(57)【要約】【課題】大信号を通過させる場合であっても小さなベース電流で動作するトランジスタスイッチを実現することを目的とする。【解決手段】高周波信号をトランジスタ３のコレクタに供給し、トランジスタ３のベースバイアスを制御してエミッタに伝達される前記高周波信号をオン／オフするトランジスタスイッチであって、コレクタとエミッタがそれぞれトランジスタ３のコレクタとベースに接続されたトランジスタ１８を設け、トランジスタ１８のベースバイアスを制御してトランジスタ３のエミッタに伝達される前記高周波信号をオン／オフする。【選択図】図１
2006303929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を第１のトランジスタのコレクタに供給し、前記第１のトランジスタのベースバイアスを制御して前記第１のトランジスタのエミッタに伝達される前記高周波信号をオン／オフするトランジスタスイッチであって、
コレクタとエミッタがそれぞれ前記第１のトランジスタのコレクタとベースに接続された第２のトランジスタを設け、前記第２のトランジスタのベースバイアスを制御して前記第１のトランジスタのエミッタに伝達される前記高周波信号をオン／オフするよう構成した
トランジスタスイッチ。
【請求項２】
前記第１のトランジスタは、複数のトランジスタを並列接続して構成した
請求項１記載のトランジスタスイッチ。
【請求項３】
前記第１のトランジスタのコレクタとエミッタ間は、複数のトランジスタのコレクタとエミッタ間を並列接続して構成し、
前記複数のトランジスタのベースは互いに抵抗を介して接続し、その接続点を前記第２のトランジスタのエミッタに接続した
請求項１記載のトランジスタスイッチ。
【請求項４】
前記第２のトランジスタは、複数のトランジスタをダーリントン接続して構成されている
請求項１〜請求項３の何れかに記載のトランジスタスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体基板上に高周波受動素子を形成した半導体装置に関し、特にＭＭＩＣ（マイクロ波モノリシックＩＣ  Microwave Monolithic IC）の高周波受動素子の高性能化に適用しうるものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＭＩＣ等に代表されるような半導体装置は、年々、高性能化が進みつつある。特に、アンテナ送受切り替え用のトランジスタスイッチはアンテナの前に接続されるため送信部特性を大きく規定することから、さらなる高性能化が望まれている。
【０００３】
図５はＭＭＩＣに構築されている従来のアンテナ送受切り替え用トランジスタスイッチを示す。
このトランジスタスイッチ１Ａはアンテナ２を受信系と送信系とで共用するスイッチで、トランジスタ３，４と、抵抗５，６，７，８と、カップリングコンデンサ９，１０で構成されている。１１は高周波信号入力端子、１２はアンテナ接続端子、１３は受信信号出力端子、１４，１５は第１，第２のバイアス電源端子である。
【０００４】
アンテナ接続端子１２にはアンテナ２が接続され、高周波信号入力端子１１には、パワーアンプ１６の出力端子が接続されている。パワーアンプ１６には送信系入力端子１７から高周波信号が供給されている。
【０００５】
高周波信号入力端子１１はトランジスタ３のコレクタ−エミッタ間、ならびにカップリングコンデンサ９を介してアンテナ接続端子１２に接続されている。また、カップリングコンデンサ９とトランジスタ３のエミッタとの接続点は、トランジスタ４のコレクタ−エミッタ間、ならびにカップリングコンデンサ１０を介して 受信信号出力端子１３に接続されている。
【０００６】
トランジスタ３のベースは抵抗５を介して第１のバイアス電源端子１４に接続されている。トランジスタ４のベースは抵抗７を介して第２のバイアス電源端子１５に接続されている。また、トランジスタ３のエミッタとカップリングコンデンサ９の接続点には、バイアス電流経路の一部を構成する抵抗６が基準電位との間に介装されている。トランジスタ４のエミッタとカップリングコンデンサ１０の接続点には、バイアス電流経路の一部を構成する抵抗８が基準電位との間に介装されている。
【０００７】
送信時には、第１のバイアス電源端子１４に正のバイアスを印加して第２のバイアス電源端子１５を０ボルトに設定する。このようにすることで、トランジスタ３がオン、トランジスタ４がオフされ、送信系入力端子１７に供給された送信信号がパワーアンプ１６で増幅されてトランジスタ３を通過してアンテナ接続端子１２からアンテナ２へ信号が送り出される。トランジスタ４はオフされているので、信号が通過しない。
【０００８】
一方、受信時には、第１のバイアス電源端子１４を０ボルトに設定し、第２のバイアス電源端子１５に正のバイアスを印加する。これによってトランジスタ３がオフ、トランジスタ４がオンされる。アンテナ２で受信した信号は、トランジスタ４を通過して受信系出力端子１３へと伝達される。トランジスタ３はオフされているので、信号が通過しない。
【特許文献１】特開昭６２−２１０６７４号公報
【特許文献２】特開昭６１−２７６４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、このような従来構成では、トランジスタ３を通過できる電力がバイアス電源から供給される電流によって決まる。具体的には、トランジスタ３のコレクタ電流をＩｃ、トランジスタ３の電流増幅率をｈｆｅ、ベース電流をＩｂとすると、Ｉｃ＝ｈｆｅ・Ｉｂであって、特に送信側において大きな信号を送るときにベース電流Ｉｂとして大きな電流を流す必要があり、消費電流が大きいという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決して大信号を通過させる場合であっても小さなベース電流で動作するトランジスタスイッチを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１記載のトランジスタスイッチは、高周波信号を第１のトランジスタのコレクタに供給し、前記第１のトランジスタのベースバイアスを制御して前記第１のトランジスタのエミッタに伝達される前記高周波信号をオン／オフするトランジスタスイッチであって、コレクタとエミッタがそれぞれ前記第１のトランジスタのコレクタとベースに接続された第２のトランジスタを設け、前記第２のトランジスタのベースバイアスを制御して前記第１のトランジスタのエミッタに伝達される前記高周波信号をオン／オフするよう構成したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項２記載のトランジスタスイッチは、前記第１のトランジスタは、複数のトランジスタを並列接続して構成したことを特徴とする。
本発明の請求項３記載のトランジスタスイッチは、請求項１において、前記第１のトランジスタのコレクタとエミッタ間は、複数のトランジスタのコレクタとエミッタ間を並列接続して構成し、前記複数のトランジスタのベースは互いに抵抗を介して接続し、その接続点を前記第２のトランジスタのエミッタに接続したことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項４記載のトランジスタスイッチは、請求項１〜請求項３の何れかにおいて、前記第２のトランジスタは、複数のトランジスタをダーリントン接続して構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この構成によれば、トランジスタを多段接続するため、見かけ上の電流増幅率が大きくなり大信号を通過させたときのベース電流を小さくすることができ、小さなベース電流で高周波信号の通過を制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の各実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の（実施の形態１）のトランジスタスイッチを示し、図５に示した従来例とは、トランジスタ３のベース電流がトランジスタ１８を介して供給されている点だけが異なっている。
【００１６】
具体的には、このトランジスタスイッチ１Ａは、アンテナ２を受信系と送信系とで共用するスイッチで、トランジスタ３，４，１８と、抵抗５，６，７，８と、カップリングコンデンサ９，１０で構成されている。１１は高周波信号入力端子、１２はアンテナ接続端子、１３は受信信号出力端子、１４，１５は第１，第２のバイアス電源端子である。
【００１７】
アンテナ接続端子１２にはアンテナ２が接続され、高周波信号入力端子１１には、パワーアンプ１６の出力端子が接続されている。パワーアンプ１６には送信系入力端子１７から高周波信号が供給されている。
【００１８】
高周波信号入力端子１１はトランジスタ３のコレクタ−エミッタ間、ならびにカップリングコンデンサ９を介してアンテナ接続端子１２に接続されている。また、カップリングコンデンサ９とトランジスタ３のエミッタとの接続点は、トランジスタ４のコレクタ−エミッタ間、ならびにカップリングコンデンサ１０を介して 受信信号出力端子１３に接続されている。
【００１９】
第１のトランジスタとしてのトランジスタ３は、コレクタ−ベース間に第２のトランジスタとしてのトランジスタ１８のコレクタ−エミッタ間が接続されている。トランジスタ１８のベースは抵抗５を介して第１のバイアス電源端子１４に接続されている。
【００２０】
トランジスタ４のベースは抵抗７を介して第２のバイアス電源端子１５に接続されている。また、トランジスタ３のエミッタとカップリングコンデンサ９の接続点には、バイアス電流経路の一部を構成する抵抗６が基準電位との間に介装されている。トランジスタ４のエミッタとカップリングコンデンサ１０の接続点には、バイアス電流経路の一部を構成する抵抗８が基準電位との間に介装されている。
【００２１】
送信時には、第１のバイアス電源端子１４に正のバイアスを印加して第２のバイアス電源端子１５を０ボルトに設定する。このようにすることで、抵抗５とトランジスタ１８のベース−エミッタ間とトランジスタ３のベース−エミッタ間と抵抗６の直列回路に電流が流れ、トランジスタ１８，３のコレクタ−エミッタ間がそれぞれ導通する。具体的には、抵抗５を通過して流れるバイアス電流に加えて、トランジスタ１８のコレクタ−エミッタ間で整流した高周波成分が加算されたものがトランジスタ３のベースに流れ込み、トランジスタ１８の電流増幅率倍のベース電流をトランジスタ３に流すことができ、トランジスタ３がオン、トランジスタ４がオフされ、高周波信号入力端子１１に供給された送信用高周波信号がトランジスタ３を通過してアンテナ２へ伝達される。トランジスタ４はオフされているので、信号が通過しない。
【００２２】
一方、受信時には、第１のバイアス電源端子１４を０ボルトに設定し、第２のバイアス電源端子１５に正のバイアスを印加する。これによってトランジスタ３がオフ、トランジスタ４がオンされる。アンテナ２で受信した信号は、トランジスタ４を通過して受信信号出力端子１３へと伝達される。トランジスタ３はオフされているので、信号が通過しない。
【００２３】
このように、トランジスタ１８を介してトランジスタ３のベース電流を制御することによって、トランジスタ３の見かけ上の電流増幅率ｈｆｅを、トランジスタ１８を設けない従来の場合よりも大きくすることができ、高周波信号入力端子１１からアンテナ接続端子１２に向かって、大きな信号を伝送するときに、第１のバイアス電源端子１４へ流すベース電流Ｉｂを従来の場合よりも小さくしても従来と同じ電力の高周波信号の伝送をオン／オフすることができ、回路の消費電力の低減に有効である。
【００２４】
（実施の形態２）
図２は本発明の（実施の形態２）のトランジスタスイッチを示し、図１における第１のトランジスタとしてのトランジスタ３が、この図２では複数のトランジスタ３ａ，３ｂ，３ｃの並列接続で構成されている点だけが異なっている。
【００２５】
具体的には、このトランジスタスイッチ１Ａは、トランジスタ３ａ，３ｂ，３ｃの各トランジスタのコレクタ−エミッタ間が並列接続され、各トランジスタ３ａ，３ｂ，３ｃのベースが互いに接続して第２のトランジスタとしてのトランジスタ１８のエミッタに接続されている。
【００２６】
このように構成したため、第１のトランジスタの出力回路の通過抵抗成分を（実施の形態１）のように単一のトランジスタ３だけの場合に比べて小さくすることができ、回路の消費電力のより一層の低減に有効である。
【００２７】
（実施の形態３）
図３は本発明の（実施の形態３）のトランジスタスイッチを示し、図２とは、トランジスタ３ａ，３ｂ，３ｃの各ベースが抵抗ｒ１，ｒ２，ｒ３を介してトランジスタ１８のエミッタに接続されている点だけが異なっている。
【００２８】
（実施の形態４）
図４は本発明の（実施の形態４）のトランジスタスイッチを示し、図１とは、トランジスタ３のベースと第１のバイアス電源端子１４との間に、ダーリントン接続されたトランジスタ１８ａ，１８ｂが介装されている点だけが異なっている。
【００２９】
具体的には、第ｎ番目のトランジスタであるトランジスタ１８ａのエミッタと第ｎ＋１番目のトランジスタとしてのトランジスタ１８ｂのベースが接続されており、かつ、第ｎ番目のトランジスタであるトランジスタ１８ａのコレクタと第ｎ＋１番目のトランジスタであるトランジスタ１８ｂのコレクタが接続されている。トランジスタ１８ａのベースは抵抗５を介して第１のバイアス電源端子１４に接続されている。
【００３０】
このようにダーリントン接続にすることで電流利得がｈｆｅ×ｈｆｅになるため、ベースに流す電流が小さくて済み、消費電流を小さくすることができる。
なお、この（実施の形態４）では（実施の形態１）の場合を例に挙げて説明したが、（実施の形態２）（実施の形態３）のトランジスタ１８を、ダーリントン接続したトランジスタ１８ａ，１８ｂに置き換えて構成することもでき、回路の消費電力のより一層の低減に有効である。
【００３１】
なお、上記の各実施の形態ではカップリングコンデンサ９の片側にバイアス回路を形成する抵抗６を挿入し、カップリングコンデンサ１０の片側にバイアス回路を形成する抵抗８を挿入したが、抵抗６，８は、高周波信号経路の回路インピーダンスが取り扱い周波数に対してより適正になるようにインダクタンス成分で構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明のトランジスタスイッチは、アンテナ送受切り替え回路が構築されたＭＭＩＣを搭載した各種の携帯用端末装置の送信部特性を、消費電力を抑えながら改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の（実施の形態１）におけるトランジスタスイッチ
【図２】本発明の（実施の形態２）のトランジスタスイッチ
【図３】本発明の（実施の形態３）におけるトランジスタスイッチ
【図４】本発明の（実施の形態４）におけるトランジスタスイッチ
【図５】従来の形態におけるトランジスタスイッチ
【符号の説明】
【００３４】
１Ａ    トランジスタスイッチ
２    アンテナ
３，３ａ，３ｂ，３ｃ    トランジスタ（第１のトランジスタ）
１１    高周波信号入力端子
１２    アンテナ接続端子
１３    受信信号出力端子
１４，１５    第１，第２のバイアス電源端子
１８，１８ａ，１８ｂ    トランジスタ（第２のトランジスタ）
【図１】
2006303929.tif 000003
【図２】
2006303929.tif 000004
【図３】
2006303929.tif 000005
【図４】
2006303929.tif 000006
【図５】
2006303929.tif 000007