(57)【要約】【課題】  出力特性を劣化させることなく、熱暴走対策と温度特性補償とを行える電力増幅器を提供する。【解決手段】  並列接続されたヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）Ｑ１〜Ｑ３のベース端子にバイアス電圧を供給するために、抵抗ＲＢ１〜ＲＢ３と、ベース端子とコレクタ端子とが接続されたヘテロ接合バイポーラトランジスタＱＢ１〜ＱＢ３とを設け、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３の温度特性とバイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３の温度特性とを一致させる。このバイアス回路により、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３の温度特性を補償することができる。また、抵抗ＲＢ１〜ＲＢ３の抵抗値を小さくできるので、出力電力の低下を抑え、コラプス現象の発生を抑えることができる。【選択図】  図１
2005295057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のヘテロ接合バイポーラトランジスタを備えた電力増幅器であって、
エミッタ端子が接地されており、ベース端子から入力された信号を増幅してコレクタ端子から出力する、並列接続された複数の増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタと、
各前記増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタのベース端子にバイアス電圧を供給するバイアス回路とを備え、
前記バイアス回路は、
各前記増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタのベース端子を電源端子に接続する電源側回路と、
各前記増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタのベース端子と接地との間に設けられ、所定の方向に電流を通過させる複数の一方向性素子とを含むことを特徴とする、電力増幅器。
【請求項２】
前記一方向性素子が、ベース端子とコレクタ端子とが接続されたヘテロ接合バイポーラトランジスタであることを特徴とする、請求項１に記載の電力増幅器。
【請求項３】
前記一方向性素子を構成するヘテロ接合バイポーラトランジスタが、前記増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタと同じ構造を有することを特徴とする、請求項２に記載の電力増幅器。
【請求項４】
前記一方向性素子を構成するヘテロ接合バイポーラトランジスタが、前記増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタと同じ温度特性を有することを特徴とする、請求項２に記載の電力増幅器。
【請求項５】
前記一方向性素子が、ダイオードであることを特徴とする、請求項１に記載の電力増幅器。
【請求項６】
前記一方向性素子を構成するダイオードが、前記増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタと同じ温度特性を有することを特徴とする、請求項５に記載の電力増幅器。
【請求項７】
前記電源側回路は、一端が前記電源端子に共通して接続され、他端が各前記増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタのベース端子に接続された複数の抵抗素子を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電力増幅器。
【請求項８】
前記電源側回路は、一端が前記電源端子に接続され、他端が各前記増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタのベース端子に接続された抵抗素子を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電力増幅器。
【請求項９】
前記電源側回路は、各前記増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタのベース端子を、抵抗素子を介することなく前記電源端子に接続することを特徴とする、請求項１に記載の電力増幅器。
【請求項１０】
各前記増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタのベース端子に、入力信号の直流成分を除去する複数のコンデンサをさらに備えた、請求項１に記載の電力増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力増幅器に関し、より特定的には、並列接続された複数のヘテロ接合バイポーラトランジスタによって構成される増幅回路を備えた電力増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信機器の発達に伴い、高周波高出力デバイスの需要が大幅に伸びている。特に、携帯電話では、電池駆動で高出力動作と長時間通話とを実現するために、高効率で動作する高出力デバイスが必要とされている。すなわち、内部での電力損失を極力抑え、印加された直流電力を効率良く高周波電力に変換する高出力デバイスが必要とされている。
【０００３】
このような需要に応える高出力デバイスには、ＧａＡｓ半導体を用いた電界効果トランジスタが広く用いられている。また、近年、高出力デバイスにヘテロ接合バイポーラトランジスタ（Heterojunction Bipolar Transistor ：以下、ＨＢＴともいう）を用いることが注目されている。ＨＢＴは、化合物半導体のヘテロ接合を利用したバイポーラトランジスタであり、優れた高周波特性と高電流駆動能力とを有する。
【０００４】
高周波高出力デバイスは、高周波の大電力を出力するために、半導体基板上に、並列接続された複数のトランジスタを備えている。図７は、特許文献１に記載された、複数のＨＢＴを備えた電力増幅器の構成を示す回路図である。図７に示す電力増幅器９では、３個の増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３は、いずれも、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）である。これら増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース端子は、それぞれ、コンデンサＣＢ１〜ＣＢ３を介して入力端子ＰＩＮに接続される。
【０００５】
増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース端子には、所定のバイアス電圧が供給される。このバイアス電圧は、バイアス電源端子ＶＢに印加された電圧を、抵抗ＲＢ０とバイアス発生用トランジスタＱＢ０とで抵抗分割することにより生成される。バイアス発生用トランジスタＱＢ０は、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３と同じく、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）である。バイアス発生用トランジスタＱＢ０のコレクタ端子とベース端子とは接続される。このため、バイアス発生用トランジスタＱＢ０はダイオードとして機能する。
【０００６】
電力増幅器では、電源として与えられた直流電力の一部、あるいは、信号として出力される高周波電力の一部が、電力損失として熱に変換される。このため、複数のＨＢＴを備えた電力増幅器では、各ＨＢＴで発生した熱が相互に干渉して、特定のＨＢＴに熱が集中するために、熱が集中したＨＢＴではコレクタ電流が増大する現象（以下、コラスプ現象という）が発生することがある。このようなコラプス現象が発生すると、すべてのＨＢＴが均一に動作しなくなるので、利得の低下や電力効率の低下が生じ、場合によっては、素子の劣化や破壊などの原因にもなる。
【０００７】
電力増幅器９では、抵抗ＲＢ０およびバイアス発生用トランジスタＱＢ０からなるバイアス回路と、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース端子との間に、熱暴走を防止するための手段として、抵抗ＲＢ１〜ＲＢ３が挿入されている。また、バイアス発生用トランジスタＱＢ０には、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３と同じ温度特性を有するＨＢＴが使用される。これにより、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３の特性が温度によって変化しても、その変化分をバイアス回路の特性変化によって相殺することができる。したがって、電力増幅器９によれば、すべてのＨＢＴを均一に動作させ、コラスプ現象の発生を抑えることができる。
【特許文献１】米国特許第５６０８３５３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の電力増幅器では、各ＨＢＴのベース端子に直列に抵抗が挿入されている。このため、高出力動作時においてベース電流が増大したときに、この抵抗によってベース電位が低下し、出力電力が低下するという問題がある。
【０００９】
それ故に、本発明は、出力特性を劣化させることなく、熱暴走対策と温度特性補償とを行える電力増幅器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電力増幅器は、エミッタ端子が接地されており、ベース端子から入力された信号を増幅してコレクタ端子から出力する、並列接続された複数の増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタと、各増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタのベース端子にバイアス電圧を供給するバイアス回路とを備えている。バイアス回路は、各増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタのベース端子を電源端子に接続する電源側回路と、各増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタのベース端子と接地との間に設けられ、所定の方向に電流を通過させる複数の一方向性素子とを含んでいる。
【００１１】
一方向性素子としては、ベース端子とコレクタ端子とが接続されたヘテロ接合バイポーラトランジスタを使用することができる。このヘテロ接合バイポーラトランジスタは、増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタと同じ構造あるいは同じ温度特性を有することが好ましい。あるいは、一方向性素子として、ダイオードを使用することもできる。このダイオードは、増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタと同じ温度特性を有することが好ましい。
【００１２】
電源側回路としては、一端が電源端子に共通して接続され、他端が各増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタのベース端子に接続された複数の抵抗素子を含む回路を使用することができる。あるいは、電源側回路として、一端が電源端子に接続され、他端が各増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタのベース端子に接続された抵抗素子を含む回路や、各増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタのベース端子を、抵抗素子を介することなく電源端子に接続する回路を使用してもよい。
【００１３】
また、電力増幅器は、各増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタのベース端子に、入力信号の直流成分を除去する複数のコンデンサをさらに備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電力増幅器によれば、電源側回路と各一方向性素子とで抵抗分割を行うことにより、各増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタのベース端子に供給されるバイアス電圧を個別に生成することができる。また、このバイアス回路により、増幅用ヘテロ接合バイポーラトランジスタの温度特性補償を行うことができる。
【００１５】
また、バイアス電圧が印加されたときの一方向性素子の抵抗値は小さいので、これに応じて、電源側回路に含まれる抵抗の抵抗値を小さくすることができる。これにより、バイアス回路に含まれる抵抗によるベース電位の低下を抑え、出力電力の低下を抑えることができる。また、バイアス回路における熱の発生を抑え、コラスプ現象の発生を抑えることができる。
【００１６】
このように、本発明の電力増幅器によれば、出力特性を変化させることなく、熱暴走対策と温度特性補償とを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電力増幅器の構成を示す回路図である。図１に示す電力増幅器１は、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３と、コンデンサＣＢ１〜ＣＢ３と、抵抗ＲＢ１〜ＲＢ３と、バイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３と、入力端子ＰＩＮと、出力端子ＰＯＵＴと、バイアス電源端子ＶＢとを備えている。このうち、抵抗ＲＢ１〜ＲＢ３とバイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３とはバイアス回路を構成し、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３は増幅回路を構成する。
【００１８】
入力端子ＰＩＮからは、高周波信号（ＲＦ信号）が入力される。入力されたＲＦ信号は、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３によって構成される増幅回路で増幅され、増幅された信号が、出力端子ＰＯＵＴから出力される。バイアス回路は、バイアス電源端子ＶＢに印加された電圧に基づき、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース端子にバイアス電圧を供給する。
【００１９】
増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３は、いずれも、導電型がＮＰＮ型のヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）である。増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３は、並列接続された状態で、入力端子ＰＩＮから出力端子ＰＯＵＴに至る経路上に設けられる。より詳細には、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のエミッタ端子は、いずれも接地される。また、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のコレクタ端子は、いずれも出力端子ＰＯＵＴに接続される。さらに、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース端子は、それぞれ、コンデンサＣＢ１〜ＣＢ３を介して、入力端子ＰＩＮに接続される。コンデンサＣＢ１〜ＣＢ３は、入力されたＲＦ信号の直流成分を除去し、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３は、ベース端子から入力された信号（より詳細には、ベース端子から入力された信号から直流成分を除去した信号）を増幅してコレクタ端子から出力する。なお、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３はＨＢＴであるために、温度が上昇すると、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３の出力電流は増加する。
【００２０】
抵抗ＲＢ１〜ＲＢ３とバイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３とによって構成されるバイアス回路は、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３の１つ１つに対して個別にバイアス電圧を生成する。バイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３は、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３と同じく、いずれも、導電型がＮＰＮ型のヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）である。本実施形態では、バイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３として、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３と同じ構造を有するＨＢＴを使用する。同じ構造を有するＨＢＴを使用した場合、バイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３の温度特性は、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３の温度特性と一致する。
【００２１】
増幅用トランジスタＱ１のベース端子に供給されるバイアス電圧は、バイアス電源端子ＶＢに印加された電圧を、抵抗ＲＢ１とバイアス発生用トランジスタＱＢ１とで抵抗分割することにより生成される。より詳細には、バイアス電源端子ＶＢと増幅用トランジスタＱ１のベース端子との間には、抵抗ＲＢ１が設けられ、増幅用トランジスタＱ１のベース端子と接地との間には、バイアス発生用トランジスタＱＢ１が設けられる。バイアス発生用トランジスタＱＢ１のエミッタ端子は接地され、ベース端子とコレクタ端子とは、いずれも増幅用トランジスタＱ１のベース端子に接続される。ベース端子とコレクタ端子とが接続されたバイアス発生用トランジスタＱＢ１は、ダイオードとして機能する。
【００２２】
同様に、増幅用トランジスタＱ２のベース端子に供給されるバイアス電圧は、抵抗ＲＢ２とバイアス発生用トランジスタＱＢ２との抵抗分割により生成され、増幅用トランジスタＱ３のベース端子に供給されるバイアス電圧は、抵抗ＲＢ３とバイアス発生用トランジスタＱＢ３との抵抗分割により生成される。このように、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース端子に供給されるバイアス電圧は、一端がバイアス電源端子ＶＢに共通して接続され、他端が増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース端子のそれぞれに接続された抵抗ＲＢ１〜ＲＢ３を含む電源側回路と、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース端子と接地との間に設けられ、ダイオードとして機能するバイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３とによって生成される。
【００２３】
図２は、ダイオードとして機能するバイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３の電圧−抵抗特性を示す図である。図２において、横軸は電圧、縦軸は抵抗を表す。図２に示すように、バイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３の抵抗は、電圧がある値（図２では、約１．２５Ｖ；以下、境界値という）よりも小さい間は電圧に比例して増大するが、電圧が境界値を超えると急激に低下する。通常のＡ級またはＡＢ級の電力増幅器では、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース端子には、境界値よりも高いバイアス電圧（図２に示すバイアス電圧Ｖｂ）が供給される。
【００２４】
図３は、図２に示す電圧−抵抗特性が温度によって変動する様子を示す図である。図３に示すように、温度が上昇すると、電圧−抵抗間の関係を示す特性曲線は左側に移動し、これに伴い、バイアス電圧Ｖｂを印加したときの抵抗値は減少する。例えば、低温時、中温時および高温時の抵抗値をそれぞれＲＬ、ＲＭおよびＲＨとしたときに、これら３つの抵抗値は、ＲＬ、ＲＭ、ＲＨの順に小さくなる。
【００２５】
このように、電力増幅器１では、温度が上昇すると、バイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３の抵抗は減少する。また、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース端子に供給されるバイアス電圧は、それぞれ、抵抗ＲＢ１〜ＲＢ３とバイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３との抵抗分割によって生成され、バイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３は、各抵抗分割回路の接地側に設けられている。したがって、温度が上昇すると、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース端子に供給されるバイアス電圧は低下する。このように、バイアス回路は、温度が上昇したときに出力電流を減少させる作用を有する。よって、このバイアス回路により、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３の温度特性を補償することができる。
【００２６】
また、バイアス電源Ｖｂが印加されたときのバイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３の抵抗値は、比較的小さな値となる。このため、バイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３と共に抵抗分割回路を構成する抵抗ＲＢ１〜ＲＢ３の抵抗値を、従来の電力増幅器（図７）よりも小さくすることができる。したがって、抵抗ＲＢ１〜ＲＢ３によるベース電位の低下を抑え、出力電力の低下を抑えることができる。また、抵抗ＲＢ１〜ＲＢ３における熱の発生を抑え、コラプス現象の発生を抑えることができる。
【００２７】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る電力増幅器の構成を示す回路図である。図４に示す電力増幅器２は、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３と、コンデンサＣＢ１〜ＣＢ３と、抵抗ＲＢ０と、バイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３と、入力端子ＰＩＮと、出力端子ＰＯＵＴと、バイアス電源端子ＶＢとを備えている。本実施形態の構成要素のうち、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００２８】
電力増幅器２では、抵抗ＲＢ０とバイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３とが、バイアス回路を構成する。抵抗ＲＢ０の一端は、バイアス電源端子ＶＢに接続され、抵抗ＲＢ０の他端は、抵抗を介することなく、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース端子に接続される。
【００２９】
電力増幅器２では、増幅用トランジスタＱ１のベース端子に供給されるバイアス電圧は、バイアス電源端子ＶＢに印加された電圧を、抵抗ＲＢ０とバイアス発生用トランジスタＱＢ１とで抵抗分割することにより生成される。同様に、増幅用トランジスタＱ２のベース端子に供給されるバイアス電圧は、抵抗ＲＢ０とバイアス発生用トランジスタＱＢ２との抵抗分割により生成され、増幅用トランジスタＱ３のベース端子に供給されるバイアス電圧は、抵抗ＲＢ０とバイアス発生用トランジスタＱＢ３との抵抗分割により生成される。このように、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース端子に供給されるバイアス電圧は、一端がバイアス電源端子ＶＢに接続され、他端が増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース端子に接続された抵抗ＲＢ０を含む電源側回路と、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース端子と接地との間に設けられ、ダイオードとして機能するバイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３とによって生成される。
【００３０】
このように電力増幅器２は、第１の実施形態に係る電力増幅器１において抵抗ＲＢ１〜ＲＢ３を抵抗ＲＢ０に置換したものであり、第１の実施形態に係る電力増幅器１と同様に動作する。したがって、電力増幅器２に含まれるバイアス回路により、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３の温度特性を補償することができる。また、抵抗ＲＢ０の抵抗値を小さくすることにより、出力電力の低下を抑え、コラプス現象の発生を抑えることができる。
【００３１】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係る電力増幅器の構成を示す回路図である。図５に示す電力増幅器３は、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３と、コンデンサＣＢ１〜ＣＢ３と、バイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３と、入力端子ＰＩＮと、出力端子ＰＯＵＴと、バイアス電源端子ＶＢとを備えている。本実施形態の構成要素のうち、第２の実施形態と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３２】
電力増幅器３では、配線Ｗとバイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３とが、バイアス回路として機能する。増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のゲート端子は、抵抗を介することなく、配線Ｗによってバイアス電源端子ＶＢに接続される。このため、バイアス電源端子ＶＢに印加された電圧が、そのままバイアス電圧として増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース端子に供給される。
【００３３】
このように電力増幅器３は、第２の実施形態に係る電力増幅器２から抵抗ＲＢ０を除去したものであり、バイアス電源端子ＶＢに印加された電圧がそのままバイアス電圧となる点を除き、第２の実施形態に係る電力増幅器２と同様に動作する。したがって、電力増幅器３に含まれるバイアス回路により、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３の温度特性を補償することができる。また、バイアス回路に含まれる抵抗を除去することにより、出力電力の低下を抑え、コラプス現象の発生を抑えることができる。
【００３４】
以上に示すように、第１〜第３の実施形態に係る電力増幅器によれば、出力特性を劣化させることなく、熱暴走対策と温度特性補償とを行うことができる。
【００３５】
上記各実施形態に係る電力増幅器は、半導体基板上に形成される。図６は、第２の実施形態に係る電力増幅器２を、半導体基板上にレイアウトした結果を示す図である。図６には、電力増幅器２の構成要素（増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３と、コンデンサＣＢ１〜ＣＢ３と、抵抗ＲＢ０と、バイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３と、入力端子ＰＩＮと、出力端子ＰＯＵＴと、バイアス電源端子ＶＢ）に加えて、ビアホールＶＨと、配線Ｗ１１〜Ｗ１４、Ｗ２１、Ｗ２２、Ｗ３と、コンタクトＣＮとが描かれている。なお、図６では、図面の理解を容易にするため、配線Ｗ１３の一部（増幅用トランジスタＱ１のベース電極を覆う部分）と、配線Ｗ１４の一部（増幅用トランジスタＱ１のコレクタ電極を覆う部分）と、配線Ｗ２２の一部（バイアス発生用トランジスタＱＢ１、ＱＢ２を覆う部分）と、Ｗ３の一部（増幅トランジスタＱ１のエミッタ電極を覆う部分）とが省略されている。
【００３６】
図６において、配線Ｗ１１〜Ｗ１４は第１配線層の配線であり、配線Ｗ２１、Ｗ２２は第２配線層の配線である。異なる配線層の配線を接続する箇所には、コンタクトＣＮが設けられる。増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３およびバイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３は、それぞれ、ベース電極を１個、エミッタ電極を２個、コレクタ電極を２個備えている。増幅用トランジスタＱ１とバイアス発生用トランジスタＱＢ１とは、近接して配置される。同様に、増幅用トランジスタＱ２、Ｑ３とバイアス発生用トランジスタＱＢ２、ＱＢ３も、それぞれ、近接して配置される。
【００３７】
バイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３のコレクタ端子およびベース端子と、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース端子とは、配線Ｗ１３に接続される。配線Ｗ１３は、コンデンサＣＢ１〜ＣＢ３を介して、入力端子ＰＩＮに接続されるとともに、抵抗ＲＢ０を介して、バイアス電源端子ＶＢに接続される。また、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のコレクタ端子は配線Ｗ１４に接続され、配線Ｗ１４は出力端子ＰＯＵＴに接続される。さらに、バイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３のエミッタ端子と、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のエミッタ端子とは、配線Ｗ３に接続され、バイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３のエミッタ端子は、配線Ｗ２２にも接続される。配線Ｗ２２は、ビアホールＶＨに接続され、ビアホールＶＨを経由して、半導体基板の裏面に設けられた接地（グランド）に接続される。
【００３８】
これにより、入力端子ＰＩＮから入力されたＲＦ信号は、コンデンサＣＢ１〜ＣＢ３を経由して、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース端子に入力され、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３で増幅された信号が、出力端子ＰＯＵＴから出力される。また、抵抗ＲＢ０とバイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３とによって構成されるバイアス回路により、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース端子に所定のバイアス電圧が供給される。このようにして、第２の実施形態に係る電力増幅器２を得ることができる。また、図６に示すレイアウト結果から、抵抗ＲＢ０を除去することにより、第３の実施形態に係る電力増幅器３を得ることができ、抵抗ＲＢ０を除去し、配線Ｗ２１上に抵抗ＲＢ１〜ＲＢ３を設けることにより、第１の実施形態に係る電力増幅器１を得ることができる。
【００３９】
なお、上記各実施形態では、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３およびバイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３として、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）を使用することとしたが、これに代えて、ＨＢＴ以外の任意の種類のバイポーラトランジスタを使用してもよい。また、上記各実施形態では、バイアス回路の接地側に、ベース端子とエミッタ端子とが接続されたバイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３を設けることとしたが、これに代えて、バイアス回路の接地側に、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３と同じ温度特性を有するダイオードを設けてもよい。また、上記各実施形態では、電力増幅器は３個のＨＢＴを備えることとしたが、これに代えて、２個あるいは４個以上のＨＢＴを備えていてもよい。このような各種の変形例に係る電力増幅器が、上記各実施形態に係る電力増幅器と同じ効果を奏することは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の電力増幅器は、出力特性を劣化させることなく、熱暴走対策と温度特性補償とを行うことができるという特徴を有するので、無線通信機器に含まれる高周波高出力デバイスなどに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電力増幅器の構成を示す回路図
【図２】本発明の第１〜第３の実施形態に係る電力増幅器に含まれるバイアス発生用トランジスタの電圧−抵抗特性を示す図
【図３】図２に示す電圧−特性が温度によって変動する様子を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電力増幅器の構成を示す回路図
【図５】本発明の第３の実施形態に係る電力増幅器の構成を示す回路図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る電力増幅器のレイアウト結果を示す図
【図７】従来の電力増幅器の構成を示す回路図
【符号の説明】
【００４２】
１、２、３…電力増幅器
Ｑ１〜Ｑ３…増幅用トランジスタ
ＱＢ１〜ＱＢ３…バイアス発生用トランジスタ
ＲＢ０〜ＲＢ３…抵抗
ＣＢ１〜ＣＢ３…コンデンサ
ＶＢ…バイアス電源端子
ＰＩＮ…入力端子
ＰＯＵＴ…出力端子
Ｗ１１〜Ｗ１４、Ｗ２１、Ｗ２２、Ｗ３…配線
ＶＨ…ビアホール
【図１】
2005295057.tif 000003
【図２】
2005295057.tif 000004
【図３】
2005295057.tif 000005
【図４】
2005295057.tif 000006
【図５】
2005295057.tif 000007
【図６】
2005295057.tif 000008
【図７】
2005295057.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成17年1月14日(2005.1.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
電力増幅器では、電源として与えられた直流電力の一部、あるいは、信号として出力される高周波電力の一部が、電力損失として熱に変換される。このため、複数のＨＢＴを備えた電力増幅器では、各ＨＢＴで発生した熱が相互に干渉して、特定のＨＢＴに熱が集中するために、熱が集中したＨＢＴではコレクタ電流が増大する現象（以下、コラプス現象という）が発生することがある。このようなコラプス現象が発生すると、すべてのＨＢＴが均一に動作しなくなるので、利得の低下や電力効率の低下が生じ、場合によっては、素子の劣化や破壊などの原因にもなる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
電力増幅器９では、抵抗ＲＢ０およびバイアス発生用トランジスタＱＢ０からなるバイアス回路と、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース端子との間に、熱暴走を防止するための手段として、抵抗ＲＢ１〜ＲＢ３が挿入されている。また、バイアス発生用トランジスタＱＢ０には、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３と同じ温度特性を有するＨＢＴが使用される。これにより、増幅用トランジスタＱ１〜Ｑ３の特性が温度によって変化しても、その変化分をバイアス回路の特性変化によって相殺することができる。したがって、電力増幅器９によれば、すべてのＨＢＴを均一に動作させ、コラプス現象の発生を抑えることができる。
【特許文献１】米国特許第５６０８３５３号明細書
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、バイアス電圧が印加されたときの一方向性素子の抵抗値は小さいので、これに応じて、電源側回路に含まれる抵抗の抵抗値を小さくすることができる。これにより、バイアス回路に含まれる抵抗によるベース電位の低下を抑え、出力電力の低下を抑えることができる。また、バイアス回路における熱の発生を抑え、コラプス現象の発生を抑えることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
また、バイアス電圧Ｖｂが印加されたときのバイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３の抵抗値は、比較的小さな値となる。このため、バイアス発生用トランジスタＱＢ１〜ＱＢ３と共に抵抗分割回路を構成する抵抗ＲＢ１〜ＲＢ３の抵抗値を、従来の電力増幅器（図７）よりも小さくすることができる。したがって、抵抗ＲＢ１〜ＲＢ３によるベース電位の低下を抑え、出力電力の低下を抑えることができる。また、抵抗ＲＢ１〜ＲＢ３における熱の発生を抑え、コラプス現象の発生を抑えることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電力増幅器の構成を示す回路図
【図２】本発明の第１〜第３の実施形態に係る電力増幅器に含まれるバイアス発生用トランジスタの電圧−抵抗特性を示す図
【図３】図２に示す電圧−抵抗特性が温度によって変動する様子を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電力増幅器の構成を示す回路図
【図５】本発明の第３の実施形態に係る電力増幅器の構成を示す回路図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る電力増幅器のレイアウト結果を示す図
【図７】従来の電力増幅器の構成を示す回路図