TWI695579B - 功率放大電路 - Google Patents

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TWI695579B
TWI695579B TW107109381A TW107109381A TWI695579B TW I695579 B TWI695579 B TW I695579B TW 107109381 A TW107109381 A TW 107109381A TW 107109381 A TW107109381 A TW 107109381A TW I695579 B TWI695579 B TW I695579B
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佐佐木健次
播磨史生
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日商村田製作所股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種功率放大電路，既可抑制功率放大電路之特性劣化，又可抑制複數個單元電晶體間之溫度分布之不均。功率放大電路，具備：第1電晶體群，其包含複數個單元電晶體，將輸入訊號放大而輸出放大訊號；偏壓電路，其對第1電晶體群之各單元電晶體之基極或閘極供給偏壓電流或偏壓電壓；複數個第1電阻元件，其等分別連接於第1電晶體群之各單元電晶體之基極或閘極與偏壓電路之輸出之間；以及複數個第2電阻元件，其等分別連接於第1電晶體群之各單元電晶體之射極或源極與基準電位之間。

Description

功率放大電路
本發明係關於一種功率放大電路。
於搭載於行動電話等行動通訊機之功率放大電路中，一般使用雙極電晶體來作為放大器。雙極電晶體具有如下所述之熱的正反饋特性，即：當電晶體元件之溫度上升時，集極電流會增加，由此導致溫度進一步上升而集極電流增加。因此，例如於雙極電晶體包含複數個單元電晶體之情形時，若各單元電晶體間產生溫度差，則溫度相對較高之單元電晶體會引入其他單元電晶體之集極電流，結果有可能產生包含複數個單元電晶體之電晶體群整體之集極電流下降之現象(電流崩潰現象)。
因此，為抑制各單元電晶體之溫度上升，例如已知有於各單元電晶體之射極與接地之間插入電阻元件(以下，亦稱作「射極鎮流電阻」)之構成。藉由插入射極鎮流電阻，可抑制複數個單元電晶體間之溫度分布之不均，甚而可避免電流崩潰現象之發生。
此種射極鎮流電阻若不具有一定程度以上之電阻值，則抑制溫度分布不均之效果低。然而，若射極鎮流電阻之電阻值過大，則有可能導致功 率放大電路之輸出功率之減少或功率附加效率之下降等。
本發明係有鑒於此種情形而完成，其目的在於提供一種功率放大電路，既可抑制功率放大電路之特性劣化，又可抑制複數個單元電晶體間之溫度分布之不均。
為達成該目的，本發明之一方面之功率放大電路，具備：第1電晶體群，其包含複數個單元電晶體，將輸入訊號放大而輸出放大訊號；偏壓電路，其對第1電晶體群之各單元電晶體之基極或閘極供給偏壓電流或偏壓電壓；複數個第1電阻元件，其等分別連接於第1電晶體群之各單元電晶體之基極或閘極與偏壓電路之輸出之間；以及複數個第2電阻元件，其等分別連接於第1電晶體群之各單元電晶體之射極或源極與基準電位之間。
根據本發明，可提供一種功率放大電路，既可抑制功率放大電路之特性劣化，又可抑制複數個單元電晶體間之溫度分布之不均。
1A~1C‧‧‧功率放大電路
10~15、30~33‧‧‧放大器
20(20a、20b)‧‧‧偏壓電路
100~102(100a~102a、100b~102b)‧‧‧電晶體
110(110a、110b)‧‧‧電阻元件
300‧‧‧電晶體群
500‧‧‧半導體基板
501‧‧‧子集極層
502‧‧‧集極層
503‧‧‧基極層
504‧‧‧射極層
505‧‧‧集極電極
506‧‧‧基極電極
507‧‧‧電阻元件
508‧‧‧射極電極
C1~Cm(C1a~Cma、C1b~Cnb)‧‧‧電容元件
Q1~Qm(Q1a~Qma、Q1b~Qnb)‧‧‧單元電晶體
RE1~REm(RE1a~REma、RE1b~REnb)、RB1~RBm(RB1a~RBma、RB1b~RBnb)、RBx‧‧‧電阻元件
圖1係表示本發明之第1實施形態之功率放大電路之構成例之圖。
圖2係表示本發明之第1實施形態之功率放大電路中所含之放大器及偏壓電路之電路圖之一例之圖。
圖3係表示射極鎮流電阻之溫度特性之映象之圖表。
圖4A係表示比較例之功率放大電路中所含之複數個單元電晶體之溫度分布之模擬結果之一例之圖表。
圖4B係表示本發明之第1實施形態之功率放大電路中所含之複數個單元電 晶體之溫度分布之模擬結果之一例之圖表。
圖5係表示本發明之第1實施形態之變形例之功率放大電路中所含之放大器及偏壓電路之電路圖之一例之圖。
圖6係表示本發明之第2實施形態之功率放大電路之構成例之圖。
圖7係表示本發明之第2實施形態之功率放大電路中所含之放大器及偏壓電路之電路圖之一例之圖。
圖8係表示本發明之第3實施形態之功率放大電路中所含之放大器及偏壓電路之電路圖之一例之圖。
圖9係表示射極鎮流電阻及基極鎮流電阻之溫度特性之映象之圖表。
圖10係表示電晶體、射極鎮流電阻及基極鎮流電阻之布局之平面圖。
圖11係圖10所示之A-A線剖面圖。
以下，參照圖式說明本發明之一實施形態。再者，對於相同要素標註相同符號，並省略重複說明。
圖1係表示本發明之第1實施形態之功率放大電路之構成例之圖。圖1所示之功率放大電路1A例如被搭載於行動電話中，用於對發送向基地台之無線頻率(Radio Frequency，RF)訊號之功率進行放大。被放大之RF訊號之通訊規格例如為2G(第2代移動通訊系統)、3G(第3代移動通訊系統)、4G(第4代移動通訊系統)、5G(第5代移動通訊系統)、LTE(Long Term Evolution，長期演進)-FDD(Frequency Division Duplex，頻分雙工)、LTE-TDD(Time Division Duplex，時分雙工)、LTE-Advanced、LTE-Advanced Pro等。再者，功率放大電路1A所放大之訊號之通訊規格並不限於該等。
功率放大電路1A例如具備2個放大路徑。具體而言，功率放大 電路1A具備構成第1路徑之放大器10~12、構成第2路徑之放大器13~15、以及對該等放大器10~15分別供給偏壓電流或偏壓電壓之偏壓電路20。
對於第1路徑，例如輸入中頻之RF訊號RFmid，經由第1級放大器10、第2級放大器11及第3級放大器12來對功率進行放大。對於第2路徑，例如輸入低頻之RF訊號RFlow，經由第1級放大器13、第2級放大器14及第3級放大器15來對功率進行放大。又，對於偏壓電路20，供給對偏壓電流或偏壓電壓進行控制之控制訊號Cont。再者，對第1路徑及第2路徑供給之訊號之頻帶係為一例，並不限於此。例如亦可為高頻與中頻、或高頻與低頻等之組合，或者還可為LTE與5G、或4G與5G等不同通訊規格之組合。
圖2係表示本發明之第1實施形態之功率放大電路中所含之放大器及偏壓電路之電路圖之一例之圖。具體而言，圖2表示圖1所示之第1路徑之第3級放大器12與偏壓電路20之具體構成。
放大器12例如包含：含有m個(m為1以上之整數)單元電晶體Q1~Qm之電晶體群(第1電晶體群)、m個電容元件C1~Cm、m個電阻元件RE1~REm及m個電阻元件RB1~RBm。再者，本說明書中，所謂「單元電晶體」，係指發揮作為電晶體之功能之最小限度構成者。
單元電晶體Q1~Qm例如構成異質接合雙極電晶體(Heterojunction Bipolar Transistor，HBT)等雙極電晶體。該等單元電晶體Q1~Qm彼此並聯連接，合起來發揮作為1個電晶體之功能。單元電晶體Q1~Qm各自之集極被供給電源電壓Vcc，基極經由電容元件C1~Cm而被供給RF訊號RFin(輸入訊號)，射極經由電阻元件RE1~REm而被供給基準電位(例如接地電位)。又，對單元電晶體Q1~Qm之基極，分別自偏壓電路20供給偏壓電流Ibias。藉此，單元電晶體Q1~Qm將RF訊號RFin之功率放大而輸出RF訊號RFout(放大訊號)。再者，單元電晶體Q1~Qm亦可為取代雙極電晶體而構成 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金屬氧化物半導體場效電晶體)等場效電晶體之單元電晶體。此時，亦可將集極、基極、射極分別改稱為汲極、閘極、源極。
電容元件C1~Cm各自之一端被供給RF訊號RFin，另一端連接於單元電晶體Q1~Qm之基極。電容元件C1~Cm阻斷RF訊號RFin之直流成分，而使交流成分通過。
電阻元件RB1~RBm(第1電阻元件)之一端自偏壓電路20被供給偏壓電流，另一端連接於單元電晶體Q1~Qm之基極。即，電阻元件RB1~RBm為插入偏壓電路20與單元電晶體Q1~Qm之基極之間之鎮流電阻(以下亦稱作「基極鎮流電阻」)。
電阻元件RE1~REm(第2電阻元件)之一端連接於單元電晶體Q1~Qm之射極，另一端連接於接地。即，電阻元件RE1~REm為插入單元電晶體Q1~Qm之射極與接地之間之射極鎮流電阻。電阻元件RB1~RBm及電阻元件RE1~REm之效果將後述。
偏壓電路20例如包含電晶體100~102與電阻元件110。
電晶體100~102例如為雙極電晶體。具體而言，電晶體100之集極與基極相連接(以下亦稱作「二極體連接」)，集極經由電阻元件110被供給控制訊號Cont，射極連接於電晶體101之集極。電晶體101經二極體連接，且射極接地。藉此，於電晶體100之集極，生成既定位準之電壓(例如2.6V左右)。
電晶體102之集極被供給電池電壓Vbatt，基極連接於經二極體連接之電晶體100之集極(基極)，射極連接於電阻元件RB1~RBm各自之一端。對電晶體102之基極，供給控制訊號Cont及電晶體100之集極電壓。藉此，自電晶體102之射極，輸出與控制訊號Cont相應之偏壓電流Ibias。再者，控制訊 號Cont既可為控制電流，亦可為控制電壓。又，電晶體100、101亦可取代電晶體而為二極體。
繼而，對功率放大電路1A具備電阻元件RE1~REm(射極鎮流電阻)及電阻元件RB1~RBm(基極鎮流電阻)該兩者之效果進行說明。一般而言，雙極電晶體具備如下所述之負的溫度特性，即，伴隨溫度之上升，成為導通之基極-射極間電壓下降。又，雙極電晶體具有如下所述之熱的正反饋特性，即，當溫度上升時，集極電流增加，由此導致溫度進一步上升而集極電流逐漸增加。因此，例如於包含複數個單元電晶體之電晶體群中，若因各單元電晶體之布局引起之散熱程度之差導致各單元電晶體間產生溫度差，則電流易流向溫度高之單元電晶體，該單元電晶體之溫度將逐漸上升。如此，若溫度高之單元電晶體與溫度低之單元電晶體之溫度差變大，則溫度高之單元電晶體會拉入其他單元電晶體之集極電流，從而導致該其他單元電晶體中無充分之電流流經。藉此，該其他單元電晶體之收益急遽下降，結果，有可能產生包含複數個單元電晶體之電晶體群整體合起來的集極電流急遽下降之電流崩潰現象。
為避免該電流崩潰現象之發生，例如已知有於各單元電晶體之射極與接地之間插入射極鎮流電阻之構成。一般而言，於射極鎮流電阻之電阻值足夠大之情形時，可抑制複數個單元電晶體間之溫度不均，甚而可避免電流崩潰現象之發生。然而，若射極鎮流電阻之電阻值過大，則可能導致功率放大電路之輸出功率之減少或功率附加效率之下降等。
圖3係表示射極鎮流電阻之溫度特性之映象之圖表。於該圖表中，橫軸表示溫度，縱軸表示電阻值。於該圖表中，表示了本實施形態中之射極鎮流電阻(電阻元件RE1~REm)之電阻值之溫度特性200、不具備基極鎮流電阻之比較例中之射極鎮流電阻之電阻值之溫度特性201、與於常溫環境下發生電流崩潰現象之射極鎮流之電阻值之邊界線202。即表示：若電阻值大於邊 界線202，則可避免電流崩潰現象之發生，但若電阻值小於邊界線202，則有可能發生電流崩潰現象。
如溫度特性201所示，於比較例中，射極鎮流電阻之電阻值被設計為超過邊界線202，以使得於任何溫度下皆可避免電流崩潰現象之發生。另一方面，如溫度特性200所示，本實施形態之射極鎮流電阻之電阻值被設計為小於比較例之射極鎮流電阻之電阻值，因此於溫度相對較低之區域，有可能低於邊界線202而發生電流崩潰現象。
然而，本實施形態中，藉由兼具射極鎮流電阻與基極鎮流電阻，從而利用該等二個電阻元件來抑制各單元電晶體之溫度上升。即，即使射極鎮流電阻之電阻值較之比較例之射極鎮流電阻之電阻值為小，仍可抑制各單元電晶體之溫度上升。因此，根據本實施形態，既可抑制功率放大電路之輸出功率或功率附加效率之特性之劣化，又可抑制複數個單元電晶體間之溫度分布之不均，甚而可避免電流崩潰現象之發生。
圖4A係表示比較例之功率放大電路中所含之複數個單元電晶體之溫度分布之模擬結果之一例之圖表。圖4B係表示本發明之第1實施形態之功率放大電路中所含之複數個單元電晶體之溫度分布之模擬結果之一例之圖表。具體而言，如圖4A及圖4B之圖表之下部所示，比較例及本發明均為於16個單元電晶體沿一方向整齊地排列而成之電晶體群300中，對各位置之溫度進行模擬所得之結果。於各圖表中，橫軸表示單元電晶體於排列方向上之位置，縱軸表示溫度。
如圖4A所示，於比較例中，16個單元電晶體中之中央區域之4個單元電晶體之溫度為250度左右，另一方面，周邊區域之12個單元電晶體之溫度為100度左右。由此可知：於比較例中，中央區域之單元電晶體與周邊區域之單元電晶體之間存在大的溫度差，產生了溫度分布之不均。另一方面，如 圖4B所示，本實施形態中，16個單元電晶體中之多數單元電晶體之溫度介於200~250度左右之範圍內。由此可知：於本實施形態中，與比較例相比，複數個單元電晶體間之溫度分布之不均得到抑制。
再者，作為與功率放大電路1A不同之構成(參考例)，亦考慮不具備射極鎮流電阻，而藉由基極鎮流電阻來抑制溫度分布不均等之構成。然而，於該參考例之情形時，基極鎮流電阻之電阻值必須為不具備基極鎮流電阻之構成中的射極鎮流電阻之電阻值之β倍(β為電晶體之電流放大率)。因此，於該參考例中，電阻元件之尺寸增大，結果，晶片面積可能增大。關於此點，本實施形態由於具備射極鎮流電阻與基極鎮流電阻該兩者，因此與參考例相比，既可抑制晶片面積之增大，又可抑制溫度分布之不均。
圖5係表示本發明之第1實施形態之變形例之功率放大電路中所含之放大器及偏壓電路之電路圖之一例之圖。再者，對於與圖2所示之構成相同之要素，標註相同之符號並省略說明。又，本實施形態以後，省略關於與第1實施形態共同之事項之記述，而僅對不同之處進行說明。尤其，對於同樣之構成帶來的同樣之作用效果，於每個實施形態中不再逐次提及。
圖5所示之變形例與圖2所示之構成相比，不同之處在於，除電阻元件RB1~RBm以外，更具備電阻元件RBx。即，本變形例中，作為基極鎮流電阻所需之電阻值之一部分由電阻元件RBx構成，剩餘電阻值由電阻元件RB1~RBm構成。藉此，與圖2所示之構成相比，電阻元件RB1~RBm各自之尺寸得以縮小，因此可縮小晶片面積。
如此，基極鎮流電阻之構成並不限於圖2所示之構成，既可使其一部分共同化，或者亦可全部共同化。
圖6係表示本發明之第2實施形態之功率放大電路之構成例之圖。圖6所示之功率放大電路1B與圖1所示之功率放大電路1A相比，不同之處在 於，第1路徑及第2路徑均於第3級具備雙系統之放大器。
具體而言，功率放大電路1B取代放大器12而具備放大器30、31，取代放大器15而具備放大器32、33。放大器30與放大器31和放大器32與放大器33係根據功率放大電路1B之動作模式而分開使用。具體而言，若以中頻之第1路徑為例進行說明，則於例如功率放大電路1B輸出既定位準以上之功率之高功率模式(第1模式)之情形時，放大器30、31該兩者成為導通，於輸出小於既定位準之功率之低功率模式(第2模式)之情形時，放大器30成為斷開，僅放大器31成為導通。藉此，抑制必要以上之功率消耗。
圖7係表示本發明之第2實施形態之功率放大電路中所含之放大器及偏壓電路之電路圖之一例之圖。具體而言，圖7表示了圖6所示之第1路徑之第3級放大器30、31與偏壓電路20之具體構成。
放大器30例如包含：含有m個(m為1以上之整數)單元電晶體Q1a~Qma之電晶體群、m個電容元件C1a~Cma、m個電阻元件RE1a~REma及m個電阻元件RB1a~RBma。放大器31例如包含：含有n個(n為1以上之整數)單元電晶體Q1b~Qnb之電晶體群(第2電晶體群)、n個電容元件C1b~Cnb、n個電阻元件RE1b~REnb(第3電阻元件)及n個電阻元件RB1b~RBnb。偏壓電路20a例如包含電晶體100a~102a與電阻元件110a。偏壓電路20b例如包含電晶體100b~102b與電阻元件110b。再者，關於該等放大器30、31及偏壓電路20a、20b之構成，與圖2所示之放大器12及偏壓電路20同樣，因此標註同樣之符號並省略說明。又，放大器30中之單元電晶體之數量m與放大器31中之單元電晶體之數量n既可相同，亦可不同。
功率放大電路1B於高功率模式之動作時，由框40(實線)圍成的構成要素進行動作，於低功率模式之動作時，僅由框41(虛線)圍成的構成要素進行動作。與此種動作模式相應的放大器之切換例如係根據對偏壓電路 20a、20b分別供給之控制訊號Conta、Contb來進行。
藉由此種構成，功率放大電路1B亦可與功率放大電路1A同樣地，既可抑制輸出功率或功率附加效率之特性劣化，又可抑制複數個單元電晶體間之溫度分布之不均，結果，可避免電流崩潰現象之發生。
圖8係表示本發明之第3實施形態之功率放大電路中所含之放大器及偏壓電路之電路圖之一例之圖。圖8所示之功率放大電路1C與圖7所示之功率放大電路1B相比，不同之處在於，放大器31不具備電阻元件RB1b~RBnb。
即，本實施形態之功率放大電路中，未必需要於所有單元電晶體中設置射極鎮流電阻與基極鎮流電阻該兩者。亦可如圖8所示，於一部分單元電晶體中設置射極鎮流電阻與基極鎮流電阻，而於其他單元電晶體中設置射極鎮流電阻或基極鎮流電阻中之任一者。例如，於功率放大電路1C中，適用下述構成：於單元電晶體Q1a~Qma(即，僅高功率模式之動作時進行動作之單元電晶體)中設置射極鎮流電阻與基極鎮流電阻該兩者，而於單元電晶體Q1b~Qnb(即，於低功率模式之動作時亦進行動作之單元電晶體)中未設基極鎮流電阻。其係因為：低功率模式與高功率模式相比，輸出功率小，各單元電晶體之溫度難以上升，因此難以產生溫度分布之不均。
藉由此種構成，功率放大電路1C亦可與功率放大電路1A同樣，既可抑制輸出功率或功率附加效率之特性劣化，又可抑制複數個單元電晶體間之溫度分布之不均，結果，可避免電流崩潰現象之發生。
又，功率放大電路1C中，由於在一部分單元電晶體Q1b~Qnb中未設基極鎮流電阻，因此與功率放大電路1B相比，可縮小晶片面積。
再者，上述功率放大電路1B、1C中，展示了下述構成，即，於高功率模式下，放大器30、31該兩者進行動作，於低功率模式下，放大器31進行動作，但進行動作之放大器之分配並不限於此。例如，亦可為下述構成：於 高功率模式下，放大器30進行動作，而於低功率模式下，放大器31進行動作。此時，較佳為，構成放大器30之單元電晶體之數量m多於構成放大器31之單元電晶體之數量n(m>n)。
繼而，參照圖9至圖11，對射極鎮流電阻及基極鎮流電阻之布局進行說明。
圖9係表示射極鎮流電阻及基極鎮流電阻之溫度特性之映象之圖表。於該圖表中，橫軸表示溫度，縱軸表示電阻值。於該圖中，表示了與功率放大電路1A相關之射極鎮流電阻(電阻元件RE1~REm)之溫度特性400與基極鎮流電阻(電阻元件RB1~RBm)之溫度特性401。
如溫度特性400所示，射極鎮流電阻之電阻值伴隨溫度之上升而增加。另一方面，如溫度特性401所示，基極鎮流電阻之電阻值伴隨溫度之上升而緩慢減少。因此，為抑制複數個單元電晶體間之溫度分布之不均，較佳為，射極鎮流電阻係於更高溫之狀態下使用，基極鎮流電阻係於更低溫之狀態下使用。以下，對實現該狀態之各電阻元件之布局之一例進行說明。
圖10係表示電晶體、射極鎮流電阻及基極鎮流電阻之布局之平面圖，圖11係圖10所示之A-A線剖面圖。
具體而言，圖10係m個單元電晶體Q1~Qm、m個電容元件C1~Cm與m個電阻元件RB1~RBm形成於例如半導體基板(未圖示)之主面上之情形時的該主面之俯視。如圖10所示，單元電晶體Q1~Qm、電容元件C1~Cm及電阻元件RB1~RBm分別沿一方向整齊地排列。
圖11表示複數個單元電晶體Q1~Qm中之單元電晶體Q1之剖面圖。單元電晶體Q1包含依序形成於半導體基板500上之子集極層501、集極層502、基極層503及3個射極層504。於集極層502之兩側，分別形成有集極電極505。於基極層503上，基極電極506形成於3個射極層504之各自之間。於3個射 極層504上，分別形成有電阻元件507及射極電極508。
電阻元件507相當於圖2所示之電阻元件RE1，即為射極鎮流電阻。此處，於功率放大電路中，構成電晶體之各單元電晶體為主要發熱源，射極鎮流電阻係設於各單元電晶體中之射極層504與射極電極508之間。即，射極鎮流電阻被設於溫度容易上升之位置。
另一方面，如圖10所示，基極鎮流電阻係形成於比射極鎮流電阻遠離單元電晶體Q1之位置。例如，若舉電阻元件RB1為例，則以俯視半導體基板時，將作為發熱源之單元電晶體Q1與電阻元件RB1之間隔開之方式，而形成電容元件C1。如此，基極鎮流電阻被設於溫度相對較難上升之位置。
藉由上述布局，射極鎮流電阻將於相對較高溫之狀態(即，電阻值相對較大之狀態)下使用，而基極鎮流電阻將於相對較低溫之狀態(即，電阻值相對較大之狀態)下使用。藉此，容易抑制流經單元電晶體之電流之增加，因此，結果容易抑制單元電晶體之溫度上升。再者，射極鎮流電阻及基極鎮流電阻之布局係為一例，並不限定於此。
以上，對本發明之例示性的實施形態進行了說明。功率放大電路1A具備：電晶體群，其包含複數個單元電晶體Q1~Qm，將輸入訊號放大而輸出放大訊號；偏壓電路20，其對電晶體群之各單元電晶體Q1~Qm之基極或閘極供給偏壓電流或偏壓電壓；複數個電阻元件RB1~RBm，其等分別連接於電晶體群之各單元電晶體Q1~Qm之基極或閘極與偏壓電路20之輸出之間；以及複數個電阻元件RE1~REm，其等分別連接於電晶體群之各單元電晶體Q1~Qm之射極或源極與基準電位之間。藉此，即使射極鎮流電阻之電阻值較之比較例之射極鎮流電阻之電阻值為小，仍可抑制各單元電晶體之溫度上升。因此，根據功率放大電路1A，既可抑制功率放大電路之輸出功率或功率附加效率之特性之劣化，又可抑制複數個單元電晶體間之溫度分布之不均，甚而可避免 電流崩潰現象之發生。
又，功率放大電路1C更具備：電晶體群，其包含複數個單元電晶體Q1b~Qnb，將輸入訊號放大而輸出放大訊號；以及複數個電阻元件RE1b~REnb，其等分別連接於電晶體群之各單元電晶體Q1b~Qnb之射極或源極與基準電位之間，於功率放大電路1C之動作模式為輸出既定位準以上之功率之第1模式之情形時，電晶體群之各單元電晶體Q1a~Qma及電晶體群之各單元電晶體Q1b~Qnb為導通，於動作模式為輸出小於既定位準之功率之第2模式之情形時，電晶體群之各單元電晶體Q1a~Qma為斷開，電晶體群之各單元電晶體Q1b~Qnb為導通。藉此，由於功率放大電路1C在一部分單元電晶體Q1b~Qnb中未設基極鎮流電阻，因此可比功率放大電路1B縮小晶片面積。
又，功率放大電路1A係形成於半導體基板500上，於半導體基板500上，複數個電阻元件RB1~RBm分別形成於比複數個電阻元件RE1~REm遠離電晶體群之各單元電晶體Q1~Qm之位置。藉此，射極鎮流電阻將於相對較高溫之狀態下使用，而基極鎮流電阻將於相對較低溫之狀態下使用。因此，容易抑制流經單元電晶體之電流之增加，因此，結果容易抑制單元電晶體之溫度上升。
又，功率放大電路1A更具備複數個電容元件C1~Cm，其等之一端被供給輸入訊號，另一端連接於電晶體群之各單元電晶體Q1~Qm之基極或閘極，於俯視半導體基板500時，複數個電容元件C1~Cm分別形成於電晶體群之各單元電晶體Q1~Qm與複數個電阻元件RB1~RBm之間。藉此，電容元件將作為發熱源之單元電晶體與基極鎮流電阻之間隔開，因此可抑制基極鎮流電阻之溫度上升。
再者，上述實施形態中，表示了下述示例，即，功率放大電路1A~1C於各放大路徑中具備3級放大器，對其中之第3級放大器適用射極鎮流電 阻及基極鎮流電阻，但適用射極鎮流電阻及基極鎮流電阻之放大器並不限定於第3級，例如亦可為第1級或第2級。又，放大器之級數並不限於3級，亦可為1級、2級或4級以上。再者，於經由複數個放大器來放大功率之情形時，最終級之放大器之輸出功率最大，電晶體之溫度最容易上升。因此，藉由對最終級之放大器適用射極鎮流電阻及基極鎮流電阻，對其他級之放大器適用射極鎮流電阻或基極鎮流電阻中之任一者，從而可抑制晶片面積之必要以上之增大。
以上說明之各實施形態係為使本發明容易理解者，並非用於限定地解釋本發明。本發明可不脫離其主旨而進行變更或改良，並且於本發明中亦包含其等價物。即，本領域技術人員對各實施形態實施適當設計變更者只要具備本發明之特徵，則亦包含於本發明之範圍內。例如，各實施形態所具備之各要素及其配置、材料、條件、形狀、尺寸等並不限定於例示者而可進行適當變更。又，各實施形態所具備之各要素可在技術可能範圍內進行組合，將該等組合而成者只要包含本發明之特徵，則亦包含於本發明之範圍內。
1A‧‧‧功率放大電路
10~15‧‧‧放大器
20‧‧‧偏壓電路
Cont‧‧‧控制訊號
RFmid、RFlow‧‧‧RF訊號

Claims (3)

  1. 一種功率放大電路，其具備：第1電晶體群，其包含複數個單元電晶體，將輸入訊號放大而輸出放大訊號；偏壓電路，其對上述第1電晶體群之各單元電晶體之基極或閘極供給偏壓電流或偏壓電壓；複數個第1電阻元件，其等分別連接於上述第1電晶體群之各單元電晶體之基極或閘極與上述偏壓電路之輸出之間；複數個第2電阻元件，其等分別連接於上述第1電晶體群之各單元電晶體之射極或源極與基準電位之間；第2電晶體群，其包含複數個單元電晶體，將上述輸入訊號放大而輸出上述放大訊號；以及複數個第3電阻元件，其等分別連接於上述第2電晶體群之各單元電晶體之射極或源極與基準電位之間，其中於上述功率放大電路之動作模式為輸出既定位準以上之功率之第1模式之情形時，上述第1電晶體群之各單元電晶體及上述第2電晶體群之各單元電晶體為導通，於上述動作模式為輸出小於上述既定位準之功率之第2模式之情形時，上述第1電晶體群之各單元電晶體為斷開，上述第2電晶體群之各單元電晶體為導通。
  2. 一種功率放大電路，其具備：第1電晶體群，其包含複數個單元電晶體，將輸入訊號放大而輸出放大訊號；偏壓電路，其對上述第1電晶體群之各單元電晶體之基極或閘極供給偏壓 電流或偏壓電壓；複數個第1電阻元件，其等分別連接於上述第1電晶體群之各單元電晶體之基極或閘極與上述偏壓電路之輸出之間；以及複數個第2電阻元件，其等分別連接於上述第1電晶體群之各單元電晶體之射極或源極與基準電位之間，其中上述功率放大電路形成於半導體基板上，於上述半導體基板上，上述複數個第1電阻元件分別形成於比上述複數個第2電阻元件遠離上述第1電晶體群之各單元電晶體之位置。
  3. 如請求項2所述之功率放大電路，其中，上述功率放大電路更具備複數個電容元件，其等之一端被供給上述輸入訊號，另一端連接於上述第1電晶體群之各單元電晶體之基極或閘極，於俯視上述半導體基板時，上述複數個電容元件分別形成於上述第1電晶體群之各單元電晶體與上述複數個第1電阻元件之間。
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2010年5月25日公開文件Jiashu Chen, Ali M. Niknejad" A stage-scaled distributed power amplifier achieving 110GHz bandwidth and 17.5dBm peak output power" 2010 IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium
年5月25日公開文件Jiashu Chen, Ali M. Niknejad" A stage-scaled distributed power amplifier achieving 110GHz bandwidth and 17.5dBm peak output power" 2010 IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium *

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