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JPH0728161B2 - Microwave semiconductor switch - Google Patents

Microwave semiconductor switch

Info

Publication number
JPH0728161B2
JPH0728161B2 JP26235189A JP26235189A JPH0728161B2 JP H0728161 B2 JPH0728161 B2 JP H0728161B2 JP 26235189 A JP26235189 A JP 26235189A JP 26235189 A JP26235189 A JP 26235189A JP H0728161 B2 JPH0728161 B2 JP H0728161B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
input
effect transistor
field effect
fet
output line
Prior art date
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Application number
JP26235189A
Other languages
Japanese (ja)
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JPH03123201A (en
Inventor
義忠 伊山
明夫 飯田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP26235189A priority Critical patent/JPH0728161B2/en
Publication of JPH03123201A publication Critical patent/JPH03123201A/en
Publication of JPH0728161B2 publication Critical patent/JPH0728161B2/en
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、入射電波の伝搬径路を切り換えるマイクロ
波半導体スイッチに関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a microwave semiconductor switch that switches a propagation path of incident radio waves.

[従来の技術] 第6図は例えば特願昭60−238138号に示された従来のマ
イクロ波半導体スイッチの構造の一例を示す図である。
[Prior Art] FIG. 6 is a diagram showing an example of the structure of a conventional microwave semiconductor switch disclosed in, for example, Japanese Patent Application No. 60-238138.

(1)は半導体基板、(2)はこの半導体基板(1)は
裏面に設けられた地導体、(3)は第1の入出力線路、
(4)は第2の入出力線路、(5)は第3の入出力線路
でありマイクロストリップ線路構造となっている。
(1) is a semiconductor substrate, (2) is this semiconductor substrate (1) is a ground conductor provided on the back surface, (3) is the first input / output line,
(4) is a second input / output line, and (5) is a third input / output line having a microstrip line structure.

(6)は第1の電界効果トランジスタ(以下第1のFET
と略称する)、(7)は第1のFET(6)のドレイン電
極、(8)は第1のFET(6)のソース電極、(9)は
第1のFET(6)のゲート電極である。第1のFET(6)
のドレイン電極(7)は第1の入出力線路(3)と第2
の入出力線路(4)の接続点(10)に接続され、第1の
FET(6)のソース電極(8)は第3の入出力線路
(5)に接続される。
(6) is the first field effect transistor (hereinafter referred to as the first FET
(7) is the drain electrode of the first FET (6), (8) is the source electrode of the first FET (6), and (9) is the gate electrode of the first FET (6). is there. First FET (6)
The drain electrode (7) of the first input / output line (3) and the second
Connected to the connection point (10) of the input / output line (4) of
The source electrode (8) of the FET (6) is connected to the third input / output line (5).

一方、(11)は第2の電界効果トランジスタ(以下第2
のFETと略称する)、(12)は第2のFET(11)のドレイ
ン電極、(13)は第2のFET(11)のソース電極、(1
4)は第2のFET(11)のゲート電極である。
On the other hand, (11) is the second field effect transistor (hereinafter referred to as the second field effect transistor).
(12) is the drain electrode of the second FET (11), (13) is the source electrode of the second FET (11), and (1
4) is the gate electrode of the second FET (11).

第2のFET(11)のドレイン電極(12)は上記接続点(1
0)から概略1/4波長の第2の入出力線路(4)に接続さ
れ、第2のFET(11)のソース電極(13)は地導体
(2)に接地される。この第6図の構成では、バイアホ
ール(15)を介して接地した例を示している。
The drain electrode (12) of the second FET (11) is connected to the connection point (1
0) is connected to the second input / output line (4) of approximately 1/4 wavelength, and the source electrode (13) of the second FET (11) is grounded to the ground conductor (2). The configuration of FIG. 6 shows an example of grounding via the via hole (15).

さらに、第1のFET(6)のゲート電極(9)、およ
び、第2のFET(11)のゲート電極(14)には、それぞ
れマイクロストリップ線路より成るバイアス回路(16)
を介して第1のバイアス端子(17)および第2のバイア
ス端子(18)からバイアス回路(16)は1/4波長の長さ
を有するバイアス用高インピーダンス線路(19)、同じ
く1/4波長の長さを有するバイアス用低インピーダンス
線路(20)およびバイアス用高インピーダンス線路(1
9)とバイアス用低インピーダンス線路(20)の接続点
と第1のバイアス端子(17)、第2のバイアス端子(1
8)それぞれを結ぶバイアス端子接続線路(21)とから
成る。また、第1のFET(6)のドレイン電極(7)お
よび第2のFET(11)のドレイン電極(12)を直流的に
接地電位とするために1/4波長の長さの第1の接地用高
インピーダンス線路(22)の一端を第2の入出力線路
(4)に接続し、他の一端をバイアホール(15)に接続
している。同様に第1のFET(6)のソース電極(8)
を直流的に接地電位とするために、1/4波長の長さを有
する第2の接地用高インピーダンス線路(23)の一端を
第3の入出力線路(5)に接続し、他の一端をバイアホ
ール(15)に接続している。さらに、図中(24)、(2
5)、(26)はそれぞれ第1、第2、第3の入出力端子
を示している。
Further, the gate electrode (9) of the first FET (6) and the gate electrode (14) of the second FET (11) are each composed of a bias circuit (16) composed of a microstrip line.
From the first bias terminal (17) and the second bias terminal (18) via the bias circuit (16) is a high impedance bias line (19) having a length of 1/4 wavelength, also 1/4 wavelength Low impedance line for bias (20) and high impedance line for bias (1
9) and the low impedance line (20) for bias, the first bias terminal (17), the second bias terminal (1
8) Bias terminal connecting line (21) connecting each. Moreover, in order to set the drain electrode (7) of the first FET (6) and the drain electrode (12) of the second FET (11) to the ground potential in terms of direct current, the first electrode having a length of 1/4 wavelength is used. One end of the grounding high impedance line (22) is connected to the second input / output line (4), and the other end is connected to the via hole (15). Similarly, the source electrode (8) of the first FET (6)
In order to set DC to the ground potential, one end of the second grounding high impedance line (23) having a length of 1/4 wavelength is connected to the third input / output line (5), and the other end is connected. Is connected to the via hole (15). In addition, (24), (2
Reference numerals 5) and (26) denote the first, second, and third input / output terminals, respectively.

次に動作について説明する。Next, the operation will be described.

第7図は、第6図に示した従来のマイクロ波半導体スイ
ッチの動作説明をするための等価回路図である。この第
7図を用いて行なう動作説明においては、まず、第1の
入出力端子(24)から低電力レベルのマイクロ波が入射
した場合、ついで数w程度の大電力レベルのマイクロ波
が入射した場合に分けて動作説明を行なう。
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram for explaining the operation of the conventional microwave semiconductor switch shown in FIG. In the description of the operation using FIG. 7, first, when a microwave of a low power level is incident from the first input / output terminal (24), then a microwave of a high power level of about several w is incident. The operation will be described separately for each case.

まず、第1の入出力端子(24)から低電力レベルのマイ
クロ波が入射し第2の入出力端子(25)への低損失で伝
搬していくスイッチ状態を考える。これを便宜上受信状
態と称す。
First, consider a switch state in which a microwave of a low power level is incident from the first input / output terminal (24) and propagates to the second input / output terminal (25) with low loss. This is called a reception state for convenience.

この状態においては、第1、第2のバイアス端子(17)
(18)にはFETのピンチオフ電圧VPより小さい負のバイ
アス電圧VBIASが印加され第1、第2のFET(6)、(1
1)は高インピーダンスを呈する。そのため、接続点(1
0)から第3の入出力端子(26)側を見たインピーダン
スは高くなり、第1の入出力端子(24)から入射したマ
イクロ波は第1の入出力線路(3)から第2の入出力線
路(4)へ伝搬する。さらに、第2の入出力線路(4)
へ並列に接続された第2のFET(11)も高インピーダン
スを呈するため伝搬するマイクロ波への影響は少ない。
In this state, the first and second bias terminals (17)
A negative bias voltage V BIAS smaller than the pinch-off voltage V P of the FET is applied to (18), and the first and second FETs (6), (1
1) exhibits high impedance. Therefore, the connection point (1
The impedance seen from the side of (0) to the side of the third input / output terminal (26) becomes high, and the microwaves incident from the first input / output terminal (24) enter the second input from the first input / output line (3). Propagate to the output line (4). Further, the second input / output line (4)
Since the second FET (11) connected in parallel with H2 also exhibits high impedance, it has little influence on the propagating microwave.

また、第1のFET(6)および第2のFET(11)の間隔は
約1/4波長に設定しているため微少反射は互いに打ち消
し合い、設計中心周波数においては、低反射・低損失な
性能となる。
In addition, since the distance between the first FET (6) and the second FET (11) is set to about 1/4 wavelength, minute reflections cancel each other out, and at the design center frequency, low reflection and low loss occur. It becomes the performance.

次に、第1の入出力端子(24)から大電力レベルのマイ
クロ波が入射した場合を考える。この場合、第3の入出
力端子(26)へ低損失でマイクロ波が伝搬し、第2の入
出力端子(25)側へは遮断となるスイッチ状態である。
Next, consider a case where a microwave of a high power level is incident from the first input / output terminal (24). In this case, the microwave is propagated to the third input / output terminal (26) with low loss, and the microwave is cut off to the second input / output terminal (25) side.

この状態を便宜上、送信状態と称す。This state is referred to as a transmission state for convenience.

この状態においては、第1、第2のバイアス端子(17)
(18)には接地電位に等しい0Vのゲートバイアス電圧が
印加され第1、第2のFET(6)(11)は低インピーダ
ンスを呈する。ここで、第1の入出力線路(3)と第2
の入出力線路(4)の接続点(10)と第2のFET(11)
の間隔は約1/4波長に設定しているため、接続点(10)
から第2の入出力端子(25)側を見たインピーダンスは
開放状態に近い高インピーダンスとなる。一方第1のFE
T(6)は低インピーダンスとなるため接続点(10)か
ら第3の入出力端子(26)側を見たインピーダンスは第
3の入出力線路(5)の特性インピーダンス(これは負
荷インピーダンスに等しい)となる。したがって第1の
入出力端子(24)から入射した大電力レベルのマイクロ
波は、第1の入出力線路(3)、第1のFET(6)を通
過し、第3の入出力線路(5)を伝搬して第3の入出力
端子(26)へ現れる。この状態において尖頭電力Pワッ
トのマイクロ波が入射した場合を考える。このとき、第
1および第2のFET(6)(11)に流れる尖頭RF電流I
は等しく、次の(1)式で与えられる。
In this state, the first and second bias terminals (17)
A gate bias voltage of 0V equal to the ground potential is applied to (18), and the first and second FETs (6) and (11) exhibit low impedance. Here, the first input / output line (3) and the second
Connection point (10) of the input / output line (4) and the second FET (11)
Since the interval of is set to about 1/4 wavelength, the connection point (10)
The impedance seen from the side of the second input / output terminal (25) is a high impedance close to an open state. On the other hand, the first FE
Since T (6) has a low impedance, the impedance seen from the connection point (10) to the side of the third input / output terminal (26) is the characteristic impedance of the third input / output line (5) (this is equal to the load impedance). ). Therefore, the microwave of high power level incident from the first input / output terminal (24) passes through the first input / output line (3) and the first FET (6), and the third input / output line (5 ) And appears at the third input / output terminal (26). Consider a case where a microwave having a peak power of P watts is incident in this state. At this time, the peak RF current I flowing through the first and second FETs (6) (11)
Are equal and are given by the following equation (1).

ここでZ0は電源インピーダンス、Rdsは第1および第2
のFET(6)(11)のドレインソース間抵抗である。
Where Z 0 is the power source impedance and Rds is the first and second
It is the resistance between the drain and source of the FETs (6) and (11).

例えば入力尖頭電力として5W、Z0=50Ω、Rds=2.5Ωと
すると(1)式より尖頭RF電流Iは約0.43A、第1およ
び第2のFET(6)(11)のドレイン・ソース電極間に
加わる尖頭RF電圧は約1.1Vとなる。このとき、ゲート・
ドレインおよびゲート・ソース電極間に加わる尖頭RF電
圧は0.55Vとなる。これは、ゲートに順方向の整流電流
が流れはじめるビルトイン電圧に近く、Rdsが大きくな
った場合には大きな順方向電流がゲートに流れ、FETを
破損するという恐れがある。
For example, assuming that the input peak power is 5 W, Z 0 = 50 Ω, and Rds = 2.5 Ω, the peak RF current I is about 0.43 A from equation (1), and the drain current of the first and second FETs (6) and (11) The peak RF voltage applied between the source electrodes is about 1.1V. At this time, the gate
The peak RF voltage applied between the drain and gate-source electrodes is 0.55V. This is close to the built-in voltage at which the forward rectified current starts to flow in the gate, and when Rds becomes large, a large forward current may flow in the gate and damage the FET.

この現象を第8図、第9図を用いて説明する。This phenomenon will be described with reference to FIGS. 8 and 9.

第8図はスイッチに用いるFETの断面構造を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a cross-sectional structure of the FET used for the switch.

図中、(27)はソース電極、(28)はゲート電極、(2
9)はドレイン電極、(30)は活性層、(31)はバッフ
ァ層、(32)は空乏層、(33)はインダクタであり直流
的に上記電極を接地しRF的には高インピーダンスを呈す
る役目を持つ。今マイクロ波が入射しソース電極(27)
とドレイン電極(29)間に図中矢印で示すRF電流Idsが
流れたとする。
In the figure, (27) is a source electrode, (28) is a gate electrode, and (2)
9) is a drain electrode, (30) is an active layer, (31) is a buffer layer, (32) is a depletion layer, and (33) is an inductor, which has a high impedance in terms of RF by grounding the electrode. Have a role. Now the microwave enters and the source electrode (27)
It is assumed that the RF current Ids indicated by the arrow in the figure flows between the drain electrode (29) and the drain electrode (29).

このときのドレイン・ソース間の電圧Vdsと、Idsの関係
は第9図に示すようにVdsが約±1.0Vまではほぼ直線的
な関係を示し、それ以上ではIdsが飽和し、Rdsが増加す
る。また、Vdsが約±1.0Vまではゲートの整流電流(I
g)が流れないが、この電圧を越えると急激に大きな整
流電流が流れる。これは、ゲート電極(28)が、ドレイ
ン電極(29)、ソース電極(27)の中間に位置している
ため、ゲート電極(28)とドレイン電極(29)、ソース
電極(27)間のVdsの1/2の電圧差が生じ、これによりゲ
ート電極(28)からドレイン電極(29)間またはゲート
電極(28)からソース電極(27)間にゲート電極Igd、I
gsが流れるためである。
At this time, the relationship between the drain-source voltage Vds and Ids shows a substantially linear relationship up to Vds of about ± 1.0 V as shown in Fig. 9, and above that, Ids saturates and Rds increases. To do. In addition, the gate rectification current (I
g) does not flow, but when this voltage is exceeded, a large rectified current suddenly flows. This is because the gate electrode (28) is located between the drain electrode (29) and the source electrode (27), so Vds between the gate electrode (28) and the drain electrode (29) and the source electrode (27) is 1/2 of the voltage difference occurs, which causes the gate electrodes Igd, I between the gate electrode (28) and the drain electrode (29) or between the gate electrode (28) and the source electrode (27).
This is because gs flows.

[発明が解決しようとする課題] 従来のマイクロ波半導体スイッチは以上のように構成さ
れているので、低い周波数で使用する場合に、第1のFE
Tと第2のFETとの間の第2の入出力線路が長くなること
により、スイッチが大形化し、このスイッチを用いる装
置の大形化あるいは単位ウェハあたりの製作個数の減少
によるコストの上昇などの問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional microwave semiconductor switch is configured as described above, the first FE cannot be used when it is used at a low frequency.
Since the second input / output line between T and the second FET becomes long, the switch becomes large in size, and the size of the device using this switch becomes large, or the cost increases due to the decrease in the number of products manufactured per unit wafer. There was such a problem.

この発明は上記の問題点を解消するためになされたもの
であり、小形のマイクロ波半導体スイッチを得ることを
目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a compact microwave semiconductor switch.

[課題を解決するための手段] この発明に係わるマイクロ波半導体スイッチは、第1の
入出力端子と、第2の入出力端子と、第3の入出力端子
と、第1の電界効果トランジスタと、ソース電極が接地
された第2の電界効果トランジスタと、上記第1の入出
力端子と第1の電界効果トランジスタのドレイン電極間
に設けられた第1の入出力線路と、上記第2の入出力端
子と第1の電界効果トランジスタのドレイン電極間に設
けられ、上記第2の電界効果トランジスタのドレイン電
極が接続された第2の入出力線路と、上記第3の入出力
端子と第1の電界効果トランジスタのソース電極間に設
けられた第3の入出力線路と、上記第3の入出力線路の
途中に挿入され、上記第3の入出力線路に直列に接続さ
れた第1のインダクタと、上記第2の電界効果トランジ
スタのドレイン電極とソース電極間に接続された第2の
インダクタと、上記第3の入出力端子と第1のインダク
タ間に一端が接続され、他端が接地された第1のキャパ
シタと、上記第1の電界効果トランジスタのドレイン電
極と第2の電界効果トランジスタのドレイン電極間の第
2の入出力線路の途中に挿入され、上記第2の入出力線
路に直列に接続された第2のキャパシタと、上記第2の
電界効果トランジスタのドレイン電極と第2の入出力端
子間の第2の入出力線路の途中に挿入され、上記第2の
入出力線路に直列に接続された第3のキャパシタと、上
記第1の電界効果トランジスタのゲート電極と上記第2
の電界効果トランジスタのゲート電極に接続され、上記
第1の電界効果トランジスタと上記第2の電界効果トラ
ンジスタに所定のバイアスを印加し、上記第1の電界効
果トランジスタと第2の電界効果トランジスタをオン状
態とオフ状態とに切り換えるバイアス手段とを備えたも
のである。
[Means for Solving the Problems] A microwave semiconductor switch according to the present invention includes a first input / output terminal, a second input / output terminal, a third input / output terminal, and a first field effect transistor. A second field effect transistor whose source electrode is grounded, a first input / output line provided between the first input / output terminal and the drain electrode of the first field effect transistor, and the second input / output line. A second input / output line provided between the output terminal and the drain electrode of the first field effect transistor and connected to the drain electrode of the second field effect transistor, the third input / output terminal, and the first input / output line. A third input / output line provided between the source electrodes of the field effect transistors, and a first inductor inserted in the middle of the third input / output line and connected in series to the third input / output line. , The second electric field A second inductor connected between the drain electrode and the source electrode of the effect transistor; a first capacitor having one end connected between the third input / output terminal and the first inductor and the other end grounded; A second input / output line inserted between the drain electrode of the first field-effect transistor and the drain electrode of the second field-effect transistor and connected in series to the second input / output line. A capacitor and a third field-effect transistor that is inserted in the middle of the second input / output line between the drain electrode of the second field effect transistor and the second input / output terminal and is connected in series to the second input / output line. A capacitor; a gate electrode of the first field effect transistor; and a second electrode of the second field effect transistor.
Of the first field effect transistor and the second field effect transistor are connected to the gate electrode of the field effect transistor, and the first field effect transistor and the second field effect transistor are turned on. Bias means for switching between a state and an off state are provided.

[作用] この発明におけるマイクロ波半導体スイッチは、受信状
態では第1、第2の入出力端子間に、所要周波数を通過
帯域とする高域通過特性を有する電波伝送路が形成され
るようにして、送信状態では第1、第3の入出力端子間
に、所要周波数を通過帯域とする低域通過特性を有する
電波伝送路が形成されるようにして、集中定数素子を用
いて構成しているので、第1、第2のFETの間隔を1/4波
長とする必要がなく、所要周波数が低い場合に小形化を
図ることができる。
[Operation] In the microwave semiconductor switch according to the present invention, a radio wave transmission line having a high-pass characteristic having a required frequency as a pass band is formed between the first and second input / output terminals in the receiving state. In the transmission state, a radio wave transmission line having a low-pass characteristic having a required frequency as a pass band is formed between the first and third input / output terminals, and is configured by using a lumped element. Therefore, it is not necessary to set the interval between the first and second FETs to 1/4 wavelength, and it is possible to achieve miniaturization when the required frequency is low.

[実施例] 以下この発明の一実施例を図について説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、この発明の一実施例の構造を示した図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing the structure of an embodiment of the present invention.

第1のFET(6)および第2のFET(11)はゲート幅を広
くするため折り曲げて配置した形状のゲート電極(9)
(14)を持っている。
The first FET (6) and the second FET (11) are gate electrodes (9) that are bent and arranged to widen the gate width.
I have (14).

第1のFET(6)のドレイン電極(7)は第1の入出力
線路(3)と第2の入出力線路(4)の接続点(10)に
接続されている。上記第1のFET(6)のソース電極
(8)が接続されている第3の入出力線路(5)の途中
には、第1のインダクタ(34)が直列に挿入接続され、
かつ、一端をバイアホール(15)を介して地導体(2)
に接続された第1のキャパシタ(35)の他端が、第1の
インダクタ(34)の挿入箇所より第3の入出力端子(2
6)側で上記第3の入出力線路(5)に接続されてい
る。また、第2のFET(11)のドレイン電極(12)が上
記接続点(10)と第2の入出力端子(25)とを接続する
第2の入出力線路(4)に接続され、上記第2のFET(1
1)のソース電極(13)はバイアホール(15)を介して
地導体(2)に接続されている。上記第2のFET(11)
には、第2のFET(11)のドレイン電極(12)と第2のF
ET(11)のソース電極(13)との間に、第2のインダク
タ(36)が接続されている。さらに、第2のキャパシタ
(37)、第3のキャパシタ(38)が上記第2の入出力線
路(4)の第2のFET(11)のドレイン電極(12)の接
続箇所の両側の途中に直列に挿入接続されている。
The drain electrode (7) of the first FET (6) is connected to the connection point (10) of the first input / output line (3) and the second input / output line (4). A first inductor (34) is inserted and connected in series in the middle of the third input / output line (5) to which the source electrode (8) of the first FET (6) is connected.
Moreover, one end is connected to the ground conductor (2) through the via hole (15).
The other end of the first capacitor (35) connected to is connected to the third input / output terminal (2) from the insertion position of the first inductor (34).
It is connected on the 6) side to the third input / output line (5). Further, the drain electrode (12) of the second FET (11) is connected to the second input / output line (4) connecting the connection point (10) and the second input / output terminal (25), Second FET (1
The source electrode (13) of 1) is connected to the ground conductor (2) through the via hole (15). The second FET (11) above
The drain electrode (12) of the second FET (11) and the second F
The second inductor (36) is connected between the source electrode (13) of the ET (11). Further, the second capacitor (37) and the third capacitor (38) are provided on both sides of the connection point of the drain electrode (12) of the second FET (11) of the second input / output line (4). Inserted and connected in series.

また、ここでは、上記第1のFET(6)と第2のFET(1
1)にバイアスを印加するバイアス手段として、抵抗と
キャパシタとを直並列に接続した構成のバイアス回路の
例を示しており、上記第1のFET(6)のゲート電極
(9)と第2のFET(11)のゲート電極(14)とにバイ
アスを印加するものである。第1のFET(6)のゲート
電極(9)、第2のFET(11)のゲート電極(14)に
は、それぞれ第1のバイアス抵抗(39)、第2のバイア
ス抵抗(40)の一端が接続されている。これら第1のバ
イアス抵抗(39)と第2のバイアス抵抗(40)の他の一
端は、一端がバイアホール(15)に接続されて接地され
たバイアス回路用キャパシタ(41)の他端に接続され、
さらにこのバイアス回路用キャパシタ(41)の他端と共
通バイアス端子(42)とがバイアス用線路(43)により
接続される。上記共通バイアス端子(42)は外部に設け
られたFET駆動用バイアス印加回路(図示せず)に接続
されて、上記第1のFET(6)のゲート電極(9)、第
2のFET(11)のゲート電極(14)とにバイアスを印加
する構成である。
In addition, here, the first FET (6) and the second FET (1
As an example of a bias means for applying a bias to 1), there is shown an example of a bias circuit in which a resistor and a capacitor are connected in series and parallel, and the gate electrode (9) of the first FET (6) and the second A bias is applied to the gate electrode (14) of the FET (11). The gate electrode (9) of the first FET (6) and the gate electrode (14) of the second FET (11) have one end of the first bias resistor (39) and one end of the second bias resistor (40), respectively. Are connected. The other ends of the first bias resistor (39) and the second bias resistor (40) are connected to the other end of the bias circuit capacitor (41) whose one end is connected to the via hole (15) and is grounded. Is
Further, the other end of the bias circuit capacitor (41) and the common bias terminal (42) are connected by a bias line (43). The common bias terminal (42) is connected to an externally provided FET driving bias applying circuit (not shown), and the gate electrode (9) of the first FET (6) and the second FET (11) are connected. ) Is applied to the gate electrode (14).

次に、この発明の作用、動作説明を行なう。Next, the operation and operation of the present invention will be described.

第2図は、第1図に示した構成の、この発明によるマイ
クロ波半導体スイッチの動作説明をするための等価回路
図である。送信状態では、共通バイアス端子(42)を接
地電位(0V)にし、受信状態では、共通バイアス端子
(42)にピンチオフ電圧を印加する。以下に、これら2
つの状態における動作についてそれぞれ述べる。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram for explaining the operation of the microwave semiconductor switch according to the present invention having the configuration shown in FIG. In the transmission state, the common bias terminal (42) is set to the ground potential (0V), and in the reception state, the pinch-off voltage is applied to the common bias terminal (42). Below, these two
The operation in each of the two states will be described.

第3図(a)に、送信状態の等価回路を示す。第1のFE
T(6)、第2のFET(11)のドレイン・ソース間は小さ
な値の抵抗R1,R2で表される。抵抗R1,R2の大きさを、そ
れぞれ第1のインダクタ(34)、第2のインダクタ(3
6)の呈するインピーダンスの大きさに比べて無視でき
る程度に小さく設定すると、R1,R2〜0と考えて良く、
第3図(a)の等価回路は第3図(b)の等価回路で表
される。ここで、第1のインダクタ(34)のインダクタ
ンス値、第1のキャパシタ(35)と第2のキャパシタ
(37)のキャパシタンス値を適当に選ぶことにより、所
要周波数を通過帯域にもつ低域通過形フィルタを実現で
きる。この場合には、電波は第1、第3の入出力端子
(24)(26)間を少なく損失で伝搬する。一方、第1、
第2の入出力端子(24)(25)間は、R2により途中で第
2の入出力端子(25)が接地状態となっているため、遮
断される。
FIG. 3A shows an equivalent circuit in the transmission state. First FE
T (6) and the drain-source of the second FET (11) are represented by resistors R 1 and R 2 having small values. The sizes of the resistors R 1 and R 2 are respectively set to the first inductor (34) and the second inductor (3
If it is set to a value that is negligible compared to the magnitude of the impedance presented in 6), it can be considered as R 1 , R 2 ~ 0,
The equivalent circuit of FIG. 3 (a) is represented by the equivalent circuit of FIG. 3 (b). Here, by appropriately selecting the inductance value of the first inductor (34) and the capacitance values of the first capacitor (35) and the second capacitor (37), a low-pass type having a required frequency in a pass band. A filter can be realized. In this case, the radio wave propagates between the first and third input / output terminals (24) and (26) with little loss. On the other hand, the first
The second input / output terminal (24) (25) is cut off by the R 2 because the second input / output terminal (25) is grounded on the way.

つづいて、第4図(a)に受信状態の等価回路を示す。
第1、第2のFET(6)(11)のドレイン・ソース間は
キャパシタC1、C2で表される。所要の周波数においてキ
ャパシタC1の呈するインピーダンスを十分高く設定して
いるので、第1、第3の入出力端子(24)(26)間は遮
断状態と考えて良い。一方、キャパシタC2が呈するイン
ピーダンスに対して、第2のインダクタ(36)が呈する
インピーダンスが所要の周波数で低くなるようにして第
2のインダクタ(36)を選ぶことにより、第2のインダ
クタ(36)とC2との並列回路は等価的にインダクタLeと
して表わすことができる。従って、第4図(a)の等価
回路は第4図(b)の等価回路で表される。ここで、第
2、第3のキャパシタ(37)(38)のキャパシタンス
値、第2のインダクタ(36)のインダクタンス値を適当
に選ぶことにより、所要周波数を通過帯域に持つ高域通
過形フィルタを実現できる。この場合には、電波は第
1、第2の入出力端子(24)(25)間を少ない損失で伝
搬する。なお、第2のキャパシタ(37)のキャパシタン
ス値は送信状態における条件を考慮して決める。
Next, FIG. 4 (a) shows an equivalent circuit in the receiving state.
Capacitors C 1 and C 2 are provided between the drain and source of the first and second FETs (6) and (11). Since the impedance of the capacitor C 1 is set sufficiently high at the required frequency, it can be considered that the first and third input / output terminals (24) and (26) are cut off. On the other hand, by selecting the second inductor (36) so that the impedance exhibited by the second inductor (36) becomes lower than the impedance exhibited by the capacitor C 2 at the required frequency, the second inductor (36 ) And C 2 in parallel can be equivalently represented as inductor Le. Therefore, the equivalent circuit of FIG. 4 (a) is represented by the equivalent circuit of FIG. 4 (b). Here, by appropriately selecting the capacitance values of the second and third capacitors (37) and (38) and the inductance value of the second inductor (36), a high-pass filter having a required frequency in the pass band can be obtained. realizable. In this case, the radio wave propagates between the first and second input / output terminals (24) and (25) with a small loss. The capacitance value of the second capacitor (37) is determined in consideration of the conditions in the transmission state.

このようにして、第1、第2のFET(6)(11)のゲー
ト電極(9)(14)に印加するバイアス電圧を切り換え
ることにより、電波伝搬径路を、第1、第2の入出力端
子(24)(25)間と第1、第3の入出力端子(24)(2
6)間とに切り換えることができる。
In this way, by switching the bias voltage applied to the gate electrodes (9) and (14) of the first and second FETs (6) and (11), the radio wave propagation path is changed to the first and second input / output. Between the terminals (24) and (25) and the first and third input / output terminals (24) (2
6) You can switch between and.

上記の実施例ではキャパシタC1の呈するインピーダンス
が十分高い場合について述べたが、インピーダンスが低
く、電波の漏洩が無視できない場合には、第5図に示す
ように並列に第3のインダクタ(44)を装荷してもよ
い。この第3のインダクタ(44)とキャパシタC1とを所
要の周波数で並列共振させることにより第1、第3の入
出力端子(24)(26)間のアイソレーションを高めるこ
とができる。
In the above embodiment, the case where the impedance of the capacitor C 1 is sufficiently high was described. However, when the impedance is low and the leakage of radio waves cannot be ignored, the third inductor (44) is connected in parallel as shown in FIG. May be loaded. By making the third inductor (44) and the capacitor C 1 resonate in parallel at a required frequency, the isolation between the first and third input / output terminals (24) and (26) can be enhanced.

[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、第3の入出力線路に
キャパシタとインダクタをそれぞれ並列、直列に接続す
るとともに、第2のFETのドレイン電極、ソース電極間
にインダクタを接続し、さらに上記第2のFETを挟むよ
うな位置で2個のキャパシタを第2の入出力線路に直列
接続した構成としたので、マイクロ波半導体スイッチを
小形化することができ、耐電力性能の高いマイクロ波半
導体スイッチの低コスト化を図ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a capacitor and an inductor are connected in parallel and in series to the third input / output line, and an inductor is provided between the drain electrode and the source electrode of the second FET. Since the two capacitors are connected in series and are connected in series to the second input / output line at positions such that the second FET is sandwiched between them, the microwave semiconductor switch can be downsized and the power handling performance can be improved. It is possible to reduce the cost of the microwave semiconductor switch with high cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明のマイクロ波半導体スイッチの一実施
例を示す構成図、第2図はこの発明によるマイクロ波半
導体スイッチの動作説明をするための等価回路図、第3
図は送信状態の等価回路図、第4図は受信状態の等価回
路図、第5図はこの発明のマイクロ波半導体スイッチの
他の実施例を示す構成図、第6図は従来のマイクロ波半
導体スイッチの構造の一例を示す構成図、第7図は従来
のマイクロ波半導体スイッチの動作説明をするための等
価回路図、第8図はスイッチに用いるFETの断面構造を
示す構成図、第9図はドレイン・ソース間の電圧Vdsと
電流Ids、およびゲート電流Igd、Igsの関係を示す特性
図である。 図において、(1)は半導体基板、(2)は地導体、
(3)は第1の入出力線路、(4)は第2の入出力線
路、(5)は第3の入出力線路、(6)は第1のFET、
(7)は第1のFET(6)のドレイン電極、(8)は第
1のFET(6)のソース電極、(9)は第1のFET(6)
のゲート電極、(10)は接続点、(11)は第2のFET、
(12)は第2のFET(11)のドレイン電極、(13)は第
2のFET(11)のソース電極、(14)は第2のFET(11)
のゲート電極、(15)はバイアホール、(16)はバイア
ス回路、(17)は第1のバイアス端子、(18)は第2の
バイアス端子、(19)はバイアス用高インピーダンス線
路、(20)はバイアス用低インピーダンス線路、(21)
はバイアス端子接続線路、(22)は第1の接地用高イン
ピーダンス線路、(23)は第2の接地用高インピーダン
ス線路、(24)は第1の入出力端子、(25)は第2の入
出力端子、(26)は第3の入出力端子、(27)はソース
電極、(28)はゲート電極、(29)はドレイン電極、
(30)は活性層、(31)はバッファ層、(32)は空乏
層、(33)はインダクタ、(34)は第1のインダクタ、
(35)は第1のキャパシタ、(36)は第2のインダク
タ、(37)は第2のキャパシタ、(38)は第3のキャパ
シタ、(39)は第1のバイアス抵抗、(40)は第2のバ
イアス抵抗、(41)はバイアス回路用キャパシタ、(4
2)は共通バイアス端子、(43)はバイアス用線路、(4
4)は第3のインダクタである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
1 is a configuration diagram showing an embodiment of a microwave semiconductor switch of the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram for explaining the operation of the microwave semiconductor switch of the present invention, and FIG.
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a transmitting state, FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a receiving state, FIG. 5 is a configuration diagram showing another embodiment of the microwave semiconductor switch of the present invention, and FIG. 6 is a conventional microwave semiconductor. FIG. 7 is a configuration diagram showing an example of a switch structure, FIG. 7 is an equivalent circuit diagram for explaining the operation of a conventional microwave semiconductor switch, and FIG. 8 is a configuration diagram showing a cross-sectional structure of a FET used in the switch, FIG. FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a drain-source voltage Vds, a current Ids, and gate currents Igd and Igs. In the figure, (1) is a semiconductor substrate, (2) is a ground conductor,
(3) is the first input / output line, (4) is the second input / output line, (5) is the third input / output line, and (6) is the first FET.
(7) is the drain electrode of the first FET (6), (8) is the source electrode of the first FET (6), and (9) is the first FET (6).
Gate electrode, (10) is a connection point, (11) is a second FET,
(12) is the drain electrode of the second FET (11), (13) is the source electrode of the second FET (11), and (14) is the second FET (11).
Gate electrode, (15) via hole, (16) bias circuit, (17) first bias terminal, (18) second bias terminal, (19) bias high impedance line, (20) ) Is a low impedance line for bias, (21)
Is a bias terminal connection line, (22) is a first grounding high impedance line, (23) is a second grounding high impedance line, (24) is a first input / output terminal, and (25) is a second grounding high impedance line. Input / output terminal, (26) third input / output terminal, (27) source electrode, (28) gate electrode, (29) drain electrode,
(30) is an active layer, (31) is a buffer layer, (32) is a depletion layer, (33) is an inductor, (34) is a first inductor,
(35) is the first capacitor, (36) is the second inductor, (37) is the second capacitor, (38) is the third capacitor, (39) is the first bias resistor, and (40) is A second bias resistor, (41) a bias circuit capacitor, (4
2) is the common bias terminal, (43) is the bias line, (4
4) is the third inductor. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の入出力端子と、第2の入出力端子
と、第3の入出力端子と、第1の電界効果トランジスタ
と、ソース電極が接地された第2の電界効果トランジス
タと、上記第1の入出力端子と第1の電界効果トランジ
スタのドレイン電極間に設けられた第1の入出力線路
と、上記第2の入出力端子と第1の電界効果トランジス
タのドレイン電極間に設けられ、上記第2の電界効果ト
ランジスタのドレイン電極が接続された第2の入出力線
路と、上記第3の入出力端子と第1の電界効果トランジ
スタのソース電極間に設けられた第3の入出力線路と、
上記第3の入出力線路の途中に挿入され、上記第3の入
出力線路に直列に接続された第1のインダクタと、上記
第2の電界効果トランジスタのドレイン電極とソース電
極間に接続された第2のインダクタと、上記第3の入出
力端子と第1のインダクタ間に一端が接続され、他端が
接地された第1のキャパシタと、上記第1の電界効果ト
ランジスタのドレイン電極と第2の電界効果トランジス
タのドレイン電極間の第2の入出力線路の途中に挿入さ
れ、上記第2の入出力線路に直列に接続された第2のキ
ャパシタと、上記第2の電界効果トランジスタのドレイ
ン電極と第2の入出力端子間の第2の入出力線路の途中
に挿入され、上記第2の入出力線路に直列に接続された
第3のキャパシタと、上記第1の電界効果トランジスタ
のゲート電極と上記第2の電界効果トランジスタのゲー
ト電極に接続され、上記第1の電界効果トランジスタと
上記第2の電界効果トランジスタに所定のバイアスを印
加し、上記第1の電界効果トランジスタと第2の電界効
果トランジスタをオン状態とオフ状態とに切り換えるバ
イアス手段とを備えたことを特徴とするマイクロ波半導
体スイッチ。
1. A first input / output terminal, a second input / output terminal, a third input / output terminal, a first field effect transistor, and a second field effect transistor whose source electrode is grounded. A first input / output line provided between the first input / output terminal and the drain electrode of the first field effect transistor, and between the second input / output terminal and the drain electrode of the first field effect transistor. A second input / output line that is provided and connected to the drain electrode of the second field effect transistor; and a third input / output line that is provided between the third input / output terminal and the source electrode of the first field effect transistor. I / O line,
A first inductor inserted in the middle of the third input / output line and connected in series to the third input / output line, and connected between the drain electrode and the source electrode of the second field effect transistor. A second inductor; a first capacitor having one end connected between the third input / output terminal and the first inductor and the other end grounded; a drain electrode of the first field effect transistor; A second capacitor inserted in the middle of the second input / output line between the drain electrodes of the field effect transistor and connected in series to the second input / output line; and a drain electrode of the second field effect transistor. A third capacitor inserted in the middle of the second input / output line between the second input / output terminal and the second input / output line and connected in series to the second input / output line, and the gate electrode of the first field effect transistor. And above The first field effect transistor and the second field effect transistor are connected to the gate electrode of the second field effect transistor, and apply a predetermined bias to the first field effect transistor and the second field effect transistor. A microwave semiconductor switch, comprising: biasing means for switching the ON state and the OFF state.
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