JPS62277562A - ダイオ−ド構成 - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 本発明は電子デバイス、より詳しく言えばダイオード構
成とその利用に関するものである。

理想的なダイオード特性としては順方向インピーダンス
がゼロであると共に逆方向インピーダンスが無限大であ
り、さらに順バイアスを加えると瞬時に導通状態になる
一方、逆バイヤスを加えると瞬時にターンオフすること
にある。しかしながら、現在まで実用化されたダイオー
ド構成は敢多くの欠点を有するため一部の特定用途に使
用できないという事情がある。例えばＰＮ接合形バイポ
ーラダイオードは逆バイアスによるインピーダンスがき
わめて大きいため漏洩電流は少ないがスイッチングタイ
ムが比較的長く、したがって超高周波帯域に使用できな
い。

これに対し、金属半導体接合ダイオードは高速でのスイ
ッチング特性がづぐれているが、漏れ゛電流が大きいと
いう欠点がある。

本発明によるダイオード構成は上記のような従来のダイ
オード構成に見られる問題点を解消しようというもので
あって、ＰＮＮ接合形イオードより形成した第１構成要
素と金属半導体ダイオードより形成した第２構成要素と
を有し、上記両要素を直列接続して形成した漏れ電流が
少なく、しかも高速でのスイッチングにすぐれたダイオ
ード構成である。

本発明のダイオード構成の主な用途は高速でかつ安定し
た電圧で負荷を駆動したり、あるいは直流電圧と電流を
細かく制御し得るドライバ装置に適している。例えば、
この種のドライバ装置は各々がＰＮＮ接合形イオードと
金属半導体接合ダイオードとを直列接ＩＩｃシて形成さ
れた複数個のダイオード構成を有すると共に、前記複数
個のダイオード構成を接続してブリッジ回路を形成し、
該ブリッジ回路において対向する二つの接続点をそれぞ
れ第１対と第２対とするものである。このドライバ装置
において第１対の一方の接続点に結合され当該接続点を
所定の電圧レベルに固定する装置が内蔵されている。ま
た電源装置は上記第２対の両接続点に結合されており、
上記第２対の一方の接続点に制御可能に電流を供給する
と共に第２対の他方の接続点から電流が分流するように
動き、さらに負荷が第１対の他方の接続点に結合しであ
る。

上記のように構成されたドライバ装置は二つの別能、ず
なわノ５被駆動の負荷に対して高速信号を印加するほか
、電圧・電流の供給を正確に制御するものである。

以上の事情にかんがみて、本発明の目的は漏れ電流が少
なく、しがもスイッチングタイムの速いダイオード装置
を提供することにある。

本発明の別の目的はバイポーラダイオードとショットキ
ーダイオードを直列接続して形成したダイオード構成を
提供することにある。

本発明の更に別の目的はバイポーラダイオードとショッ
トキーダイオードとを直列に接続するダイオード構成に
より形成したブリッジ回路を内蔵するドライバ装置を提
供することにある。

本発明の上記及びそれ以外の目的、特徴及び利点につい
て添付図面を参照して詳しく説明づ゛る。

第１図について、本発明において、バイポーラダイオー
ド（１０）がショットキーダイオード（１２）と直列接
続されており、それによって漏れ電流が少なく、しかも
スイッチングタイムが速いダイオード構成が得られるの
である。

背淡について説明すると、バイポーラダイオードのスイ
ッチングタイムは逆回復時間が橿めて大きい、ミルマン
（旧ＬＬＨＡＮ　）およびハルキアス（ＨＡＬＫＩＡＳ
　）　［ｒインテグレーテッド　エロトロニクス（ＩＮ
ＴＥＧＲＡＴＥＤ　ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ３，ＡＮＡＬ
ＯＧＡＮＤ　ＤＩＧＩＴＡＬ　ＣＩＲＣＵＩＴＳ　ＡＮ
Ｄ　５ＹＳＴＥＨ３）第７１−７３頁（１９７２年）］
中に詳述するように、バイポーラダイオードが逆回復時
間は小数キャリアの蓄積時間と遷移時間との関数である
。カリフォルニア州サン・ラフ７エルのフェアチャイル
ド社（ＦＡＩＲＣＨＩＬＤ旺ＨＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲＣ
０ＲＰ、　）製テ／＜　イス型式ハＦＤ１００ノ場合、
バイポーラダイオードの代表的逆回復時間は７００ピコ
秒である。

金属半導体ダイオード及びショットキーダイオードにつ
いても上記のミルマン（ＨＩＬＬＨＡＮ）およびハルキ
アス（ＩＩＡＬＫＩＡｓ）の著書第２２８〜２３０頁中
に詳述しである。バイポーラダイオードと対照的に、シ
ョットキーダイオードは電流のキャリヤが多数キャリア
であることから、蓄積時間は微小であるが、公知のよう
にショットキーダイオードの漏れ電流済はかなり大ぎい
。例えば、カリフォルニヤ州バロ・アロトのヒユーレッ
ト・パラカード社（＋１ＥＷＬＥＴＴ−ＰＡＣＫΔＲ［
ｌＣｏ、）類デバイス型式ＨＰ　５０８２−２８３５に
おいて、漏れ電流仕様は１ｖにつき１００面である。こ
れに対しデバイス方式ＦＤ　７００の漏れ電流規格は４
７Ｖに対し５０ｎＡと極めて少ない。

さらに本発泡のダイオード構成は集積回路のみならずデ
ィスクリート形に形成できることを注目すべきである。

ディジタル領域、特にロジックデバイスの丁ＴＬ　７４
３００シリーズに見られるように、またミルマン（旧Ｌ
Ｌ）ＩＡＮ）およびハルキアス（ＨＡＬＫＩＡＳ）の前
記著書第２３０頁に記述したように、ショットキーダイ
オードはバイポーラ素子と同一のダイを用いて容易に形
成し得るのである。

本発明のディスクリート実施例において、バイポーラダ
イオード（デバイス型式ｒＤ　７００）とショットキー
ダイオード（デバイス型式ＨＰ　５０８２−２８３５）
とを直列接続して構成できる。

第２図について、本発明のダイオード構成の使用例とし
て、ＩＣ試験器用ドライバのブリッジ回路の中に本発明
のダイオード構成を使用した場合を示す。１９８３年８
月２９日付米国特許申請書第５２７．２１４号中に第２
図のドライバ回路について詳述している。

通常、ブリッジ回路（４２）、　（４４）は被検体素子
に対して一定の電圧で電流を出入させるだめの制御回路
であり、また電流源（２８）はトランジスタスイッチ（
３２１，（３４）の制御により該ブリッジ回路網に電流
を供給する。さらに、電流源（３０）はトランジスタス
イッチ（３６）、　（３８）の制御により前記ブリッジ
回路網から電流を分流する。これに対し、回路（６４，
６６、６８，７０）は電諒（２８）、　（３０）とブリ
ッジ回路（４２）、　（４４）との間の平衡な調整回路
である。

加えて、高圧と低圧の基準電圧が同軸ケーブル（７２，
７４，７６、７８）のシールド線を介して前記ブリッジ
回路（４２）、、（４４）に供給される。

ブリッジ回路（４２）、　（４４）は本発明のダイオー
ド構成の複数個から形成され、例えばブリッジ回路（４
２）には４個のダイオード構成（４４，４６，４８，５
０）を使用している。これらのダイオード構成は４つの
接続点で接続され、対向する二つの接続点がそれぞれ第
１対（９２，９４）及び第２対（９３，９７）を形成す
る。いま、電流Ｆｊ（２８）からの゛電流を第１対の一
方の接続点、［例えば（９７）］　、に加えると共に第
１対の他方の接続点（９３）に流れる電流を′ｄｉ源（
３０）に引込む。これに対し、第２対の一方の接続点、
［例えば（９４）］　、に負荷として被検体素子を接続
すると共に同じく第２対の他方の接続点（９２）に基準
電圧を接続する。

本発明のダイオード構成を第２図に示すような回路網に
用いれば、回路性能を格別に向上させることが可能とな
る。バイポーラダイオード、ショットキーダイオード、
及び本発明のダイオード構成についてそれぞれのスイッ
チングタイムと漏れ電流の比較表を第３図に示す。

第４図について、本発明のダイオード構成をＩ？Ｆとビ
デオ範囲に３５ける高周波信号用ピコ秒スイッチに使用
した場合を示す。この実施例では単一のブリッジ回路を
用いており、ブリッジ回路の各辺においてバイポーラダ
イオード（１０）とショットキーダイオード（１２）を
直列に接続しである。入力信号は接続点（１０８）に印
加され、また出力信号は対向する接続点（１０６）に発
生する。

一方、接続点（１０９）、　（１０７）に対する電流供
給の制御によりスイッチのターンオフとターンオンを行
う。第４図より明らかなように、接続点（１０９）は電
源（１１６）からトランジスタ（１１２）を経て電流が
流れる。トランジスタ（１１２）をターンオンして、論
理値０の信号が入力端子（１１３）に印加されると、電
流は接続点（１０９）に流れる。また論理値Ｏの信号を
接続点（１１５）に加えて電源（１１６）の電流をトラ
ンジスタ（１１２）から分流すれば、トランジスタ（１
３Ｇ）の働きによって接続点（１０９）に流れる電流が
しヤ断されることになる。論理値０の信号が端子（Ｎ５
）に入ると同時に、論理値１の信号が端子（１１３）に
印加されてトランジスタ（１１２）をターンオフするか
らである。なおトランジスタ（＋３６）はトランジスタ
（１１２）のエミッタと接地間に結合されている。

またトランジスタ（１１０）、　（＋３８）の作動方法
はそれぞれトランジスタ（１１２）、　（１３６）と同
一であり、また電流源（１１４）は電流源（１１６）と
同一の構成である。これらの三要素は接続点（１０７）
から出た゛電流の流れを制御するものである。

本発明のダイオード構成のもつ漏れ°電流が少なく、し
かも急速なスイッチングという特性によって、第４図に
示す回路を用いれば高周波信号の高速スイッチングが可
能となる。

この明細書中に用いた表現および用語は、説明を目的と
したものであって、それに限定するものではなく、この
発明の範囲はその特許請求の範囲に記載の内容によって
定まるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の略図、第２図は本発明のダイオード構
成をドライバ回路に使用した場合を示り一略図、第３ａ
図は代表的なバイポーラダイオード、ショットキーダイ
オードおよび本発明のダイオード構成についてスイッチ
ングタイムと漏れ電流測定値の比較表、第３ｂ図は第３
ａ図の比較データの取得時に用いた逆回復時間の関係を
示すダイヤグラム、第４図は本発明のダイオード構成を
高速度信号用ピコ秒スイッチに使用した場合を示す略図
である。 １０・・・・・・・・・バイポーラダイオード１２・・
・・・・・・・ショットキーダイオード３２、３４・・
・トランジスタスイッチ（供給電源制御用）３６、３８
・・・トランジスタスイッチ（分流制御用）４２、４４
・・・ブリッジ回路 ４４、４６．４８．５０・・・ダイオード構成６４、６
６、６８．７０・・・平衡回路７２、７４．７６、７８
・・・同軸ケーブル９２、９３．９４．９７・・・ブリ
ッジ回路の接続点く結合端子）図面の浄ＩＦ（内容に変
更なし〕 ＦＩＧ、Ｊ。 ＦＩＧ、、２゜ 手続補正口 昭和６２年　６月２２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ＰＭ接合形ダイオードより形成した第１構成要素と 金属半導体接合ダイオードより形成した第２構成要素と
   を備えて、上記両要素を直列接続させることにより漏洩
   電流が少なく、しかもスイッチングタイムの速いダイオ
   ード構成。２　上記第１構成要素がバイポーラダイオー
   ドであり、また上記第２構成要素がショットキーダイオ
   ードであることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載のダイオード構成。３　負荷を所定の電圧レベルで駆
   動するドライバ装置であつて、 各々がＰＮ接合形ダイオードと金属半導体接合ダイオー
   ドとを直列接続して形成される複数個のダイオード構成
   を接続してブリッジ回路を形成し、該ブリッジ回路にお
   いて対向する二つの接続点をそれぞれ第１対と第２対と
   する複数個のダイオード構成と、 上記ブリッジ回路の第１対における一方の接続点に結合
   されて、上記一方の接続点を一定の電圧レベルに固定す
   る装置と、 上記第２対の接続点の各々に結合され、上記第２対の一
   方の接続点に対して制御可能に電流を供給すると共に上
   記第２対の他方の接続点に対して電流を分流させ、さら
   に上記第１対の一方の接続点に上記負荷を接続させるこ
   とにより上記負荷を所定の電圧レベルで駆動し得るよう
   に構成した電源装置とを有するドライバ装置。 ４　各ダイオード構成においてＰＮ接合がバイポーラダ
   イオードで付与され、また金属半導体接合がショットキ
   ーダイオードによつて形成されることを特徴とする特許
   請求の範囲第３項に記載のドライバ装置。 ５　Ｐ形半導体とＮ形半導体との接合を有するバイポー
   ラダイオードと、 金属と半導体との接触による接合を有するショットキー
   ダイオードとを具備し、上記両ダイオードを直列に接続
   して形成したダイオード構成。 ６　高周波信号用のスイッチであつて、 ダイオード構成の各々がＰＮ形接合ダイオードと金属半
   導体接合ダイオードとを直列接続して形成される複数個
   のダイオードを接続してブリッジ回路を形成し、該ブリ
   ッジ回路において対向する二つの接続点をそれぞれ第１
   対と第２対とする複数個のダイオード構成と、 上記第１対の接続点の各々に結合され、スイッチがオン
   状態のとき上記第１対の接続点に対して制御自在に電流
   を供給すると共に上記第１対の他方の接続点から制御自
   在に電流を分流させ、また上記スイッチをオフ状態にお
   くと上記第１対の両接続点に流れる電流がしゃ断される
   ように構成した電源装置とを有し、上記第２対における
   一方の接続点に高周波信号が印加されるが、上記第２対
   の他方の接続点は上記スイッチの出力端子となることを
   特徴とするスイッチ。