(57)【要約】【課題】  トランジスタ素子間の温度差に起因するトランジスタ素子の破壊を防止できるにも拘わらず、占有面積の少ないトランジスタ回路をを実現する。【解決手段】  高周波電力増幅器１には、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に設けられ、互いに並列に設けられた複数のトランジスタ対１１と、各トランジスタ対１１に対応して設けられ、それぞれに対応するトランジスタ対１１と上記入力端子Ｔｉｎとの間に設けられたコンデンサ１２と、各トランジスタ対１１に対応して設けられ、それぞれに対応するトランジスタ対１１と、ベースバイアス端子Ｔｂｂとの間に設けらたバラスト抵抗１３とが設けられている。また、上記トランジスタ対１１は、互いに並列に接続され、しかも、それぞれが互いに隣接するように配置されたトランジスタ２１・２２から構成されている。【選択図】  図１
2005167605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに隣接する２つのトランジスタ素子からなるトランジスタ素子の組を複数備え、
上記各トランジスタ素子の組を構成するトランジスタ素子同士は、互いに並列に接続されていると共に、上記各トランジスタ素子の組同士は、互いに並列に接続されており、
上記各トランジスタ素子の組に対応して設けられた抵抗素子および容量素子を備えていると共に、
並列接続するために互いに接続された、上記２つのトランジスタ素子のベース端子は、当該両トランジスタ素子からなるトランジスタ素子の組に対応する抵抗素子を介して、上記各トランジスタ素子の組の複数に共通に設けられたベースバイアス端子に接続されていると共に、上記両トランジスタ素子のベース端子は、当該両トランジスタ素子からなるトランジスタ素子の組に対応する容量素子を介して、上記各トランジスタ素子の組の複数に共通に設けられた入力端子に接続されていることを特徴とするトランジスタ回路。
【請求項２】
上記トランジスタ素子の組を構成するトランジスタ素子同士は、互いに同じ形状、かつ、互いに同じ大きさに形成されていることを特徴とする請求項１記載のトランジスタ回路。
【請求項３】
互いに隣接する複数のトランジスタ素子からなるトランジスタ素子の組を複数備え、
上記各トランジスタ素子の組を構成するトランジスタ素子同士は、互いに並列に接続されていると共に、上記各トランジスタ素子の組同士は、互いに並列に接続されており、
さらに、上記各トランジスタ素子の組に含まれるトランジスタ素子を構成する部材同士は、互いに対称に配置されていると共に、
上記各トランジスタ素子の組に対応して設けられた抵抗素子および容量素子を備えており、
上記各トランジスタ素子の組に含まれる各トランジスタ素子のベース端子は、互いに接続されていると共に、当該トランジスタ素子の組に対応する抵抗素子を介して、上記各トランジスタ素子の組の複数に共通に設けられたベースバイアス端子へ、当該トランジスタ素子の組に対応する容量素子を介して、上記各トランジスタ素子の組の複数に共通に設けられた入力端子へ、それぞれ接続されていることを特徴とするトランジスタ回路。
【請求項４】
上記各トランジスタ素子は、ヘテロ接合された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、２または３記載のトランジスタ回路。
【請求項５】
上記トランジスタ回路は、上記入力端子に入力された高周波信号を、上記各トランジスタ素子により電力増幅して出力する高周波電力増幅器であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載のトランジスタ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに並列に接続されたトランジスタ素子を有し、例えば、高周波電力増幅器などとして好適に用いられるトランジスタ回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、携帯電話機などの携帯無線通信機器、あるいは、無線ＬＡＮ用の機器に代表されるワイヤレスデータ通信用の機器など、高周波帯域を用いて無線通信する機器が急速に普及している。
【０００３】
これらの機器は、無線信号を送信するために、高周波信号を電力増幅する高周波電力増幅器を、その信号送信部に備えているが、当該高周波電力増幅器には、より多くの電力を出力するために、出力段トランジスタとして、互いに並列に配置された、複数のトランジスタが設けられている。
【０００４】
ここで、仮に、図６に示す高周波電力増幅器１０１のように、複数のトランジスタ１１１のコレクタを出力端子Ｔｏｕｔへ接続し、それぞれのエミッタ端子を接地すると共に、それぞれのベース端子を高周波入力用のコンデンサ１１２を介して入力端子Ｔｉｎへ接続する構成において、各トランジスタ１１１のベース端子を、それぞれに共通のベースバイアス端子Ｔｂｂへ直接接続すると、互いに並列に接続されたトランジスタ１１１間の温度差が、ベースバイアスへフィードバックされ、温度の高い部分のコレクタ電流が異常に増加する虞れがある。この場合は、高周波電力増幅器１０１を構成する全トランジスタ１１１…の一部に電流が集中してしまうので、高周波電力増幅器１０１の増幅率が低下するばかりではなく、電流が集中したトランジスタ１１１が破損する虞れがある。
【０００５】
したがって、実際には、後述の特許文献１では、電流の集中を防ぐために、図７に示す高周波電力増幅器１０１ａのように、各トランジスタ１１１に対応するコンデンサ１１２を設け、各トランジスタ１１１のベース端子を、それぞれに対応するコンデンサ１１２を介して、入力端子Ｔｉｎへ接続すると共に、トランジスタ１１１毎にバラスト抵抗１１３を設け、各トランジスタ１１１のベース端子を、それぞれに対応するバラスト抵抗１１３を介して、ベースバイアス端子Ｔｂｂへ接続している。上記高周波電力増幅器１０１ａは、例えば、図８に示すように、レイアウトされており、トランジスタ１１１のベース端子１１１ｂは、コンデンサ１１２の一方の電極１１２ａに接続されると共に、バラスト抵抗１１３としての抵抗領域Ａ１１３を介して、ベースバイアス端子Ｔｂｂに接続されている。なお、コンデンサ１１２の他方の電極１１２ｂは、入力端子Ｔｉｎに接続されている。
【０００６】
当該構成では、温度上昇によって、ベース電流ＩｂがΔＩｂだけ増加しようとすると、上記バラスト抵抗１１３による電圧降下が、ΔＩｂ×Ｒ１１３だけ増加するので、トランジスタ１１１のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅが、ΔＩｂ×Ｒ１１３だけ低下する。この結果、各トランジスタ１１１において、温度上昇によるコレクタ電流の増加を補償でき、上述した不具合、すなわち、トランジスタ１１１間の温度差がベースバイアスにフィードバックされることによるトランジスタ素子の破壊を防止できる。なお、Ｒ１１３は、バラスト抵抗１１３の抵抗値である。
【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】
【０００７】
しかしながら、上記従来の構成では、互いに並列に接続されるトランジスタの１つ１つに、バラスト抵抗およびコンデンサが設けられているため、トランジスタ回路を構成する素子の数が多くなってしまう。
【０００８】
さらに、上記トランジスタ回路を、トランジスタなどの能動素子とコンデンサおよび抵抗などの受動素子とを半導体基板上に集積した集積回路によって実現した場合、素子数が増加すると、トランジスタ回路の占有面積が増加してしまう。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、トランジスタ素子間の温度差に起因するトランジスタ素子の破壊を防止できるにも拘わらず、占有面積の少ないトランジスタ回路を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るトランジスタ回路は、上記課題を解決するため、隣接する２つのトランジスタ素子からなるトランジスタ素子の組を複数備え、上記各トランジスタ素子の組を構成するトランジスタ素子同士は、互いに並列に接続されていると共に、上記各トランジスタ素子の組同士は、互いに並列に接続されており、上記各トランジスタ素子の組に対応して設けられた抵抗素子および容量素子を備えていると共に、並列接続するために互いに接続された、上記２つのトランジスタ素子のベース端子は、当該両トランジスタ素子からなるトランジスタ素子の組に対応する抵抗素子を介して、上記各トランジスタ素子の組に共通のベースバイアス端子に接続されていると共に、上記両トランジスタ素子のベース端子は、当該両トランジスタ素子からなるトランジスタ素子の組に対応する容量素子を介して、上記各トランジスタ素子の組に共通の入力端子に接続されていることを特徴としている。
【００１１】
上記構成では、上記抵抗素子および容量素子が、トランジスタ素子毎ではなく、トランジスタ素子の組毎に設けられているので、それらを、トランジスタ素子毎に設ける構成よりも、トランジスタ回路に必要な抵抗素子および容量素子の数を削減でき、トランジスタ回路の占有面積を縮小できる。
【００１２】
ここで、容量素子を介して入力端子に接続されたベース端子同士を、抵抗素子を介さず互いに接続していると、トランジスタ素子間の温度差が、ベースバイアスへフィードバックされることがある。この場合、温度の高いトランジスタ素子のコレクタ電流が異常に増加していくので、複数のトランジスタ素子のうちの１つへ電流が集中して、当該トランジスタ素子が破壊される虞れがある。
【００１３】
これに対して、上記構成では、抵抗素子を介さずにベース端子同士が接続されているトランジスタ素子は、トランジスタ素子の組を構成する２つのトランジスタ素子のみであり、それらは、互いに隣接して配置されているため非常に良く特性が揃っている。
【００１４】
したがって、トランジスタ回路を構成する各トランジスタ素子のベース端子を抵抗素子を介さず、互いに接続する構成と比較して、コレクタ電流が比較的高い電流密度になるように駆動しても、ベースが互いに直接接続されたトランジスタ素子間の温度差に起因する不具合の発生、すなわち、温度差がベースバイアスにフィードバックされることによるトランジスタ素子の破壊を防止できる。
【００１５】
これらの結果、各トランジスタ素子毎に抵抗素子を設ける構成と略同様に、トランジスタ素子間の温度差に起因するトランジスタ素子の破壊を防止できるにも拘わらず、当該構成よりも占有面積の少ないトランジスタ回路を実現できる。
【００１６】
なお、トランジスタ素子の組は、それぞれに対応する抵抗素子を介して、ベースバイアス端子に接続されているので、トランジスタ素子の組間の温度差に起因するベース電流のバラツキが補償される。したがって、出力電力を増大させるために、トランジスタ回路を構成するトランジスタ素子の数を増加させたとしても、トランジスタ素子の組同士の温度差が、ベースバイアスにフィードバックされることによるトランジスタ素子の破壊は、発生しない。
【００１７】
さらに、上記構成に加えて、上記トランジスタ素子の組を構成するトランジスタ素子同士は、互いに同じ形状、かつ、互いに同じ大きさに形成されていてもよい。
【００１８】
当該構成では、トランジスタ素子の組に含まれるトランジスタ素子同士が、互いに同じ形状、かつ、互いに同じ大きさに形成されているので、それらを互いに異なるように形成する構成と比較して、両トランジスタ素子の温度差の発生、および、両トランジスタ素子の不均一な動作を抑制でき、より確実にトランジスタ素子の破壊を防止できる。
【００１９】
また、本発明に係るトランジスタ回路は、上記課題を解決するために、隣接する複数のトランジスタ素子からなるトランジスタ素子の組を複数備え、上記各トランジスタ素子の組を構成するトランジスタ素子同士は、互いに並列に接続されていると共に、上記各トランジスタ素子の組同士は、互いに並列に接続されており、さらに、上記各トランジスタ素子の組に含まれるトランジスタ素子を構成する部材同士は、互いに対称に配置されていると共に、上記各トランジスタ素子の組に対応して設けられた抵抗素子および容量素子を備えており、上記各トランジスタ素子の組に含まれる各トランジスタ素子のベース端子は、互いに接続されていると共に、当該トランジスタ素子の組に対応する抵抗素子を介して、上記各トランジスタ素子の組に共通のベースバイアス端子へ、当該トランジスタ素子の組に対応する容量素子を介して、上記各トランジスタ素子の組に共通の入力端子へ、それぞれ接続されていることを特徴としている。
【００２０】
当該構成では、上記トランジスタ回路と同様に、トランジスタ素子毎ではなく、トランジスタ素子の組毎に抵抗素子および容量素子が設けられているので、トランジスタ回路の占有面積を縮小できる。
【００２１】
さらに、上記各トランジスタ素子の組に含まれるトランジスタ素子は、隣接して配置されていると共に、これらのトランジスタ素子を構成する部材同士、より詳細には、例えば、電極同士（ベース電極同士など）、および、領域同士（エミッタ領域などの）などのように、互いに対応する部材同士は、互いに対称に配置されている。したがって、上述のトランジスタ回路と同様に、トランジスタ回路を構成する各トランジスタ素子のベース端子を抵抗素子を介さず、互いに接続する構成と比較して、コレクタ電流が比較的高い電流密度になるように駆動しても、ベースが互いに直接接続されたトランジスタ素子間の温度差に起因する不具合の発生を防止できる。
【００２２】
これらの結果、各トランジスタ素子毎に抵抗素子を設ける構成と略同様に、トランジスタ素子間の温度差に起因するトランジスタ素子の破壊を防止できるにも拘わらず、当該構成よりも占有面積の少ないトランジスタ回路を実現できる。
【００２３】
さらに、上記構成に加えて、上記各トランジスタ素子は、ヘテロ接合されたバイポーラ・トランジスタであってもよい。当該構成では、各トランジスタ素子がヘテロ接合されたバイポーラトランジスタであり、通常のバイポーラ・トランジスタよりもベース抵抗が低く、利得が大きい。したがって、利得の大きなトランジスタ回路を実現できる。
【００２４】
また、上記構成に加えて、上記トランジスタ回路は、上記入力端子に入力された高周波信号を、上記各トランジスタ素子により電力増幅して出力する高周波電力増幅器であってもよい。
【００２５】
ここで、上記構成のトランジスタ回路は、各トランジスタ素子毎に抵抗素子を設ける構成と略同様に、トランジスタ素子間の温度差に起因するトランジスタ素子の破壊を防止できるにも拘わらず、当該構成よりも占有面積が少ないので、高周波電力増幅器として好適に使用できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のトランジスタ回路は、以上のように、トランジスタ素子の組毎に抵抗素子および容量素子を設けているので、トランジスタ素子間の温度差に起因する不具合の発生を抑制できるにも拘わらず、占有面積を縮小でき、高周波電力増幅器などとして、好適に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の一実施形態について図１ないし図５に基づいて説明すると以下の通りである。すなわち、本実施形態に係る高周波電力増幅器は、回路の占有面積が比較的小さいにも拘わらず、高周波信号を電力増幅して出力する回路であって、例えば、携帯電話に代表される携帯無線通信用の機器や、無線ＬＡＮに代表されるワイヤレスデータ通信用の機器など、高周波帯域を利用した無線通信機器の信号送信部の回路として、好適に用いられる。
【００２８】
上記高周波電力増幅器（トランジスタ回路）１は、ウェハプロセスによって作成されるバイポーラトランジスタを用いた高周波電力増幅用集積回路技術によって製造されており、当該高周波電力増幅器１には、図１に示すように、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に設けられ、互いに並列に設けられた複数のトランジスタ対（トランジスタ素子の組）１１と、各トランジスタ対１１に対応して設けられ、それぞれに対応するトランジスタ対１１および上記入力端子Ｔｉｎの間に設けられたコンデンサ（容量素子）１２と、各トランジスタ対１１に対応して設けられ、それぞれに対応するトランジスタ対１１およびベースバイアス端子Ｔｂｂの間に設けらたバラスト抵抗（抵抗素子）１３とが設けられている。
【００２９】
上記トランジスタ対１１は、互いに並列に接続され、しかも、それぞれが互いに隣接するように配置されたトランジスタ（トランジスタ素子）２１・２２から構成されている。より詳細には、トランジスタ対１１を構成するトランジスタ２１・２２のベースは、互いに接続されており、当該トランジスタ対１１に対応するコンデンサ１２を介して、入力端子Ｔｉｎに接続されていると共に、当該トランジスタ対１１に対応するバラスト抵抗１３を介してベースバイアス端子Ｔｂｂに接続されている。一方、両トランジスタ２１・２２のコレクタは、それぞれ出力端子Ｔｏｕｔに接続されていると共に、両トランジスタ２１・２２のエミッタは、それぞれ接地されている。
【００３０】
ここで、上記両トランジスタ２１・２２は、上記高周波電力増幅器１が、より大きな電流密度のコレクタ電流を出力する場合でも正常に動作できるように、互いに同じ形状かつ同じ寸法であることが望ましい。さらに、線対称や点対称など、両トランジスタ２１・２２が互いに対称な形状であることが望ましい。
【００３１】
また、本実施形態に係る高周波電力増幅器１は、高い動作周波数において、高利得かつ高効率を得ることができるように、例えば、化合物半導体ＨＢＴ（ヘテロジャンクション・バイポーラ・トランジスタ）によるＭＭＩＣ（マイクロ波モノリシック集積回路）として実現されている。
【００３２】
上記構成の高周波電力増幅器１は、例えば、図２に示すレイアウトで形成されている。すなわち、あるトランジスタ対１１において、トランジスタ２１・２２は、互いに隣接するように（より厳密には、各素子の素子分離領域を介して隣接するように）配置されている。また、両トランジスタ２１・２２は、中心線Ｌ１を中心に、線対称になるように配置されている。さらに、両トランジスタ２１・２２のベース端子同士（Ｔ２１ｂおよびＴ２２ｂ）は、互いに接続されていると共に、コレクタ端子同士（Ｔ２１ｃおよびＴ２２ｃ）は、互いに接続されており、エミッタ端子同士（Ｔ２１ｅおよびＴ２２ｃ）は、互いに接続されている。
【００３３】
また、上記互いに接続されたベース端子Ｔ２１ｂおよびＴ２２ｂは、コンデンサ１２の一方の電極Ｔ１２ａに接続されていると共に、他方の電極Ｔ１２ｂには、上記入力端子Ｔｉｎに接続されている。一方、上記互いに接続されたベース端子Ｔ２１ｂおよびＴ２２ｂは、バラスト抵抗１３としての抵抗領域Ａ１３を介して、ベースバイアス端子Ｔｂｂに接続されている。
【００３４】
上記の高周波電力増幅器１は、図７および図８に示す特許文献１の構成、すなわち、トランジスタ１１１毎に、コンデンサ１１２およびバラスト抵抗１１３を設ける従来の構成とは異なって、トランジスタ対１１毎に、高周波信号に対する入力損失を低減するためのコンデンサ１２と電流集中防止用のバラスト抵抗１３とを備えている。したがって、上記従来の構成よりも、回路の占有面積を縮小でき、当該回路を含む集積回路のチップサイズを小さくすることができる。
【００３５】
より詳細には、トランジスタ１１１の数と、トランジスタ２１および２２の数の合計とが互いに同じ場合で比較すると、バラスト抵抗１３の数は、バラスト抵抗１１３の数と比較して半分になる。また、トランジスタ１１１の特性と、トランジスタ２１および２２の特性とが互いに同じであれば、バラスト抵抗１３に必要な抵抗値は、バラスト抵抗１１３に必要な抵抗値の半分である。したがって、バラスト抵抗１３とバラスト抵抗１１３とを同等の工程、より詳細には、互いに同じ材料（比抵抗率が互いに同じ材料）を用いて、バラスト抵抗の厚みが互いに同じになるような工程によって製造したとすると、バラスト抵抗１３の線幅は、バラスト抵抗１１３の２倍に広げればよく、バラスト抵抗１３の占有面積は、バラスト抵抗１１３の２倍となる。したがって、抵抗体の占有面積だけを比較すると、高周波電力増幅器１における全てのバラスト抵抗１３の占有面積と、高周波電力増幅器１０１ａにおける全てのバラスト抵抗１１３の占有面積とは等しい。
【００３６】
ところが、バラスト抵抗には、実際には、抵抗体、および、それを挟むように配された電極だけではなく、例えば、電極の一方を他の部材（例えば、ベースバイアス端子Ｔｂｂ）と接続するための接続部、あるいは、電極の他方を他の部材（図１の場合は、トランジスタ対１１、図７の場合は、トランジスタ１１１など）と接続するための接続部が設けられている。
【００３７】
したがって、バラスト抵抗の占有面積に、抵抗体の占有面積だけではなく、他の部材との接続のために不可欠な接続部の面積も含めて比較すると、高周波電力増幅器１における全てのバラスト抵抗１３の占有面積は、高周波電力増幅器１０１ａにおける全てのバラスト抵抗１１３の占有面積よりも縮小されている。また、それに伴なって、バラスト抵抗１３と他の部材とを接続するための配線の数も少なくなるので、配線の占有面積も縮小される。
【００３８】
また、コンデンサ１２については、コンデンサ１２の数は、バラスト抵抗１３と同様に、コンデンサ１１２の数の半分に抑えることができる一方で、トランジスタ１１１の特性と、トランジスタ２１および２２の特性とが互いに同じであれば、コンデンサ１２に必要な静電容量値は、コンデンサ１１２に必要な静電容量値の２倍になる。
【００３９】
ここで、コンデンサ１２とコンデンサ１１２とを同等の工程、より詳細には、互いに同じ材料（例えば、誘電率などが互いに同じ材料）を用いて、コンデンサの誘電体の厚みが互いに同じになるような工程によって製造したとすると、コンデンサ１２は、２倍の静電容量を必要とするので、コンデンサ１２の誘電体の占有面積は、コンデンサ１１２の誘電体の占有面積の２倍になる。したがって、誘電体の占有面積だけを比較すると、高周波電力増幅器１における全てのコンデンサ１２の占有面積と、高周波電力増幅器１０１ａにおける全てのコンデンサ１１２の占有面積とは等しい。
【００４０】
ところが、上記バラスト抵抗の場合と同様に、コンデンサには、実際には、誘電体、および、それを挟むように配された電極だけではなく、例えば、電極の一方を他の部材（例えば、入力端子Ｔｉｎ）と接続するための接続部、あるいは、電極の他方を他の部材（図１の場合は、トランジスタ対１１、図７の場合は、トランジスタ１１１など）と接続するための接続部が設けられている。
【００４１】
したがって、コンデンサの占有面積に、誘電体の占有面積だけではなく、他の部材との接続のために不可欠な接続部の面積も含めて比較すると、高周波電力増幅器１における全てのコンデンサ１２の占有面積は、高周波電力増幅器１０１ａにおける全てのコンデンサ１１２の占有面積よりも縮小されている。また、それに伴なって、コンデンサ１２と他の部材とを接続するための配線の数も少なくなるので、配線の占有面積も縮小される。
【００４２】
ここで、図２および図８では、トランジスタ（２１・２２または１１１）を合計４つしか図示していないが、高い出力電力を得るためには、高周波電力増幅器に４以上のトランジスタを設けることが多く、高周波電力増幅器の回路全体の面積に対して、これらのトランジスタからなるトランジスタ配列の面積が占める比率も高くなることが多い。
【００４３】
本実施形態に係る高周波電力増幅器１では、上述したように、コンデンサ１２およびバラスト抵抗１３のための占有面積を縮小できるので、トランジスタ配列を構成するトランジスタ２１・２２間の距離を短縮でき、トランジスタ配列全体の占有面積も縮小できる。例えば、図２および図８のレイアウトでは、各トランジスタを横方向（図中、Ｘに沿った方向）に並べて配していると共に、入力端子Ｔｉｎから出力端子Ｔｏｕｔまでの距離を短くして損失を減らすために、コンデンサ（１２または１１２）の縦方向の長さ（上記Ｘ方向に直行する方向）の長さを一定の値に維持している。したがって、図２および図８を比較すると明らかなように、高周波電力増幅器１では、高周波電力増幅器１０１ａに比較して、トランジスタ間の距離を短くすることができる。なお、図２の例では、トランジスタ間の距離は、例えば、５０〜７５〔μｍ〕程度にまで短縮されている。この結果、上記レイアウトでは、トランジスタ配列の占有面積を削減できると共に、トランジスタ配列および高周波電力増幅器の横方向の長さも短縮できる。
【００４４】
一方、本実施形態に係る高周波電力増幅器１では、図７に示す高周波電力増幅器１０１ａとは異なり、トランジスタ対１１を構成する両トランジスタ２１・２２のベース同士は、バラスト抵抗を介さず、直接接続されているため、両トランジスタ２１・２２間の温度差は、補償されない。したがって、両トランジスタ２１・２２の間に、温度差が発生して、当該温度差が、両トランジスタ２１・２２のベースバイアスにフィードバックされてしまうと、図６に示す従来の構成と略同様に、両トランジスタ２１・２２のうち、温度が高い方のコレクタ電流が異常に増加してゆき、当該トランジスタが破損する虞れがある。
【００４５】
ところが、本実施形態において、ベースが直接接続されているのは、図６に示す従来の構成、すなわち、高周波電力増幅器１０１を構成する全トランジスタ１１１のベースが互いに直接接続されている構成とは異なり、互いに隣接するトランジスタ２１・２２のみである。ベースが直接接続させたトランジスタ２１・２２は、隣接しているため、特性が非常に揃っており、高い電流密度まで温度差が発生しにくく、安定して動作させることが可能である。当該トランジスタ２１・２２からなるトランジスタ対１１の入力端子（ベース端子）とトランジスタ対１１の入力端子との間には、バラスト抵抗１３が設けられている。したがって、トランジスタ対１１同士の間の温度差は、当該バラスト抵抗１３によって補償される。
【００４６】
したがって、図６に示す従来の構成と比較して、コレクタ電流が比較的高い電流密度になるように駆動しても、ベースが互いに直接接続されたトランジスタ間（図１の場合は、両トランジスタ２１・２２間、図６の場合は、全トランジスタ１１１間）の温度差に起因する不具合の発生、すなわち、温度差がベースバイアスにフィードバックされることによるトランジスタの破壊を防止できる。
【００４７】
これらの結果、図７に示す従来の高周波電力増幅器１０１ａと略同様に、トランジスタ間の温度差に起因するトランジスタの破壊を防止できるにも拘わらず、当該高周波電力増幅器１０１ａよりも、占有面積の少ない高周波電力増幅器１を実現できる。
【００４８】
一例として、図１に示す高周波電力増幅器１と、図７に示す高周波電力増幅器１０１ａとのそれぞれについて、最大駆動周波数ｆｍａｘの、コレクタ電流の電流密度に対する依存性、および、最大ゲインＧｍａｘの、コレクタ電流の電流密度に対する依存性を測定したところ、図３および図４に示す結果が得られた。なお、上記測定にあたって、高周波電力増幅器１の各部材を、図２に示すようにレイアウトし、高周波電力増幅器１０１ａの各部材を、図８に示すようにレイアウトした。さらに、高周波電力増幅器１・１０１ａにおいて、トランジスタ（２１および２２、あるいは、１１１）のエミッタサイズを、４〔μｍ〕×４０〔μｍ〕に設定している。また、図３および４では、高周波電力増幅器１の特性と、高周波電力増幅器１０１ａの特性とを、例えば、ｆｍａｘ１とｆｍａｘ１０１ａとのように、それぞれの末尾に、対応する符号（１または１０１ａ）を付すことによって区別している。
【００４９】
上記図３および図４に示すように、本実施形態に係る高周波電力増幅器１は、上記高周波電力増幅器１０１ａとは異なり、トランジスタ毎ではなく、トランジスタ対（１１）毎に、バラスト抵抗（１３）およびコンデンサ（１２）が設けられ、回路の占有面積が大幅に縮小されているにも拘わらず、トランジスタ（２１・２２）のコレクタ電流密度が、２５〔ｋＡ／ｃｍ2 〕になるまでの間は、高周波電力増幅器１０１ａの特性ｆｍａｘ１０１ａおよびＧｍａｘ１０１ａと同等の特性ｆｍａｘ１およびＧｍａｘ１を維持している。したがって、回路の占有面積が大幅に縮小されているにも拘わらず、１〔Ｗ〕クラス以下の高周波電力増幅器１として何ら支障なく動作できる。なお、図３および図４では、図示していないが、図６に示すように、各トランジスタ１１１のベース端子同士を接続する構成では、Ｗクラスはおろか、ＤＣ特性もまともに測定することができず、高周波電力増幅器としての使用にたえない。
【００５０】
ところで、図２に示すレイアウトでは、トランジスタ対１１のトランジスタ２１および２２を構成する部材（ベース電極などの電極およびエミッタ領域などの領域など）が、中心線Ｌ１を中心に線対称に配置されている場合を例にして説明したが、これに限るものではない。両トランジスタ２１・２２が互いに同じ寸法および互いに同じ形状であれば、略同様の効果が得られる。
【００５１】
ただし、上述したように、各トランジスタを構成する部材が対称（線対称や点対称など）になるように配置されていれば、対称に配置されていない構成と比較して、温度差の発生する可能性を抑制できる。
【００５２】
また、図２に示すレイアウトでは、２つのトランジスタ２１・２２からトランジスタ対１１が構成されている場合を例にして説明したが、図５に示すように、トランジスタ対１１に代えて、４つのトランジスタ２１〜２４からなるトランジスタ組１１ａを設けてもよい。
【００５３】
より詳細には、上記トランジスタ組１１ａは、トランジスタ対１１と同様に、互いに並列に接続されており、当該トランジスタ組１１ａを構成するトランジスタ２１〜２４も互いに並列に接続されている。さらに、トランジスタ組１１ａ毎に、コンデンサ１２およびバラスト抵抗１３が設けられており、上記トランジスタ２１〜２４の互いに接続されたベース端子（図５に示すＴ２１ｂ〜Ｔ２４ｂ）は、コンデンサ１２を介して、入力端子Ｔｉｎに接続されていると共に、バラスト抵抗１３を介して、ベースバイアス端子Ｔｂｂに接続されている（いずれも図示せず）。さらに、図５に示す例では、上記トランジスタ２１〜２４を構成する部材が中心点Ｐ１を中心に、互いに点対称に配置されている。
【００５４】
この場合であっても、トランジスタ毎にコンデンサ１２およびバラスト抵抗１３を設けるのではなく、互いに並列に接続された、複数のトランジスタからなるトランジスタの組毎に、コンデンサ１２およびバラスト抵抗１３が設けられているので、トランジスタ毎に設ける構成よりも、高周波電力増幅器１の占有面積を縮小できる。
【００５５】
また、上記トランジスタの組を構成するトランジスタ同士は、互いに隣接しており、これらのトランジスタを構成する部材が、互いに線対称または点対称対称に配置されている。したがって、トランジスタ毎にコンデンサ１２およびバラスト抵抗１３が設けられていないにも拘わらず、図６に示す従来の構成と比較して、コレクタ電流が比較的高い電流密度になるように駆動しても、各トランジスタの温度差に起因するトランジスタの破壊を防止できる。なお、各トランジスタ組１１ａ同士の間の温度差は、当該バラスト抵抗１３によって補償されるので、より多くの電力を出力するために、高周波電力増幅器１を構成するトランジスタの数（トランジスタ２１〜２４の数の合計）を増加させても、何ら支障なく、入力信号を増幅できる。
【００５６】
このように、互いに並列に接続された、複数のトランジスタによってトランジスタの組を構成し、複数のトランジスタの組を互いに並列に接続すると共に、各トランジスタの組に対応して、コンデンサ１２およびバラスト抵抗１３を設ける構成であっても、各トランジスタの組を構成するトランジスタ同士が互いに隣接しており（より厳密には、各素子の素子分離領域を介して隣接しており）、これらの各トランジスタを構成する部材同士が対称に配置されていれば、略同様の効果が得られる。
【００５７】
ただし、図１および図２に示すように、電力増幅部が、それぞれのエミッタ電極間およびコレクタ電極間が互いに並列接続された偶数個のバイポーラトランジスタ素子列で構成された高周波電力増幅器において、前記バイポーラトランジスタ素子列は、隣接する２素子毎に順次ベース電極が互いに配線接続されたトランジスタ素子対の列からなり、前記トランジスタ素子対のベース電極接続配線が、各々の対毎に設けられた抵抗素子を介してベースバイアス端子に接続され、同時に前記トランジスタ素子対のベース電極接続配線が、各々の対毎に設けられた容量素子を介して高周波入力端子に接続されている構成では、トランジスタ素子対を構成するトランジスタ素子の数が２つなので、両トランジスタ素子の特性を確実に揃えることができると共に、温度差が発生する可能性を最も抑制できる。この結果、占有面積の縮小効果と、破損の危険性を低下させる効果とのバランスが最も取れた高周波電力増幅器１を実現できる。
【００５８】
なお、上記では、各トランジスタ素子がヘテロ接合されたバイポーラトランジスタの場合を例にして説明したが、これに限るものではなく、バイポーラトランジスタであれば、効果が得られる。ただし、上記したように、ヘテロ接合されたバイポーラトランジスタの場合は、エミッタに、ベースよりもバンドギャップが広い材料を使用しているため（ヘテロ接合しているため）、通常のバイポーラ・トランジスタよりもベース抵抗が低く、利得が大きい。したがって、より利得の大きな高周波電力増幅器を実現できる。
【００５９】
また、上記では、各トランジスタ素子間を素子分離領域を介して配置する場合を例にして説明したが、これに限るものではなく、各トランジスタ素子間に素子分離領域を設けなくてもよい。いずれの場合であっても、複数のトランジスタ素子（より厳密には、それぞれのベース領域が互いに分離されているトランジスタ素子）のうち、互いに隣接する２つのトランジスタ素子からなるトランジスタ対毎、あるいは、互いに対称に配されたトランジスタ素子からなるトランジスタの組毎に、抵抗素子および容量素子が設けられていれば、以下の構成、すなわち、１つのトランジスタ素子（より厳密には、１つのベース領域からなるトランジスタ素子；ベース領域が連続した１つの不純物領域からなっているトランジスタ素子）に対して１つの抵抗素子および容量素子を設ける構成よりも占有面積を縮小できるので、同様の効果が得られる。
【００６０】
さらに、上記では、本発明を高周波電力増幅器に適用した場合を例にして説明したが、これに限るものではなく、それぞれのエミッタ電極間およびコレクタ電極間が互いに並列接続されたバイポーラトランジスタ素子列で構成されたトランジスタ回路であって、入力信号が、コンデンサを介して、各トランジスタ素子のベース電極に入力される回路であれば、本発明を広く適用できる。
【００６１】
ただし、各トランジスタ素子が出力する電力が大きければ大きい程、破損の可能性が高くなる。また、バイポーラトランジスタ素子列を構成するバイポーラトランジスタ素子の数が多ければ多いほど、本願発明の適用によって縮小される占有面積が広くなる。
【００６２】
したがって、上記高周波電力増幅器１のように、大きな電力を出力するために、比較的多くのバイポーラトランジスタ素子が並列に接続され、各バイポーラトランジスタ素子が比較的多くの電力を出力する回路に、特に好適に利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明のトランジスタ回路によれば、トランジスタ間の温度差に起因する不具合の発生を抑制できるにも拘わらず、占有面積を縮小できるので、高周波電力増幅器などとして、好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態を示すものであり、高周波電力増幅器の要部構成を示す回路図である。
【図２】上記高周波電力増幅器のレイアウトの例を示す平面図である。
【図３】上記高周波電力増幅器の特性を示すものであり、最大駆動周波数の、コレクタ電流の電流密度に対する依存性を示すグラフである。
【図４】上記高周波電力増幅器の特性を示すものであり、最大ゲインの、コレクタ電流の電流密度に対する依存性を示すグラフである。
【図５】上記高周波電力増幅器の変形例を示すものであり、高周波電力増幅器のレイアウトの例を示す平面図である。
【図６】従来技術を示すものであり、高周波電力増幅器の要部構成を示す回路図である。
【図７】他の従来技術を示すものであり、高周波電力増幅器の要部構成を示す回路図である。
【図８】上記高周波電力増幅器のレイアウトの例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１          高周波電力増幅器（トランジスタ回路）
１１          トランジスタ対（トランジスタ素子の組）
１１ａ        トランジスタ組（トランジスタ素子の組）
１２          コンデンサ（容量素子）
１３          バラスト抵抗（抵抗素子）
２１〜２４    トランジスタ（トランジスタ素子）
Ｔｉｎ        入力端子
Ｔｂｂ        ベースバイアス端子
【図１】
2005167605.tif 000003
【図２】
2005167605.tif 000004
【図３】
2005167605.tif 000005
【図４】
2005167605.tif 000006
【図５】
2005167605.tif 000007
【図６】
2005167605.tif 000008
【図７】
2005167605.tif 000009
【図８】
2005167605.tif 000010