(57)【要約】【課題】多セル構造のバイポーラトランジスタからなる電力増幅器では、高出力時に熱分布上コレクタ出力側が高くなるため、コレクタ出力側が熱暴走し、破壊に到る。【解決手段】コレクタ出力側のトランジスタのベースに接続されたバラスト抵抗を大きくすることによって、発熱量の多いトランジスタのベース電位を低く抑えることができ、発熱によるベース電位の上昇の正帰還を抑制することができるため、熱暴走を避けることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイポーラトランジスタのセルが複数並ぶトランジスタ列と、前記トランジスタ列と平行に並ぶ複数のビアホールからなるビアホール列とからなり、前記バイポーラトランジスタにはベースバラスト抵抗が備えられている電力増幅器の構造において、前記ベースバラスト抵抗が前記電力増幅器の出力側に向かい、徐々に大きくなっていることを特徴とするバイポーラトランジスタを用いた電力増幅器。
【請求項２】
ベースバラスト抵抗が、薄膜抵抗で構成され、前記ベースバラスト抵抗のパターン幅が前記電力増幅器の出力側に近づくにつれて、細くなっていることを特徴とする請求項１の電力増幅器。
【請求項３】
ベースバラスト抵抗が、薄膜抵抗で構成され、前記ベースバラスト抵抗のパターンの長さが前記電力増幅器の出力側に近づくにつれて、長くなっていることを特徴とする請求項１の電力増幅器。
【請求項４】
各バイポーラトランジスタに接続されているベースバラスト抵抗が、１本以上の並列接続された抵抗であって、その本数が前記電力増幅器の出力側に近づくにつれて少なくなることを特徴とする請求項１の電力増幅器。
【請求項５】
各バイポーラトランジスタに接続されているベースバラスト抵抗が、複数本の並列接続された抵抗であって、その抵抗をトリミングすることにより、前記の抵抗の本数を変化させ、バイポーラトランジスタの配置によって、接続されたベースバラスト抵抗値を変化させることを特徴とする請求項１記載のバイポーラトランジスタを用いた電力増幅器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイポーラトランジスタを用いた電力増幅器に関し、特に、高周波特性に優れたヘテロ接合バイポーラトランジスタ（以下ＨＢＴ）を用いた電力増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常用いられる高出力マイクロ波ＨＢＴの構造を図５に示した。ＨＢＴセル１が複数並んだ列と、そのトランジスタ列と平行したビアホール８によって構成されるビアホール列によって構成される。各ＨＢＴのエミッタ電極３は、エミッタ配線６に形成されたビアホール列に接続され、ＨＢＴトランジスタ表面から裏面電極に接続されて接地される。よって、ＨＢＴで発生する熱は、ビアホールより逃げる構造となっている。このような、エミッタ近傍にビアホールが有る構造においては、ビアホールを備えない構造及び、ＨＢＴからビアホールが離れている構造に比べ、ＨＢＴで発生する熱は逃げやすく、熱暴走による破壊の問題は低減される。高出力バイポーラトランジスタ電力増幅器においては、この熱暴走による破壊耐性が課題である。高周波増幅器としてベース配線５に高周波信号が入力され、増幅された信号がコレクタ電極４からコレクタ配線７に出力される。ここで簡単に、この熱暴走について説明する。もし、各ＨＢＴが駆動したときに熱が発生すると、その発熱によって、ベース電圧が上昇し、さらにコレクタ電流が流れ、その正帰還によって、そのトランジスタの熱は上昇する。多セルからなるバイポーラトランジスタの場合、熱の不均一が生じると、発熱量の多いトランジスタのベース電圧が上昇し、そのトランジスタにベース電流が集中して流れ込み、よってコレクタ電流がさらに上昇し、発熱量が増え正帰還がかかってしまい、そのトランジスタが熱暴走をはじめるという現象である。この発熱の不均一現象を抑えるためには、ＨＢＴの近傍にビアホールを配置し、熱の逃げの絶対量を増加させる方法があるが、発熱の不均一は完全に抑制することができない。そこで、各ＨＢＴにバラスト抵抗を介してベースのバイアスを印加するという方法が通常行われている。図５の中にベース電極２からバラスト抵抗９を介してベース配線５に接続したものを示している。これは、トランジスタの発熱が高まったときに、ベース電圧が上がるが、これによって、バラスト抵抗端での電圧が低くなり、その結果、入力されるベース電流が抑制される機構を用いた方法である（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−１７６５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このバラスト抵抗を入れて高出力時の発熱の不均一性を抑制する方法においても、発熱量の不均一は生じてしまう。なぜなら、図５のような構造においては、各ＨＢＴのコレクタ電流は、コレクタ配線が共通接続された図面上部の出力側に集められるため、この出力側の熱分布が高くなる。よって、出力側のＨＢＴの発熱量が大きくなり、熱暴走し破壊に到るという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は上記の課題を解決するものであって、ベースバラスト抵抗が電力増幅器の出力側に向かい、徐々に大きくなっていることを特徴とする。またベースバラスト抵抗が、薄膜抵抗で構成され、ベースバラスト抵抗のパターン幅が電力増幅器の出力側に近づくにつれて、細くなっていることを特徴とする。またさらにベースバラスト抵抗が、１本以上の並列接続された抵抗であって、その本数が前記電力増幅器の出力側に近づくにつれて少なくなることを特徴とする。
【０００５】
またさらに、本発明のバイポーラトランジスタを用いた電力増幅器の製造方法は、バースバラスト抵抗は複数本の並列接続された抵抗であって、その抵抗をトリミングすることにより、前記の抵抗の本数を変化させ、バイポーラトランジスタの配置によって、接続されたベースバラスト抵抗値を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
上記の方法により、コレクタ出力側で、発熱しやすいＨＢＴが、バラスト抵抗によって、ベース電位が抑制され、発熱が抑えられ、熱暴走を避けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【０００８】
（第１の実施の形態）
図１に第１の実施の形態を示す。
【０００９】
ＨＢＴセル１が複数並んだ列と、そのトランジスタ列と平行したビアホール８によって構成されるビアホール列８ａによって構成される。各ＨＢＴのエミッタ電極３は、エミッタ配線６に形成されたビアホール列に接続され、高周波増幅器としてベース配線５に高周波信号が入力され、増幅された信号がコレクタ電極４からコレクタ配線７に出力される。従来の図５に示すように、ベース電極２からバラスト抵抗９を介してベース配線５に接続したものを示している。本発明においては、各ＨＢＴに接続されたバラスト抵抗９の幅が出力側に向かって狭くなっており、抵抗値として大きくなっている構造である。これにより出力側の発熱しやすいＨＢＴが、バラスト抵抗によって、ベース電位が抑制され、発熱が抑えられ、熱暴走を避けることができる。
【００１０】
薄膜抵抗体の材料はTaN、WSiN、NiCr等であり、シート抵抗は所望の抵抗値を与えるように設計する。薄膜抵抗は蒸着法による堆積と、エッチングもしくは、リフトオフによるので、フォトリソグラフィーのパターン幅を変化させることで、上記の構造を実現する。
【００１１】
（第２の実施の形態）
図２に第２の実施の形態を示す。
【００１２】
図２において、バラスト抵抗９の長さを出力側に向かって長くした構造を示す。出力側に向かって薄膜の抵抗の長さが長くなることにより、抵抗値として大きくなっている構造である。これにより出力側の発熱しやすいＨＢＴが、バラスト抵抗によって、ベース電位が抑制され、発熱が抑えられ、熱暴走を避けることができる。
【００１３】
薄膜抵抗は蒸着法による堆積と、エッチングもしくは、リフトオフによるので、フォトリソグラフィーのパターン長さを変化させることで、上記の構造を実現する。
【００１４】
（第３の実施の形態）
図３に第３の実施の形態を示す。
【００１５】
図３において、バラスト抵抗が、等幅の薄膜抵抗体１１が複数本並んだ並列接続された並列接続バラスト抵抗１０であり、その並ぶ本数がコレクタ出力側に向かって少なくなっている構造を示す。図５のバラスト抵抗体モジュールの抵抗体の列数を変化させることによって、抵抗値を変化させる構造は、新たなＨＢＴの電力増幅器の製造方法を与えるものである。
【００１６】
その製造方法を図４を参照しながら説明する。最初に（Ａ）のように、並列接続バラスト抵抗１０は全てのＨＢＴに同じ本数だけ薄膜抵抗体１１が並列接続されている。次に、（Ｂ）に示すようにレーザ等の手段でトリミングすることによって、薄膜抵抗体１１の本数を変化させ、バラスト抵抗値を変化させる。この方法は、ＨＢＴが完成した後に細かく調整することを可能とし、利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明にかかるバイポーラトランジスタを用いた電力増幅器は、出力側でのトランジスタセルの発熱が抑えられ、熱暴走を避けることができ、高周波特性に優れた電力増幅器として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すバラスト抵抗を有するバイポーラトランジスタを用いた増幅器を示す図
【図２】本発明の第２の実施の形態を示すバラスト抵抗を有するバイポーラトランジスタを用いた増幅器を示す図
【図３】本発明の第３の実施の形態を示すバラスト抵抗を有するバイポーラトランジスタを用いた増幅器を示す図
【図４】本発明の第３の実施の形態での製造方法を示した図
【図５】従来のバラスト抵抗を有するバイポーラトランジスタを用いた増幅器を示す図
【符号の説明】
【００１９】
１  ＨＢＴセル
２  ベース電極
３  エミッタ電極
４  コレクタ電極
５  ベース配線
６  エミッタ配線
７  コレクタ配線
８  ビアホール
９  バラスト抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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