(57)【要約】【課題】たとえば信号増幅回路に用いられるパワートランジスタの熱暴走を抑制することのできる信号増幅装置を提供する。【解決手段】入力信号を増幅するための第４パワートランジスタＱ４と、第４パワートランジスタＱ４に接合され、第４パワートランジスタＱ４に生じた熱を外部に放出するための放熱板３と、この放熱板３に接合され、かつ第４パワートランジスタＱ４に対してバイアス電圧を与えるための第１トランジスタＱ１と、を備える信号増幅装置であって、第１トランジスタＱ１に対して第４パワートランジスタＱ４と並列に接続され、かつ第４パワートランジスタＱ４の発熱特性の比例する発熱特性を有する第６パワートランジスタＱ６を備え、第６パワートランジスタＱ６は、第１トランジスタＱ１を直接的に加熱するために、第１トランジスタＱ１に接合されて配されている。【選択図】  図１
2004228728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を増幅するためのパワー出力素子と、前記パワー出力素子に接合され、前記パワー出力素子に生じた熱を外部に放出するための放熱部材と、この放熱部材に接合され、かつ前記パワー出力素子に対してバイアス電圧を与えるためのバイアス供給素子と、を備える信号増幅装置であって、
前記バイアス供給素子に対して前記パワー出力素子と並列に接続され、かつ前記パワー出力素子の発熱特性に比例する発熱特性を有する温度補償素子を備え、
前記温度補償素子は、前記バイアス供給素子を直接的に加熱するために、前記バイアス供給素子に接合されて配されていることを特徴とする、信号増幅装置。
【請求項２】
前記バイアス供給素子および前記温度補償素子は、それぞれ略直方体形状に形成されており、両者は、互いの一側面同士が合わさるようにして接合されている、請求項１に記載の信号増幅装置。
【請求項３】
前記パワー出力素子は、プッシュプル回路を構成する２つのパワートランジスタによって構成されており、
前記バイアス供給素子は、前記放熱部材に接合された前記２つのパワートランジスタから略等距離になる位置に、前記温度補償素子を接合しつつ配されている、請求項１または２に記載の信号増幅装置。
【請求項４】
前記温度補償素子は、パワートランジスタによって構成されており、
前記温度補償素子のベース端子は、前記パワー出力素子のベース端子に接続されている、請求項３に記載の信号増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばオーディオアンプに用いられる信号増幅装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、オーディオアンプなどに用いられる信号増幅装置の信号増幅回路には、入力信号を増幅するためのパワートランジスタが備えられている（たとえば、非特許文献１参照）。このパワートランジスタには、通常、それによって生じる熱を外部に放出させるためのアルミニウムなどからなる放熱板が接合されている。
【０００３】
【非特許文献１】
「ラジオ技術」アイエー出版、１９７７年４月、折込み付録−２
【０００４】
図５は、従来の信号増幅装置に適用される信号増幅回路を示す図である。この信号増幅回路は、たとえばオーディオ出力源ＡＵからのオーディオ信号が入力される入力端子ＩＮの両端に接続されたバイアス電圧供給用の第１トランジスタＱ１と、入力端子ＩＮの両端にそれぞれ接続された第２および第３トランジスタＱ２、Ｑ３と、これらの第２および第３トランジスタＱ２、Ｑ３にそれぞれダーリントン接続された第４および第５パワートランジスタＱ４，Ｑ５とによって概略構成されている。
【０００５】
この信号増幅回路では、第１トランジスタＱ１は、第４および第５パワートランジスタＱ４，Ｑ５の出力における信号歪を抑制する目的で、第２および第３トランジスタＱ２、Ｑ３を介して第４および第５パワートランジスタＱ４，Ｑ５に適切なバイアス電圧を供給する。
【０００６】
一般に、トランジスタは、固有の温度係数を有しているが、たとえば上記信号増幅回路における第４および第５パワートランジスタＱ４，Ｑ５は、温度が上昇するとそのベース−エミッタ間電圧が低下する。たとえば、温度が１℃上昇するとともに、ベース−エミッタ間電圧は２．５ｍＶ程度低下する。
【０００７】
ここで、第４パワートランジスタＱ４に注目すると、上記のように、温度が上昇することにともなって、第４パワートランジスタＱ４のベース−エミッタ間電圧が低下すると、仮にバイアス電圧が一定の場合、第４パワートランジスタＱ４のコレクタ電流が増加し、これにより、第４パワートランジスタＱ４における熱損失が増大する。そのため、さらに第４パワートランジスタＱ４における温度が上昇し、第４パワートランジスタＱ４のベース−エミッタ間電圧がさらに低下するといった悪循環が生じる。その結果、第４パワートランジスタＱ４は、いわゆる熱暴走を引き起こし、それ自体が破壊に至ることがある。
【０００８】
そこで、上記信号増幅回路では、第４パワートランジスタＱ４の熱暴走の発生を防止するために、図６に示すように、バイアス電圧供給用の第１トランジスタＱ１の配置を工夫することにより、第４パワートランジスタＱ４の温度を補償するようにしている。
【０００９】
図６は、上記信号増幅回路を含む信号増幅装置の一例を示す要部外観図である。同図によると、この信号増幅装置は、部品実装用の基板２を有し、基板２には、第４および第５パワートランジスタＱ４，Ｑ５が実装され、第４および第５パワートランジスタＱ４，Ｑ５は、絶縁シート４を介して放熱板３に接合されている。そして、この放熱板３には、第１トランジスタＱ１が接合されている。なお、同図では、第２および第３トランジスタＱ２，Ｑ３は省略されている。
【００１０】
この構成により、たとえば第４パワートランジスタＱ４の温度が上昇すると、第４パワートランジスタＱ４で発生した熱は、放熱板３を伝わって第１トランジスタＱ１に達し、第１トランジスタＱ１の温度も上昇する。これにより、第１トランジスタＱ１のベース−エミッタ間電圧は低下し、その結果、第１トランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間電圧が減少し、第４パワートランジスタＱ４に対するバイアス電圧が下がる。そのため、第４パワートランジスタＱ４のコレクタ電流の増大が抑えられ、熱暴走の発生を防止することができる。すなわち、第４パワートランジスタＱ４の温度と第１トランジスタＱ１の温度とがほぼ同じであれば、第４パワートランジスタＱ４に適切なバイアス電流が供給され、その熱暴走の発生が防止される。
【００１１】
ところで、第４パワートランジスタＱ４は、図７に示すように、たとえば金属製のベース１１と、そのべース１１上に搭載された半導体チップ１２と、それらを樹脂などの封止部材によって覆うことにより形成されたパッケージ１３とによって構成されている。なお、第５パワートランジスタＱ５も、図示しないが、第４パワートランジスタＱ４と略同様の構成とされている。また、第１トランジスタＱ１は、たとえば金属製のベース１４と、そのベース１４上に搭載された半導体チップ１５と、それらを樹脂などの封止部材によって覆うことにより形成されたパッケージ１６とによって構成されている。
【００１２】
図６に示したように、第４パワートランジスタＱ４は、放熱板３に絶縁シート４を介して接合されているため、第４パワートランジスタＱ４のベース１１と放熱板３との間には、絶縁シート４による熱抵抗、絶縁シート４とベース１１との間の接触熱抵抗、および絶縁シート４と放熱板３との間の接触熱抵抗が存在する。また、第４パワートランジスタＱ４の内部には、半導体チップ１２をベース１１上に固定するための半田による熱抵抗などが存在する。
【００１３】
そのため、第４パワートランジスタＱ４の半導体チップ１２に熱損失が発生すると、上記の熱抵抗などによって、第４パワートランジスタＱ４の半導体チップ１２と放熱板３との間に比較的大きな温度差が生じる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、第４パワートランジスタＱ４の発熱量が比較的小さい場合には、上記温度差も小であるため、たとえば第４パワートランジスタＱ４と第１トランジスタＱ１との温度係数をほぼ一致させると、第４パワートランジスタＱ４の半導体チップ１２と、第１トランジスタＱ１の半導体チップ１５との温度が略同じであるので、第４パワートランジスタＱ４の温度を十分に補償することができる。
【００１５】
しかしながら、たとえば負荷に大電力を出力したような場合、すなわち、第４パワートランジスタＱ４の発熱量が比較的大きくなる場合には、図６に示したように、第４パワートランジスタＱ４が接合されている放熱板３に、温度補償用の第１トランジスタＱ１を接合させたとしても、第４パワートランジスタＱ４の半導体チップ１２と、第１トランジスタＱ１の半導体チップ１５との温度差が大きくなりすぎて、第４パワートランジスタＱ４の温度を完全に補償することができなくなる。
【００１６】
すなわち、第４パワートランジスタＱ４で生じた熱は、放熱板３を介して第１トランジスタＱ１に伝達されようとするが、第４パワートランジスタＱ４の半導体チップ１２と、第１トランジスタＱ１の半導体チップ１５との距離は長く、かつ、それらの間に熱容量の大きな放熱板３が介在されているため、放熱板３による熱伝導に時間がかかり、第１トランジスタＱ１の半導体チップ１５の温度と、第４パワートランジスタＱ４の半導体チップ１２の温度との差が縮まりにくくなる。そのため、第１トランジスタＱ１のべース・エミッタ間電圧に比べ、第４パワートランジスタＱ４のべース・エミッタ間電圧が著しく低下するので、第４パワートランジスタＱ４のバイアス電流が増大する。このバイアス電流が増大しすぎると、熱暴走に至ることになる。
【００１７】
上記の形態を数式で表すと以下のようになる。
【００１８】
まず、第４パワートランジスタＱ４の半導体チップ１２から外気までの熱抵抗θｊａは、次式で表される。
【００１９】
【数１】
2004228728.tif 000003
【００２０】
ここで、θｉは、第４パワートランジスタＱ４の半導体チップ１２からベース１１に至るまでの内部熱抵抗、θｃは、ベース１１と絶縁シート４との接触熱抵抗、θｓは、絶縁シート４自体の熱抵抗、および絶縁シート４と放熱板３との接触熱抵抗、θｆは、放熱板３の熱抵抗である。
【００２１】
第４パワートランジスタＱ４の半導体チップ１２から放熱板３に至るまでの熱抵抗θｊｈは、上記（１）  式から放熱板３の熱抵抗θｆを差し引いたものとされ、次式で表される。
【００２２】
【数２】
2004228728.tif 000004
【００２３】
ここで、第４パワートランジスタＱ４によって所定電力Ｐｐを消費させたときの、第４パワートランジスタＱ４の半導体チップ１２と放熱板３との温度差ΔＴｐは、次式で表される。
【００２４】
【数３】
2004228728.tif 000005
【００２５】
一方、第１トランジスタＱ１の半導体チップ１５から外気までの熱抵抗θｊａ′は、次式で表される。
【００２６】
【数４】
2004228728.tif 000006
【００２７】
ここで、θｉ′は、第１トランジスタＱ１の半導体チップ１５からベース１４に至るまでの内部熱抵抗、θｃ′は、ベース１４と絶縁シート４との接触熱抵抗、θｓ′は、絶縁シート４自体の熱抵抗、および絶縁シート４と放熱板３との接触熱抵抗である。
【００２８】
第１トランジスタＱ１の半導体チップ１５から放熱板３に至るまでの熱抵抗θｊｈ′は、上記（４）  式から放熱板３の熱抵抗θｆを差し引いたものとされ、次式で表される。
【００２９】
【数５】
2004228728.tif 000007
【００３０】
また、仮に第１トランジスタＱ１によって電力Ｐｐ′を消費させたときの、第１トランジスタＱ１の半導体チップ１５と放熱板３との温度差ΔＴｐ′は、次式で表される。
【００３１】
【数６】
2004228728.tif 000008
【００３２】
従来の構成では、第１トランジスタＱ１は、電力消費がない若しくは微量であるため、Ｐｐ′≒０とすると、（６）式より温度差ΔＴｐ′＝０となる。ここで、第４パワートランジスタＱ４の半導体チップ１２と、第１トランジスタＱ１の半導体チップ１５との温度差は、次式に示すように、ΔＴｐ′＝０であるので、ΔＴｐとなる。
【００３３】
【数７】
2004228728.tif 000009
【００３４】
そのため、両者の半導体チップ１２，１５において温度差が生じ、第１トランジスタＱ１によって第４パワートランジスタＱ４に対して完全な温度補償を行うことは困難となる。
【００３５】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、たとえば信号増幅回路に用いられるパワートランジスタの熱暴走を抑制することのできる信号増幅装置を提供することを、その課題としている。
【００３６】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【００３７】
本発明によって提供される信号増幅装置は、入力信号を増幅するためのパワー出力素子と、前記パワー出力素子に接合され、前記パワー出力素子に生じた熱を外部に放出するための放熱部材と、この放熱部材に接合され、かつ前記パワー出力素子に対してバイアス電圧を与えるためのバイアス供給素子と、を備える信号増幅装置であって、前記バイアス供給素子に対して前記パワー出力素子と並列に接続され、かつ前記パワー出力素子の発熱特性に比例する発熱特性を有する温度補償素子を備え、前記温度補償素子は、前記バイアス供給素子を直接的に加熱するために、前記バイアス供給素子に接合されて配されていることを特徴としている。
【００３８】
従来の構成では、パワー出力素子の発熱量が比較的少なく、パワー出力素子とバイアス供給素子との温度差が比較的小さい場合には、パワー出力素子に生じた熱は、放熱部材によってバイアス供給素子に伝わる伝達速度が遅くなっても、パワー出力素子とバイアス供給素子との温度差が序々に縮まるようになり、バイアス供給素子は、パワー出力素子に対して適切なバイアス電圧を供給することができる。しかし、パワー出力素子の発熱量が比較的大きくなった場合には、パワー出力素子とバイアス供給素子との温度差が大きくなりすぎるために、パワー出力素子から放熱部材を通じてバイアス供給素子に即座に熱が伝達しにくくなり、バイアス供給素子は、パワー出力素子に対して適切なバイアス電圧を供給することができなくなる。
【００３９】
これに対し、本発明では、バイアス供給素子に対してパワー出力素子（たとえばパワートランジスタ）に並列に接続された温度補償素子が、放熱部材に接合されたバイアス供給素子に接合されており、かつ、この温度補償素子は、パワー出力素子の発熱特性（たとえば単位時間当りの発熱量の変化）に比例する発熱特性を有する。そのため、パワー出力素子において発熱すると、温度補償素子は、パワー出力素子の発熱特性に比例した発熱特性に応じて発熱する。そして、温度補償素子は、バイアス供給素子に直接的に接合されているため、温度補償素子に生じた熱は、バイアス供給素子に直接的に伝達される。これにより、温度補償素子は、バイアス供給素子を加熱することになり、パワー出力素子における温度とバイアス供給素子における温度とはほぼ同等の温度になる。したがって、バイアス供給素子は、パワー出力素子に対して適切なバイアス電圧を供給することができ、パワー出力素子の熱暴走の発生を防止することができる。
【００４０】
好ましい実施の形態によれば、前記バイアス供給素子および前記温度補償素子は、それぞれ略直方体形状に形成されており、両者は、互いの一側面同士が合わさるようにして接合されている。
【００４１】
この発明によれば、バイアス供給素子および温度補償素子は、互いの一側面同士が合わさるようにして接合されているので、温度補償素子において発生した熱がバイアス供給素子に、より適切に伝達される。
【００４２】
他の好ましい実施の形態によれば、前記パワー出力素子は、プッシュプル回路を構成する２つのパワートランジスタによって構成されており、前記バイアス供給素子は、前記放熱部材に接合された前記２つのパワートランジスタから略等距離になる位置に、前記温度補償素子を接合しつつ配されている。
【００４３】
この発明によれば、バイアス供給素子が放熱部材を介在させて２つのパワートランジスタから略等距離になる位置に配されているので、温度補償素子も実質的に２つのパワートランジスタから略等距離になる位置に配されることになる。そのため、バイアス供給素子には、２つのパワートランジスタにおける熱が温度補償素子を通じて直接的に、放熱部材を通じて間接的にそれぞれ伝達されることになり、２つのパワートランジスタにおいて生じた熱をバイアス供給素子に、より確実に導くことができる。
【００４４】
他の好ましい実施の形態によれば、前記温度補償素子は、パワートランジスタによって構成されており、前記温度補償素子のベース端子は、前記パワー出力素子のベース端子に接続されている。
【００４５】
この発明によれば、温度補償素子のベース端子がパワー出力素子のベース端子に接続されているので、温度補償素子は、パワー出力素子の発熱量に応じた発熱量をより確実に取得することができる。
【００４６】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００４８】
図１は、本発明に係る信号増幅装置に適用される信号増幅回路を示す図である。この信号増幅回路１は、入力信号（たとえばオーディオ信号）を増幅してたとえばスピーカとしての負荷に出力するための回路である。
【００４９】
信号増幅回路１は、たとえばオーディオ出力源ＡＵからのオーディオ信号が入力される入力端子ＩＮと、この入力端子ＩＮの両端に接続された第１トランジスタＱ１（本発明におけるバイアス供給素子に相当）と、入力端子ＩＮの両端に直列に接続された第２および第３トランジスタＱ２，Ｑ３と、これら第２および第３トランジスタＱ２，Ｑ３にそれぞれダーリントン接続された第４および第５パワートランジスタＱ４，Ｑ５（本発明におけるパワー出力素子に相当）と、第２トランジスタＱ２に対して第４パワートランジスタＱ４に並列に接続された第６パワートランジスタＱ６（本発明における温度補償素子に相当）とによって概略構成されている。
【００５０】
第１トランジスタＱ１は、たとえばＮＰＮ型のトランジスタとされ、抵抗Ｒ１，Ｒ２との接続構成によって、上記第４および第５パワートランジスタＱ４，Ｑ５に対してバイアス電圧を供給するものである。このバイアス電圧によって、第４および第５パワートランジスタＱ４，Ｑ５では、出力における信号歪を抑制することができる。
【００５１】
第４および第５パワートランジスタＱ４，Ｑ５は、入力端子ＩＮから入力されるオーディオ信号を増幅するためのものであり、第４パワートランジスタＱ４はＮＰＮ型とされ、第５パワートランジスタＱ５はＰＮＰ型とされ、両者によってプッシュプル回路が構成されている。
【００５２】
第６パワートランジスタＱ６は、第４パワートランジスタＱ４の発熱特性（たとえば単位時間当りの発熱量の変化）にほぼ比例する発熱特性を有する素子である。
【００５３】
接続構成を説明すると、入力端子ＩＮの両端には、抵抗Ｒ１，Ｒ２が直列に接続され、抵抗Ｒ１，Ｒ２の中点には、第１トランジスタＱ１のベース端子が接続されている。また、入力端子ＩＮのプラス（＋）側には、第１トランジスタＱ１のコレクタ端子が、入力端子ＩＮのマイナス（−）側には、第１トランジスタＱ１のエミッタ端子がそれぞれ接続されている。
【００５４】
また、入力端子ＩＮのプラス（＋）側には、ＮＰＮ型の第２トランジスタＱ２のベース端子が接続されている。第２トランジスタＱ２のコレクタ端子には、供給電圧Ｖ（たとえばＤＣ５０Ｖ）のプラス（＋）側端子が接続され、第２トランジスタＱ２のエミッタ端子には、ＮＰＮ型の第４パワートランジスタＱ４のベース端子が接続されている。第４パワートランジスタＱ４のコレクタ端子には、供給電圧Ｖのプラス（＋）側が接続されている。すなわち、第２トランジスタＱ２と第４パワートランジスタＱ４とは、ダーリントン接続されている。
【００５５】
一方、入力端子ＩＮのマイナス（−）側には、ＰＮＰ型の第３トランジスタＱ３のベース端子が接続されている。第３トランジスタＱ３のエミッタ端子には、抵抗Ｒ３を介して第２トランジスタＱ２のエミッタ端子が接続され、第３トランジスタＱ３のコレクタ端子には、供給電圧Ｖのマイナス（−）側端子が接続されている。また、第３トランジスタＱ３のエミッタ端子には、ＰＮＰ型の第５パワートランジスタＱ５のベース端子が接続されている。第５パワートランジスタＱ５のエミッタ端子には、抵抗Ｒ４，Ｒ５を介して第４パワートランジスタＱ４のエミッタ端子が接続され、第５パワートランジスタＱ５のコレクタ端子には、供給電圧Ｖのマイナス（−）側端子が接続されている。そして、抵抗Ｒ４，Ｒ５の中点には、出力端子ＯＵＴが接続されている。出力端子ＯＵＴには、たとえばスピーカとしての負荷Ｂが接続されている。
【００５６】
そして、第２トランジスタＱ２のエミッタ端子には、第６パワートランジスタＱ６のベース端子が接続されている。第６パワートランジスタＱ６のコレクタ端子には、供給電圧Ｖのプラス（＋）側端子が接続され、第６パワートランジスタＱ６のエミッタ端子には、抵抗Ｒ６を介して出力端子ＯＵＴが接続されている。すなわち、第６パワートランジスタＱ６は、第４パワートランジスタＱ４と並列に、第２トランジスタＱ２に接続されている。
【００５７】
図２は、上記信号増幅回路１が適用される信号増幅装置の要部外観図である。同図によると、電子部品を実装するための基板２には、第４および第５パワートランジスタＱ４，Ｑ５が実装されている。第４および第５パワートランジスタＱ４，Ｑ５には、これら第４および第５パワートランジスタＱ４，Ｑ５において発生した熱を外部に放出するための放熱板３が接合されている。放熱板３は、たとえば基板２に搭載されており、複数のフィン３ａを有している。第４および第５パワートランジスタＱ４，Ｑ５と放熱板３との間には、マイカフィルムなどによって構成される絶縁シート４が介在されている。
【００５８】
また、基板２には、第１トランジスタＱ１が実装され、この第１トランジスタＱ１にもたとえば絶縁シート４を介して放熱板３が接合されている。第１トランジスタＱ１は、第４および第５パワートランジスタＱ４，Ｑ５から略等距離になる位置に配されている。さらに、基板２には、第６パワートランジスタＱ６が実装され、この第６パワートランジスタＱ６は、第１トランジスタＱ１と接合されつつ配されている。すなわち、第１トランジスタＱ１および第６パワートランジスタＱ６は、ともに略直方体形状の外観を有し、第１トランジスタＱ１の放熱板３に面した側面とは反対側の一側面と、第６パワートランジスタＱ６の一側面とが互いに直接的に合わさるようにして、両者が接合されている。この結果、第６パワートランジスタＱ６も第４および第５パワートランジスタＱ４，Ｑ５から略等距離になる位置に配されていることになる。
【００５９】
図３は、第１トランジスタＱ１、第４パワートランジスタＱ４および第６パワートランジスタＱ６の内部構成を示す断面図である。第４パワートランジスタＱ４は、たとえば金属製のベース１１と、そのベース１１上に搭載された半導体チップ１２と、それらを樹脂などの封止部材によって覆うことにより形成されたパッケージ１３とによって構成されている。第１トランジスタＱ１は、たとえば金属製のベース１４と、そのベース１４上に搭載された半導体チップ１５と、それらを樹脂などの封止部材によって覆うことにより形成されたパッケージ１６とによって構成されている。また、第６トランジスタＱ６は、たとえば金属製のベース１７と、そのベース１７上に搭載された半導体チップ１８と、それらを樹脂などの封止部材によって覆うことにより形成されたパッケージ１９とによって構成されている。なお、第５パワートランジスタＱ５の内部構成は、図示していないが、第４パワートランジスタＱ４と略同様の構成とされる。
【００６０】
このような構成により、第４パワートランジスタＱ４にベース電流が流れ、第４パワートランジスタＱ４が駆動動作すると、第４パワートランジスタＱ４の半導体チップ１２に熱損失が発生するとともに、半導体チップ１２をベース１１上に固定するための半田による抵抗、絶縁シート４自体による熱抵抗などによって、第４パワートランジスタＱ４の半導体チップ１２と放熱板３との間に比較的大きな温度差が生じる。すなわち、第４パワートランジスタＱ４の温度が上昇し、それ自体が発熱する。
【００６１】
一方、第６パワートランジスタＱ６は、第４パワートランジスタＱ４と並列に接続されているため、ベース電流が流れることにより駆動動作され、第６パワートランジスタＱ６の半導体チップ１８に熱損失が発生して、その温度が上昇し、それ自体が発熱する。この場合、第６パワートランジスタＱ６は、第４パワートランジスタＱ４の発熱特性（たとえば単位時間当りの発熱量の変化）に比例する発熱特性に応じて発熱する。
【００６２】
ここで、第６パワートランジスタＱ６には、第１トランジスタＱ１が直接的に接合されているため、第１トランジスタＱ１は、その第６パワートランジスタＱ６の発熱によって即座に加熱されることになり、第１トランジスタＱ１の半導体チップ１５の温度は、第４パワートランジスタＱ４の半導体チップ１２の温度とほぼ同じになる。すなわち、第６パワートランジスタＱ６は、第４パワートランジスタＱ４の発熱特性に比例する発熱特性に応じて発熱するため、第４パワートランジスタＱ４で発生した熱が、第６パワートランジスタＱ６によって間接的に第１トランジスタＱ１に伝達されることになる。
【００６３】
これにより、第１トランジスタＱ１では、そのベース−エミッタ電圧が低下し、第１トランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間電圧が減少し、第４パワートランジスタＱ４に対するバイアス電圧が下がる。そのため、第４パワートランジスタＱ４のコレクタ電流の増大が抑えられ、その結果、熱暴走の発生を防止することができる。
【００６４】
すなわち、従来の構成では、第４パワートランジスタＱ４の発熱量が比較的大きくなった場合には、第４パワートランジスタＱ４で生じた熱は、放熱板３を介してのみしか第１トランジスタＱ１に伝達されず、即座に熱が伝達されにくくなっていた。しかしながら、本実施形態では、第６パワートランジスタＱ６が直接的に第１トランジスタＱ１に接合されており、第６パワートランジスタＱ６は、第４パワートランジスタＱ４の発熱特性に比例した発熱特性に応じて発熱するため、第４パワートランジスタＱ４に生じた熱が第６パワートランジスタＱ６を通じて間接的に第１トランジスタＱ１に伝達される。したがって、第１トランジスタＱ１の温度と、第４パワートランジスタＱ４の温度とを即座にほぼ同等にすることができる。
【００６５】
また、上記構成によれば、第１トランジスタＱ１および第６パワートランジスタＱ６は、互いの一側面同士が合わさるようにして接合されているので、第６パワートランジスタＱ６において発生した熱を第１トランジスタＱ１に、より適切に伝達させることができる。
【００６６】
また、第１トランジスタＱ１は、放熱部材３に接合された第４および第５パワートランジスタＱ４，Ｑ５から略等距離になる位置に、第６パワートランジスタＱ６を接合しつつ配されているので、第６パワートランジスタＱ６も実質的に２つのパワートランジスタから略等距離になる位置に配されることになる。そのため、第１トランジスタＱ１には、第４および第５パワートランジスタＱ４，Ｑ５における熱が第６パワートランジスタＱ６を通じて間接的に、放熱部材３を通じて直接的にそれぞれ伝達されることになり、第４および第５パワートランジスタＱ４，Ｑ５において生じた熱を第１トランジスタＱ１に、より確実に導くことができる。
【００６７】
以上の形態を数式で説明すると、まず、第６パワートランジスタＱ６に生じる熱のうち、外気に放散する熱は微量であるので無視したとき、第６パワートランジスタＱ６に生じる熱は、ほぼ全て第１トランジスタＱ１を通過し、放熱板３に流れると推認することができる。
【００６８】
そのため、第６パワートランジスタＱ６が消費する電力をＰｐ″、第１トランジスタＱ１の半導体チップ１５から放熱板３に至るまでの熱抵抗をθｊｈ′とすると、第１トランジスタＱ１の半導体チップ１５と放熱板３との温度差ΔＴｐ′は、次式で表される。
【００６９】
【数８】
2004228728.tif 000010
【００７０】
θｉ′は、第１トランジスタＱ１の半導体チップ１５からベース１４に至るまでの内部熱抵抗、θｃ′は、ベース１４と絶縁シート４との接触熱抵抗、θｓ′は、絶縁シート４自体の熱抵抗、および絶縁シート４と放熱板３との接触熱抵抗である。
【００７１】
ここで、第１トランジスタＱ１の半導体チップ１５と放熱板３との温度差ΔＴｐ′、および第４パワートランジスタＱ４の半導体チップ１２と放熱板３との温度差ΔＴｐが等しくなれば、第４パワートランジスタＱ４のベース−エミッタ間電圧の低下が抑制され、その熱暴走の発生を防止することができるが、その条件としては、上述した（３）式および（８）式より、次式が成立することである。
【００７２】
【数９】
2004228728.tif 000011
【００７３】
上記θｉは、第４パワートランジスタＱ４の半導体チップ１２からベース１１に至るまでの内部熱抵抗、θｃは、ベース１１と絶縁シート４との接触熱抵抗、θｓは、絶縁シート４自体の熱抵抗、および絶縁シート４と放熱板３との接触熱抵抗である。
【００７４】
そして、（９）式を変形すると、次式になる。
【００７５】
【数１０】
2004228728.tif 000012
【００７６】
次に、（１０）式の右辺は、第６パワートランジスタＱ６と、第４パワートランジスタＱ４との損失比であり、この損失比は、第６パワートランジスタＱ６のエミッタ端子に接続された抵抗Ｒ６、第４パワートランジスタＱ４のエミッタ端子に接続された抵抗Ｒ４を用いて表せば、概ね次式で表される。
【００７７】
【数１１】
2004228728.tif 000013
【００７８】
したがって、（１０）式および（１１）式より、次式が成立する。
【００７９】
【数１２】
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【００８０】
すなわち、第４パワートランジスタＱ４のエミッタ抵抗Ｒ４と、第６パワートランジスタＱ６のエミッタ抵抗Ｒ６との比を、それぞれ、第４パワートランジスタＱ４の半導体チップ１２から放熱板３に至るまでの熱抵抗θｊｈと、第１トランジスタＱ１の半導体チップ１５から放熱板３に至るまでの熱抵抗θｊｈ′との比に設定することにより、第１トランジスタＱ１の半導体チップ１５と放熱板３との温度差ΔＴｐ′と、第４パワートランジスタＱ４の半導体チップ１２と放熱板３との温度差ΔＴｐ′とを等しくすることができる。すなわち、第４パワートランジスタＱ４の熱損失Ｐｐにかかわらず、第４パワートランジスタＱ４の半導体チップ１２と第１トランジスタＱ１の半導体チップ１５との温度をほぼ同じにすることができる。
【００８１】
もちろん、この発明の範囲は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、第６パワートランジスタＱ６は、第４パワートランジスタＱ４に並列に接続されていたが、これに代えて、図４に示すように、ＰＮＰ型の第７パワートランジスタＱ７が第５パワートランジスタＱ５に並列に接続されてもよい。なお、図中、Ｒ７は、第７パワートランジスタＱ７のエミッタ抵抗を示す。また、上記構成に代えて、第６および第７パワートランジスタＱ６，Ｑ７がともに信号増幅回路内に設けられていてもよい。また、図１および図４において、第１トランジスタＱ１は、ＰＮＰ型トランジスタであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る信号増幅装置に適用される信号増幅回路を示す図である。
【図２】信号増幅回路が適用される信号増幅装置の要部外観図である。
【図３】第１トランジスタ、第４パワートランジスタ、および第６パワートランジスタの内部構成を示す断面図である。
【図４】信号増幅回路の変形例を示す図である。
【図５】従来の信号増幅装置に適用される信号増幅回路を示す図である。
【図６】従来の信号増幅回路が適用される信号増幅装置の要部外観図である。
【図７】従来の、第１トランジスタおよび第４パワートランジスタの内部構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１  信号増幅回路
２  基板
３  放熱板
１２  半導体チップ（第４パワートランジスタの）
１５  半導体チップ（第１トランジスタの）
１８  半導体チップ（第６パワートランジスタの）
Ｑ１  第１トランジスタ
Ｑ４  第４パワートランジスタ
Ｑ６  第６パワートランジスタ
【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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【図６】
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【図７】
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