
FIG. 3 shows different embodiments applied to a specific F'ET in FIG. 2(a)'fc, and FIG. A resistor (4) is connected between the child (3),
It operates as a two-terminal negative resistance resistor between the gate terminal (3) and the drain terminal (5).

第3図(b)は、金属または誘電体の基板(6)の上に
FETチップ(7)と抵抗(8)全半田などで固定シ1
、マイクロ波集積回路(以下MICと云う)技術により
抵抗(8)とソース(9)及びゲート+101の間を金
机ワイヤ(lla)(llb)で接続したものであり、
やぼりゲート00)とドレイン(12+の間で2端子負
性抵抗素子として動作する。
Figure 3(b) shows a circuit board in which an FET chip (7) and a resistor (8) are fixed by soldering on a metal or dielectric substrate (6).
, the resistor (8), the source (9) and the gate +101 are connected by metal wires (lla) (llb) using microwave integrated circuit (hereinafter referred to as MIC) technology,
It operates as a two-terminal negative resistance element between the blind gate 00) and the drain (12+).

第3図1(C)はF E’l’チップ(j3)のソース
(14Iとゲート(1つ上にモノリシックマイクロ波集
積回路(以下MMICと云う)技術により抵抗(161
’(r−接緒したものであるが、この場合もゲート0(
ト)とドレインu7)の間で2端子負性抵抗素子として
動作する。
Fig. 3 (C) shows the source (14I) and gate (one above) of the F E'l' chip (j3), which is connected to a resistor (161) using monolithic microwave integrated circuit (hereinafter referred to as MMIC) technology.
'(r-glued, but in this case also gate 0(
It operates as a two-terminal negative resistance element between the drain u7) and the drain u7).

また第4図(alはMMIC技術VCより男2図(dl
の回路構成を実現したものである。
Also, Figure 4 (al is Figure 2 (dl) from MMIC Technology VC
The circuit configuration has been realized.

すなわち、ゲート(20とゲート端子(2I)間にキャ
ノくシタ(2カと高抵抗C■の並列回路を形成し、ソー
ス(24a)(24b)とゲート端子C!υの間に抵抗
(25a)(25b)が形成さ才1.ており、ドレイン
(26)とゲート端子(29の間で2端子負性抵抗素子
として動作する。
That is, a parallel circuit of two capacitors and a high resistance C is formed between the gate (20) and the gate terminal (2I), and a resistor (25a) is formed between the source (24a) (24b) and the gate terminal C!υ. ) (25b) is formed and operates as a two-terminal negative resistance element between the drain (26) and the gate terminal (29).

次の第4図(b)は同じ(MMIC技術により第2図(
f)の回路構成全実現したものである。
The following figure 4 (b) is the same (Figure 2 (
The circuit configuration of f) is fully realized.

す々わち、ソース(27a)(27b)に発振周波数に
おいて約λ/4となる伝送線路(28aX28b) l
:接続し、ゲート端子(温間にキャパシタ(30a)(
30b)と抵抗(31a)(31b)の並列回路を形成
し、ゲート(3カとゲート端子(2′0の1ト11にキ
ャパシタ(33)と高抵抗−)の並列回路を形成してお
り、ドレインC35+とゲート端子端の間で2媚子負性
抵抗素子として動作する。
That is, transmission lines (28a x 28b) with an oscillation frequency of approximately λ/4 are connected to the sources (27a) and (27b).
: Connect the gate terminal (warm capacitor (30a) (
30b) and resistors (31a) (31b) are formed, and a parallel circuit is formed between the gate (3 terminals and the gate terminal (2'0) and the capacitor (33) and high resistance -). , operates as a two-layer negative resistance element between the drain C35+ and the gate terminal end.

同様に第2図に示すその他の回路例はいずf′1.もM
IC,MMIC技術を用いて実現することカニできる。
Similarly, the other circuit examples shown in FIG. 2 are all f'1. Also M
It can be realized using IC and MMIC technology.

また、こ几らは、2端子負性抵抗素子であるからガンダ
イオードと同様なパッケージ技術が適用可能であり、パ
ッケージに封入した状態においては、ガンダイオードと
同様の2端子負性抵抗累子となる。
In addition, since these devices are two-terminal negative resistance elements, the same packaging technology as Gunn diodes can be applied, and when sealed in a package, they act as two-terminal negative resistance resistors similar to Gunn diodes. Become.

第5図(a)は、ガンダイオードに一般的にイφ用され
ているピルプロング等のマイクロ波タイオードパッケー
ジの断面図である。
FIG. 5(a) is a cross-sectional view of a microwave diode package, such as a pill prong, which is generally used in Gunn diodes.

すなわち、マイクロ波ダイオードパッケージは第1、第
2の′電極(40(旬と円筒形のアルミナセラミックス
(4′3から成り、第1の電9極(1(負の上に2端子
9性抵抗素子に構成したFET(43f−半1)1付な
とで固定し、金属ワイヤ+44) (44’)で第1、
第2の電極(4(tl帽)側にゲート及びドレイン全接
続して気密制止する。
That is, the microwave diode package consists of a first electrode (40) and a cylindrical alumina ceramic (4'3), a first electrode (1 (negative) and a 2-terminal (9) resistor). Fix the FET (43f-half 1) configured in the element with a metal wire + 44) (44') to the first,
The gate and drain are all connected to the second electrode (4 (TL cap) side) for airtight control.

このとき、第1の宙、極(40)側にドレイン全接続−
すると、FETの絶縁基板層がCdsを増加するようv
C働き都合が良いが、第1の電′)#、((f)側にゲ
ートを接続しても良い。
At this time, the drain is fully connected to the first space and the pole (40) side.
Then, v
Although it is convenient for C to work, the gate may be connected to the first electrode')#, ((f) side.

また第5図(b)は、マイクロ波のモールド形フラット
パッケージの断面図である。
FIG. 5(b) is a cross-sectional view of a microwave molded flat package.

すなわち、第1の電極(4埼の上に2端子負性砥抗素子
に構成したFETI261を半田何などで固定し、金属
ワイヤ(47)(47’)  で第1、第2の電wj、
(45)(ハ)に接続して誘電体(49)により気密封
止したものである。
That is, the FETI 261 configured as a two-terminal negative abrasive element is fixed on the first electrode (4) with solder, etc., and the first and second electric currents wj,
(45) (c) and hermetically sealed with a dielectric (49).

この」:うにパッケージに入れた状態においてはガンダ
イオードと同様な2端子負性抵抗素子の構造となり、同
様な取扱いが可能となる。
When placed in a package, it has the structure of a two-terminal negative resistance element similar to a Gunn diode, and can be handled in the same way.

第6図は、本発甲の2端子負性抵抗素子を使用した導波
管形マイクロ波共振器の一例である。この場合2端子負
性抵抗素子は従来のガンダイオードに相当している。
FIG. 6 is an example of a waveguide type microwave resonator using the two-terminal negative resistance element of the present invention. In this case, the two-terminal negative resistance element corresponds to a conventional Gunn diode.

すなわち、導波管(5(1)の中に構成されているねじ
ポスト61)とチョークポスト(52の間にパッケージ
に入った2端子狗性抵抗素子(53)が接続さ几ており
、バイアス端子(54)に直流バイアスを印加ぞること
によりマイクロ波を発生するものである。
That is, a two-terminal resistance element (53) in a package is connected between the waveguide (screw post 61 configured in 5 (1)) and the choke post (52), and the bias Microwaves are generated by applying a DC bias to the terminal (54).

ここで、2端子負性抵抗素子53)は第5図(a)に示
したFETによるものをドレインに正のバイアス電圧が
加わるように接続シ7、バイアス端子(54)に直流バ
イアスを印加するとガン発振器と同様にマイクロ波Φ′
、力を得ることができる。
Here, the two-terminal negative resistance element 53) is a FET shown in FIG. 5(a), which is connected so that a positive bias voltage is applied to the drain. Microwave Φ′ as well as Gunn oscillator
, you can gain power.

このとき例えはl OGl−Izで20 mWの出力を
得るのに、ガンダイオードの場合、宙源市圧が約8v1
電流が約125 mA必要であるのに対し、本発明の2
端子負性抵抗素子を使用した場合には電源電圧は従来の
PETと同様に約5■、市、流は約20 mA でよい
In this case, for example, to obtain an output of 20 mW with lOGl-Iz, in the case of a Gunn diode, the air pressure is approximately 8v1.
The current required is approximately 125 mA, whereas the current of the present invention is approximately 125 mA.
When a terminal negative resistance element is used, the power supply voltage may be approximately 5 mA and the current may be approximately 20 mA, similar to the conventional PET.

すなわち、ガン発振器のような簡単な構造で安価な共振
器を用いて従来のFET発振器と同様に低電圧、低電流
、高効率の発掘器を得ることができる。
That is, by using a simple and inexpensive resonator such as a Gunn oscillator, it is possible to obtain a low voltage, low current, and high efficiency excavator similar to the conventional FET oscillator.

第6図に示す共振器を用いた導波管形マイクロ波発振器
の特性例を第7図に示す。    −図を見てもわかる
ように発振周波数が10GHzにおいてバイアス電圧が
5vで′市原22mA、、出力22mW、効率20%の
特性が得らn5、ガン発掘4に比べて約10倍の効率を
有するマイクロ波発振器全実現し得た。
FIG. 7 shows an example of the characteristics of a waveguide microwave oscillator using the resonator shown in FIG. 6. -As you can see from the figure, when the oscillation frequency is 10 GHz and the bias voltage is 5 V, the characteristics of Ichihara 22 mA, output 22 mW, and efficiency 20% are obtained, which is about 10 times more efficient than N5 and Gan Kasaku 4. Microwave oscillator could be fully realized.

前述した発掘器は導波管共振器を用いた10()Hzに
おけるマイクロ波発振器の一例であるが、導波管共振器
に限らず、他の共振器に使用してもよいことはガンダイ
オードを使用した発振器の場合と同様である。
The excavator described above is an example of a microwave oscillator at 10 () Hz using a waveguide resonator, but the Gunn diode can be used not only for waveguide resonators but also for other resonators. This is similar to the case of an oscillator using

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述のように本発明によnば、ガン発振器のような簡単
な2端子構造の共振器を用いて従来のFET発振器と同
様な低電圧、低電流、高効率のマイクロ波発振器が実現
し得るし、またガン発振器に比べて直流入力電力が約1
/10となるので、放熱構造を簡単にできるため、第5
図(b)のようなモールド形パッケージも使用でき安価
なマイクロ波発振器をmることか可能となるのでその工
業的価値は栖めて大である。
As described above, according to the present invention, a microwave oscillator with low voltage, low current, and high efficiency similar to a conventional FET oscillator can be realized using a resonator with a simple two-terminal structure such as a Gunn oscillator. Also, compared to Gunn oscillators, the DC input power is approximately 1
/10, so the heat dissipation structure can be simplified, so the fifth
A molded package as shown in Figure (b) can also be used, making it possible to manufacture inexpensive microwave oscillators, so its industrial value is extremely large.

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

第1図はF E Tを2端子負性抵抗素子にした時の簡
易等価回路図、第2図(al (b) (C) (d)
 (e) (f)は図記号で示したFETによる2端子
負性抵抗素子のそnぞれ異なる基本回路図、第3図(a
) (b) (c)は第2図(a)を具体的なF I8
 T K適用したそれぞれ異なる実施例を示す平面図、
第41ゾl (a) (b)はそれぞれ第2図(d)(
f)の回路構成をMMIC枝術により作成したそ扛ぞれ
異なる実/it@例を示す平面図、第5図(a) (b
)は本発明の2端子負性抵抗素子をそルぞn 94なる
パッケージに収納した状態を示す断面1ス、第61・1
ltd本発明の2端子負性抵抗素子を使用した忠波管形
マイクロ波発振器の一例を示す断(m図1,4!、 7
1ス1は第6図のマイクロ波発振器の特性例ケ示すクラ
7である。 1、7. 13・・・FW’l’    4,8.6・
・・抵抗9、 14.24.27・・・ソース 10.
15.20.32・・・ゲート12、17.26.35
・・・ドレイン  50・・・導波管形共振器53・−
・2端子負性抵抗素子    54・・・バイアス端子
代理人 弁理士   井 上 −男 第  5  図 (tL)           (b)第  6  図 第 7 図 DI   13  4L  、!5   んバイアス姻
タノi  Vo  (TJ
Figure 1 is a simplified equivalent circuit diagram when FET is a two-terminal negative resistance element, Figure 2 (al (b) (C) (d)
(e) (f) shows different basic circuit diagrams of two-terminal negative resistance elements using FETs indicated by the symbols in Figure 3 (a).
) (b) (c) is a concrete example of Figure 2 (a).
Plan views showing different embodiments to which TK is applied,
Figure 41 (a) and (b) are respectively shown in Figure 2 (d) (
Figure 5(a) (b)
) is a cross section showing the state in which the two-terminal negative resistance element of the present invention is housed in a package named 94, No. 61.
ltdCross-section showing an example of a high-frequency tube microwave oscillator using the two-terminal negative resistance element of the present invention (Figs. 1, 4!, 7)
Reference numeral 1 indicates a cell 7 showing an example of the characteristics of the microwave oscillator shown in FIG. 1, 7. 13...FW'l' 4,8.6・
...Resistance 9, 14.24.27...Source 10.
15.20.32...Gate 12, 17.26.35
... Drain 50 ... Waveguide resonator 53 -
・2-terminal negative resistance element 54...Bias terminal agent Patent attorney Inoue -M Figure 5 (tL) (b) Figure 6 Figure 7 Figure DI 13 4L,! 5 Nbia Marriage Tano i Vo (TJ

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)  ソース、ドレイン及びゲートを有する電界効
果トランジスタの前記ゲートが第1及び第2の端子電極
を具備するダイオードパッケージの前記第1の端子電極
に接続され、前記ドレインが前記第2の端子′M極に接
続され、前記ソースと前記第1の端子mf、 Th間に
マイクロ波に対してはl Zs I > l Ri +
 1/ωCgsl +直流的にはZs=几s= l V
gs/I s I−を満足するインピーダンスZs  
が接続さ几ると共に前記第1の端子電極が負極性、前記
第2の端子電極が正極性となるバイアス電圧が印加され
てなることを特徴とする2端子負性抵抗素子。 但し、R,i:チャンネル抵抗、ω:マイクロ波の角周
波数、Cgs :ゲート入力容量、几S :バイアス抵
抗、Vgs、:ゲート・ソース間電圧、■s:ソース電
流。
(1) The gate of a field effect transistor having a source, a drain, and a gate is connected to the first terminal electrode of a diode package having first and second terminal electrodes, and the drain is connected to the second terminal' For microwaves, l Zs I > l Ri +
1/ωCgsl + In terms of direct current, Zs=几s= l V
Impedance Zs that satisfies gs/Is I-
2. A two-terminal negative resistance element, characterized in that when the first terminal electrode is connected, a bias voltage is applied such that the first terminal electrode has a negative polarity and the second terminal electrode has a positive polarity. However, R, i: channel resistance, ω: microwave angular frequency, Cgs: gate input capacitance, S: bias resistance, Vgs: gate-source voltage, ■s: source current.
(2)ゲートと第1の端子室、極間にキャパシタと抵抗
の並列回路からなるインピーダンスzgを接続したこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の2端子負性抵
抗素子。
(2) The two-terminal negative resistance element according to claim 1, characterized in that an impedance zg consisting of a parallel circuit of a capacitor and a resistor is connected between the gate, the first terminal chamber, and the electrode.
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