TW409456B - Power amplification system and mobile radio communication terminal - Google Patents
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月日修正 梅第86〗1 "78號專利申請案 中教蹲正頁民國11月呈 五、發明說明(24 ) 極電壓之振幅各爲〇.6〇ν及〇.70V。 如此般’依本實施形態之電力放大系統,可增加5 〇 %之輸出。 圖6爲本發明之電力放大系統及其適用之移動體通信 終端裝置之另一例之構成圖。圖6之電力放大系統之移動 體通信終端裝置,其機能與圖4所示者大略相同。但是, 高頻電力放大電路10及輸出匹配電路部11係由 MM I C構成’此點不同。閘極偏壓電路部1 2設於 MM I C之外部。此種電力放大系統及移動體通信終端裝 置’除與上述圖4所示同樣效果之外,尙可達成系統裝配 領域之縮小及組裝製程之簡化。 又,圖7爲本發明之電力放大系統及其適用之移動體 通信終端裝置之另一例之構成圖。圖7之電力放大系統及 移動體通信終端裝置。其機能亦和圖4者大略相同。但是 ,高頻電力放大電路部1 0不以MM I C構成。各元件爲 各自獨立構成,此點不同。此種電力放大系統及移動體通 信終端裝置亦可得和圖4所示者相同之效果。 以上,依本發明之實施形態具體說明本發明,但本發 明並不限定於上述實施形態。只要在不超出其要旨之範圍 內均可作各種變更。 例如,雖然,Μ E S F E T J 1、 J 2之閘極3 6之 材料以白金爲例作說明,但只要功函數爲大於矽化鎢之材 料均可,例如鈀(P d )亦可, 又,於上述實施形態中,以A 1 G a A s作爲通道領 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公« ) -27- <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
^1 ^1 Γ— n ^DJΛ n n IX It t— I 409456 Αν ___B7 五、發明説明(1 ) 技術領域 本發明係關於電力放大系統及移動體通信終端裝置’ 特別關於通用於使用化合物半導體構成之宵特基障壁( Schouky ),障壁閘極場效電晶體(MESFET,Metal S e m i c ο n d u c t 〇 r F i e 1 d E f f e c t T r a n s i s t 〇 r )之無線通信用高頻 1電力放大系統及移動體通信終端裝置之技術。
I . <背景技術 P D C (.Personal Digital Cellar)或 P H S ( Personal 丨-?
Handry P晌ne System)等移動體通信終端機,係以1 j GH z以上之微波帶載波進行無線通信。因此,於送信信 ;號之功率放大電路,及受信信號之前置放大電路,係採用 較矽電晶體更快速動作之GaAs .MESFET (砷化 、鎵 Μ E S F E T )、 ; 又,關於移動體通信終端機,例如日經ΒΡ社發行之 一「曰經 Electronics j 1990 年 4 月 16 日號(no . 497) *ρ121等有記載其槪要。 此種移動體通信終端機,要求1W左右之較大送信電 力,另一方面,需小型輕量俾提昇其攜帶性,並使電池之 長時間動作爲可能。因此,電池之單一電源驅動爲較好, 從長時間動作保證之觀點而言要求低消費電力》 但是,將GaAs :MESFET利用於高頻帶時, 會產生電子移動度之大小,故使用η通道型ME S F ET 之場合較多。因此,以下之說明只要無特別指明,係針對 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐).4 . 评 閲 讀 背 ¢) 之 注 項 再 填 η 本 頁 %
經 濟 部 央 標 準 工 消 費 合 作 社 印 掣 月.·Γ Sg.正/史堂7,^ 409456_^_ 五、發明說明(25 ) 域之電子供給層3 4,但亦可以G a A s爲電力供給層 3 4,閘極3 6亦和上述實施形態同樣地,可由下層起依 序爲白金/鈦/鉬/鈦/白金/金。此時,上述定義之 V f爲〇 · 67V〜0 . 73V。此情況下,將GaAs 上所形成之閘極,與習知技術之矽化鎢比較,可得提昇 ο . lv左右之vf ,可得上述同樣之效果。 〔產業上之利用可能性〕 以上說明般,依本發明之電力放大系統及移動體通信 終端裝置,則可提供單一電源且可得足夠大輸出之高頻電 力放大系統。特別適用於電池長時間使用之P D S、 P H S等移動體通信終端裝置。 〔圖面之簡單說明〕 圖1〜圖3爲本發明之電力放大系統中之源極接地η 通道ME S F Ε Τ之動作說明之特性曲線圖,圖1爲閘極 電壓(Vg) —閘極電流(I g)之特性圖,圖2爲閘極 電壓(Vg ) —汲極電流(I d)之特性圖,圖3爲汲極 電壓(Vd s ) —汲極電流(I d s )之特性及負載曲線 圖。圖4爲本發明之電力放大系統及其所適用之移動體通 信終端裝置之一例之構成圖。圖5爲實施形態之電力放大 系統所用之GaAs·η通道MESFET之一例之斷面 圖。圖6爲本發明之電力放大系統及其適用之移動體通信 終端裝置之另一例之構成圖。圖7爲本發明之電力放大系 統及其適用之移動體通信終端裝置之另一例之構成圖" 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS>A4規格(210 X 297公釐) -28 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 -SJ. -------^ 409456 · A7 ^ ^ ^ \λ. O u By 五、發明説明(2 ) n通道型MESFET之場合》 又,本發明人檢計之MESFET,爲得較大放大度 ’使用臨界電壓(V t h)較深(例如V t h_ 1 V左右 )之空乏型。 將此種較深V t h之ME S F E T以源極接地使用時 1需施加負電壓於閘極偏壓,故需與正電源電壓不同之負 電源電壓。此種需正負兩極電源之放大系統無法以單一電 源驅動,即使欲以單一電源驅動,乃需使用D C _D C轉 換器從正電源產生負電壓以之作爲負電源。 但是,DC — DC轉換器之使用,導致消費電力增大 及實裝面積增大,違反移動體通信終端機要求小型輕量及 電池長時間動作之要求。 因此,移動體通信終端機之功率放大電路所用之放大 元件,需採用較淺之空乏型成V t h爲正電壓之加強型 GaAs .MESFET,需檢討施加0V〜正電壓之閘 .極偏壓之電路之採用。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印聚 {請先閲讀背面之注意事項再填拷本頁)
GaAs .MESFET爲肖特基接合型FET,即 閘極與源極構成肯特基二極體,另外,將η通道型 ME S F Ε Τ以源極接地使用,因此,閘極之正電壓施加 相對於肖特基二極體爲順向電壓。因此,可施加於閘極之 正電壓,需爲閘極電流(順向電流)開始急速增加之電壓 (V f )以下。亦即,即使施加V f以上之閘極電壓,閘 極下部之空乏層乃會消失,無法控制汲極電流,汲極電流 爲飽和。另一方面,可施加之負向閘極電壓之最小値爲 本紙張尺度適用中國囷家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)-5- 409456
月2日,修正/更正/補充 第86119978號專利申請案Α7 中文說明書修正百民國肋7年7月I 煩請委員明示雜年π所提之 經濟部智慧財產局β工消^合作社印製 修正本有無^-ίΙΓ質内^*κ;-'.ντ^αΕ·。 五、發明説明<26 ) 主要元件對照表 B B U :基帶單元 U B :送信側頻率轉換電路 D B :受信側頻率轉換電路 MX :頻率合成電路 AMP:高頻受信前置放大器 L C U :邏輯控制單元 0 P :操作面板 H S :耳機 MM I C :單微波集體電路 AWT:無線送受信天線 S W :分頻器 1 0 :高頻電力放大電路部 11:輸出匹配電路部 1 2 :閘極偏壓電路部 Jl、J2:MESFET Cl、C2、Cll、C12、C21、C22、 C 3 1 , C32:電容器 LI、L 3 :電感器 3 1 : G a A s :基板 3 2 :緩衝層 33: InGaAs 層 34 : n 型 ALGaAs 層 1 -- in m ,1— --- I! I I— I -- - -I r_1 --.11 '--=I i -------n I__- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙悵尺度適用中國國家標準(CNS丨A4現格(2丨0 X 297公釐) -29- 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A 7^»Ua456___^_____五、發明説明(3 ) V t h附近。亦即,即使施加V t h以下之閘極電壓,因 通道領域已被空乏層遮斷,無法流通汲極電流。 換句話說,爲以ME S F E T之汲極電流作爲放大信 號予以取出,只需利用依閙極電壓汲極電流產生變化之線 形領域。但此線形領域意味著閘極電壓由V t h被限制爲 V f之範圍。 因此,與深V t h之空乏型MESFET相較,淺 V t h之空砭型或V t h爲正之加強型ME S F ET之閘 極電壓可施加範圍變窄。一般,施加最大限之閘極電壓, 其汲極電流變大,故與閘極電壓之振幅成比例地,汲極電 流之振幅變大。因此,較淺之空乏型或加強型 ME S F Ε Τ之場合,會有無法確保足夠汲極電流之情況 。結果,無法獲得足夠之高頻動作時之放大系統輸出或增 益,防礙移動體通信終端機之高性能化。 另一方面,如昭和6 1年1月3 0曰,日刊工業新聞 -社發行之「化合物半導體」第1 6 4頁所記載,肖特基接 合金屬與半導體間流通之順向電流之電流密度J爲 J = A*T2e xp ( — q0b/KT) (exp (qV/nkT) -1) 但是,A*爲有效里查遜常數,T爲絕對溫度〔K〕, q爲素電荷爲宵特基障壁〔V〕,1^爲波耳茲曼常數 ,V爲施加電壓〔V〕,η爲理想係數當背特基接合爲良 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·"· -ν" 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(2丨0 乂邛7公釐).0. g 史 1·/補充 _ 409456 五、發明説明) 3 3 3 3 3 3 6 4 A 膜 a 層極 緣 G 金汲膜 絕 型極合 \ 綠線護 η 閘:源絕配保 層 膜 化 氧 矽 1.1 I— ! -ir—* I 士衣-- - (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本買) --,—訂 良 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用十國國家標準(CNS ) Λ4規格(210Χ297公釐) -30- 經濟部中央標準局負工消费合作社印袋 五、發明説明(4 ) 好時爲1.0〜1·3範圍之値。 假設exp (qV/nkT) >>ln大略爲1,則 可理解從V大於0b起,電流密度J以指數函數增加。於此 狀況下係與,於MESFET ’源極接地’閘極電壓增加 ,閘極電流急增之現象相等。亦即,V ί係與B有很大關 係,越大Vf亦變大。因此,增大Vf以達放大作用之 閘極電壓之施加範圍之增加之達成效果,可考慮以較大 之材料作爲閘極電極。 但是,即使在G a A s表面形成肖'特基接合金屬’ 0β 亦不受金屬種類,即該金屬之功函數之影響而保持一定。 亦即,依G a A s表面之表面準位密度之大小,或中間層 產生所引起之束縛效應(Pinning effect)而定。 —般常用之η通道型GaAs,MESFET,係使 用W S i (矽化鎢)作爲閘極|即使以例如A 1或Μ 〇取 代該閘極,由於束縛效應,宵特基障壁還是變化不大。 因此,不易加大V f ,不易增加閘極電壓之施加範圍,於 轉淺之空乏型或加強型ME S F E T,確保足夠之汲極電 流以提昇高頻動作時之放大系統之输出或增益,並達成移 動體通信終端機之高性能化,及極困難之事’以由本案發 明人硏究出》 又,將較淺之空乏型或加強型η通道型G a A s · ME S F E T以源極接地使用時,閘極電壓之範圍變窄, 閘極偏壓之穩定性受信號雜訊比(S NR )之大幅影響。 因此,電源電位之穩定性特別重要。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐)_7- 409456 B7 五、發明説明(5 ) 本發明之目的在於以單一電源驅動爲前提之高頻電力 放大系統之增益之提昇。 又’本發明之目的在於減低高頻電力放大系統之消費 電力。 本發明之目的在於提昇高頻電力放大系統之穩定性。 本發明目的在於使以單一電源驅動且低消費電力,即 電池之長時間使用可能之移動體通信終端機之輸出增大, 性能提昇。 以下,以圖面說明本發明上述及其他目的,及特徵。 發明之揭示 (1 )本發明之電力放大系統,係以源極端子接地之 肖特基障壁閘極場效電晶體(ME S F E T : Metal Semiconductor Field Effect Transistor)爲放大元件使用, 由單一極性之電源供給汲極偏壓及〇 V至低順向閘極偏壓 ·-,以重叠施加於上述閘極偏壓之輸入信號作爲汲極電流之 變化而予以放大輸出之電力放大系統;其特徵爲: 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 {請先閲讀背面之注^^項再填寫本頁) 上述ME S F E T,當以源極端接地而於閘極端施加 順向直流閘極電壓時,相當於閘極寬1 0 0 # m之閘極電 流値大於1 0 0 # A時之上述直流閘極電壓之値爲 0 . 6 5 V以上。 一般技術大多使用矽化鎢作爲ME S F E T之閘極, 但如上所述般,即使變更閘極材料肯特基障壁4b亦不致大 幅變化。關於此種肯特基障壁4 B之評價方法,本發明人導 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐} .0 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 409456_ 五、發明説明(e ) 入 此 -槪 念 ,即以源 極接地, 於 聞極端施 加 順向 直流 閘 極 電 壓 時, 相 當於閘極 寬1 0 0 β : m之閘極電流値大於 1 0 0 \ι A 之直流閘極電壓之値定義多與 φ B 具關 係之 V f 0 亦即 閘極與源 極間爲肯 特 基接合, 源 極接 地| 閘 極 端 施 加順 向 電壓(η 通道Μ Ε S F Ε T時 爲 正電 壓) 時 J 於 閘 極端 流 通順向電 流密度J 。如上述般 > J = A * Τ 2 e X Ρ ( - Q Φ b / k T ) '( :e X P ( q'V / η k Τ )- 1 ) g v / n k Τ > 3成立之 條 件,即某 種 程度 之閘 極 電 壓 V 被施加之狀態下 j = A * Τ 2 e χ P ( - q Φ b / k T ) e X P ( q V / η k T ) Γ a •exp (—B 0 1 3 ) e X ρ ( β V / η ) 但是 » a = A * * T 2、召 = q / k Τ 9 因此 ,取 上 式 之 白 然對數 ,則 V = η φ b + ( η / β ) 1 η (J / α ) V f 定 義如上述 ,假設, η : =1 *則 V f - 孕 B + (] [/ β ) \ η (Jo/ a : ) 其中 τ J。爲相當於閘極寬1 0 0以m 時 之相 當於 1 0 0 u A 之閘極電 流密度。 依 本發明人 之 實驗 檢討 > 可 近似於( 1 / β ) 1 n ( J 〇 / f a :)=0 , 因 此, V f = Φ B 0 依此種定義•對習知技術特別是移動體通信終端機常 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁〕 /L. 訂· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS>A4規格(210X297公釐)-9- 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7409456_B7_五、發明説明(7 ) 用之ME SFET之V f評價結果,於G aA s上以矽化 鎢形成閘極時,Vf = 〇 . 56,即使Vf之値較大亦僅 爲 0 . 6 V。 此處,本發明,係將此種定義中之V f設定爲 0 . 6 5 V以上,藉此來增大可施加之閘極電壓範圔作爲 輸入信號*增大取出之汲極電流之振幅作爲放大輸出。亦 即,依本發明,可增大使用ME S F ET之電力放大系統 之輸出或增益,提昇系統全體之性能。 關於本發明之可增大電力放大系統之輸出或增益*以 下以圖1〜圖3說明之- 圖1〜圖3爲本發明之電力放大系統中之源極接地η 通道ME S F Ε Τ之動作說明之特性曲線圖,圖1爲閘極 電壓(Vg) —閘極電流(I g)之特性圖,圖2爲閘極 電壓(V g )—汲極電流(I d)之特性圖,圖3爲汲極 電壓(Vd s ) —汲極電流(I d s )之特性及負載曲線 .圖。 . 於圖1,肖特基障壁0B較大時之Vg—Ig曲線1, 爲適用本發明之ME S F ET。另一方面,肯特基障壁 小時之Vg — I g曲線2,爲本發明人檢討之比較例之 ME SFET。由上述V f之定義,相當閘極寬1 〇〇 jum時之相當於1 00//A之電流之電流値I g 〇時之電 壓,曲線1時爲Vf 1,曲線2時爲Vf 2 ·依本發明人 之實驗檢討結果,Vi 2爲約0 . 6V,Vi 1爲約 0 . 6 5 V以上》 (诸先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) / ·—訂- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐).1〇 . U9456 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 __B7__五、發明説明(8 ) 由此一 Vg — I g特性,則Vg_ I d特性如圖2所 示。曲線3爲適用本發明之MESFET之Vg-Id特 性,當Vg超越Vth起開始流通Id,截至Vmaxl 爲止隨Vg之增加,Id亦增加。因此,於超越Vmax 1時起,I d呈飽和。Vma xl如上述般大略爲V f 1 。另一方面,比較例之ME S FET時如曲線4所示’同 樣地於Vg超越V t h時點起開始流通I d,但當超越 Vma x2時I ci達飽和。由Vi之定義,Vma x2大 致爲V f 2。於圖2同時表示輸入及輸出信號。閘極偏壓 設爲V。時,可施加於閘極偏壓以作爲閘極電壓之輸入信號 之最大値|適用本發明時爲Vma X 1。而於比較例時爲 Vmax2。因此,輸出信號之汲極電流之最大値,適用 本發明時爲I m a X 1 ,比較例則爲I m a X 2。亦即, 可取出之輸出之汲極電流·和比較例相較,本發明係由 Imax2 增大爲 Imaxl。 此一結果以負載曲線表示如圖3。即,適用本發明之 MESFET之負載曲線5,因閘極電壓Vg可施加至約 0 . 65V,故汲極電流可驅動至Imaxl。另一方面 ,比較例之MESFET之負載曲線6,因閘極電壓Vg 僅能施加至約0 . 6V,故汲極電流僅能驅動至lmax 2。結果,和比較例相較,本發明之情況,可增加相當於 1 ma X 1 - I ma x2部分之負載電流,可增加輸出。 又,依本發明之實驗檢討,習知技術之Μ E S F E T 之Vf約爲〇 . 6V,甚致比昭和61年1月30日、日 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210><297公釐)-11 _ 經濟部中央標準局負工消費合作社印策 _ 409456 ;; 五、發明説明(9 ) 刊工業新聞社發行之「化合物半導體」,P 1 6 5記載之 之値(關於WS i ,0B=〇 . 75)爲更低之値。之 所以觀測出本發明之V f較文獻値爲更低値之理由如下。 亦即,文獻値之觀察,大多爲在真空環境下打開後立即形 成電極之情況,爲在保持極潔淨表面狀態下之觀測値。相 對於此,本發明之V f爲實際裝置中之觀測値,爲存在稍 許表面污染狀態下之觀測値。又,實際裝置係於閘極形成 後施予熱處理,使構成閘極之金靥與半導體間產生反應。 再者,實際裝置,大多情況閘極層度較短,此情況下,加 入閘極邊緣效應之考慮,因邊緣效應致產生漏電流。此些 因素之重疊,結果,V f之觀測値爲低於文獻値。 又,上述ME S F ET爲淺空乏型或加強型 MESFET。於淺空乏型或加強型MESFET,係將 0 V〜低順向電壓施加於閘極偏壓者,特別是單一電源驅 動時爲重要之技術。但是,即使是此情況下,本發明亦可 -將閘極電壓施加至Vil(Vmaxl),故可確保足夠 輸出以補償單一電源驅動之電力放大系統之缺點。 又,上述ME S F ET之通道領域爲直接遷移型化合 物半導體形成者。依此種電力放大系統,則可活用直接遷 移型化合物半導體之高載子移動度而構成可高速動作之電 源放大系統。特別是,以電子爲載子之η通道型 ME SFET,對於高速化最有效,適用於1 GH ζ以上 之高頻信號之放大》 又,直接遷移型化合物半導體有例如A 1 G a A s ’ ---'---.I----,於----„---i 訂 J------;t {请先閱讀背面之注意事項再填寫本f ) 本紙張尺度適用中國國家榡準(CNS > A4規格(210X 297公釐)-12 - 經濟部中央標隼局負工消费合作社印聚 409456__b7____ 五、發明説明(1〇 ) 或G a A s (砷化鎵)。 (2 )本發明之電力放大系統,係於上述電力放大系 統之閘極偏壓供給電路具備濾紋波電容器》 如此般藉由於閘極偏壓供給電路設濾紋波電容器’可 提昇電力放大系統之穩定性。亦即,本發明之電力放大系 統,於閘極偏壓重叠施加輸入信號時,可取出汲極電流作 爲輸出電流。但,供給此汲極電流之電源爲單一極性之單 一電源,由此電源亦產生閘極偏壓。當汲極電流I d由電 源供給時,於電源端產生因電源內部電阻7所引起之r · I <1壓降•閘極偏壓電路之產生電路亦受此壓降之影響。 特別是》於本發明之電力放大系統,使閘極電壓施加可能 範圍增大作爲輸出系以取出之汲極電流增加,因此壓降7· • I d之影響變大。因此,本發明中*特於閘極偏壓產生 電路設濾紋波電容器以防止高頻雜訊重疊於閘極偏壓,實 .現閘極偏壓之穩定化。如此則可實現電力放大系統之穩定 化。又•本發明之電力放大系統中,因單一極性電源之要 ,閘極電壓之施加可能範圍變窄。因而,輸入電壓信號之 振幅不得不變小,相對於輸入信號之閘極電壓之穩定性亦 更嚴格,因此,本發明之濾紋波電容器之效果更大。 又,濾紋波電容器設於ME S F E T所形成半導體基 板之外部。濾紋波電容器之具體容量値如後述說明,一般 而言,於半導體基板上以I C化實現則形成面積變大, I C化成本變高《因此’將濾紋波電容器分離設於半導體 ------------Η----ί---.訂 J------味 (评先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家揉準{ CNS ) A4規格(2ΚΓΧ297公釐)-13 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A740945E___^___五、發明説明(11 ) 基板外部·則可以低價格構成電力放大系統。 (3 )本發明之電力放大系統,係於上述放大系統中 ,於上述ME S F E T之閘極與通道領域之界面,形成構 成閘極之金屬及構成通道領域之半導體之間之合金層。 依此種電力放大系統,可實現具0.65V以上之 V f之ME SFET。習知技術使用之MESFET,閘 極大多選擇與矽化鎢等半導體不易形成合金之材料以確保 熱穩定性或製程中之熱工程之活用。但是,本發明中,係 使閘極之構成材料與通道領域之半導體積極產生熱反應, 於其界面形成合金層者。藉此合金層之形成,則於該合金 層與通道領域之半導體間形成宵特基接合,可使通道領域 半導體與閘極金屬之界面所存在之界面位準之影響變小。 如此則可回避束縛效應,可依該物質之功函數形成宵特基 障壁0B。如此則可增大肯特基障壁0B,增加Vi 。又, 因事先形成合金層,具良好熱穩定性,故可提昇電力放大 .系統之信賴性。 又,上述合金層,係形成於較通道領域表面更下層。 藉由將合金層形成於較通道領域表面更下層,則可減少造 成束縛效應原因之界面位準之影響。 又,上述金躅可爲較矽化鎢具更大功函數者。如上述 般,合金層與半導體間之肯特基障壁,束縛效應之抑制 狀態係由合金層之功函數來決定。因此,依上述手法抑制 束縛效應之外,使用較矽化鎢具更大功函數之金屬,則可 增大肖特基障壁0B,得到〇 . 65V以上之Vf 。具體而 ---〆---^----Λ----*—_—訂^------^ (#先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用令國國家標準(CNS } Α4規格(210Χ297公釐)_ 14- 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 409456 A? __B7五、發明説明(12 ) 言,可使用白金(P t )或P d等任何金屬•該金屬本身 之功函數較大,而且,半導體材料例如砷(A s )與該金 屬之合金亦具較大功函數,例如於P t A s與G a A s之 接合界面可形成較大宵特基障壁4 B。 如上述般增大肯特基障壁,亦有助減低通道間之漏 電流。結果,可減低電力放大系統之消費電力。 又,如上述般,藉由白金或鈀(P d )形成合金層可 增大V f ,但該V f之値亦受構成通道領域之半導體材料 之影響,此點由本案發明人之實驗判明。亦即,以 A 1 GaA s爲半導體材料,藉白金構成閘電極時,Vf 最少爲0.70V以上,通常爲〇.75V左右。以 G a A s爲半導體材料,以白金構成閘極時,V f最少爲 0.65V以上,通常爲0.67V〜0.73V之範圍 。亦即,AiGaAs與GaAs ,其Vf之値爲互異, 此乃A 1 G a A s與G a A s之電力親和啲之互異所致。 .另外,即使相同之GaAs ,Vi亦分布於〇 _ 67V〜 0.73V之範圍,此乃由於白金厚度不同所致。因此, 白金爲70〜80A之薄之情況下,Vf爲0 · 67V〜 0 , 69V,白金爲300A較厚時Vf爲0 · 72V〜 0 . 7 3 V。 (4 )本發明之電力放大系統,係於上述電力放大系 統,將Μ E S F E T依每一半導體基板予以分離形成· ME S F Ε Τ與被動元件爲各別形成,或者構成 ME S F E T及放大電路之被動元件形成於1個半導體基 ("先閲讀背面之注意事項再填荇本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4現格(210X 297公釐)„ 15 - 409456 β77 五、發明説明(13 ) 板,或者構成ME S F ET ’放大電路之被動元件及放大 電路之輸出整合電路係形成於1個半導體基板者》 亦即,本發明之電力放大系統,可以分離形態構成, 或僅使放大電路部分I C化(即MMI C,Monolithic Microwavel C ),或包含輸出整合電路予以I C化。 (5 )本發明之移動體通信終端裝置,係具備:用以 高頻信號放大,輸出,以化合物半導體ME S F ET之源 極接地使用作爲主動(active)元件的電力放大電路;及供 給汲極偏壓及閘極偏壓於上述化合物半導體ME S F E T 的單一極性電源:及上述電力放大電路之輸出匹配電路; 其特徵爲: 上述化合物半導體ME S F E T,當以其源極接地於 閘極端施加順向閘極電壓時,相當於閘極寬1 0 0 時 之閘極電流大於1 0 0 # A時之上述順向閘極電壓爲 0 . 6 5 V以上者。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 又,於上述閘極偏壓供給電路,於形成有 Μ E S F E T之半導體基板之外部設有濾紋波電容器。又 ,上述化合物半導體ME S F ΕΤ,於閘極與化合物半導 體構成之通道領域之界面形成有白金或鈀(P d )與化合 物半導體之合金層。 依此種移動體通信終端裝置,可用單一極性電源驅動 電力放大電路*可增大電力放大電路之輸出,提昇移動體 通信終端裝置之性能》 以上揭示之發明,依其代表性者所能獲得之效果簡單 本紙張尺度適用中國囤家標準(CNS ) A4規格(2丨0X297公浼).. 409456 a? B7_ 五、發明説明(14 ) 說明如下。 (1)可提昇以單一電源驅動爲前提之高頻電力放大 系統之增益。 (2 )可減低高頻電力放大系統之消費電力。 (3 )可提昇高頻電力放大系統之穩定性。 (4 )可增大以單一電源驅動,低消費電力,即電池 之長時間使用可能之移動體通信終端機之輸出,提昇性能 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 〔實施發明之最佳形態〕 以下,以圖面說明本發明。 圖4爲本發明之電力放大系統及其適用之移動體通信 終端裝置之一例之構成圖。 本實施形態之移動體通信終端裝置係由:電力放大系 統,其具備高頻電力放大電路部1 0用於電力放大送信之 高頻信號,及輸出匹配電路部1 1用於對放大之高頻信號 作阻抗匹配,及閘極偏壓電路部1 2用於供給閘極偏壓至 高頻電力放大電路部;高頻受信前置放大器AMP ;分頻 器(或天線切換器)SW ;無線送受信天線ANT :送信 側數率轉換電路(界頻器)UB :受信側頻率轉換電路( 降頻器)DB;產生頻率轉換用本地信號的頻率合成電路 MX :包含送受信介面(I F)部的基帶單元BBU :邏 輯控制單元L C U :包含操作部及顯示部的操作面板Ο P ;送話器及受話器構成之耳機H S ;以及供給裝置全體之 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(2)0X297公釐)_ Ί7 - 經濟部中央橾準局貝工消費合作杜印製 409456 A7 _ B7 _____五、發明説明(15 ) 動作電源V d d的內藏電池等所構成。於本實施形態中, 以單一內藏電池作爲電源,所示爲輸出電壓3.5V之鋰 電池。 高頻受信前置放大器AMP |係將無線送受信天線 ANT受信之線信號放大,放大之受信信號於受信側頻率 轉換電路DB轉成低頻信號,傳送至基帶單元BBU。於 基帶單元B B U,對低頻受信信號作處理後介由I F部送 至耳機,於耳機H S之受話器以聲音信號輸出。 另一方面 > 耳機H S之送話器檢出之聲音信號,係介 由I F部傳至基帶單元B BU,於基帶單元作信號處理, 於送信側頻率轉換電路U Β轉換成高頻送信信號。高頻送 信信號被輸入之電力放大系統之輸入I η作電力放大,放 大之高頻輸出信號,於電力放大系統之輸出匹配電路部 1 1作阻抗匹配後送至無線送受信天線ΑΝΤ。 無線送受信天線ΑΝΤ,可輸出/入送信信號及受信 信號,於分頻器(或天線切換器)SW將送信或受信信號 分出。又,邏輯控制單元L CU係依操作面板ΟΡ之操作 來控制基帶單元B BU及頻率合成電路MX,並於操作面 板◦ P之顯示部顯示必要之資訊。 本實施形態之電力放大系統,具有高頻電力放大電路 部10,輸出匹配電路部11,及閘極偏壓電路部12。 高頻電力放大電路部1 0,係由前段1 0 a及終段 1 0 b之多段所構成。 前段1 0 a係由:源極接地之加強型GaA s - '*- . 、 一 ------------^----:---、οτ------味 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐).-|g- 409456 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B?五、發明説明(16 ) MESFETJ 2,電阻器R1 1 1及電容器Cl 1, C 1 2及電感器L 1形成之輸入電路所構成。電阻器1 1 ,電容器C 1 1及電感器L 1爲串接,一端爲輸入I η, 另一端接ME SFET J 2之閘極。電容器C 1 2之一端 接地,使前段1 0 a之輸出交流地接地》ME S F ET J 2之汲極接於作爲負載阻抗之電感器L 3 1 ,成爲後段 1 0 b之輸入。 後段10b係由源極接地之加強型Ga As · MESFET J 1及電容器C21,C22構成。電容器 C2 1係串接於前段1 0 a之輸出之ME SFETJ 2之 汲極與MESFETJ1之閘極之間,將前段l〇a與後 段1 0 b以直流分離a電容器C 2 2之一端接地*使後段 l〇b之輸出以交流形式接地。MESFETJ 1之汲極 接於作爲負載阻抗一部分之帶狀元件S 1,且作爲後段 1 0 b之輸出,即高頻電力放大電路部1 0之輸出,而輸 入於輸出匹配電路部1 1。 MESFETJ1 , J2之汲極,係介由各帶狀元件 S1及電感器L3 1接於電源電位Vdd »電源線上接有 大容量電容器C3 (例如2000PF)以求電位穩定。 輸出匹配電路部1 1 ,係由帶狀元件SI、S2、電 阻器R31、電容器C31. C31構成。輸出匹配電路 部1 1調整爲特性阻抗爲5 0Ω。 閘極偏壓電路部1 2係由*來自於電源電位V d d之 昇壓電阻器R4 2,決定閘極偏壓Vg g之電阻器R4 1 {"·先閲讀背面之注意事項再填寫本页) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4规格(2!ΟΧ297公釐).19 . 409456 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明(17 ) *接於閘極偏壓Vg g之線與接地間之濾紋波電容器C 1 、C2構成。閘極偏壓Vgg,係介由各電阻器R1、 R2施加於MESFETJ 1,J 2之各閘極。 本實施形態之高頻電力放大電路部1 0,係以單微波 積體電路(MMIC)構成。即,於形成有MESFET Jl、 J2之GaAs基板上,Rl、 R2、 Rll、 C 11、C12、C21、C22、L1 被形成 1(:化。 R1等電阻器可爲磊晶層或利用離子植入層之半導體電阻 器,或金屬被膜電阻器》C 1等電容器可爲MIM ( Metal Insulator Metal)容量,X指型容量等。L 1電感器可爲螺 旋線電感等。 上述電路之具體數値可例示如下。亦即,R1 1 = 15Ω、Cll = 3.0pF、C12=1.4 〜1.6 pF、Ll = 2 〜15nfi(較好爲 5nH)、R2 = 400Ω、 C21=3〜5pF(較好爲3.9pF), R1 = 100Q. Cll = 〇.5pF. L31 = O.OlnH、R 3 1 = 1 Ω , C 3 1 = 5 p F » C32 = 8pF、R41 = 0.2kQ、R42 = 3.3kQ。 以下,以圖5說明MESFETJ1 , J2之構造》 圖5爲實施形態之電力放大系統所用GaAs·n通道 ME SFET之一例之斷面圖》 於GaAs基板3 1上,A 1 GaA s及GaAs形 成多數層積層之緩衝層32,通道之InGaAs層33 及電子供給層之η型A 1 G a A s層3 4則形成於其上層 本焱ϋ度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐}~I 20 - ' _ (诗先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 409456 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 A7 B7 五、發明説明(彳8 ) 0 於η型A 1 GaAs層34上之一部分開口形成源極 、汲極領域之η型GaAs層35,於η型GaAs層 35之間之η型A 1 GaAs層34上形成閘極36。又 ,於η型GaA s層3 5上面藉以金(A u)爲主成分之 材料形成源•汲極37。 源•汲極3 7及閘極3 6,係以例如氧化矽膜形成之 絕緣膜3 8被覆,於絕緣膜3 8上所開設之連接孔形成配 線3 9。配線3 9係以例如氧化矽膜形成之保護絕緣膜 4 0被覆。 緩衝層32,111〇3六3層33,11型 A 1 GaAs層34及η型GaAs層35可藉由例如磊 晶成長法沈積。於η型GaA s層3 5上沈積作爲源•汲 極3 7之金屬並蝕刻加工成特定形狀,施予熱處理形成歐 姆接觸後,將η型G a A s層蝕刻加工成特定形狀,沈積 閘極3 6之金屬膜,進行蝕刻加工以形成閘極3 6。之後 ,對 η 型 GaAs 層 35,η 型A 1 GaAs 層 34, InGaAs層33,及緩衝層32蝕刻,沈積絕緣膜 3 8,以特定位置形成連接孔,沈積配線3 9之金屬膜, 對其進行圖案化以形成配線3 9,再沈積保護絕緣膜4 0 即可形成上述MESFETJl、 J2e 上述MESFETJ1. J2之閘極36,係以至少 含有白金之金屬膜構成•例如可由下層起依序沈積白金/ 鈦/鉬/鈦/白金/金而形成積層膜。又*閘極3 6之加 (请先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐).21 - 409456 at B7 經濟部中央標準局工消費合作社印製 五、發明説明(19 ) 工形成後進行熱處理,使白金與η型A 1 G a A s層3 4 反應,以形成白金與砷之合金層3 6 b。該合金層3 6 b 係成爲較η型A 1 G a A s層3 4之表面更滲入通道側之 狀態。 如此般,藉由在閘極3 6之構成層形成至少包含白金 之白金與砷之合金層3 6 b,則可增大閘極3 6與 MESFETJ 1 ,J2之通道間所形成肯特基接合之肖 特基障壁。如此則可增大上述Vf。又·合金層36b形 成爲較η型A1 G a A s層3 4之表面更滲入通道側之狀 態,可減少表面之界面位準之影響,抑制束縛效應,增大 宵特基障壁。 如此形成之MESFETJ1、 J2之依上述定義之 Vf ,依本發明人之實驗可得〇,75V之値。該値較以 代表性MESFET之矽化鎢爲閘極時之〇.6V爲大。 因此,有0 . 05V之容許度可施加閘極電壓至〇 . 7V ,使MESFETJ1、 J2之汲極電流增大爲可能,可 提昇電力放大系統之增益及輸出,提昇移動體通信終端機 之性能。 又,MESFETJ1、 J2之閘極36係以熱處理 形成,使合金層36b形成爲較η型A i GaAs層34 之表面更滲入通道側之狀態,以減少表面位準之影響,因 此,具熱穩定性,可提昇電力放大系統及移動體通信終端 裝置之信賴性》 又,MESFETJ1、 J2之閘極寬各爲32mm {许先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公t ) . 22 - 經濟部中央標隼局員工消f合作社印装 A7 B7 五、發明説明(2〇 ) 及 8 m m。 以下,說明電力放大系統之動作。 送信側頻率轉換電路U B輸出之高頻信號,係作爲高 頻電力放大電路部1 0之輸入而加之於輸入I η上。高頻 輸入信號,係由電阻器R 1 1及電感器L 1作阻抗匹配, 被重疊於直流之閘極偏壓Vgg,施加於MESFETJ 2之閘極。此時,閘極偏壓Vgg,係由電容器C11、 C 1 2以直流方式從輸入I η及接地電位切斷,以確保可 作爲偏壓施加於ME S F E T J 2之閘極。又,高頻輸入 信號係由電容器C12以高頻方式接地。 依施加於MESFETJ 2之閘極之閘極偏壓,流通 有MESFETJ 2之汲極電流I d2,此可由圖2加以 說明。此時,汲極電流I d2,因施加於閘極之電壓爲 0 . 7V,故可爲大電流。 MESFETJ 2之汲極因電感器L3 1而昇壓至電 源電位V d d,而產生對應於汲極電流I d 2之汲極電壓 Vd2(即高頻輸入信號放大之放大信號汲極電壓 V d 2,爲高頻輸入信號放大之前段1 0 a之放大信號, 作爲後段1 Ob之輸入施加於MESFETJ 1之閘極。 於ME S F E T J 1之閘極施加重疊有汲極電壓VD 2及閘極偏壓V g g之閘極電壓》閘極偏壓V g g,係由 電容器C 2 1 ,C 2 2以直流方式從前段1 0 a及接地電 位切斷,可確保並作爲偏壓加之於MESFETJ 1之閘 極。又,汲極電壓Vd 2由電容器C 2 2以高頻方式接地 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)~~~.93- 409456 ! — _J1----又------訂卜;——----線 (请先閲讀背面之注意事項再填转本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 409456 a? _______B7五、發明説明(21 ) 〇 響應於ME S F ET J 1之閘極電壓,而流通有 MESFETJ1之汲極電流Idl»此點亦可以圖2說 明。此時*汲極電流Idl,因可施加於閘極之電壓爲 0 . 7V,故爲較大之電流。 MESFETJ 1之汲極,因以帶狀元件S1昇壓至 電源電位Vdd,故產生響應於汲極電流I dl之汲極電 壓Vdl。汲極電壓Vdl ,爲後段l〇b之輸入信號之 汲極電壓Vd2所放大之高頻電力放大電路部1 0之放大 信號。 爲使汲極電流I d 1及汲極電壓Vd 1所表示之高頻 信號,有效供給至無線送受信天線ANT,而設有輸出匹 配電路部11。輸出匹配電路部11之動作係周知般,設 計爲使高頻電力放大電路部10之輸出阻抗及ANT之輸 入阻抗能匹配51 於本實施形態,特徵之一多在閘極偏壓電路部1 2設 濾紋波電容器Cl、 C2。 本實施形態中,僅備單一極性電池作爲電源,閘極偏 壓Vgg由電源電位Vdd產生。閘極偏壓Vgg,係由 昇壓電阻器R4 2與電阻器R4 1之串接之R4 1兩端之 電壓所產生。R42及R41之電阻値各爲3 . 31ίΩ及 〇.2kn,因此,Vgg=〇,2*Vdd/(3.3 + 0.2),因 Vdd = + 3.5V,故 Vgg = 0.2 V。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)_ 〇4 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 409456 A7 經濟部中央標準扃貝工消費合作社印製 _____ B7 _ _ 五、發明説明(22 ) 但是,Vgg係由Vdd產生’ Vd d之變動亦產生 於V g g之變動。換句話說,於本施施形態’因 MESFETJ 1,J 2之汲極電流I dl、 I d2較大 ,流經電池之電流(I d 1 + I d 2 )亦變大,因電池內 部電阻r* (idi+id2)之壓降。以一壓降,係作 爲高頻電壓變動(雜訊)而直接重疊於電阻分壓產生之 Vgg。本實施形態中,具濾紋波電容器Cl、 C2可濾 掉該雜訊。 Cl、C2之値可各爲55PF、 1000PF。假 設高頻雜訊之頻率爲1 . 9 GHz,則電容器C1之阻抗 ,由Z=l/(2jrf . c)算出約1 . 5Ω»此値,相 對於ME S F ET J 1之閘極,因與其連接之電阻器R 1 =1 0 0Ω,兩者之比可使9 8%以上之高頻雜訊接地, 相對於Μ E S F E T之閘極,因與其連接之電阻器R 1 = 4 0 0Ω,故兩者之比意味可使99 · 5%以上高頻雜訊 接地。 又,電容器C2之阻抗,因f = l _ 9GHz ,理論 上可爲更低之阻抗。但實際上因容量値爲1 0 0 0 PF之 較大者,故需加入串接電阻及電感之影響之考量。因此* f=l.9GHz時,大略爲5Ω左右,不具濾波效果· 但是,對於較i=l.9GHz更低頻之雜訊’例如對於 f=〇.19GHz時爲0.8Ω左右,故相對於 MESFETJ1之閘極,可使約98%以上之高頻雜訊 接地。 - » 『 」 - ----.------------.---訂------味 (诸先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度速用中國國家標準(CNS ) A4規格(2丨0X297公釐)*25- 409456 A7 ____ B7 五、發明説明(23 ) 因此,藉此種濾紋波電容器C 1、C 2,使閘極偏壓 V g g之接線接於接地電位,高頻雜訊經由濾紋波電容器 Cl、C2接地,可使施加於MESFETJ1、 J 2之 閘極之閘極偏壓V g g穩定,使電力放大系統之放大動作 穩定。如此則可實現移動體通信終端裝置之高性能化《特 別是,本實施形態之電力放大系統,和閘極可施加電壓範 圍較深之空乏型ME S F E T相較靥較窄者,閘極偏壓之 穩定性爲重要,本實施形態之濾紋波電容器Cl、 C2爲 有效。 又,上述濾紋波電容器C 1、C 2之値,可隨與 M’ESFETJl、 J2之閘極所接電阻器R1、R2之 値間之關係而變更。因此,上述濾紋波電容器C 1、C 2 之値,並非固定,而是可依電阻値R 1、R2而變更。又 ,亦可依要求之穩定性變更濾紋波電容器C 1、C 2之値 〇 以下,以具體數値說明,上述電力放大系統,可得何 種程度之電力放大效率之改變。 經濟部中央標準局員工消費合作社印袋 (详先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 例如,比較例之MESFET之Vf爲〇·65V時 ,本實施形態之MESFETJ 1,J2之Vf爲 0 . 7 5 V *因而,假設比較例之電力放大系統之輸出爲 1.2W,則本實施形態之電力放大系統之輸出爲 ((0.7-0.2)2/(0.6-0.2)2)x
1 . 2 W = 1 . 8 W 其中,若考慮V f之變動,比較例與本實施形態之閘 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)_ _ 月日修正 梅第86〗1 "78號專利申請案 中教蹲正頁民國11月呈 五、發明說明(24 ) 極電壓之振幅各爲〇.6〇ν及〇.70V。 如此般’依本實施形態之電力放大系統,可增加5 〇 %之輸出。 圖6爲本發明之電力放大系統及其適用之移動體通信 終端裝置之另一例之構成圖。圖6之電力放大系統之移動 體通信終端裝置,其機能與圖4所示者大略相同。但是, 高頻電力放大電路10及輸出匹配電路部11係由 MM I C構成’此點不同。閘極偏壓電路部1 2設於 MM I C之外部。此種電力放大系統及移動體通信終端裝 置’除與上述圖4所示同樣效果之外,尙可達成系統裝配 領域之縮小及組裝製程之簡化。 又,圖7爲本發明之電力放大系統及其適用之移動體 通信終端裝置之另一例之構成圖。圖7之電力放大系統及 移動體通信終端裝置。其機能亦和圖4者大略相同。但是 ,高頻電力放大電路部1 0不以MM I C構成。各元件爲 各自獨立構成,此點不同。此種電力放大系統及移動體通 信終端裝置亦可得和圖4所示者相同之效果。 以上,依本發明之實施形態具體說明本發明,但本發 明並不限定於上述實施形態。只要在不超出其要旨之範圍 內均可作各種變更。 例如,雖然,Μ E S F E T J 1、 J 2之閘極3 6之 材料以白金爲例作說明,但只要功函數爲大於矽化鎢之材 料均可,例如鈀(P d )亦可, 又,於上述實施形態中,以A 1 G a A s作爲通道領 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公« ) -27- <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
^1 ^1 Γ— n ^DJΛ n n IX It t— I 月.·Γ Sg.正/史堂7,^ 409456_^_ 五、發明說明(25 ) 域之電子供給層3 4,但亦可以G a A s爲電力供給層 3 4,閘極3 6亦和上述實施形態同樣地,可由下層起依 序爲白金/鈦/鉬/鈦/白金/金。此時,上述定義之 V f爲〇 · 67V〜0 . 73V。此情況下,將GaAs 上所形成之閘極,與習知技術之矽化鎢比較,可得提昇 ο . lv左右之vf ,可得上述同樣之效果。 〔產業上之利用可能性〕 以上說明般,依本發明之電力放大系統及移動體通信 終端裝置,則可提供單一電源且可得足夠大輸出之高頻電 力放大系統。特別適用於電池長時間使用之P D S、 P H S等移動體通信終端裝置。 〔圖面之簡單說明〕 圖1〜圖3爲本發明之電力放大系統中之源極接地η 通道ME S F Ε Τ之動作說明之特性曲線圖,圖1爲閘極 電壓(Vg) —閘極電流(I g)之特性圖,圖2爲閘極 電壓(Vg ) —汲極電流(I d)之特性圖,圖3爲汲極 電壓(Vd s ) —汲極電流(I d s )之特性及負載曲線 圖。圖4爲本發明之電力放大系統及其所適用之移動體通 信終端裝置之一例之構成圖。圖5爲實施形態之電力放大 系統所用之GaAs·η通道MESFET之一例之斷面 圖。圖6爲本發明之電力放大系統及其適用之移動體通信 終端裝置之另一例之構成圖。圖7爲本發明之電力放大系 統及其適用之移動體通信終端裝置之另一例之構成圖" 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS>A4規格(210 X 297公釐) -28 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 -SJ. -------^ 409456
月2日,修正/更正/補充 第86119978號專利申請案Α7 中文說明書修正百民國肋7年7月I 煩請委員明示雜年π所提之 經濟部智慧財產局β工消^合作社印製 修正本有無^-ίΙΓ質内^*κ;-'.ντ^αΕ·。 五、發明説明<26 ) 主要元件對照表 B B U :基帶單元 U B :送信側頻率轉換電路 D B :受信側頻率轉換電路 MX :頻率合成電路 AMP:高頻受信前置放大器 L C U :邏輯控制單元 0 P :操作面板 H S :耳機 MM I C :單微波集體電路 AWT:無線送受信天線 S W :分頻器 1 0 :高頻電力放大電路部 11:輸出匹配電路部 1 2 :閘極偏壓電路部 Jl、J2:MESFET Cl、C2、Cll、C12、C21、C22、 C 3 1 , C32:電容器 LI、L 3 :電感器 3 1 : G a A s :基板 3 2 :緩衝層 33: InGaAs 層 34 : n 型 ALGaAs 層 1 -- in m ,1— --- I! I I— I -- - -I r_1 --.11 '--=I i -------n I__- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙悵尺度適用中國國家標準(CNS丨A4現格(2丨0 X 297公釐) -29- g 史 1·/補充 _ 409456 五、發明説明) 3 3 3 3 3 3 6 4 A 膜 a 層極 緣 G 金汲膜 絕 型極合 \ 綠線護 η 閘:源絕配保 層 膜 化 氧 矽 1.1 I— ! -ir—* I 士衣-- - (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本買) --,—訂 良 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用十國國家標準(CNS ) Λ4規格(210Χ297公釐) -30-
Claims (1)
- 煩請委|明示所提之 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 修iL:本有無實質内容是否次予修正。 凡广日修正/史正/補充 A8 B8 409456_〇5_ 六、申請專利範圍 附件1 a :第8 6 1 i 9 9 7 8號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國88年1 1月修正 1 . 一種電力放大系統,係以源極端子接地之肖特基 障壁閘極場效電晶體(Μ E S F E T ; Metal Semiconductor Field Effect Transistor)爲放大元件使用· 由單一極性之電源供給汲極偏壓及0 V至低順向閘極偏壓 ’以重疊施加於上述閘極偏壓之輸入信號作爲汲極電流之 變化而予以放大輸出之電力放大系統;其特徵爲: 上述ME S F E T,當以源極端接地而於閘極端施加 順向直流閘極電壓時,相當於閘極寬10 0 /z m之閘極® 流値大於1 0 〇 V A時之上述直流閘極電壓之値爲 0 . 6 5 V以上。 2 .如申請專利範圍第1項之電力放大系統,其中 上述ME SFET爲淺空乏(depletion )型或加強( enhancement)型 Μ E S F E T。 3 .如申請專利範圍第2項之電力放大系統•其中 上述ME S F Ε Τ之通道領域係由直接遷移型化合物 半導體所形成。 4 ·如申請專利範圍第2項之電力放大系統,其中 於上述供給閘極偏壓之電路設有濾紋波電容器者。 5 ·如申請專利範圍第4項之電力放大系統,其中 上述濾紋波電容器係設於形成有上述Μ E S F Ε T之 半導體基板之外部。 —^^1 Γ - I..... I in ^^1 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本育) 本紙張尺度遘用中國國家梯準(CNS 规格(210X297公釐) 煩請委|明示所提之 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 修iL:本有無實質内容是否次予修正。 凡广日修正/史正/補充 A8 B8 409456_〇5_ 六、申請專利範圍 附件1 a :第8 6 1 i 9 9 7 8號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國88年1 1月修正 1 . 一種電力放大系統,係以源極端子接地之肖特基 障壁閘極場效電晶體(Μ E S F E T ; Metal Semiconductor Field Effect Transistor)爲放大元件使用· 由單一極性之電源供給汲極偏壓及0 V至低順向閘極偏壓 ’以重疊施加於上述閘極偏壓之輸入信號作爲汲極電流之 變化而予以放大輸出之電力放大系統;其特徵爲: 上述ME S F E T,當以源極端接地而於閘極端施加 順向直流閘極電壓時,相當於閘極寬10 0 /z m之閘極® 流値大於1 0 〇 V A時之上述直流閘極電壓之値爲 0 . 6 5 V以上。 2 .如申請專利範圍第1項之電力放大系統,其中 上述ME SFET爲淺空乏(depletion )型或加強( enhancement)型 Μ E S F E T。 3 .如申請專利範圍第2項之電力放大系統•其中 上述ME S F Ε Τ之通道領域係由直接遷移型化合物 半導體所形成。 4 ·如申請專利範圍第2項之電力放大系統,其中 於上述供給閘極偏壓之電路設有濾紋波電容器者。 5 ·如申請專利範圍第4項之電力放大系統,其中 上述濾紋波電容器係設於形成有上述Μ E S F Ε T之 半導體基板之外部。 —^^1 Γ - I..... I in ^^1 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本育) 本紙張尺度遘用中國國家梯準(CNS 规格(210X297公釐) 年/,月、f日修正/^^賴^ --iM456 τ、申請專利範圍 6 如申請專利範圍第2項之電力放大系統,其中 於上述ME S F Ε Τ之閘極與通道領域之界面,形成 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 胃構成上述閘極之金屬與構成上述通道領域之半導體之合 金層。 7 .如申請專利範圍第6項之電力放大系統,其中 上述合金層係形成於較上述通道領域之表面更下層。 8 .如申請專利範圍第7項之電力放大系統,其中 上述金屬係較矽化鎢具較大功函數者。 9 .如申請專利範圍第7項之電力放大系統,其中 上述金屬係白金(P t )或鈀(P d)之任一金屬。 1 〇 .如申請專利範圍第8或9項之電力放大系統, 其中 上述ME S F Ε T係依每一-半導體基板分離形成,上 述Μ E S F Ε T及被動元件係各別構成。 1 1 .如申請專利範圍第8或9項之電力放大系統, 其中 上述ME S F Ε Τ及構·成放大電路之被動元件係形成 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於1個半導體基板上。 1 2 .如申請專利範圍第8或9項之電力放大系統, 其中 上述ME S F Ε T,構成放大電路之被動元件,及上 述放大電路之輸出匹配電路係形成於1個半導體基板上< 1 3 . —種移動體通信終端裝置,係具備:用以將高 頻信號放大,輸出,以化合物半導體Μ E S F Ε T之源梅 本紙張尺度通用中國國家揉準(CNS)A4規格(210X297公釐) 2 年/,月、f日修正/^^賴^ --iM456 τ、申請專利範圍 6 如申請專利範圍第2項之電力放大系統,其中 於上述ME S F Ε Τ之閘極與通道領域之界面,形成 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 胃構成上述閘極之金屬與構成上述通道領域之半導體之合 金層。 7 .如申請專利範圍第6項之電力放大系統,其中 上述合金層係形成於較上述通道領域之表面更下層。 8 .如申請專利範圍第7項之電力放大系統,其中 上述金屬係較矽化鎢具較大功函數者。 9 .如申請專利範圍第7項之電力放大系統,其中 上述金屬係白金(P t )或鈀(P d)之任一金屬。 1 〇 .如申請專利範圍第8或9項之電力放大系統, 其中 上述ME S F Ε T係依每一-半導體基板分離形成,上 述Μ E S F Ε T及被動元件係各別構成。 1 1 .如申請專利範圍第8或9項之電力放大系統, 其中 上述ME S F Ε Τ及構·成放大電路之被動元件係形成 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於1個半導體基板上。 1 2 .如申請專利範圍第8或9項之電力放大系統, 其中 上述ME S F Ε T,構成放大電路之被動元件,及上 述放大電路之輸出匹配電路係形成於1個半導體基板上< 1 3 . —種移動體通信終端裝置,係具備:用以將高 頻信號放大,輸出,以化合物半導體Μ E S F Ε T之源梅 本紙張尺度通用中國國家揉準(CNS)A4規格(210X297公釐) 2 8 0088 A^CD 月日修正/更正/猜光 409456 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 接地使用作爲主動(active )元件的電力放大電路;及供給 汲極偏壓及閘極偏壓於上述化合物半導體ME S F E T的 單一極性電源:及上述電力放大電路、之輸出匹配電路:其 特徵爲: 上述化合物半導體ME S F E T,當以其源極接地於 聞極端施加順向閘極電麼時,相當於閘極寬1 〇 〇 //m時 之閘極電流大於1 0 0 # A時之上述順向閘極電壓爲 0 6 5 V以上者。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項之移動體通信終端裝 置,其中 於上述聞極偏壓供給電路連接有設於形成有上述 ME S F E T之半導體基板外部的濾紋波電容器。 1 5 如申請專利範圍第1 3或1 4項之移動體通信 終端裝置,其中 於上述化合物半導體ME S F E T之閘極與化合物半 導體構成之通道領域之界面,形成有白金(p t )或鈀( P d )與上述化合物半導之合金層^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 6 . —種電力放大系統,係具有: 形成於G a A s基板上,源極接地之肖特基障壁閘極 場效電晶體;及 對上述肯特基障壁閘極場效電晶體之汲極及閘極供給 單一極性動作電壓的電池: 在上述閘極與上述肯特基障壁閘極場效電晶體之通道 領域之界面,構成上述閘極之金屬爲白金或鈀(P d )之 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS)A.丨規格(210 χ297公坌) -3- 8 0088 A^CD 月日修正/更正/猜光 409456 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 接地使用作爲主動(active )元件的電力放大電路;及供給 汲極偏壓及閘極偏壓於上述化合物半導體ME S F E T的 單一極性電源:及上述電力放大電路、之輸出匹配電路:其 特徵爲: 上述化合物半導體ME S F E T,當以其源極接地於 聞極端施加順向閘極電麼時,相當於閘極寬1 〇 〇 //m時 之閘極電流大於1 0 0 # A時之上述順向閘極電壓爲 0 6 5 V以上者。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項之移動體通信終端裝 置,其中 於上述聞極偏壓供給電路連接有設於形成有上述 ME S F E T之半導體基板外部的濾紋波電容器。 1 5 如申請專利範圍第1 3或1 4項之移動體通信 終端裝置,其中 於上述化合物半導體ME S F E T之閘極與化合物半 導體構成之通道領域之界面,形成有白金(p t )或鈀( P d )與上述化合物半導之合金層^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 6 . —種電力放大系統,係具有: 形成於G a A s基板上,源極接地之肖特基障壁閘極 場效電晶體;及 對上述肯特基障壁閘極場效電晶體之汲極及閘極供給 單一極性動作電壓的電池: 在上述閘極與上述肯特基障壁閘極場效電晶體之通道 領域之界面,構成上述閘極之金屬爲白金或鈀(P d )之 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS)A.丨規格(210 χ297公坌) -3- 么|)以歲止硬卸狀' B8 ____ D8 六、申請專利範圍 任一種。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項之電力放大系統,其 中 上述宵特基障壁閘極場效電晶體,當於上述閘極施加 順向直流閘極電壓時,相當於閘極寬1 0 0 # m之閘極電 流値未大於1 〇 〇 Μ A之上述直流閘極電壓値爲0 . 6 5 V以上者。 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 袭-------- ^-β 線—— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) < 斗- 么|)以歲止硬卸狀' B8 ____ D8 六、申請專利範圍 任一種。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項之電力放大系統,其 中 上述宵特基障壁閘極場效電晶體,當於上述閘極施加 順向直流閘極電壓時,相當於閘極寬1 0 0 # m之閘極電 流値未大於1 〇 〇 Μ A之上述直流閘極電壓値爲0 . 6 5 V以上者。 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 袭-------- ^-β 線—— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) < 斗-
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