JPS62210663A - マイクロ波集積回路装置 - Google Patents

マイクロ波集積回路装置

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JPS62210663A
JPS62210663A JP5409386A JP5409386A JPS62210663A JP S62210663 A JPS62210663 A JP S62210663A JP 5409386 A JP5409386 A JP 5409386A JP 5409386 A JP5409386 A JP 5409386A JP S62210663 A JPS62210663 A JP S62210663A
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JP
Japan
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resistor
gate
semiconductor
voltage
integrated circuit
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JP5409386A
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English (en)
Inventor
Toshio Shino
篠 敏生
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明はマイクロ波集積回路装置に係り、特に電界効
果トランジスタ(FET)を用いたマイクロ波集積回路
(MIC)及びモノリシック・マイクロ波集積回路(M
M I C)におけるゲートバイアス電源入力部の改良
に関する。
(従来の技術) 周知のように、マイクロ波増幅器、マイクロ波発振器等
のマイクロ波装置にあっては集積回路化されつつある。
この集積回路は特にマイクロ波集積回路CMIC)と呼
ばれており、さらにモノリシック化される傾向にある。
このモノリシックMIC(MMIC)はFET、キャパ
シタ、インダクタ、抵抗等の回路部品を半絶縁性半導体
基板上にモノリシックに形成したものである。半絶縁性
半導体材料は一般にGaAsが用いられるが、最近では
InP 、 GaAlAs、 1nGaAs等の研究も
進んでいる。
ところで、MICあるいはMM I Cによるマイクロ
波増幅器は、一般に第9図に示すように構成されている
。第9図はその等価回路を示すもので、11はRF入力
電極、12はRF出力電極、13はゲ−ト電極、14は
ドレイン電極、15はFET、Letはゲ−l−/<イ
アス回路である。ゲートバイアス回路16には分割抵抗
R1,R2が用いられる。つまり、FET15のゲート
電圧は大体−1〜−2[V]程度であるため、ゲート電
極13から適当な負電圧を人力して分割抵抗R1,R2
で適宜分割し、これをゲート電圧としてFET15のゲ
ートに送っている。
しかしながら、上記のようにFETを用いたMICある
いはMMICにおいて、ゲートバイアス回路に分割抵抗
を用いて一旦ゲートバイアス用入力電圧の分割比を設定
した場合、ゲート電極への供給電圧が変わってしまうと
使用することができなくなる。このため、システム側は
MICまたはMMIC外部でバイアス供給電圧を調整す
ることを余儀なくされ、これによってシステム全体の回
路構成か複雑になり、コスト的にも不利なものとなって
いる。
(発明が解決しようとする問題点) この発明は、従来ゲートバイアス入力が極めて制約を受
けていた点を改浮し、ゲートバイアス入力として広範囲
の電圧を使用可能な、極めて汎用性の高いマイクロ波集
積回路装置を提供することを目的とする。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) すなわち、この発明に係るマイクロ波集積回路装置は、
電界効果トランジスタのゲート及びバイアス入力端間に
第1の抵抗を接続し、前記ゲート及び接地間に第2の抵
抗を接続して、前記バイアス入力端からの電圧を第1及
び第2の抵抗によって分割して前記電界効果トランジス
タのゲートに供給するものにおいて、少なくとも第1の
抵抗の構造を電流飽和を起こす非線型抵抗の構造にした
ことを特徴としており、前記非線型抵抗の実施態様して
、半絶縁性基板上に形成された1対の対向するオーム性
電極間に抵抗層を形成した半導体抵抗を用いることを特
徴としている。
(作用) つまり、上記構成によるマイクロ波集積回路装置は、少
なくとも第1の抵抗に電流飽和が起こる非線型抵抗を用
いることにより、バイアス入力の許容範囲を拡大しよう
とするものである。上記非線型抵抗としては、半絶縁性
基板上に形成された1対の対向するオーム性電極間に抵
抗層を形成した半導体抵抗を用いる。この半導体抵抗は
電極間の距離を変えることにより、電流飽和レベルを適
宜調整することができる。
(実施例) 以下、第1図乃至第8図を参照してこの発明の実施例を
詳細に説明する。
第1図はこの発明を適用したFETを有するMIC増幅
器の等価回路を示すもので、ゲート電極13はゲートバ
イアス回路1Bを介してFET15のゲートGに接続さ
れる。FET15のドレインDはRF出力端子12に接
続され、ソースSは接地される。ゲートバ&回路1Bは
第1及び第2の抵抗を有しており、第1の抵抗はゲート
電極13及びFET15のグー86間に接続され、第2
の抵抗R2はFET15のゲート及び接地間に接続され
る。
第1の抵抗には半導体抵抗が用いられ、第2の抵抗には
通常の線型抵抗が用いられる。上記半導体抵抗は、第2
図に示すように、半絶縁性半導体基板21上に一対の対
向するオーム電極22.23を形成し、その電極22.
23間にイオン注入法等によって抵抗層24を形成した
ものである。この抵抗層24は基本的にFET15の動
作層と同じでよい。尚、第2図(a)は回路パターン上
面図、同図(b)は側断面図である。
ここで、上記半導体抵抗の特性について説明する。半導
体中のキャリアは一定以上の電界で速度飽和を起こす。
このため、第2図に示すように半絶縁性半導体基板21
上に形成した電極22.23間に抵抗層24を形成した
場合、その電極22.23間の距離に応じて電流飽和の
起きる電圧が変わってくる。
例えば、基板にGaAsを用い、電極幅を20[μm]
に設定した場合、電極間距離をGaAsF E Tと同
程度の5[μm]とすれば1 [V]程度で電流飽和が
起り、100[μm]とすれば20[V]程度で電流飽
和が起こる。このときの半導体抵抗の入力電圧に対する
出力電流特性を第3図に示す。
この発明は上記半導体抵抗の電流飽和特性を利用したも
のである。すなわち、上記寸法の電流飽和型半導体抵抗
を第1の抵抗R1に、通常の線型抵抗(R−150[Ω
])を第2の抵抗R2に用いた場合、ゲートバイアス回
路16の入力端子Vinと出力電圧v outとの関係
は第4図に示すようになる。つまり、ゲートバイアス回
路1Gは、ゲート電極13に供給される電圧が−3[V
]〜−20[V]という広大な範囲で変化しても、ゲー
ト電圧を約−1,5[V]に固定することができる。
したがって、このMIC増幅器は、第4図から明らかな
ように、ゲートバイアス入力電圧を広範囲で許容するこ
とができるので、極めて汎用性の高いものとなる。
ところで、上記構成において、MICの場合は上述のよ
うに分割抵抗中のR2として通常の線型抵抗を用いるこ
とができるが、MMICの場合は少し事情が異なり、抵
抗は全て半導体抵抗で構成されることになる。このため
、抵抗R1,R2の非線型効果を考慮しなければならな
い。以下にMMICの場合について説明する。
第1及び第2の抵抗R1,R2の各飽和電流値をそれぞ
れI SSI 、  I SS2とし、I SSI <
 I SS2とすれば、これらは直列接続であるので、
R2にはl5S1以上の電流は流れない。したがってR
2は線型領域で動作している。例えば、第1の抵抗R1
としては第2図に示したように電極間距離を5[μm]
、電極幅を20[μm]とし、第2の抵抗R2としては
電極間距離を15[μm]、電極幅を50[μm]とす
る。この場合、第2の抵抗R2は、電流飽和を起こす電
圧が3 [V] 、飽和電流値が25[mA]程度、立
上がり抵抗値が150[Ω]の半導体非線型抵抗となる
。この場合の入力電圧対出力電流特性を第5図に示す。
第5図において、aは第1の抵抗R1のみの場合、bは
第2の抵抗R2のみの場合、Cは第1及び第2の抵抗R
1,R2を直列接続した場合の特性を示している。
すなわち、上記ゲートバイアス回路16はゲート電極1
3に供給される電圧が−3[V]以下の場合、第1及び
第2の抵抗R1,R2によって入力電圧をほぼ2分割す
る。また、供給電圧が−3[V]より低くなると、第1
の抵抗R1が電流飽和を起こし、その出力電流が10[
mA]一定となるため、第2の抵抗R2に印加される電
圧、つまりFET15のゲート電圧は第4図に示したM
ICの場合と同様に1.5 [V]に固定される。
したがって、上記のように構成したMICまたはMM 
I C増幅器は、バイアス供給電圧が−3[V]〜−2
0[V]の広大な範囲で変化しても、第1の抵抗に用い
た半導体抵抗の電流飽和特性によって、ゲート電圧を1
.s [V]一定に保持することができる。
尚、上記実施例では、第1の抵抗R1が約1[V]で電
流飽和を起こすものとして考えたが、さらに低い電圧で
電流飽和を起こすには、例えば電極間距離を狭めればよ
い。これによって使用可能な範囲を拡大することができ
る。また、第2の抵抗R2の抵抗値も適宜設定すること
により、FETのゲート電圧を所望の値に設定すること
ができる。
第6図及び第7図は上記実施例を応用したMMIC増幅
器の回路パターンを示している。第8図にその等価回路
を示す。すなわち、第6図及び第7図において、31は
GaAs基板、32はRF入力端、33はRF出力端、
34はFET、3[tはゲート電極、37はドレイン電
極、38. 39は抵抗(R1゜R2)、40〜43は
MIMキャパシタ(C1〜C4)44〜49はヴイア・
ホール(lt連通孔を示している。
すなわち、このMMIC増幅器は、半絶縁性GaAs基
板31上にFET、キャパシタ、抵抗等をモノリシック
に形成したもので、中心にFETを置き、その左右にバ
イアス回路を備えた整合回路ををしている。ゲートバイ
アス回路中には電流飽和型半導体抵抗からなる分割抵抗
R1,R2が設けられている。第7図にこの部分を拡大
して示すと、抵抗R1は電極間距離が5[μm]、電極
幅が20[μm]に設定され、R2は電極間距離が15
[μm]、電極幅が50[μm]に設定されている。す
なわち、このゲートバイアス回路は、前述の実施例の場
合と同様に、ゲート電極36に供給される電圧が−3[
v]〜−20[V]の広範囲にわたって変化しても、抵
抗R1に流れる電流か飽和してしまうので、その出力電
圧、つまりゲート電圧を1.5 [V]程度に固定する
ことができる。換言すれば、このMM I C増幅器は
、−3[V]〜−20[V]の広範囲なゲートバイアス
用電源を使用することができる。
尚、上記実施例では、1段増幅器に係るもので説明した
が、他殺増幅器、発振器等にも適用できる。また、半導
体材料はGaAsに限らず、例えばInP 、 InG
aAs、 GaAlAs等でもよい。第6図の増幅器は
MM I Cに係るものであるが、MICの場合であっ
ても適用可能であることはいうまでもない。
[発明の効果] 以上詳述したようにこの発明によれば、ゲートバイアス
入力として広範囲の電圧を使用可能な、極めて汎用性の
高いマイクロ波集積回路装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの゛発明に係るマイクロ波集積回路装置の一
実施例を示す等価回路、第2図は同実施例に用いる半導
体抵抗の構造を示す図、第3図は第2図の半導体抵抗の
入力電圧対出力電流特性を示す特性図、第4図は第2図
の半導体抵抗をゲートバイアス回路に用いた場合の入出
力特性を示す特性図、第5図は第1図に示した回路装置
がMM I Cである場合の入力電圧対出力電流特性を
示す特性図、第6図乃至第8図はそれぞれこの発明に係
る他の実施例を説明するための図、第9図は従来のMM
IC増幅器の回路構成を示す等価回路図である。 11、32・・・RF入力端、12.33・・・RF出
力端、13、 38・・・ゲート電極、14. 37・
・・ドレイン電極、15、34・・・FET、16・・
・ゲートバイアス回路、21、31・・・半絶縁性半導
体基板、22.23・・・電極、24・・・抵抗層。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電界効果トランジスタのゲート及びバイアス入力
    端間に第1の抵抗を接続し、前記ゲート及び接地間に第
    2の抵抗を接続して、前記バイアス入力端からの電圧を
    第1及び第2の抵抗によって分割して前記電界効果トラ
    ンジスタのゲートに供給するマイクロ波集積回路装置に
    おいて、少なくとも第1の抵抗の構造を電流飽和を起こ
    す非線型抵抗の構造にしたことを特徴とするマイクロ波
    集積回路装置。
  2. (2)前記非線型抵抗は、半絶縁性基板上に形成された
    1対の対向するオーム性電極間に抵抗層を形成した半導
    体抵抗であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載のマイクロ波集積回路装置。
JP5409386A 1986-03-12 1986-03-12 マイクロ波集積回路装置 Pending JPS62210663A (ja)

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JP5409386A JPS62210663A (ja) 1986-03-12 1986-03-12 マイクロ波集積回路装置

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JP (1) JPS62210663A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4990973A (en) * 1987-12-28 1991-02-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of producing an MMIC and the integrated circuit produced thereby
JPH077159A (ja) * 1992-06-26 1995-01-10 Fukushima Nippon Denki Kk 電界効果トランジスタバイアス回路

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4990973A (en) * 1987-12-28 1991-02-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of producing an MMIC and the integrated circuit produced thereby
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