(57)【要約】【課題】  複数のバイポーラトランジスタを並列接続した高周波電力増幅器において、熱的安定性を有し、高出力で低歪特性とする。【解決手段】  複数のバイポーラトランジスタ１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれのベース端子に、容量素子２ａ、２ｂ、２ｃを設け、更にバイポーラトランジスタ１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれのベース端子に、ダイオード素子３ａ、３ｂ、３ｃのアノード端子を接続し配置する。更に、ダイオード素子３ａ、３ｂ、３ｂのカソード端子を共通に接続し、その共通接続点に抵抗素子４を配置する。更に、共通接続点と接地点との間に容量素子５を配置する。ＲＦ信号を容量素子２ａ、２ｂ、２ｃを通して、またＤＣ電圧を抵抗素子４を通して、各トランジスタのベースへそれぞれ印加する。【選択図】        図４                                                
2005184707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバイポーラトランジスタと、
前記バイポーラトランジスタの各々に対して設けられ、一端が対応するバイポーラトランジスタのベース端子に接続され、他端が入力端子に接続された複数の容量素子と、
前記バイポーラトランジスタの各々に対して設けられ、一端が対応するバイポーラトランジスタのベース端子に接続され、他端が直流端子に接続された複数の非線形素子と、
を含むことを特徴とするトランジスタ増幅器。
【請求項２】
複数のバイポーラトランジスタと、
前記バイポーラトランジスタの各々に対して設けられ、一端が対応するバイポーラトランジスタのベース端子に接続され、他端が入力端子に接続された複数の容量素子と、
前記バイポーラトランジスタの各々に対して設けられ、一端が対応する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非線形素子と、
一端が前記非線形素子の各々の他端の共通接続点に接続され、他端が直流端子に接続された抵抗素子と、
を含むことを特徴とするトランジスタ増幅器。
【請求項３】
一端が前記共通接続点に接続され、他端が基準電位点に接続された容量素子を、更に含むことを特徴とする請求項１または２記載のトランジスタ増幅器。
【請求項４】
複数のバイポーラトランジスタと、
前記バイポーラトランジスタの各々に対して設けられ、一端が対応するバイポーラトランジスタのベース端子に接続され、他端が入力端子に接続された複数の容量素子と、
前記バイポーラトランジスタの各々に対して設けられ、一端が対応する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と、
一端が前記抵抗素子の各々の共通接続点に接続され、他端が直流端子に接続された抵抗素子と、
を含むことを特徴とするトランジスタ増幅器。
【請求項５】
一端が前記共通接続点に接続され、他端が基準電位点に接続された容量素子を、更に含むことを特徴とする請求項４記載のトランジスタ増幅器。
【請求項６】
前記バイポーラトランジスタの各々に対して設けられ、一端が対応する前記バイポーラトランジスタのベース端子に接続され、他端が前記基準電位点に接続された複数の非線形素子を、更に含むことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載のトランジスタ増幅器。
【請求項７】
前記非線形素子はダイオード素子で構成したことを特徴とする請求項１〜３，６いずれか記載のトランジスタ増幅器。
【請求項８】
前記非線形素子はダイオード素子と抵抗素子を直列に接続したことを特徴とする請求項１〜３，６いずれか記載のトランジスタ増幅器。
【請求項９】
前記ダイオード素子は前記バイポーラトランジスタのベース層とコレクタ層で構成したことを特徴とする請求項７または８記載のトランジスタ増幅器。
【請求項１０】
前記ダイオード素子は前記バイポーラトランジスタのベース層とコレクタ層とサブコレクタ層で構成したことを特徴とする請求項７または８記載のトランジスタ増幅器。
【請求項１１】
前記ダイオード素子は前記バイポーラトランジスタのベース層とエミッタ層で構成したことを特徴とする請求項７または８記載のトランジスタ増幅器。
【請求項１２】
前記ダイオード素子は前記バイポーラトランジスタのコレクタ層と金属で構成したことを特徴とする請求項７または８記載のトランジスタ増幅器。
【請求項１３】
前記抵抗素子はＷＳｉ，ＷＳｉＮ，ＴａＮ，ＮｉＣｒのいずれかで構成したことを特徴とする請求項２，４，８いずれか記載のトランジスタ増幅器。
【請求項１４】
前記抵抗素子は前記バイポーラトランジスタのエミッタ層、ベース層、コレクタ層、サブコレクタ層のいずれかで構成したことを特徴とする請求項２，４，８いずれか記載のトランジスタ増幅器。
【請求項１５】
前記抵抗素子は多結晶シリコン層で構成したことを特徴とする請求項２，４，８いずれか記載のトランジスタ増幅器。
【請求項１６】
複数のバイポーラトランジスタと、
前記複数のバイポーラトランジスタの各々に対して設けられ、一端が対応するバイポーラトランジスタのベース端子に接続され、他端が入力端子に接続された複数の容量素子と、
前記複数のバイポーラトランジスタの各々に対して設けられた複数の３端子型非線形素子とを含み、
前記複数の非線形素子の一端は対応するバイポーラトランジスタのベース端子に接続され、他の２端子は複数の直流端子に接続されていることを特徴とするトランジスタ増幅器。
【請求項１７】
前記非線形素子は、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１６記載のトランジスタ増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトランジスタ増幅器に関し、特に複数のバイポーラトランジスタが並列接続された高周波電力増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、移動体通信用の高周波電力増幅器には、ＧａＡｓ基板やＳｉ基板上に形成されるヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）が適用されている。バイポーラトランジスタを電力増幅器に適用する際に、図１０に示すような熱暴走を抑制するために、エミッタ端子またはベース端子に抵抗素子を付加し、温度上昇に伴う電流上昇とエミッタ・ベース間の電圧関係に負帰還作用を与えて、温度上昇による正帰還作用を相殺するバラスト抵抗法が従来から行われている。なお、図１０において、横軸はコレクタ・エミッタ電圧、縦軸はコレクタ電流を、それぞれ示している。
【０００３】
このバラスト抵抗法を用いる際に、高周波での損失を無くすために、図１１で示すようなバラスト抵抗１１と並列に容量素子１０を接続することが一般的である。すなわち、ＨＢＴ９のベースに抵抗素子１１を介してＤＣ（直流バイアス）電圧を印加すると共に、容量素子１０を介してＲＦ信号を印加するものである。ＨＢＴ９は温度が上昇すると電流利得が低下するため、高温での負帰還作用が大きくなるベースバラスト抵抗法が好まれている。更に、半導体基板上では、抵抗素子よりも容量素子の占有面積が大きいため、容量素子面積が小さくなるという点からも、ベースバラスト抵抗法が好まれている。
【０００４】
他方、増幅器を高出力化する場合、トランジスタセルを並列的に複数接続したマルチセルトランジスタ構成が用いられる。しかし、マルチセルトランジスタ構成を用いると、従来のバラスト抵抗法では、トランジスタセル間の熱的不均一動作により、図１２に示すような電流コラプスが生じ、所望の高出力特性が得られないという問題が生じる。
【０００５】
特許文献１には、このマルチセルトランジスタ構成のＨＢＴの高周波電力増幅器について開示されている。この技術では、図１３で示すように、各々のバイポーラトランジスタ１２ａ〜１２ｃのベース端子に抵抗素子１４ａ〜１４ｃと容量素子１３ａ〜１３ｃとをそれぞれ設け、これ等各抵抗素子１４ａ〜１４ｃを通して各トランジスタ１２ａ〜１２ｃにＤＣ電圧を印加し、各容量素子１３ａ〜１３ｃを通してＲＦ信号を印加することにより、抵抗素子の電位降下によって熱暴走とセル間熱不均一動作を抑制し、ＲＦ信号の損失を抑制する高周波電力増幅器が記載されている。
【特許文献１】米国特許第５，６０８，３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１１に示した単独のトランジスタ増幅器において、熱暴走を抑制するためにトランジスタ９に付加される抵抗値は、下式（１）で与えられる。
Ｒbb≧α・β・Ｖcc・Ｒth／ｎ・ｇm       ……（１）
ここで、Ｒbbはベースバラスト抵抗値、αは電流温度係数（Ａ／℃）、βは電流利得、Ｖccはコレクタ電圧（Ｖ）、Ｒthは熱抵抗（℃／Ｗ）、ｎはセル数、ｇm は相互コンダクタンス（Ｓ）である。
【０００７】
他方、図１３に示した並列接続トランジスタ増幅器において、セル間の熱不均一を抑制するための抵抗値は、セル間に生じた温度差を熱抵抗で近似すると、下式（２）で与えられる。
Ｒbb≧α・β・Ｖcc・（Ｒth1 −Ｒth2 ）／ｎ・ｇm     ……（２）
ここで、Ｒth1 は最大温度セルの熱抵抗、Ｒth2 は最小温度セルの熱抵抗である。
【０００８】
これ等（１），（２）式からわかるように、セル間の熱不均一動作を抑制するための抵抗よりも、熱暴走を抑制するための抵抗値が大きい。そのため、特許文献１では、セル間熱不均一動作の抑制という目的に対して、過剰な抵抗値を付加するため、新たな問題が生じる。その第１の問題は、出力電力の低下である。バラスト抵抗は、電流増加を抑制する効果を持っており、各々のトランジスタセルに流すことのできる最大電流値を低下させる。このことは結果的に、電力増幅器の最大出力電力を低下させるという問題を生じさせる。
【０００９】
そして、第２の問題は歪み特性の悪化である。ＣＤＭＡ変調信号に代表されるデジタル変調信号において、高周波電流の振幅は時間に依存して変化する。そのため、増幅器にデジタル変調信号が入力された際に生じた差周波電流（トランジスタの非直線性に起因するスプリアス成分の電流）がベースバラスト抵抗を通過した場合、トランジスタのベース端子に印加されるＤＣ電圧を変調する。このことは結果的に、バイアス点の変動を引き起こし、歪が悪化するという問題を生じる。
【００１０】
本発明の目的は、熱的安定性を維持しつつ高出力特性を有するトランジスタ増幅器を提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、熱的安定性を維持しつつ低歪特性を有するトランジスタ増幅器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による請求項１記載のトランジスタ増幅器は、複数のバイポーラトランジスタと、前記バイポーラトランジスタの各々に対して設けられ、一端が対応するバイポーラトランジスタのベース端子に接続され、他端が入力端子に接続された複数の容量素子と、前記バイポーラトランジスタの各々に対して設けられ、一端が対応するバイポーラトランジスタのベース端子に接続され、他端が直流端子に接続された複数の非線形素子とを含むことを特徴とする。
【００１３】
すなわち、増幅器に入力されるＲＦ信号レベルを増加させていくに従ってバイポーラトランジスタベース電流が増加するが、非線形素子端子間に生じる電位降下はベース電流に対して線形に増加することはない。そのために、トランジスタの過剰なベース電位の低下を抑制することができ、所望の高出力特性を得ることができる。またバイポーラトランジスタの各々に非線形素子を付加しているため、電流コラプスを抑制することが可能になる。
【００１４】
本発明による請求項２記載のトランジスタ増幅器は、複数のバイポーラトランジスタと、前記バイポーラトランジスタの各々に対して設けられ、一端が対応するバイポーラトランジスタのベース端子に接続され、他端が入力端子に接続された複数の容量素子と、前記バイポーラトランジスタの各々に対して設けられ、一端が対応する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非線形素子と、一端が前記非線形素子の各々の他端の共通接続点に接続され、他端が直流端子に接続された抵抗素子とを含むことを特徴とする。
【００１５】
すなわち、非線形素子を備えることで、請求項１における増幅器と同様な熱均一性並びに高出力特性を得ることができ、さらに抵抗を付加していることで、熱暴走をより抑制することが可能になる。
【００１６】
本発明による請求項３記載のトランジスタ増幅器は、一端が前記共通接続点に接続され、他端が基準電位点に接続された容量素子を、更に含むことを特徴とする。すなわち、請求項２記載のトランジスタ増幅器と同様な熱均一性と熱暴走抑制、並びに、高出力特性を得ることができ、さらに容量を付加していることで、抵抗をスプリアス電流成分が通過しないため、低歪な特性を得ることが可能になる。
【００１７】
本発明による請求項４記載のトランジスタ増幅器は、複数のバイポーラトランジスタと、前記バイポーラトランジスタの各々に対して設けられ、一端が対応するバイポーラトランジスタのベース端子に接続され、他端が入力端子に接続された複数の容量素子と、前記バイポーラトランジスタの各々に対して設けられ、一端が対応する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と、一端が前記抵抗素子の各々の共通接続点に接続され、他端が直流端子に接続された抵抗素子とを含むことを特徴とする。
【００１８】
すなわち、各々のトランジスタに付加した抵抗により熱不均一性を抑制し、潮流電圧端子と前記抵抗素子との間に付加した抵抗により熱暴走を抑制することが可能になる。さらに、熱暴走と熱不均一を個別に抑制することができるため、過剰な抵抗を付加することがなくなり、所望の高出力特性を得ることが可能になる。
【００１９】
また、本発明による請求項５記載のトランジスタ増幅器は、請求項４記載のトランジスタ増幅器において、一端が前記共通接続点に接続され、他端が基準電位点に接続された容量素子を、更に含むことを特徴とする。すなわち、熱均一性、並びに、熱暴走抑制、並びに、高出力特性を得ることができ、さらに容量を付加することで、熱均一性を得るための抵抗にのみスプリアス電流成分が通過するため、低歪な特性を得ることが可能になる。
【００２０】
また、本発明による請求項６記載のトランジスタ増幅器は、前述のトランジスタ増幅器において、複数のバイポーラトランジスタの各々に対して設けられ一端が前記バイポーラトランジスタのベース端子に接続され他端が基準電位点に接続された非線形素子を備える。すなわち、熱均一性、並びに、熱暴走抑制、並びに、高出力特性、並びに、低歪特性を得ることができ、さらに非線形素子を付加していることで、トランジスタセル間のＲＦ的な不均一動作により生じた歪を抑制することができる。
【００２１】
また、本発明による請求項１６記載のトランジスタ増幅器は、複数のバイポーラトランジスタの各々に対して設けられ、一端が対応するバイポーラトランジスタのベース端子に接続され、他端が入力端子に接続された複数の容量素子と、前記複数のバイポーラトランジスタの各々に対して設けられた複数の３端子型非線形素子とを含み、前記複数の非線形素子の一端は対応するバイポーラトランジスタのベース端子に接続され、他の２端子は複数の直流端子に接続されている。かかる構成により、請求項１記載のトランジスタ増幅器と同様な作用効果を有する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ＧａＡｓ基板やＳｉ基板上に形成される複数のバイポーラトランジスタを並列接続して構成したトランジスタ増幅器において、熱的安定性を有しかつ高出力で低歪み特性が得られるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の第一の実施の形態による高周波電力増幅器の構成図である。すなわち、３つのヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれのベース端子に、容量素子２ａ、２ｂ、２ｃが配置されている。さらに、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれのベース端子に、ダイオード素子３ａ、３ｂ、３ｃが、そのアノード端子を接続して配置されている。ＲＦ信号が容量素子２ａ、２ｂ、２ｃを通して、各トランジスタのベースへ印加され、またＤＣ電圧がダイオード素子３ａ、３ｂ、３ｃのカソード端子を通して、各トランジスタのベースへ印加されている。
【００２４】
このように高周波電力増幅器を構成することにより、セル間熱不均一動作を抑制し、高出力電力特性が得られるという効果がもたらされる。この効果を式を用いてさらに説明する。一般に、バラスト抵抗が付加されないバイポーラトランジスタは熱暴走を引き起こす。そのため熱暴走を抑制するために、バイポーラトランジスタのベース端子に抵抗素子を付加し、温度上昇に伴う電流上昇とエミッタ・ベース間の電圧関係に負帰還作用を与えて、温度上昇による正帰還作用を相殺することは前述した如くである。
【００２５】
しかしながら、高出力電力を得ようとして、ＲＦ入力信号レベルを大きくすると、ベース電流が急激に増加する。そのため、各々のトランジスタのベースエミッタ間には、下式（３）で示すように線形に電位降下が生じるため、所望の高出力電力が得られないという課題が生じる。
ΔＶbej ＝−ΔＩb ・Ｒbb      ……（３）
ここで、ΔＶbej は々のトランジスタにおけるベースエミッタ間電圧の変動した電圧分（Ｖ）、ΔＩb は各々のトランジスタにおけるベース電流が増加した電流分（Ａ）、Ｒbbは従来例における各々のトランジスタに付加されたベースバラスト抵抗（Ω）である。
【００２６】
そこで、図１に示すように、ベースバラスト抵抗素子の代わりに、ダイオード素子を各々のバイポーラトランジスタのベース端子に付加することで、各々のトランジスタのベースエミッタ間には下式（４）で示すような非線形な電位降下を生じさせることが可能になる。
ΔＶbej ＝（−１／Ｖt ）ｌｎΔＩb       ……（４）
ここで、Ｖt は室温の熱エネルギー（ｅＶ）である。
【００２７】
そのため図２に示すように、従来の抵抗素子に比べて、ベース電流が高い領域での電位降下を抑制することができるので、ＲＦ入力信号レベルを大きくしたとしても、所望の高出力電力を得ることができる。また、ダイオード素子は負帰還作用も有するため、各々のバイポーラトランジスタに付加することで、セル間の熱的均一性を得ることが可能になって、図１１に示した電流コラプスの問題も解決でき、熱的安定性を維持しつつ高出力特性が得られるのである。
【００２８】
本例における好ましいダイオード素子としては、バイポーラトランジスタのベース層とコレクタ層で形成したｐｎダイオード、バイポーラトランジスタのベース層とコレクタ層とサブコレクタ層で形成したｐｉｎダイオード、バイポーラトランジスタのベース層とエミッタ層で形成したｐｎダイオード、バイポーラトランジスタのコレクタ層と金属で形成したショットキーダイオードなどがあげられる。
【００２９】
図３は本発明の第二の実施の形態による高周波電力増幅器の構成図であり、図１と同等部分は同一符号にて示している。すなわち、３つのヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれのベース端子に、容量素子２ａ、２ｂ、２ｃが配置されている。さらに、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれのベース端子に、ダイオード素子３ａ、３ｂ、３ｂが、そのアノード端子を接続して配置されている。さらに、ダイオード素子３ａ、３ｂ、３ｃのカソード端子が共通に接続されて、その接続点に抵抗素子４が配置されている。ＲＦ信号が、容量素子２ａ、２ｂ、２ｃを通して、各トランジスタのベースへ印加され、ＤＣ電圧が、抵抗素子４及びダイオード素子３ａ〜３ｃを通して、各トランジスタのベースへ印加されている。
【００３０】
このように高周波電力増幅器を構成することにより、図１の第一の実施の形態の場合と同様に、セル間熱不均一動作を抑制し、高出力電力特性が得られるだけでなく、各々のトランジスタのベースエミッタ間に生じる電位降下は下式（５）で示すように、先の第一の実施の形態よりも熱暴走を抑制することが可能になるという効果がもたらされる。
ΔＶbej ＝（−１／Ｖt ）ｌｎΔＩb −ｎ・ΔＩb ・Ｒ4   ……（５）
ここで、Ｒ4 は抵抗素子４の抵抗値（Ω）、ｎはセル数である。
【００３１】
本例における好ましい抵抗素子は、ＷＳｉ、ＷＳｉＮ、ＴａＮ、ＮｉＣｒのいずれかで構成する。また、本例における好ましい抵抗素子は、バイポーラトランジスタのエミッタ層、ベース層、コレクタ層、サブコレクタ層のいずれかで構成したエピタキシャル抵抗層であり、好ましい抵抗素子は多結晶シリコン層である。
【００３２】
ここで、抵抗素子４の抵抗値は、図１２の回路と同一の熱暴走効果を得るためには、図１２の回路における抵抗素子１４ａ〜１４ｃのそれぞれの抵抗値の１／３の値でよいために、集積回路としての占有面積は、図１２の場合のそれに比較しても小さくすることが可能になり、更には、上述したように、熱暴走の抑制、セル間熱不均一の抑制及び高出力という効果を備えた高周波電力増幅器が得られることになる。
【００３３】
図４は本発明の第三の実施の形態による高周波電力増幅器の構成図であり、図１，３と同等部分は同一符号により示している。すなわち，３つのヘテロ接合バイポーラトランジスタ１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれのベース端子に、容量素子２ａ、２ｂ、２ｃが配置されている。さらに、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれのベース端子に、ダイオード素子３ａ、３ｂ、３ｃが、そのアノード端子を接続して配置されている。さらに、ダイオード素子３ａ、３ｂ、３ｃのカソード端子を共通に接続し、その共通接続点に抵抗素子４が配置されている。さらに、当該共通接続点と接地点との間に、容量素子５が配置されている。ＲＦ信号が、容量素子２ａ、２ｂ、２ｃを通して、各トランジスタのベース印加され、ＤＣ電圧が、抵抗素子４を通して、各トランジスタのベース印加されることは前述の実施の形態と同様である。
【００３４】
このように高周波電力増幅器を構成することにより、デジタル変調信号を入力した際に生じた差周波電流（トランジスタの非直線性に起因するスプリアス成分の電流）が、抵抗素子４を通ることなく容量素子５を通して接地されるので、先の第二の実施の形態よりも、低歪の特性を得ることができる。すなわち、本例によれば、熱暴走の抑制、セル間熱不均一の抑制、高出力及び低歪特性という全ての効果を備えた高周波電力増幅器が得られることになる。なお、図１の回路構成に、図４や図５に示した容量素子５を付加して、低歪特性を得る構成とすることことも可能である。
【００３５】
図５は本発明の第四の実施の形態による高周波電力増幅器の構成図であり、先の実施の形態と同等部分は同一符号にて示している。すなわち、３つのヘテロ接合バイポーラトランジスタ１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれのベース端子に、容量素子２ａ、２ｂ、２ｃが配置されている。さらに、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれのベース端子に、抵抗素子６ａ、６ｂ、６ｃが配置されている。さらに、抵抗素子６ａ、６ｂ、６ｃを共通に接続し、その共通接続点に抵抗素子４が配置されている。さらに、当該共通接続点と接地点との間に容量素子５が配置されている。ＲＦ信号が、容量素子２ａ、２ｂ、２ｃを通して、各トランジスタのベースに印加され、ＤＣ電圧が、抵抗素子４及び各抵抗
素子６ａ〜６ｃを通して、各トランジスタのベースに印加されている。
【００３６】
このように高周波電力増幅器を構成することにより、デジタル変調信号を入力した際に生じた差周波電流を、容量素子５で接地することが可能になる。熱的安定性を得るために従来例と同様な電位降下を生じさせる抵抗は下式（６）から得られるが、差周波電流が通過する抵抗はＲ６（６ａ、６ｂ、６ｃ）のみとなるため、従来例よりも低歪な特性を得ることができる。
ΔＶbej ＝−ΔＩb ・Ｒ6 −ｎ・ΔＩb ・Ｒ4
＝−ΔＩb ・（Ｒ6 ＋ｎ・Ｒ4 ）    ……（６）
ここで、Ｒ6 は抵抗素子６ａ、６ｂ、６ｃの各抵抗値（Ω）である。
【００３７】
図６は本発明の第五の実施形態による高周波電力増幅器の構成図であり、先の実施の形態と同等部分は同一符号にて示している。すなわち、３つのヘテロ接合バイポーラトランジスタ１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれのベース端子に、容量素子２ａ、２ｂ、２ｃが配置されている。さらに、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれのベース端子に、ダイオード素子３ａ、３ｂ、３ｃが、そのアノード端子を接続して配置されている。さらに、それぞれのダイオード素子のアノード端子に、抵抗素子６ａ、６ｂ、６ｃが配置されている。ＲＦ信号が、容量素子２ａ、２ｂ、２ｃを通して、各トランジスタのベース印加され、ＤＣ電圧が、各抵抗素子６ａ〜６ｃ及び各ダイオード素子３ａ〜３ｃを通して、各トランジスタのベース印加されている。
【００３８】
このように高周波電力増幅器を構成することにより、セル間熱不均一動作を抑制し、高出力電力特性が得られるだけでなく、各々のトランジスタのベースエミッタ間に生じる電位降下は下式（７）で示すように、先の第一の実施の形態よりも熱暴走を抑制することが可能になるという効果がもたらされる。
ΔＶbej ＝（−１／Ｖt ）ｌｎΔＩb −ｎΔＩb ・Ｒ6   ……（７）
また、ダイオード素子３ａ〜３ｃの抵抗成分があるために、抵抗素子６ａ〜６ｃの各抵抗値は、図１２の抵抗素子１４ａ〜１４ｃの各抵抗値よりも小とすることができ、よって集積回路化の際の占有面積をより小とすることが可能になる。なお、図６の構成に図４や図５の容量素子５を付加して、低歪特性とすることができることは明白である。
【００３９】
図７は本発明の第六の実施の形態による高周波電力増幅器の構成図であり、先の実施の形態と同等部分は同一符号により示している。すなわち、３つのヘテロ接合バイポーラトランジスタ１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれのベース端子に、容量素子２ａ、２ｂ、２ｃが配置されている。さらに、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれのベース端子に、ダイオード素子３ａ、３ｂ、３ｃが、そのアノード端子を接続して配置されている。さらに、ダイオード素子３ａ、３ｂ、３ｃのカソード端子を共通に接続し、その共通接続点に抵抗素子４が配置されている。
【００４０】
さらに、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれのベース端子に、ダイオード素子７ａ、７ｂ、７ｃが、そのアノード端子を接続して配置されており、ダイオード素子７ａ、７ｂ、７ｃのカソード端子が接地されている。さらに、それぞれのバイポーラトランジスタに接続されたダイオード素子を熱的に接続する。例えば、すなわちバイポーラトランジスタ１ａについて説明すると、当該トランジスタ１ａと、ダイオード素子３ａと、ダイオード素子７ａとを、熱的に結合させる。
【００４１】
また、図８に示すように、それぞれのダイオード素子７ａ、７ｂ、７ｃと接地との間に、抵抗素子８ａ、８ｂ、８ｃを接続してもよい。そして、ＲＦ信号が、容量素子２ａ、２ｂ、２ｃを通して、各トランジスタのベース印加され、ＤＣ電圧が、抵抗素子４及び各ダイオード素子３ａ〜３ｃを通して、各トランジスタのベースへ印加されている。
【００４２】
このように、図７または図８に示した如く高周波電力増幅器を構成することにより、熱的安定性、高出力電力特性、低歪特性が得られる。これはバイポーラトランジスタとダイオード素子とが、熱的に結合していることによる。バイポーラトランジスタと、それぞれのダイオード素子が熱的に結合しているため、例えば、トランジスタ１ａの接合温度が増加した際に、トランジスタ１ａ、ダイオード素子３ａ、ダイオード素子７ａの各閾値が低下する。トランジスタ１ａの閾値が低下することで、電流増加の正帰還がかかるが、ダイオード素子７ａの閾値が低下するために、トランジスタ１ａに対して負帰還がかかり、熱暴走が抑制されることになる。
【００４３】
更に、ダイオード３ａの閾値が低下するため、ダイオード３ａのカソード・アノード間の端子電圧が低下するため、過度の電流抑制を生じることがなく、高出力特性並びに低歪特性を得ることが可能になる。図７や図８の構成を図１や図６の構成に適用することができることは明白である。
【００４４】
上記各実施の形態においては、バイポーラトランジスタを３個並列接続した構成を示したが、これは単なる一例を開示するためのものであり、２以上の複数のトランジスタからなるトランジスタ増幅器に広く適用可能であることは明白である。また、非線形素子として、ダイオード素子を用いたが、ダイオード素子と同等の特性を有する素子を使用することができる。
【００４５】
図９は本発明の第７の実施の形態による高周波電力増幅器の構成図であり、先の実施の形態と同等部分は同一符号にて示している。すなわち、３つのヘテロ接合バイポーラトランジスタ１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれのベース端子に、容量素子２ａ、２ｂ、２ｃが配置されている。さらに、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれのベース端子に、３端子型の非線形素子としてのヘテロ接合バイポーラトランジスタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃが、そのエミッタ端子を接続して配置されている。ＲＦ信号が、容量素子２ａ、２ｂ、２ｃを通して、各トランジスタ１ａ、１ｂ、１ｃのベース印加される。そして、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのベース端子にＤＣ電圧が、また、このＤＣ電圧とは異なるＤＣ電圧（ＤＣ２）が、コレクタ端子に、それぞれ印加されている。なお、これ等ＤＣ電圧（ＤＣ及びＤＣ２）を同一電圧としても良く、この場合には、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、図１に示したダイオードと等価になるので、図１の構成に等しくなることは明白である。
【００４６】
かかる構成において、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃはのベース・エミッタ間電圧は式（４）と同等の特性を示すので、図１の実施の形態と同様の作用効果を奏することになる。なお、本実施の形態においても、図３、図４、図６〜図８の実施の形態を適用することができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る高周波電力増幅器の構成を示す図である。
【図２】ダイオード素子と抵抗素子をベース端子に付加した場合のベースエミッタ間電圧の変動した電圧分を示す図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態に係る高周波電力増幅器の構成を示す図である。
【図４】本発明の第三の実施の形態に係る高周波電力増幅器の構成を示す図である。
【図５】本発明の第四の実施の形態に係る高周波電力増幅器の構成を示す図である。
【図６】本発明の第五の実施の形態に係る高周波電力増幅器の構成を示す図である。
【図７】本発明の第六の実施の形態に係る高周波電力増幅器の構成を示す図である。
【図８】本発明の第六の実施の形態に係る高周波電力増幅器の構成を示す図である。
【図９】本発明の第七の実施の形態に係る高周波電力増幅器の構成を示す図である。
【図１０】バイポーラトランジスタの熱暴走を示す図である。
【図１１】従来のバイポーラトランジスタを用いた高周波電力増幅器の構成を示す図である。
【図１２】バイポーラトランジスタの電流コラプスを示す図である。
【図１３】従来のバイポーラトランジスタを用いた高周波電力増幅器の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ａ〜１ｃ、９、１５ａ〜１５ｃ  バイポーラトランジスタ
２ａ〜２ｃ、５、１０  容量素子
３ａ〜３ｃ、７ａ〜７ｂ  ダイオード素子
４、６ａ〜６ｃ、８ａ〜８ｃ、１１  抵抗素子
【図１】
2005184707.tif 000003
【図２】
2005184707.tif 000004
【図３】
2005184707.tif 000005
【図４】
2005184707.tif 000006
【図５】
2005184707.tif 000007
【図６】
2005184707.tif 000008
【図７】
2005184707.tif 000009
【図８】
2005184707.tif 000010
【図９】
2005184707.tif 000011
【図１０】
2005184707.tif 000012
【図１１】
2005184707.tif 000013
【図１２】
2005184707.tif 000014
【図１３】
2005184707.tif 000015