WO2002056461A1

WO2002056461A1 - Dispositif a semi-conducteurs a haute frequence

Info

Publication number: WO2002056461A1
Application number: PCT/JP2001/003953
Authority: WO
Inventors: Kazutomi Mori; Shintaro Shinjo; Kousei Maemura; Teruyuki Shimura; Kazuhiko Nakahara; Tadashi Takagi
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2001-01-10
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2002-07-18
Also published as: EP1351379A4; DE60122381D1; JP3952400B2; JPWO2002056461A1; EP1351379B1; KR20030011790A; US20030011435A1; KR100458407B1; EP1351379A1; CN1255939C; CN1416616A; US6861906B2; DE60122381T2

Description

明細書高周波用半導体装置技術分野

この発明は、高周波用装置に関するもので、特にマルチフィンガヘテロ接合バイポーラトランジスタを用いた増幅器の電力効率と雑音特性と熱的安定性の改善に関する。背景技術

最近の携帯端末機、例えば携帯電話の普及においては、小型軽量化が開発の重要なボイントとなっており、高出力電力増幅器がキーパーツになつてきている。

ヘテロ接合ノィホーラトランジス夕（Heterojunction bipolar transistor、以下 HBTという）は高い電流利得 ]3を有し、エミッ夕を A 1 G a A sで、ベースを G a A sで構成した G a A s系の H B Tではその高速性と合わせて、携帯電話の高出力電力増幅器に多く用いられている。

高出力化を実現するためには、 HBTでは所定の出力を得るために大きなエミッ夕サイズが必要になる。この大きなエミッ夕サイズを得るためには、ベース抵抗を低減するために幅の狭いエミッ夕で構成した HBTを複数個並列に接続した、いわゆるマルチフィンガ構成とすることが必要である。以下このマルチフィンガ構成の HBTをマルチフィンガ HB T、このマルチフィンガ ΗΒΤを構成する個々の ΗΒΤを基本 ΗΒΤと呼ぶことにする。

第 1 1図は従来の高出力電力増幅器の構成を示すブロック図である。第 1 1図において、 1 00は電力増幅器、 1 02は電力増幅器 1 00の初段として働くマルチフィンガ HBT、 1 04はマルチフィンガ HBT 1 02の基本 HBTで、 Χ11、 Χ12、 · · ·、 X1m、が並列に接続されている。個々の基本 HB T 1 04は、 HB T 1 04 aとこの HB T 1 04 aのエミッ夕電極に直列に接続されたエミッ夕抵抗 1 04 bとから構成されている。基本 HBT 104には信号電力が HBT 1 04 aのベース電極に入力され、増幅された信号出力は HB T 1 04 aのコレクタ電極から出力される。エミッ夕電極はエミッ夕抵抗 1 04 bを介して接地されている。

1 06は増幅器 1 00の出力段として働くマルチフィンガ HBT、 1 0 8はマルチフィンガ HBT 1 06の基本 HBTで、 Χ21、 Χ22、 · · ·、 X2n、が並列に接続されている。個々の基本 HBT 1 08の構成はマルチフィンガ HBT 1 02の基本 HBT 1 04と同じ構成で、 HBT 1 08 a とこの HBT 1 08 aのェミッタ電極に直列に接続されたエミッ夕抵抗 1 08 bとから構成されている。基本 HBT 1 08には信号電力が HBT 1 08 aのベース電極に入力され、増幅された信号出力は HBT 1 08 a のコレクタ電極から出力される。エミッ夕電極はエミッ夕抵抗 1 08 bを介して接地されている。

1 1 0は入力端子、 1 1 2は出力端子、 1 14は電源電圧端子、 1 1 6 はベースバイアス回路、 1 18， 1 20, 1 22, 1 24, 1 26, 1 2 8，及び 1 30はそれぞれ整合回路である。

HBT 1 04 aや HBT 1 08 aは高温になると、ベースの順方向電圧 V BEが低くなる。また G a A sなどの化合物半導体基板では熱抵抗が高いために、多数の HBT 104 aや HBT 1 0 8 aが並列に接続されて配置されているときに、一つの HBT 1 04 aや HBT 1 08 aに何らかの原因で電流が集中すると、この HBT 1 04 aや HBT 1 08 aの熱が上昇しさらに VBEが低下し、さらにこの部分に電流が集中するということが起きる。

ここで熱抵抗 ΘΤΗは次式、 ΘΤΗ=ΔΤΠ/Δ Ρで定義される。ただし Tj はジャンクション温度、 Pはパワーである。

基本 HBT相互間の熱的な不均一のために、ある一つの基本 HB丁への電流集中が発生し、その結果として動作電流の急激な変化が起きることは、例えば、 IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL. 43, NO. 2, FE BRUARY 1996, pp220-227 に報告されている。

マルチフィンガ HBT 1 02や 1 06において、特定の HBT 10 a や 108 aに電流集中が発生すると動作する HBT 1 04や 108が少なくなり、サイズに比例した電力が得られなくなる。このため特定の HB T 104 aや 1 08 aへの電流集中を防止するために、 HBT 1 04 aや 108 aのベースもしくはェミッタに直列に抵抗を揷入して電流増幅率を低下させ電流集中を抑制している。

電力増幅器 1 00においては、 HBT 1 04 aや 1 08 aのエミッ夕電極に直列にエミッ夕抵抗を挿入し、基本 HB T 1 04や 1 08を構成している。

しかしながら、 HBT 1 04 aや 108 aのベースもしくはェミッタに直列に抵抗を挿入した場合、電力増幅器 1 00の性能低下につながる。すなわち、単にベース抵抗を揷入すると、入力に抵抗を挿入したことになるために損失が発生し、その損失分によって雑音特性が劣化する。さらに損失が発生したことにより HB Tの利得が低下する。

一方、基本 HBT 1 04や 1 08のように単にエミッ夕抵抗を揷入すると、エミッタ抵抗 1 04 bや 1 08 bによる電圧低下により Vceが低下するために、電力効率が低下する。

このように基本 HB Tの熱的不均一を防ぐために、ベースもしくはエミッ夕に直列に抵抗を揷入して電流増幅率を低下させ電流集中を抑制することは有効ではあるが、単にベースもしくはエミッタに直列に抵抗を挿入した場合は雑音特性が劣化し、 HBTの利得が低下したり、また電力効率が低下するという問題点があつた。

また、公知例として特開平 8— 2 795 6 1号公報にエミッ夕バラスト抵抗を用いた HBT素子やべ一スバラスト抵抗を用いた HBT素子の構成が記載されている。

また、 1 994 I EEE MTT— S D i g e s t WE 2 A- 6 p 68 7— p 690 にェミッタバラスト抵抗を用いた HBT素子の構成が記載されている。

第 12図はェミツ夕バラスト抵抗を用いた HBT素子のみを用いて構成した従来の H B T多段増幅器のブロック図である。

第 12図において、 118丁多段増幅器140の初段として働くマルチフィンガ HBT 1 02及び出力段として働くマルチフィンガ HBT 1 06 は、第 1 1図と同様にエミッ夕電極に直列に接続されたェミツ夕バラスト抵抗を有する基本 HBTから構成されている。初段と出力段との間の中間段も全てエミッタ電極に直列に接続されたエミッ夕パラスト抵抗を有する基本 HBTからなるマルチフィンガ HBTで構成される。

また第 1 3図はベースバラスト抵抗を用いた HBT素子のみを用いて構成した従来の HBT多段増幅器のブロック図である。

第 1 3図において、 HBT多段増幅器 142は初段から出力段まで、中間段を含めて全てベースバラスト抵抗を有する基本 HBTから構成されたマルチフィンガ HB T 144により構成されている。

このように従来の HBT多段増幅器 140、 142においては、ェミツ夕パラスト抵抗を用いたマルチフィンガ HBTのみで構成されるか、もしくは、ベースバラスト抵抗を用いたマルチフィンガ HB Tのみで構成されている。一般にエミッ夕バラスト抵抗を用いたマルチフィンガ HBTは、エミッターグランド間に抵抗が挿入されるため、抵抗がない場合と比較して、増幅器の入力、出力側両方において損失が増加する。出力側にも損失が入るため、増幅器の出力電力、効率特性を低下させている。

またベースバラスト抵坊を用いたマルチフィンガ HB Tはベースバイァス端子との間に抵抗が揷入されているため、出力側の損失は無い。そのため、出力電力、効率特性は、ェミッタパラスト抵抗を用いたマルチフィンガ HBTと比較して良い。しかし、入力側に大きな損失が入るため、雑音特性はエミッ夕バラスト抵抗を用いたマルチフィンガ HBTと比較して悪い。

まとめると、エミッタパラスト抵抗を用いたマルチフィンガ HBT 1 0 2, 1 0 6とベースバラスト抵抗を用いたマルチフィンガ HBT 144では、出力電力、効率特性においてはベースバラスト抵抗を用いたマルチフィンガ HBT 144の方が良く、雑音特性においては、ェミッタバラスト抵抗を用いたマルチフィンガ HBT 1 02， 1 06の方が良い。

このために、ェミッタバラスト抵抗を用いたマルチフィンガ HBTのみで構成した HBT多段増幅器 140の場合、雑音特性は良いが、出力電力、効率特性は悪くなるという問題がある。一方べ一スバラスト抵抗を用いたマルチフィンガ HBT 144のみで構成した HBT多段増幅器 142の場合、出力電力、効率特性は良いが、雑音特性は悪くなるという問題がある。

送信機に用いられる増幅器においては、高出力、高効率な特性だけでなく、受信帯雑音といった仕様があり、低雑音な特性も、求められている。したがって、高出力、高効率な特性と低雑音な特性を同時に実現する必要がある。従来の構成の HBT多段増幅器 140または 142では、高出力，高効率な特性と低雑音な特性を同時に実現できず、どちらか一方しか、実現することができないという問題があった。

この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、この発明の第 1の目的は、マルチフィンガ H B Tの電流集中を抑制しながら、雑音特性の劣化や H B Tの利得低下が少なく、かつ電力効率の低下の少ない増幅回路を構成することにより、高周波特性の劣化が少なく、熱的安定性の高い増幅回路を備えた高周波用半導体装置を提供することである。

この発明の第 2の目的は、電流集中に対する安定性が高く信頼性の高い増幅回路を備えた高周波用半導体装置を提供することである。

この発明の第 3の目的は、高出力、高効率な特性と低雑音な特性を同時に実現できる H B T多段増幅器を備えた高周波用半導体装置を提供することである。

なお、特開平 1 0— 9 8 3 3 6号公報に、高周波増幅回路において増幅回路の出力トランジスタの動作電流を電源電圧に無関係に、かつベース— ェミッタ間電圧にのみ比例して設定できるバイアス回路を用いることにより、電源電圧や周囲温度などの動作環境が変化しても飽和出力レベル、歪特性の変動の少なくする発明の記載があるが以下に述べる発明についての記載はない。発明の開示

この発明に係る高周波用半導体装置は、ヘテロ接合構造の第 1のバイポーラトランジスタとこの第 1のバイポーラトランジスタのエミッ夕電極に直列に接続された抵抗値が R E1のエミッ夕抵抗とを有する第 1の基本トランジスタを、複数個並列接続して第 1の半導体基板上に配設された増幅回路の第 1の部分と、この第 1の部分の出力信号を増幅するとともにへテロ接合構造の第 2のバイポーラトランジスタとこの第 2のバイポーラ

'ベース電極に直列に接続された抵抗値が R B2のベース抵抗とを有する第 2の基本トランジスタを、複数個並列接続して第 2の半導体基板上に配設された増幅回路の第 2の部分と、を備えたもので、電流集中を抑制しながら、簡単な構成で雑音指数を低く利得の低下を少なくしさらに電力効率の低下を少なくすることができる。ひいては、信頼性が高く、増幅特性に優れ、電力効率の高い高周波用半導体装置とすることができる。

さらに、第 2の基本トランジスタにさらに第 2のバイポーラトランジス夕のエミッ夕電極に直列に接続されたエミッタ抵抗を配設するとともに、第 2のバイポーラトランジスタのベース電極に直列に接続されたベース抵抗の抵抗値を R B2よりも小さくしたもので、雑音特性を改善することができる。ひいては雑音特性に優れた高周波用半導体装置とすることができる。

さらに、増幅回路の第 1の部分における第 1の基本トランジス夕間のェミッ夕間隔を増幅回路の第 2の部分における第 2の基本トランジス夕間のェミッタ間隔よりも広くしたもので、熱抵抗を小さくし、電流集中を起しにくくできる。ひいては電流集中に対する安定性が高く信頼性の高い高周波用半導体装置とすることができる。

さらに、増幅回路の第 1の部分における第 1の基本トランジス夕のエミッ夕抵抗の抵抗値を R E1より小さくしたもので、第 1の部分における効率の低下を少なくすることができる。ひいては電力効率の高い高周波用半導体装置とすることができる。

また、ヘテロ接合構造の第 1のバイポーラトランジス夕とこの第 1のバイポーラトランジス夕のベース電極に直列に接続された抵抗値が R B1のベース抵抗と第 1のバイポーラトランジスタのエミッ夕電極に直列に接続された抵抗値が R E1のェミツ夕抵抗とを有する第 1の基本トランジス夕を、この第 1の基本トランジスタのェミッタのェミッタ間隔 W1で、複数個並列接続して第 1の半導体基板上に配設された増幅回路の第 1の部分と、この第 1の部分の出力信号を増幅するとともにヘテロ接合構造の第 2のバイポーラトランジスタとこの第 2のバイポーラトランジスタのベース電極に直列に接続された抵抗値が R B2のベース抵抗と第 2のバイポーラトランジスタのエミッ夕電極に直列に接続された抵抗値が R E2のェミッタ抵抗とを有する第 2の基本トランジスタを、この第 2の基本トランジス夕のエミッ夕のェミッタ間隔 W2で、複数個並列接続して第 2の半導体基板上に配設された増幅回路の第 2の部分と、を備え、 W1 >W2としたもので、熱抵抗を小さくし、電流集中を起こしにくくすることが出来る。ひいては電流集中に対する安定性が高く信頼性の高い高周波用半導体装置とすることができる。

さらに、第 1の基本トランジスタのエミッタ抵抗の抵抗値 R E1と第 2の基本トランジスタのェミッタ抵抗の抵抗値 R E2との関係を、 R EK R E2 とし、第 1の基本トランジスタのベース抵抗の抵抗値 R B1と第 2の基本トランジス夕のベース抵抗の抵抗値 R B2との関係を R BK R B2としたもので、電流集中を抑制しながら、雑音指数を低く利得の低下を少なくしさらに電力効率の低下を少なくすることができる。ひいては、信頼性が高く、増幅特性に優れ、電力効率の高い高周波用半導体装置とすることができるさらに、増幅回路の第 1の部分を初段とし、増幅回路の第 2の部分を出力段としたもので、雑音指数に最も寄与する初段で雑音指数を低くしさらに電力効率に最も寄与する出力段において電力効率の低下を少なくすることができる。ひいては、効果的に、増幅特性に優れ、電力効率の高い高周波用半導体装置とすることができる。

さらに、第 1の半導体基板と第 2の半導体基板とを一体的に構成したもので、小型化を図ることができる。ひいては小型で安価な高周波用半導体装置とすることができる。また、エミッ夕バラスト抵抗と接続されたへテロ接合構造の第 1のパイポーラトランジスタ素子を有する初段増幅回路が含まれた第 1の増幅回路部分と、この第 1の増幅回路部分の出力信号を増幅するとともにべ一スバラスト抵抗と接続されたへテロ接合構造の第 2のバイポーラトランジス夕素子を有する最終段増幅回路が含まれた第 2の増幅回路部分と、を備えたもので、初段増幅回路を含む第 1の増幅回路部分の低雑音の特性を実現し、最終段増幅回路を含む第 2の増幅回路部分の高出力，高効率特性を実現できる。ひいては、高出力、高効率な特性と低雑音な特性を同時に実現できる H B T多段増幅器を備えた高周波用半導体装置とすることができる。

さらに、第 1のバイポーラトランジス夕素子がヘテロ接合構造の第 1のバイポーラトランジスタとこの第 1のバイポーラトランジスタに接続されたエミッ夕バラスト抵抗とを有する第 1の基本トランジスタを複数個並列接続してなるとともに第 2のバイポ一ラトランジス夕素子がヘテロ接合構造の第 2のバイポーラトランジスタとこの第 2のバイポーラトランジス夕に接続されたベースパラスト抵抗とを有する第 2の基本卜ランジス夕を複数個並列接続してなるもので、高出力化が可能で熱暴走を抑制することができる。ひいては、高出力で信頼性の高い H B T多段増幅器を備えた高周波用半導体装置とすることができる。図面の簡単な説明

第 1図は、この発明に係る高出力電力増幅器の構成を示すブロック図である。

第 2図は、この発明に係る高出力電力増幅器を構成するマルチフィンガ H B Tの平面図である。

第 3図は、第 2図の I I I— I I I断面におけるマルチフィンガ H B T の断面図である。

第 4図は、この発明に係る高出力電力増幅器の構成を示すブロック図である。

第 5図は、この発明に係る高出力電力増幅器の構成を示すプロック図である。

第 6図は、この発明に係る HBT多段増幅器を示すプロック図である。第 7図は、この発明に係るエミッ夕バラスト抵抗を用いたマルチフィンガ HBTの等価回路を示す模式図である。

第 8図、この発明に係るエミッ夕パラスト抵抗を用いたマルチフィンガ HBTの等価回路を示す模式図である。

第 9囪は、この発明に係るベースパラスト抵抗を用いたマルチフィンガ HBTの等価回路を示す模式図である。

第 10図、この発明に係るベ一スパラスト抵坊を用いたマルチフィンガ HBTの等価回路を示す模式図である。

第 1 1図は、従来の高出力電力増幅器の構成を示すブロック図である。第 12図は、エミッ夕バラスト抵抗を用いた HBT素子のみを用いて構成した従来の HBT多段増幅器のブロック図である。

第 1 3図は、ベースバラスト抵抗を用いた HBT素子のみを用いて構成した従来の HBT多段増幅器のブロック図である。発明を実施するための最良の形態

以下に記載の実施の形態 1から 3においては、例えば二段構成の電力増幅器について説明するが、必ずしも 2段ではなくそれ以上の多段構成でもかまわない。

実施の形態 1.

この実施の形態は、増幅器の初段及び出力段をマルチフィンガ HBTで構成し、この初段のマルチフィンガ HBTを構成する基本 HBTを HBT とこの HBTのエミッ夕に接続されたエミッ夕抵抗とで構成し、出力段のマルチフィンガ HB Tを構成する基本 HBTを HB Tとこの HB Tのベースに接続されたベース抵抗とで構成したものである。

第 1図は実施の形態 1に係る高出力電力増幅器の構成を示すブロック図である。

第 1図において、 1 0は電力増幅器で、 12は電力増幅器 1 0の初段として働く第 1の部分としてのマルチフィンガ HBT、 14はマルチフィンガ HBT 12の第 1の基本トランジスタとしての基本 HBTで、 C11、 C 12、 · · ·、 C1m、として m個並列に接続されている。

個々の基本 HBT 14は、 HBT 14 aとこの HBT 14 aのエミッ夕電極に直列に接続されたエミッ夕抵抗 14 bとから構成されている。

基本 HBT 14の C11、 C12、 · · ·、 C1mは同一構造で、個々の HB T 14 a、エミッ夕抵抗 14 bはそれぞれ同じ回路定数を有し、 HBT 1 4 aは電流増幅率 ]31を、エミッ夕抵抗 14 bは抵抗値 RE1を有している。また基本 HBT 14はェミツ夕間隔 W1で配列されている。基本 HBT 1 4には、それぞれ信号電力が直接 HB T 14 aのベース電極に入力され、増幅された信号出力は HBT 1 aのコレクタ電極から出力される。エミッ夕電極はェミッタ抵抗 14 bを介して接地されている。

1 6は電力増幅器 1 0の出力段として働く第 2の部分としてのマルチフィンガ HBT、 18はマルチフィンガ HBT 1 6の第 2の基本トランジスタとしての基本 HB丁で、 C21、 C22、 · · ·、 C2n、として並列に n 個接続されている。

個々の基本 HBT 1 8は、 HBT 1 8 aとこの HBT 1 8 aのベース電極に直列に接続されたべ一ス抵抗 1 8 cから構成されている。

基本 HBT 1 8の C21、 C22、 · · ·、 C2nは同一構造で、個々の HB T 1 8 a、ベース抵抗 18 cはそれぞれ同じ回路定数を有し、個々の HB T 1 8 aは電流増幅率 ]32を、ベース抵抗 1 8 cは抵抗値 RB2を有している。また基本 HBT 18は、マルチフィンガ HB T 1 2と同じエミッ夕間隔 W1で配列されている。基本 HBT 1 8には、それぞれ信号電力がベ —ス抵坊 1 8 cを介して HB T 1 8 aのベース電極に入力され、増幅された信号出力は HBT 1 8 aのコレクタ電極から出力される。エミッタ電極は直接接地されている。

エミッ夕抵抗 14 bやべ一ス抵抗 1 8 cは薄膜抵抗により構成される。エミッ夕抵抗 14 bは薄膜抵抗ではなくェミッタ層をェピタキシャル成長により形成するときに同時に形成してもよい。

2 0は入力端子で信号電力が入力され、 2 2は出力端子で増幅された信号電力が出力される。 24は電源電圧端子で Vccが印加される。 26はべ —スバイアス回路でベース電圧を発生する。

28は初段のマルチフィンガ HBT 1 2の入力側に接続された入力整合回路、 3 0は出力段のマルチフィンガ HBT 1 6の出力側に接続された出力整合回路、 32は初段のマルチフィンガ HBT 1 2と出力段のマルチフィンガ HBT 1 6との間に接続された段間の整合回路、 34は初段のマルチフィンガ HBT 1 2のベース電極とベースバイアス回路 26との間に接続された整合回路、 36は出力段のマルチフィンガ HBT 1 6のべ一ス電極とベースバイアス回路 26との間に接続された整合回路、 3 8は初段のマルチフィンガ HBT 1 2のコレクタ電極と電源電圧端子 24との間に接続された整合回路、 40は出力段のマルチフィンガ HBT 1 6のコレクタ電極と電源電圧端子 24との間に接続された整合回路である。初段のマルチフィンガ HBT 1 2は整合回路 34を介してベースパイァス回路 26から個々の基本 HBT 14のベース電極にベース電圧が印加され、整合回路 38を介して電源電圧端子 24から、個々の基本 HBT 14のコレクタ電極に Vccが印加される。

また出力段のマルチフィンガ HBT 1 6は整合回路 36を介してべ一スバイアス回路 26から個々の基本 HB T 1 8のべ一ス電極にベース電圧が印加され、整合回路 40を介して電源電圧端子 24から、個々の基本 HBT 1 8のコレクタ電極に Vccが印加される。

マルチフィンガ HBT 1 2のベース電極は入力整合回路 28を介して入力端子 20に接続され、コレクタ電極は整合回路 3 2を介して出力段のマルチフィンガ HBT 1 6のベース電極に接続される。出力段のマルチフィンガ HBT 1 6のコレクタ電極は出力整合回路 30を介して出力端子 22に接続されている。

第 2図は電力増幅器 1 0の初段を構成するマルチフィンガ HBT 12 の平面図である。第 2図の鎖線で囲まれた A部は基本 HB T 14を示す。また第 3図は第 2図の I I I一 I I I断面の断面図である。第 2図および第 3図においてはエミッタ抵抗は図示していない。

第 2図および第 3図において、 50はコレクタ層で、 n + GaA s層で構成される。 5 2はコレクタ電極である。 54はベース層でコレクタ層 5 0の表面上に 2本のコレクタ電極 52に挟まれて配設され、 p + G a A s 層で構成される。 56はベース層 54の表面に配設されたベース電極である。 58はェミッタ層でベース層 54の表面上に 2本のべ一ス電極 56に挟まれて配設される。 60はエミッ夕電極でェミッタ層 58の表面上に配設されている。 W1はェミッタ間隔を示す。

第 3図において、 62は第 1の半導体基板としての G a As基板で、コレク夕層 50をその表面に配設している。 64は基本 HBT 14を分離するアイソレー夕で、水素イオン H +等のイオン注入により形成される。ァイソレ一夕 64はコレクタ層 50の表面から、コレクタ層 50を貫通し G a A s基板 6 2に達している。電力増幅器 1 0の出力段を構成するマルチフィンガ HB T 1 6も基本 HBTの個数は異なるが、初段を構成するマルチフィンガ HBT 1 2の平面図である第 2図、及びマルチフィンガ HBT 1 2の断面図である第 3図と同様の構成である。

入力端子 20に印加された信号電力は入力整合回路 28を介して初段のマルチフィンガ HBT 1 2に入力され分岐されて、個々の基本 HBT 1 4のベース電極に入力され増幅される。個々の基本 HBT 14で増幅された信号電力は個々の基本 HBT 14のコレクタ電極から出力し、合成されて初段のマルチフィンガ HB T 1 2から出力される。

初段のマルチフィンガ HBT 1 2で増幅された信号電力は段間の整合回路 32を介して出力段のマルチフィンガ HBT 16に入力され分岐されて、個々の基本 HBT 1 8のベース電極にベース抵抗 1 8 cを介して入力され再度増幅される。個々の基本 HBT 18で増幅された信号電力は個々の基本 HBT 18のコレクタ電極から出力し、合成されて出力段のマルチフィンガ HBT 1 6から出力され、出力整合回路 30を介して、出力端子 22から出力される。

出力段のマルチフィンガ HBT 1 6のサイズは、電力増幅器 1 0に要求される出力電力により決定される。例えば出力電力 1Wを得るために、ェミッ夕の面積が 1 0000 m²必要になるとすると、基本 HBT 18を構成する HBT 18 aのェミッタの面積が 1 00 m²とすると、基本 H BT 1 8が 100個必要である。すなわちマルチフィンガ HBT 1 6は 1 00個の基本 HBT 1 8で構成されることになる。この出力段の利得が 1 1 d Bであり、段間の整合回路 32でのロスが— 1 d Bであれば、初段のマルチフィンガ HBT 1 2に要求される出力電力は 0. 1 Wとなる。すなわち、

1W=10log1000dBm=30dBm. 30dBm-11dB+1dB=20dBm=0.1W この出力を得るための、初段のマルチフィンガ HB T 1 2に必要なエミッ夕サイズは 1 00 O m²である。これをエミッ夕面積 100 m²の HBT 14 aで構成すると基本 HBT 14が 1 0個必要となる。

一般に基本 HBTを構成する抵抗の抵抗値は G a A s基板の熱抵抗により変化する。例えば G a A s基板の厚みを 1 00 とすると、基本 H BTのベース電極に直列に接続されるベース抵抗は RB= 1 00 Ω程度となる。ェミッタ電極に直列に接続されるェミツ夕抵抗は、 HBTの電流増幅率 /3を 1 0 0とすると、ェミッタ抵抗として RE= 1 Ω (= 1 00 Ω/ 1 00) が必要である。

マルチフィンガ HB Tの電流集中による特性劣化を抑制するためには、基本 HB Tとしてこれらのベース抵抗またはエミッタ抵抗を付加することが必要である。

従来例においては、初段も出力段も同じ構成にし、基本 HBTは初段も出力段も単にエミッ夕抵抗を接続していたが、この実施の形態に係る電力増幅器においては、初段の基本 HBT 14にはェミッタ抵抗 14 bのみを設け、出力段の基本 HBT 1 8にはベース抵抗のみを設けている。

例えば、 1Wの出力電圧を電源電圧 2 Vで得るためには、出力段のマルチフィンガ HB T 1 6の電力効率を 50パーセントとすると、コレクタ電流 I cは

l c= 1 /2/0. 5 = 1 A

となる。基本 HBT 1 8—つ当たりのコレクタ電流は 1 OmAとなる。もし従来例のようにェミッタ抵抗を設けた場合、コレクターエミッ夕間電圧 Vceは

Vce= 2— 0. 1 X 1= 1. 99

となり、約 1パーセント（= 1. 9 9/2) の効率低下となる。

しかしながらこの実施の形態 1における電力増幅器 10においては、出力段のマルチフィンガ HBT 1 6の基本 HBT 1 8にはべ一ス抵抗のみ設け、エミッ夕抵抗を付加していないので、この効率の低下は発生しない。

一方初段のマルチフィンガ HBT 1 2の基本 HBT 1 4にはエミッタ抵抗 14 bを付加しているので、 1パーセントの効率低下が起きるが、出力段に比べて特に問題にならない。すなわち、出力段の電流は 1 0 0 0m Aであり、これの 1パーセントは 1 0 mAであるが、初段の電流は 1 0 0 mAであり、これの 1パーセントは 1 mAであるために、その増減による寄与は小さい。

一方、電力増幅器全体の雑音指数 NFtは、 i段目の雑音指数をとし、利得を Giとすると、

- · ，で表されるため、出力段にベ一ス抵抗を付加したことにより、入力損失が 2 d B増加し、出力段の雑音指数が 2 d B劣化しても、初段の利得が 1 0 d Bであるために、電力増幅器 1 0全体としての雑音指数の劣化は、

2 d BZ 1 0 d B = 0. 2 d B

に抑えられる。

この実施の形態 1による電力増幅器 1 0においては、初段のマルチフィンガ HBT 1 2の基本 HBT 14にはエミッ夕抵抗 1 4 bのみを付加し、出力段のマルチフィンガ HB T 1 6の基本 HB T 1 8にはベース抵抗のみ設けたので、初段のマルチフィンガ HBT 1 2では入力信号の損失がないため雑音指数の劣化が発生せず、出力段のマルチフィンガ HBT 1 6ではコレク夕一エミッ夕間電圧の低下が発生せず、電力効率の低下がない。以上のように、この発明では、初段にはェミツ夕抵抗を付加し出力段にはベース抵抗を採用することでマルチフィンガ HBTの電流集中を防ぎながら、電力増幅器総体として、雑音指数と利得の向上を図り、電力効率の改善を図っている。ひいては、信頼性が高く、増幅特性に優れ、電力効率の高い電力増幅器を構成することができる。

実施の形態 2.

この実施の形態 2は、実施の形態 1の出力段において、ベース抵抗の抵抗値を少し小さくし、その分をェミツ夕抵抗で補償したもので、実施の形態 1の電力増幅器 10よりもさらに雑音特性の向上を図ったものである。第 4図は実施の形態 2に係る高出力電力増幅器の構成を示すブロック図である。

第 4図において、 70は電力増幅器で、 72は電力増幅器 70の出力段として働く第 2の部分としてのマルチフィンガ HBT、 74はマルチフィンガ HBT 72の第 2の基本トランジスタとしての基本 HBTで、 C21、 C22、 · · ·、 C2n、として並列に n個接続されている。

個々の基本 HB T 74は、 HBT 74 aとこの HBT 74 aのベース電極に直列に接続されたベース抵抗 74 cと HBT 74 aのェミツ夕電極に直列に接続されたェミッタ抵抗 74 bとから構成されている。

基本 HBT 74の C21、 C22、 · · ·、 C2nは同一構造で、個々の HB T 74 a、エミッタ抵抗 74 b、ベース抵抗 74 cはそれぞれ同じ回路定数を有し、個々の HBT 74 aは電流増幅率^ 3を、エミッ夕抵抗 74 b は抵抗値 RE3、ベース抵抗 74 cは抵抗値 RB3を有している。また基本 H BT 74は、マルチフィンガ HBT 1 2と同じエミッ夕間隔 W1で配列されている。

基本 HBT 74には、それぞれ信号電力がベース抵抗 74 cを介して H B T 74 aのベース電極に入力され、増幅された信号出力は HBT 74 a のコレクタ電極から出力される。エミッ夕電極はエミッ夕抵抗 74 bを介して接地されている。

第 4図において、第 1図と同じ符号は同じものか相当のものである。また以下の実施の形態においても同様である。

この電力増幅器 70は、初段は実施の形態 1と同じ構成になっており、基本 HBT 14にはエミッ夕抵抗 14 bを用いているために、初段における雑音特性の劣化は少ない。問題となるのは出力段の回路構成である。基本 HB Tのエミッ夕抵抗の抵抗値 REとベース抵抗 RBとの間には電流増幅率を /3とすると、 RE=RB/i3の関係がある。このため雑音特性に影響を与える出力段のベース抵抗を減らしその分をェミッタ抵抗で補償すれば、電流集中を防止しつつ雑音特性の劣化を少なくすることができる。すなわち、実施の形態 1の基本 HB T 1 8のべ一ス抵抗の抵抗値を RB 2とすると、この実施の形態 2の基本 HB T 74では、

RB2=RB3+RE3/]33

と設定すればよい。すなわち

RB3=- RE3/)33

となり、 RB3く RB2となり、この実施の形態の電力増幅器 70は、実施の形態 1の電力増幅器 1 0よりも、雑音特性が向上する。

実施の形態 3.

この実施の形態 3は、増幅器の初段及び出力段をマルチフィンガ HBT で構成し、このマルチフィンガ HBTを構成する基本 HBTを HBTとこの HBTのベース電極に接続されたべ一ス抵抗と HBTのエミッ夕に接続されたエミッ夕抵抗とで構成し、初段のマルチフィンガ HBTを構成する基本 HBTのエミッタ間隔を出力段のマルチフィンガ HBTの基本 H BTのエミッ夕間隔より大きくするとともに初段のエミッタ抵抗を出力段のエミッタ抵抗より小さく、かつ初段のベース抵抗を出力段のベ一ス抵抗より小さくしたものである。

第 5図は実施の形態 3に係る高出力電力増幅器の構成を示すブロック図である。第 5図において、 7 5は電力増幅器で、 7 6は電力増幅器 75の初段として働く第 1の部分としてのマルチフィンガ HBT、 7 8はマルチフィンガ HB T 1 2の第 1の基本トランジスタとしての基本 HBTで、 C11、 C12、 · · ·、 C1m、として m個並列に接続されている。

個々の基本 HBT 7 8は、 HBT 78 aとこの HBT 7 8 aのエミッタ電極に直列に接続されたエミッ夕抵抗 78 bとベース電極に直列に接続されたベース抵抗 7 8 cとから構成されている。

基本 HBT 7 8の C11、 C12、 · · ·、 C 1mは同一構造で、個々の HB T 78 a、エミッタ抵抗 78 b、ベース抵抗 7 8 cはそれぞれ同じ回路定数を有し、 HBT 7 8 aは電流増幅率 /35を、エミッ夕抵抗 78 bは抵抗値 RE5を、ベース抵抗は抵抗値 RB5を有している。また基本 HBT78 はエミッタ間隔 W 5で配列されている。

基本 HBT 78には、それぞれ信号電力がベース抵抗 7 8 cを介して H BT78 aのベース電極に入力され、増幅された信号出力は HBT 78 a のコレクタ電極から出力される。エミッ夕電極はェミツ夕抵抗 78 bを介して接地されている。

80は電力増幅器 7 5の出力段として働く第 2の部分としてのマルチフィンガ HBT、 82はマルチフィンガ HBT 80の第 2の基本トランジスタとしての基本 HBTで、 C21、 C22、 · · ·、 C2n、として並列に n 個接続されている。

個々の基本 HBT 82は、 HBT 82 aとこの HBT 8 2 aのべ一ス電極に直列に接続されたベース抵抗 1 8 cとエミッ夕電極に直列に接続されたエミッ夕抵抗 82 bとから構成されている。

基本 HBT 82の C21、 C22、 · · ·、 C2nは同一構造で、個々の HB T 82 a、エミッ夕抵抗 82 b、ベース抵抗 82 cはそれぞれ同じ回路定数を有し、個々の HBT 82 aは電流増幅率 /36を、ェミッタ抵抗 82 b は抵抗値 RE6、ベース抵抗 82 cは抵抗値 RB6を有している。また基本 H BT 82は、マルチフィンガ HBT 7 6より狭いェミッタ間隔 W 6で配列されている。

基本 HB T 82には、それぞれ信号電力がベース抵抗 82 cを介して H BT 1 8 aのベース電極に入力され、増幅された信号出力は HBT 82 a のコレクタ電極から出力される。エミッタ電極はエミッ夕抵抗 82 bを介して接地されている。

基本 HBT 78, 8 2は、基本構成は実施の形態 1のものと同様である。出力段のマルチフィンガ HB T 80において出力電圧が 1 Wで、この時の電力効率を 50パーセントとすると、熱に変換される電力は 1Wとなり、同様に初段のマルチフィンガ HBT 76において出力電圧が 1 0 OmW で、この時の電力効率を 50パーセントとすると、熱に変換される電力は 1 0 OmWとなる。このように初段で発生する熱量は出力段に比較して少ない。

また、マルチフィンガ HBTの面積は出力電力に比例するから、初段のマルチフィンガ HBT 76の面積は、出力段のマルチフィンガ HBT 80 の面積の 1Z1 0でよいことになる。

しかしながらその一方で、熱抵抗は発熱する部分の面積が小さいほど高くなる。このために初段のマルチフィンガ HBT 76の面積を出力電圧に比例するように出力段のマルチフィンガ HBT 80の面積の 1/ 1 0とすると、マルチフィンガ HB T 76の発熱量は少ないが熱抵抗が大きくなるために、熱集中を抑制するための基本 HBT 76に要求されるベース抵抗ゃエミッ夕抵抗の抵抗値は出力段のマルチフィンガ HBT 80の基本 HBT 82のべ一ス抵抗ゃェミッタ抵抗の抵抗値と同様の大きさになつてしまう。

この実施の形態 3の電力増幅器では、出力段の基本 HBT 82を通常どおりに許容される程度に稠密に、エミッ夕間隔 W6で配列するとともに、初段の基本 HBT 78を出力段のエミッ夕間隔 W6よりも広い間隔 W5 で配列している。

すなわち

W5>W6

としている。

ェミッタ間隔 W 5を出力段のエミッ夕間隔 W6よりも広くすることにより、熱抵抗が高くならず、初段の基本 HBT 78を構成するべ一ス抵抗 78 cの抵抗値 RB5を、出力段の基本 HBT 82を構成するベース抵抗 8 2 cの抵抗値よりも小さくすることが可能である。すなわち、

RB5<RB6

とすることが出来る。

また初段の基本 HBT 78を構成するエミッタ抵抗 78 bの抵抗値 RE 5を、出力段の基本 HBT8 2を構成するェミッタ抵抗 8 2 bの抵抗値 R E6よりも小さくすることが可能である。すなわち

RE5<RE6

とすることが出来る。

この実施の形態においては初段のエミッ夕間隔を出力段のエミッタ間隔より広げるによりことにより、初段における電流集中を防止するための初段の基本 HBTのェミツ夕抵抗、ベース抵抗を小さくすることにより、マルチフィンガ HBTの電流集中を防ぎながら、電力増幅器総体として、雑音指数と利得の向上を図り、一層の電力効率の改善を図っている。具体例

( i ) 初段の基本 HBTにはェミッタ抵抗のみとし、出力段の基本 HB Tにはベース抵抗のみとした場合

この場合は、実施の形態 1の場合において、初段のェミッタ間隔を出力段のエミッタ間隔より広げたものである。

効率低下の抑制を考えるので、ェミッタ抵抗を基に考えると、ェミツ夕抵抗 REとベース抵抗 RBとの間には電流増幅率 j3により、 RE=RB/ 0の関係があり、初段における発熱量が少ないため、 RB5<RB6および R E5<RE6とすることができるので

RE5 +RB5/^/i35<RE6+RB6 j36

とすることができる。

ここで、初段の基本 HBTをェミッタ抵抗のみとし、出力段の基本 HB Tをべ一ス抵抗のみとすると、 RB5= 0、 RE6= 0となり、となる

であり、 RE 5く RE1となる。すなわち実施の形態 1の初段のマルチフィンガ HB T 1 2のェミツ夕間隔を W1 から W 5に広げることにより、初段のエミッ夕抵抗の抵抗値をより小さくすることができ、初段での効率低下を抑制することができる。

( i i ) 初段の基本 HBTにはェミッタ抵抗とベース抵抗を使用し、出力段の基本 HB Tにはベース抵抗のみとした場合

これは、雑音特性の劣化量には許容値が大きく、効率のさらなる向上を図る場合である。

例えば、実施の形態 1では、初段の基本 HBT 1 4にはェミッタ抵抗 1 4 bのみとし、出力段の基本 HBT 1 8にはベース抵抗 1 8 cのみとして、構成しており、このため初段の効率低下による電力増幅器全体で効率低下が 0. 1パーセント（= 1mA/ ( 1 0 OmA+ 1 0 0 0mA) あるが、雑音指数をある程度の下げる余裕がある場合には、これを基に効率低減の抑制を考慮することができる。

この場合も先の（ i ) と同様に、

RE5 + RB5/ β 5<RE6+ RB6/ j36 とすることができる。

そして、出力段のェミッタ抵抗がないので、 RE6= 0となる。すなわち

RE5 +RB57i35く RB6/j86

となる。従って、初段のェミッタ抵抗は、

RE5 <RB6/]35-RB5/i36

とすることができる。

これにより一層効率の低下を抑制することができる。

以上の実施の形態において、 2段増幅器で説明したが、多段増幅器の前段と後段としても同様の効果を奏する。

実施の形態 4.

第 6図はこの発明に係る HBT多段増幅器を示すプロック図である。第 6図において、 8 5は^18丁多段増幅器、 20は入力端子、 22は出力端子、 28は入力整合回路、 32は段間整合回路、 30は出力整合回路、 86は初段増幅回路を構成する第 1のパイポーラトランジスタ素子としてのエミッ夕バラスト抵抗を用いた初段 HBT素子、 87は最終段増幅回路を構成する第 2のバイポーラトランジスタ素子としてのベースパラスト抵抗を用いた最終段 HBT素子、 88， 8 9は初段増幅回路の初段 HB T素子 86と最終段増幅回路の最終段 HBT素子 87との間の中間段増幅回路として配設された中間段 HBT素子で、ベースバラスト抵抗を用いた HBT素子であっても、ェミッタパラスト抵抗を用いた HBT素子であつても構わない。

90は初段 HBT素子 86、中間段 HBT素子 8 8, 8 9、及び最終段 HBT素子 87のベースバイアス端子である。 32は段間の整合回路である。

9 1は第 1の増幅回路部分としての入力増幅回路で、入力整合回路 28，初段 HBT素子 86、段間の整合回路 32、及び中間段 HBT素子 88が含まれる。

92は第 2の増幅回路部分としての出力増幅回路で、中間段 HBT素子 8 9、段間の整合回路 32、最終段 HBT素子 87及び出力整合回路 3 0が含まれる。

第 7図及び第 8図は、この発明に係るエミッ夕バラスト抵抗を用いたマルチフィンガ HBT 1 2、例えば第 6図の初段 HBT素子 86、の等価回路を示す模式図である。 1 2 aはマルチフィンガ HB T 1 2のベース端子、 1 2 bはマルチフィンガ HBT 1 2のコレクタ端子である。

第 7図はベースバイアス端子 90がそれぞれの HBT 1 4毎にある場合、第 8図はベースバイアス端子 90が全ての HBT 14に共通である場合である。各 HBT 14のエミッ夕—グランド間にエミッタバラスト抵抗 14 bが挿入されている。温度分布などにより、ある HB T 14 aの温度が高く、その結果としてェミッタ電流（コレクタ電流と比例）が増加した場合、ェミッタバラスト抵抗 14 bによって生じる電圧降下が増加する。それによつて、その HB T 14のベース一エミッタ間電圧が減少し、結果として、ェミッタ電流の増加が抑えられる。

したがって、エミッ夕バラスト抵抗 14 bによって、各 HBT 14 aの間の電流、温度の差を小さく抑えることができ、熱暴走を抑えることができるとともに、各 HBT 14 aを均一動作させることができる。したがつて、各 HBT 14 aにおける信号の分配や合成が効率良く行われ、高出力、高効率な増幅特性が実現できる。

第 9図及び第 1 0図は、この発明に係るベースバラスト抵抗を用いたマルチフィンガ HBT 1 6、例えば第 6図の最終段 HBT素子 87、の等価回路を示す模式図である。 1 6 aはマルチフィンガ HBT 1 6のベース端子、 16 bはマルチフィンガ HBT 16のコレクタ端子である。第 9図はベースパラスト抵抗 1 8 cがベース端子 1 6 aとそれぞれの HB T 1 8 aの間でベースバイアス端子 90よりも HBT 1 8 a側に挿入されている場合、第 1 0図はベースバラス卜抵抗 1 8 cがベースバイァス端子 9 0とそれぞれの HBT 1 8 aの間に挿入されている場合である。いずれの場合も各 HBT 1 8 aとベースバイアス端子 90の間にべ一スパラス卜抵抗 18 cが挿入されている。

温度分布などにより、ある HBT 1 8 aのエミッタ電流が増加した場合、ベース電流も、エミッ夕電流に比例して増加する。その結果、ベースバラス卜抵抗 1 8 cによって生じる電圧降下も増加する。それによつて、その HBT 1 8 aのベース—エミッ夕間電圧が減少し、結果として、エミッタ電流の増加が抑えられる。したがってベースバラスト抵抗 1 8 cによって、各 HBT 1 8 aの間の電流、温度の差を小さく抑えることができ、熱暴走を抑えることができるとともに、各 HB T 1 8 aに均一な動作をさせることができる。したがって、各 HBT 1 8 aにおける信号の分配や合成が効率良く行われ、高出力、高効率な増幅特性が実現できる。

なお、ベースバラスト抵抗は、第 9図、第 10図に示した構成でも構わないし、第 9図、第 1 0図に示したベースバラスト抵抗を両方とも用いる構成でも構わない。

次に HBT多段増幅器 8 5の動作について説明する。

入力端子 20から入力した信号は入力整合回路 28を介してエミッタバラスト抵抗を用いた初段 HBT素子 86によって増幅され、段間整合回路 32を介して、ェミッタバラスト抵抗を用いた HB T素子もしくはベースバラスト抵抗を用いた HBT素子からなる中間段 HBT素子 88， 8 9 により増幅される。そして最終的に、ベースバラスト抵抗を用いた最終段 HBT素子 87に入力されるとともに、ここで増幅され、出力整合回路 3 0を介して出力端子 22から出力される。このようにして信号は多段 HB T増幅器 8 5により増幅される。

また、増幅素子として、エミッ夕バラスト抵抗を用いた初段 HBT素子 86、エミッタバラスト抵抗もしくはベースパラスト抵抗を用いた中間 HBT素子 8 8、およびベースパラスト抵抗を用いた最終段 HBT素子 8 7を用いているため、熱的に安定であり、かつ各 HBT 14 a, 1 8 a の均一動作が可能である。したがって、各 HBT 14 a， 1 8 aにおける信号の分配や合成が効率良く行われ、高出力、高効率な特性が実現できる。

また、第 6図において、初段増幅回路を含む入力増幅回路 9 1において、少なくとも増幅素子としてエミッ夕パラスト抵抗を用いた初段 HBT素子 86を用い、最終段増幅回路を含む出力増幅回路 92において、少なくとも増幅素子としてべ一スバラスト抵抗を用いた最終段 HBT素子 8 7 を用いている。したがって、最も雑音特性に影響を与える初段増幅回路を含む入力増幅回路 9 1において、雑音特性において有利なェミッタバラスト抵抗を用いた初段 HBT素子 86を用いているため、低雑音な特性を実現することができる。一方、最も出力電力、効率特性に影響を与える最終段増幅回路を含む出力増幅回路 92において、出力電力、効率特性において有利なベースパラスト抵抗を用いた最終段 HBT素子 87を用いているため、高出力、高効率な特性を実現することができる。

従って、この発明に係る HBT多段増幅器 8 5は、入力増幅回路 9 1に少なくともエミッ夕パラスト抵抗を用いた初段 HBT素子 8 6を用い、出力増幅回路 92に少なくともベースバラスト抵抗を用いた最終段 HBT 素子 8 7を用いているため、高出力、高効率な特性と低雑音な特性を同時に実現することが可能である。

なお、この発明の HBT多段増幅器 8 5は 2段増幅器の場合は 1段目がエミッ夕バラスト抵抗を用いた HBT素子を 2段目がベースパラスト抵抗を用いた HBT素子を増幅素子として用いた構成となる。また、 3段以上の場合は初段はエミッ夕バラスト抵抗を用いた HBT素子、最終段はベースパラスト抵抗を用いた HBT素子を増幅素子として用い、それ以外の中間の増幅段については、ェミッタバラスト抵抗、ベースバラスト抵抗のどちらを用いた HBT素子であっても構わない。

また、エミッ夕バラスト抵抗、ベースバラスト抵抗は、半導体基板上のェピ抵抗、薄膜抵抗、注入抵抗などで構成されていても構わない。

また、ベースバイアス端子 90は、ベース端子 1 2 a, 1 6 aと共通であっても構わない。

ベースバラスト抵抗を用いた HBT素子は第 9図、または第 10図の構成のものの他に、第 9図、第 1 0図のベースバラスト抵抗を両方とも用いた構成でも構わない。

また、各実施の形態において示された HBT素子の構成は 1次元的に基本 HBTを配置した構成であるが、 2次元的に配置した構成でも、その他のレイァゥ卜で並列に配置したものであっても構わない。

以上のように、この発明に係る HBT多段増幅器によれば多段増幅器を構成しているため信号を増幅することができる。

また、増幅素子としてエミッタもしくはべ一スバラスト抵抗を用いた H BT素子を用いているため、熱的に安定であり、かつ各 HBTの均一動作可能である。したがって、各 HBTにおける信号の分配 ·合成が効率良く、高出力、高効率な特性が実現できる。

また、初段増幅回路を含む入力増幅回路において、少なくとも増幅素子としてエミッタバラスト抵抗を用いた初段 HBT素子を用い、最終段増幅回路を含む出力増幅回路において、少なくとも増幅素子としてベースバラスト抵抗を用いた最終段 HBT素子を用いているため、高出力、高効率な特性と低雑音な特性を同時に実現することができる。産業上の利用可能性

以上のように、この発明に係る高周波用半導体装置は衛星通信、地上マイクロ波通信、移動体通信等に使用する高出力電力増幅器として有用である。特にこれら通信分野の送信機のように高出力 ·高効率のみならず良好な雑音特性が要求される増幅器に適している。

Claims

請求の範囲

1 . ヘテロ接合構造の第 1のパイポーラトランジスタとこの第 1のバイポーラトランジスタのェミッタ電極に直列に接続された抵抗値が R E1のエミッ夕抵坊とを有する第 1の基本トランジスタを、複数個並列接続して第 1の半導体基板上に配設された増幅回路の第 1の部分と、

この第 1の部分の出力信号を増幅するとともにヘテロ接合構造の第 2 のパイポーラトランジス夕とこの第 2のバイポーラトランジスタのベース電極に直列に接続された抵抗値が R B2のベース抵抗とを有する第 2の基本トランジス夕を、複数個並列接続して第 2の半導体基板上に配設された増幅回路の第 2の部分と、

を備えた高周波用半導体装置。

2 .第 2の基本トランジスタにさらに第 2のバイポーラトランジスタのェミッタ電極に直列に接続されたェミッタ抵抗が配設されるとともに、第 2 のパイポーラトランジスタのベース電極に直列に接続されたべ一ス抵抗の抵抗値を R B2よりも小さくしたことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の高周波用半導体装置。

3 .増幅回路の第 1の部分における第 1の基本トランジス夕間のエミッ夕間隔を増幅回路の第 2の部分における第 2の基本トランジスタ間のエミッ夕間隔よりも広くレたことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の高周波用半導体装置。

4 .増幅回路の第 1の部分における第 1の基本トランジスタ間のエミッ夕間隔を増幅回路の第 2の部分における第 2の基本トランジスタ間のエミッタ間隔よりも広くしたことを特徴とする請求の範囲第 2項記載の高周波用半導体装置。

5 . 増幅回路の第 1の部分における第 1の基本トランジス夕のエミッ夕抵抗の抵抗値を R E1より小さくしたことを特徴とする請求の範囲第 3項記載の高周波用半導体装置。

6 . 増幅回路の第 1の部分における第 1の基本トランジスタのェミッタ抵抗の抵抗値を R E1より小さくしたことを特徴とする請求の範囲第 4項記載の高周波用半導体装置。

7 . ヘテロ接合構造の第 1のバイポーラトランジスタとこの第 1のパイポーラトランジスタのベース電極に直列に接続された抵抗値が R B1のべ一ス抵抗と上記第 1のバイポーラトランジスタのエミッタ電極に直列に接続された抵抗値が R E1のエミッタ抵抗とを有する第 1の基本トランジス夕を、この第 1の基本トランジスタのェミッタのェミッタ間隔 W1で、複数個並列接続して第 1の半導体基板上に配設された増幅回路の第 1の部分と、

この第 1の部分の出力信号を増幅するとともにヘテロ接合構造の第 2 のパイポーラトランジスタとこの第 2のバイポーラトランジスタのべ一ス電極に直列に接続された抵抗値が R B 2のべ一ス抵抗と上記第 2のパイポーラトランジスタのエミッタ電極に直列に接続された抵抗値が R E2のエミッ夕抵抗とを有する第 2の基本トランジスタを、この第 2の基本トランジス夕のエミッ夕のエミッ夕間隔 W2で、複数個並列接続して第 2の半導体基板上に配設された増幅回路の第 2の部分と、を備え、

W1 >W2 ( 1 )

としたことを特徴とする高周波用半導体装置。

8 .第 1の基本トランジスタのエミッタ抵抗の抵抗値 R E1と第 2の基本トランジス夕のェミッタ抵抗の抵抗値 R E2との関係が、

R E1く R E2 ( 2 )

であって、

第 1の基本トランジスタのベース抵抗の抵抗値 R B1と第 2の基本トランジス夕のベース抵抗の抵抗値 R B 2との関係が、

R BK R B2 ( 3〉

であることを特徴とする請求の範囲第 7項記載の高周波用半導体装置。

9 . 増幅回路の第 1の部分が初段で、増幅回路の第 2の部分が出力段であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の高周波用半導体装置。

1 0 . 増幅回路の第 1の部分が初段で、増幅回路の第 2の部分が出力段であることを特徴とする請求の範囲第 7項記載の高周波用半導体装置。

1 1 .第 1の半導体基板と第 2の半導体基板とを一体的に構成したことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の高周波用半導体装置。

1 2 .第 1の半導体基板と第 2の半導体基板とを一体的に構成したことを特徴とする請求の範囲第 7項記載の高周波用半導体装置。

1 3 . エミッ夕バラスト抵抗と接続されたへテロ接合構造の第 1のバイポーラトランジスタ素子を有する初段増幅回路が含まれた第 1の増幅回路部分と、

この第 1の増幅回路部分の出力信号を増幅するとともにベースパラスト抵抗と接続されたへテロ接合構造の第 2のバイポーラ卜ランジス夕素子を有する最終段増幅回路が含まれた第 2の増幅回路部分と、

を備えた高周波用半導体装置。

1 4 .第 1のバイポーラトランジスタ素子がヘテロ接合構造の第 1のバイポーラトランジスタとこの第 1のバイポーラトランジスタに接続されたエミッ夕バラスト抵抗とを有する第 1の基本トランジスタを複数個並列接続してなるとともに第 2のバイポーラトランジスタ素子がヘテロ接合構造の第 2のバイポーラトランジスタとこの第 2のバイポーラトランジス夕に接続されたべ一スバラスト抵抗とを有する第 2の基本トランジスタを複数個並列接続してなることを特徴とした請求の範囲第 1 3項記載の高周波用半導体装置。