JP2000258489A - 相互コンダクタンスの測定装置及び測定方法 - Google Patents
相互コンダクタンスの測定装置及び測定方法Info
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- JP2000258489A JP2000258489A JP11063672A JP6367299A JP2000258489A JP 2000258489 A JP2000258489 A JP 2000258489A JP 11063672 A JP11063672 A JP 11063672A JP 6367299 A JP6367299 A JP 6367299A JP 2000258489 A JP2000258489 A JP 2000258489A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ゲート電圧のステップを細かくすることな
く、特に、相互コンダクタンスの高次な歪み成分を算出
する。 【解決手段】 電界効果トランジスタの相互コンダクタ
ンスの測定装置において、正弦波を発生し前記電界効果
トランジスタのゲート端子にゲート電圧として入力する
信号源と、前記正弦波の振幅成分を検出する振幅検出手
段と、前記正弦波に直流電圧を重畳するバイアス用電源
と、前記電界効果トランジスタのドレイン端子から出力
されるドレイン電流を電圧信号に変換する電流／電圧変
換手段と、変換された前記電圧信号をディジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換器と、前記ディジタル信号から基本
波成分及び各高次歪み成分を検出する成分検出手段と、
前記基本波成分及び前記各高次歪み成分を前記正弦波の
振幅成分で除す除算手段とを備える。
く、特に、相互コンダクタンスの高次な歪み成分を算出
する。 【解決手段】 電界効果トランジスタの相互コンダクタ
ンスの測定装置において、正弦波を発生し前記電界効果
トランジスタのゲート端子にゲート電圧として入力する
信号源と、前記正弦波の振幅成分を検出する振幅検出手
段と、前記正弦波に直流電圧を重畳するバイアス用電源
と、前記電界効果トランジスタのドレイン端子から出力
されるドレイン電流を電圧信号に変換する電流／電圧変
換手段と、変換された前記電圧信号をディジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換器と、前記ディジタル信号から基本
波成分及び各高次歪み成分を検出する成分検出手段と、
前記基本波成分及び前記各高次歪み成分を前記正弦波の
振幅成分で除す除算手段とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】電界効果トランジスタの相互
コンダクタンスの測定装置及び測定方法に関し、特に、
高速フーリエ変換によって高次歪み成分を検出する電界
効果トランジスタの相互コンダクタンスの測定装置及び
測定方法に関する。
コンダクタンスの測定装置及び測定方法に関し、特に、
高速フーリエ変換によって高次歪み成分を検出する電界
効果トランジスタの相互コンダクタンスの測定装置及び
測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電界効果トランジスタ（以下、Ｆ
ＥＴと称する。）の相互コンダクタンスを測定すること
により、ＦＥＴの静特性などを調べていた。相互コンダ
クタンスとは、入力する電圧信号と出力される電流信号
との関係を示す係数である。相互コンダクタンスに高次
歪み成分が多く含まれていれば、そのＦＥＴを適用した
増幅器の出力信号にも高次の歪み成分が多く含まれるこ
とになる。
ＥＴと称する。）の相互コンダクタンスを測定すること
により、ＦＥＴの静特性などを調べていた。相互コンダ
クタンスとは、入力する電圧信号と出力される電流信号
との関係を示す係数である。相互コンダクタンスに高次
歪み成分が多く含まれていれば、そのＦＥＴを適用した
増幅器の出力信号にも高次の歪み成分が多く含まれるこ
とになる。
【０００３】したがって、厳しい歪み特性を要求される
装置などに、ＦＥＴを使用する際には、ＦＥＴの相互コ
ンダクタンス及びその高次歪み成分を調べる必要があ
る。
装置などに、ＦＥＴを使用する際には、ＦＥＴの相互コ
ンダクタンス及びその高次歪み成分を調べる必要があ
る。
【０００４】そのため、従来の技術では、ＦＥＴのゲー
ト端子に入力するゲート電圧を、単調に、かつステップ
状に増加させ、そのときにドレイン端子から出力される
ドレイン電流を、各電圧ステップごとに採取して、ゲー
ト電圧の変化量とドレイン電流の変化量との比をとるこ
とにより相互コンダクタンスを測定している。
ト端子に入力するゲート電圧を、単調に、かつステップ
状に増加させ、そのときにドレイン端子から出力される
ドレイン電流を、各電圧ステップごとに採取して、ゲー
ト電圧の変化量とドレイン電流の変化量との比をとるこ
とにより相互コンダクタンスを測定している。
【０００５】すなわち、ゲート電圧の変化量をΔＶGS、
ドレイン電流の変化量をΔＩDとすると、相互コンダク
タンスｇmは、 ｇm＝△ＩD／△ＶGS とあらわすことができる。相互コンダクタンスｇmを測
定するには、専用の測定器によって実現されている。
ドレイン電流の変化量をΔＩDとすると、相互コンダク
タンスｇmは、 ｇm＝△ＩD／△ＶGS とあらわすことができる。相互コンダクタンスｇmを測
定するには、専用の測定器によって実現されている。
【０００６】図８は、従来、一般に用いられている測定
器を示す図である。この測定器によって、相互コンダク
タンスｇmを測定するには、たとえばＶＲ2を加減してＶ
DSを一定に保持しながらＶＲ1を変えて、ＶGSを通常等
しい電圧間隔でステップ状に変化させたときのＩDを読
みとる。このようにして、図９（ａ）に示すように、Ｆ
ＥＴのゲート−ソース間電圧Ｖ GS−ＩD特性を得てい
た。また、図９（ａ）において、各ＶGSのステップ毎
に、対応するＩDの差分を取り、ＶGSのステップ電圧と
の比をプロットすると、図９（ｂ）に示すように、ＶGS
−ｇm特性を示す図が得られる。そして、従来の方法で
相互コンダクタンスの歪み成分を求めるためには、図９
（ｂ）において、各Ｖ GSのステップ毎に、対応するｇm
の差分を取り、ＶGSのステップ電圧との比を算出してい
た。より高次の歪み成分を算出するためには、さらに各
ＶGSのステップ毎に差分を取ることを繰り返していけば
よい。
器を示す図である。この測定器によって、相互コンダク
タンスｇmを測定するには、たとえばＶＲ2を加減してＶ
DSを一定に保持しながらＶＲ1を変えて、ＶGSを通常等
しい電圧間隔でステップ状に変化させたときのＩDを読
みとる。このようにして、図９（ａ）に示すように、Ｆ
ＥＴのゲート−ソース間電圧Ｖ GS−ＩD特性を得てい
た。また、図９（ａ）において、各ＶGSのステップ毎
に、対応するＩDの差分を取り、ＶGSのステップ電圧と
の比をプロットすると、図９（ｂ）に示すように、ＶGS
−ｇm特性を示す図が得られる。そして、従来の方法で
相互コンダクタンスの歪み成分を求めるためには、図９
（ｂ）において、各Ｖ GSのステップ毎に、対応するｇm
の差分を取り、ＶGSのステップ電圧との比を算出してい
た。より高次の歪み成分を算出するためには、さらに各
ＶGSのステップ毎に差分を取ることを繰り返していけば
よい。
【０００７】そして、より高次の歪み成分を求める場合
には、相互コンダクタンスの変化を細かく測定する必要
があるため、ゲート電圧のステップの変化量も細かく変
化させる必要がある。つまり、ゲート電圧のステップを
小さくする必要がある。
には、相互コンダクタンスの変化を細かく測定する必要
があるため、ゲート電圧のステップの変化量も細かく変
化させる必要がある。つまり、ゲート電圧のステップを
小さくする必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術で
は、ゲート電圧のステップを非常に細かくすると、測定
誤差などが多く生じることになる。そのため、ゲート電
圧のステップを非常に細かくしても、相互コンダクタン
スの高次の歪み成分の測定精度を向上させることは困難
であった。
は、ゲート電圧のステップを非常に細かくすると、測定
誤差などが多く生じることになる。そのため、ゲート電
圧のステップを非常に細かくしても、相互コンダクタン
スの高次の歪み成分の測定精度を向上させることは困難
であった。
【０００９】そこで、本発明は、上記のような問題点を
解決するために、ゲート電圧のステップを細かくするこ
となく、特に、相互コンダクタンスの高次な歪み成分を
算出することを課題とする。
解決するために、ゲート電圧のステップを細かくするこ
となく、特に、相互コンダクタンスの高次な歪み成分を
算出することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、電界効果トランジスタの相互コンダクタ
ンスの測定装置において、正弦波を発生し前記電界効果
トランジスタのゲート端子にゲート電圧として入力する
信号源と、前記正弦波の振幅成分を検出する振幅検出手
段と、前記正弦波に直流電圧を重畳するバイアス用電源
と、前記電界効果トランジスタのドレイン端子から出力
されるドレイン電流を電圧信号に変換する電流／電圧変
換手段と、変換された前記電圧信号をディジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換器と、前記ディジタル信号から基本
波成分及び各高次歪み成分を検出する成分検出手段と、
前記基本波成分及び前記各高次歪み成分を前記正弦波の
振幅成分で除す除算手段とを備える。
に、本発明は、電界効果トランジスタの相互コンダクタ
ンスの測定装置において、正弦波を発生し前記電界効果
トランジスタのゲート端子にゲート電圧として入力する
信号源と、前記正弦波の振幅成分を検出する振幅検出手
段と、前記正弦波に直流電圧を重畳するバイアス用電源
と、前記電界効果トランジスタのドレイン端子から出力
されるドレイン電流を電圧信号に変換する電流／電圧変
換手段と、変換された前記電圧信号をディジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換器と、前記ディジタル信号から基本
波成分及び各高次歪み成分を検出する成分検出手段と、
前記基本波成分及び前記各高次歪み成分を前記正弦波の
振幅成分で除す除算手段とを備える。
【００１１】また、本発明は、電界効果トランジスタの
相互コンダクタンスの測定方法において、正弦波を発生
し前記電界効果トランジスタのゲート端子にゲート電圧
として入力し、前記正弦波の振幅成分を検出し、前記正
弦波に直流電圧を重畳し、前記電界効果トランジスタの
ドレイン端子から出力されるドレイン電流を電圧信号に
変換し、変換された前記電圧信号をディジタル信号に変
換し、前記ディジタル信号から基本波成分及び高次歪み
成分を検出し、前記基本波成分及び前記各高次歪み成分
を前記正弦波の振幅成分で除す。
相互コンダクタンスの測定方法において、正弦波を発生
し前記電界効果トランジスタのゲート端子にゲート電圧
として入力し、前記正弦波の振幅成分を検出し、前記正
弦波に直流電圧を重畳し、前記電界効果トランジスタの
ドレイン端子から出力されるドレイン電流を電圧信号に
変換し、変換された前記電圧信号をディジタル信号に変
換し、前記ディジタル信号から基本波成分及び高次歪み
成分を検出し、前記基本波成分及び前記各高次歪み成分
を前記正弦波の振幅成分で除す。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態について説明する。
実施形態について説明する。
【００１３】（実施形態１）図１は、本実施形態の歪み
成分を含んだ相互コンダクタンスｇmを測定する測定装
置を示す図である。図１を用いて、実施形態１について
説明する。
成分を含んだ相互コンダクタンスｇmを測定する測定装
置を示す図である。図１を用いて、実施形態１について
説明する。
【００１４】図１に示すように、ＦＥＴ１のゲート端子
は、コンデンサ２を通して、正弦波を発生し出力する信
号源３と接続されている。コンデンサ２は、信号源３か
ら出力される正弦波のＤＣ成分をカットするものであ
る。また、ＦＥＴ１のゲート端子には、正弦波に直流電
圧を重畳するバイアス用電源４が接続されている。
は、コンデンサ２を通して、正弦波を発生し出力する信
号源３と接続されている。コンデンサ２は、信号源３か
ら出力される正弦波のＤＣ成分をカットするものであ
る。また、ＦＥＴ１のゲート端子には、正弦波に直流電
圧を重畳するバイアス用電源４が接続されている。
【００１５】ＦＥＴ１のドレイン端子には、ドレイン電
流ＩDを増幅する電流増幅器５が接続されている。電流
増幅器５の出力側には、ドレイン電流ＩDを電圧信号に
変換する電流／電圧変換器６が接続されている。電流／
電圧変換器６の出力側には、Ａ／Ｄ変換器７によって変
換できる振幅レベルの電圧に調整するレベル調整器８が
接続されている。
流ＩDを増幅する電流増幅器５が接続されている。電流
増幅器５の出力側には、ドレイン電流ＩDを電圧信号に
変換する電流／電圧変換器６が接続されている。電流／
電圧変換器６の出力側には、Ａ／Ｄ変換器７によって変
換できる振幅レベルの電圧に調整するレベル調整器８が
接続されている。
【００１６】Ａ／Ｄ変換器７の出力側には、ディジタル
信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）するパソコン９が接
続されている。また、信号源３からＦＥＴ１へ入力され
る正弦波は、正弦波の振幅レベルを検出するレベル検出
器１０を通して、パソコン９へ入力されている。なお、
パソコン９では、単にフーリエ変換することによって、
高次歪み成分を算出してもよい。
信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）するパソコン９が接
続されている。また、信号源３からＦＥＴ１へ入力され
る正弦波は、正弦波の振幅レベルを検出するレベル検出
器１０を通して、パソコン９へ入力されている。なお、
パソコン９では、単にフーリエ変換することによって、
高次歪み成分を算出してもよい。
【００１７】つづいて、図１に示す測定装置の動作につ
いて説明する。
いて説明する。
【００１８】信号源３から出力された正弦波は、コンデ
ンサ２を通じ、ゲート端子からＦＥＴ１にゲート電圧Ｖ
Gとして入力される。ゲート電圧ＶGは、微少に振幅して
いるものである。正弦波には、外部のバイアス用電源４
により直流電圧が重畳されている。したがって、ゲート
電圧ＶGは、直流電圧を中心に振幅していることにな
る。
ンサ２を通じ、ゲート端子からＦＥＴ１にゲート電圧Ｖ
Gとして入力される。ゲート電圧ＶGは、微少に振幅して
いるものである。正弦波には、外部のバイアス用電源４
により直流電圧が重畳されている。したがって、ゲート
電圧ＶGは、直流電圧を中心に振幅していることにな
る。
【００１９】ゲート電圧ＶGを入力すると、ＦＥＴ１の
ドレイン端子からドレイン電流ＩDが出力される。ドレ
イン電流ＩDは、電流増幅器５によって増幅される。そ
して、電流／電圧変換器６により電圧信号に変換され、
レベル調整器８によって電圧信号のレベルが調整され
る。レベル調整器８は、上述のように、Ａ／Ｄ変換器７
の入力電圧範囲に電圧信号の電圧レベルを合わせるもの
である。その後、レベル調整された電圧信号は、Ａ／Ｄ
変換器７へ入力される。
ドレイン端子からドレイン電流ＩDが出力される。ドレ
イン電流ＩDは、電流増幅器５によって増幅される。そ
して、電流／電圧変換器６により電圧信号に変換され、
レベル調整器８によって電圧信号のレベルが調整され
る。レベル調整器８は、上述のように、Ａ／Ｄ変換器７
の入力電圧範囲に電圧信号の電圧レベルを合わせるもの
である。その後、レベル調整された電圧信号は、Ａ／Ｄ
変換器７へ入力される。
【００２０】Ａ／Ｄ変換器７に入力された電圧信号は、
任意のサンプリング周期でサンプリングされ、ディジタ
ル信号に変換される。ここで、サンプリング周期は、た
とえば入力する電圧信号の周波数、すなわち、ＦＥＴ１
のゲート端子に入力された正弦波の周波数に対してそれ
を２N（Ｎは整数、ここではＮ＞７が望ましい）分割す
るような周期とする。また、サンプリング周期を細かく
することによって、相互コンダクタンスｇmのより高次
な歪み成分を求めることもできる。
任意のサンプリング周期でサンプリングされ、ディジタ
ル信号に変換される。ここで、サンプリング周期は、た
とえば入力する電圧信号の周波数、すなわち、ＦＥＴ１
のゲート端子に入力された正弦波の周波数に対してそれ
を２N（Ｎは整数、ここではＮ＞７が望ましい）分割す
るような周期とする。また、サンプリング周期を細かく
することによって、相互コンダクタンスｇmのより高次
な歪み成分を求めることもできる。
【００２１】ディジタル信号は、パソコン９に入力さ
れ、高速フーリエ変換（以下、ＦＦＴと称する。）解析
される。その結果、Ａ／Ｄ変換器７に入力された電圧信
号は、それの基本波成分だけでなく、高次歪み成分も検
出することができる。
れ、高速フーリエ変換（以下、ＦＦＴと称する。）解析
される。その結果、Ａ／Ｄ変換器７に入力された電圧信
号は、それの基本波成分だけでなく、高次歪み成分も検
出することができる。
【００２２】ここで、パソコン９におけるＦＦＴ解析に
ついて、例えばAlGaAs/InGaAs系のヘテロ接合ＦＥＴを
ＦＥＴ１として用い、その相互コンダクタンスを測定す
る場合を例に説明する。
ついて、例えばAlGaAs/InGaAs系のヘテロ接合ＦＥＴを
ＦＥＴ１として用い、その相互コンダクタンスを測定す
る場合を例に説明する。
【００２３】ゲート幅100ミクロンのＦＥＴ１のゲート
端子に、入力振幅100mVの正弦波信号を加える。正弦波
の周波数は、10kHzとする。また、ＦＥＴ１のゲート端
子に印加する外部バイアス電圧として、-0.5Vを加えて
いる。
端子に、入力振幅100mVの正弦波信号を加える。正弦波
の周波数は、10kHzとする。また、ＦＥＴ１のゲート端
子に印加する外部バイアス電圧として、-0.5Vを加えて
いる。
【００２４】ゲート端子に入力された正弦波により、Ｆ
ＥＴ１のドレイン電流として、図２に示すような電流波
形が得られる。このドレイン電流を、電流増幅器５、電
流／電圧変換器６、レベル調整器８を通してＡ／Ｄ変換
器７に入力して得られるディジタル信号を図３に示す。
このときＡ／Ｄ変換器７のサンプリング周波数は5.12MH
z、すなわち入力信号である10kHzを５１２分割する周波
数としている。また、Ａ／Ｄ変換器７は、１０ビットの
分解能を有するものを用いる。
ＥＴ１のドレイン電流として、図２に示すような電流波
形が得られる。このドレイン電流を、電流増幅器５、電
流／電圧変換器６、レベル調整器８を通してＡ／Ｄ変換
器７に入力して得られるディジタル信号を図３に示す。
このときＡ／Ｄ変換器７のサンプリング周波数は5.12MH
z、すなわち入力信号である10kHzを５１２分割する周波
数としている。また、Ａ／Ｄ変換器７は、１０ビットの
分解能を有するものを用いる。
【００２５】電流増幅器５、電流／電圧変換器６、レベ
ル調整器８により、Ａ／Ｄ変換器７の入力電圧範囲を超
えないように、電圧信号の電圧レベルを調整すれば、得
られるディジタル信号は、図３の縦軸に示すように、０
〜１０２３の整数となる。
ル調整器８により、Ａ／Ｄ変換器７の入力電圧範囲を超
えないように、電圧信号の電圧レベルを調整すれば、得
られるディジタル信号は、図３の縦軸に示すように、０
〜１０２３の整数となる。
【００２６】パソコン９では、入力された正弦波の１周
期分に相当するディジタル信号（分割数に相当する５１
２個のデータ）を取り込んで、ＦＦＴ解析を行う。
期分に相当するディジタル信号（分割数に相当する５１
２個のデータ）を取り込んで、ＦＦＴ解析を行う。
【００２７】ＦＦＴ解析によって求めた電圧信号の種々
の成分うち、ＤＣ成分を除くすべての成分は、ドレイン
端子から出力されたドレイン電流が、電流増幅器５、電
流／電圧変換器６及びレベル調整器８を通して変換され
たものである。
の成分うち、ＤＣ成分を除くすべての成分は、ドレイン
端子から出力されたドレイン電流が、電流増幅器５、電
流／電圧変換器６及びレベル調整器８を通して変換され
たものである。
【００２８】一方、ＦＥＴ１に入力されたゲート電圧の
大きさをレベル検出器１０により検出し、この値をパソ
コン９に入力する。また、パソコン９では、ＦＦＴ解析
から得られた電圧信号に電流増幅器５、電流／電圧変換
器６及びレベル調整器８に設定されている各々の係数な
どの逆数をかけてドレイン電流を取得する。
大きさをレベル検出器１０により検出し、この値をパソ
コン９に入力する。また、パソコン９では、ＦＦＴ解析
から得られた電圧信号に電流増幅器５、電流／電圧変換
器６及びレベル調整器８に設定されている各々の係数な
どの逆数をかけてドレイン電流を取得する。
【００２９】ここで、ドレイン電流ＩDをゲート電圧ＶG
で除すことによって、ＦＥＴ１の相互コンダクタンスを
算出する。すなわち、ＦＥＴ１の相互コンダクタンスｇ
mは、ゲート端子から入力されるゲート電圧ＶGの変化量
と、それに応じて出力されるドレイン電流ＩDの変化量
との比である。
で除すことによって、ＦＥＴ１の相互コンダクタンスを
算出する。すなわち、ＦＥＴ１の相互コンダクタンスｇ
mは、ゲート端子から入力されるゲート電圧ＶGの変化量
と、それに応じて出力されるドレイン電流ＩDの変化量
との比である。
【００３０】したがって、ゲート電圧の変化量をΔ
ＶG、ドレイン電流の変化量をΔＩDとすると、相互コン
ダクタンスｇmは、 ｇm＝△ＩD／△ＶG と表すことができる。
ＶG、ドレイン電流の変化量をΔＩDとすると、相互コン
ダクタンスｇmは、 ｇm＝△ＩD／△ＶG と表すことができる。
【００３１】さらに、本実施形態では、パソコン９にお
いてＦＦＴ解析することにより、ドレイン電圧の各高次
歪み成分が得られるため、ドレイン電流ＩDの大きさと
各高次歪み成分の大きさとの比を求めることにより、相
互コンダクタンスｇmの歪み成分を求めることができ
る。この結果を図４に示す。
いてＦＦＴ解析することにより、ドレイン電圧の各高次
歪み成分が得られるため、ドレイン電流ＩDの大きさと
各高次歪み成分の大きさとの比を求めることにより、相
互コンダクタンスｇmの歪み成分を求めることができ
る。この結果を図４に示す。
【００３２】以上、一つのゲート電圧における相互コン
ダクタンスｇmを求める場合についての説明をしたが、
バイアス用電源４によって正弦波に重畳する直流電圧の
大きさを可変することによって、ゲート電圧ＶGの大き
さを可変して、上記方法を繰り返すことにより、それぞ
れのゲート電圧ＶGにおける相互コンダクタンスｇmを測
定することができる。
ダクタンスｇmを求める場合についての説明をしたが、
バイアス用電源４によって正弦波に重畳する直流電圧の
大きさを可変することによって、ゲート電圧ＶGの大き
さを可変して、上記方法を繰り返すことにより、それぞ
れのゲート電圧ＶGにおける相互コンダクタンスｇmを測
定することができる。
【００３３】こうすることにより、ＦＥＴ１を増幅器と
して使用する場合には、その歪み特性が良好となるよう
に、ゲート電圧、ドレイン電圧などのバイアス条件を前
もって予測できる。
して使用する場合には、その歪み特性が良好となるよう
に、ゲート電圧、ドレイン電圧などのバイアス条件を前
もって予測できる。
【００３４】図５は、それぞれのゲート電圧ＶGに対す
るＦＥＴ１のドレイン電圧−ドレイン電流特性を示す図
である。図５において、●印は、相互コンダクタンスｇ
mを測定する測定点を示している。
るＦＥＴ１のドレイン電圧−ドレイン電流特性を示す図
である。図５において、●印は、相互コンダクタンスｇ
mを測定する測定点を示している。
【００３５】図５に示すように本実施形態では、ＦＥＴ
１の電圧−電流特性、いわゆるＩD−ＶDSカーブ上で、
ドレイン−ソース間電圧ＶDSが一定のときに、ドレイン
電流ＩDの大きさを可変させて、それぞれのゲート電圧
ＶGにおける歪み成分を含む相互コンダクタンスｇmを測
定している。
１の電圧−電流特性、いわゆるＩD−ＶDSカーブ上で、
ドレイン−ソース間電圧ＶDSが一定のときに、ドレイン
電流ＩDの大きさを可変させて、それぞれのゲート電圧
ＶGにおける歪み成分を含む相互コンダクタンスｇmを測
定している。
【００３６】（実施形態２）図６は、本実施形態の歪み
成分を含む相互コンダクタンスの測定装置を示す図であ
る。図６を用いて、実施形態２について説明する。
成分を含む相互コンダクタンスの測定装置を示す図であ
る。図６を用いて、実施形態２について説明する。
【００３７】図６において、１１はＦＥＴ１のドレイン
端子に接続する負荷抵抗、１２は負荷抵抗１１に接続す
る電源端子、１３は負荷抵抗１１によって変換されるド
レイン電圧を増幅する電圧増幅器である。なお、実施形
態１と同様の部材には、同一の符号を付している。
端子に接続する負荷抵抗、１２は負荷抵抗１１に接続す
る電源端子、１３は負荷抵抗１１によって変換されるド
レイン電圧を増幅する電圧増幅器である。なお、実施形
態１と同様の部材には、同一の符号を付している。
【００３８】つぎに、図６に示す測定装置の動作につい
て説明をする。なお、実施形態１と同様の動作について
は簡略して説明する。まず、実施形態１と同様に、外部
のバイアス用電源４により直流電圧を重畳したゲート電
圧を、ＦＥＴ１のゲート端子へ入力し、ＦＥＴ１のドレ
イン端子からドレイン電流ＩDを出力させる。
て説明をする。なお、実施形態１と同様の動作について
は簡略して説明する。まず、実施形態１と同様に、外部
のバイアス用電源４により直流電圧を重畳したゲート電
圧を、ＦＥＴ１のゲート端子へ入力し、ＦＥＴ１のドレ
イン端子からドレイン電流ＩDを出力させる。
【００３９】ドレイン電流ＩDは、ドレイン端子に接続
している負荷抵抗１１及び電源電圧１２により、ドレイ
ン端子と負荷抵抗１１との接続点でドレイン電圧に変換
される。ドレイン電圧は、電圧増幅器１３によって増幅
される。そして、レベル調整器８によって電圧信号のレ
ベルが調整され、Ａ／Ｄ変換器７へ入力される。
している負荷抵抗１１及び電源電圧１２により、ドレイ
ン端子と負荷抵抗１１との接続点でドレイン電圧に変換
される。ドレイン電圧は、電圧増幅器１３によって増幅
される。そして、レベル調整器８によって電圧信号のレ
ベルが調整され、Ａ／Ｄ変換器７へ入力される。
【００４０】Ａ／Ｄ変換器７に入力された電圧信号は、
任意のサンプリング周期でサンプリングされ、ディジタ
ル信号に変換される。ディジタル信号は、パソコン９に
入力され、ＦＦＴ解析される。その結果、Ａ／Ｄ変換器
７に入力された電圧信号は、それの基本波だけでなく、
各高次歪み成分も求めることができる。
任意のサンプリング周期でサンプリングされ、ディジタ
ル信号に変換される。ディジタル信号は、パソコン９に
入力され、ＦＦＴ解析される。その結果、Ａ／Ｄ変換器
７に入力された電圧信号は、それの基本波だけでなく、
各高次歪み成分も求めることができる。
【００４１】本実施形態と実施形態１との相違点は、歪
み成分を含む相互コンダクタンスｇ mを測定の仕方であ
る。実施形態１では、ＦＥＴ１のドレイン−ソース間電
圧ＶD Sを一定にして、ＦＥＴ１のゲート電圧ＶGの大き
さを変化することによって、ドレイン電流ＩDの大きさ
を変化させて、歪み成分を含む相互コンダクタンスｇm
を測定する。
み成分を含む相互コンダクタンスｇ mを測定の仕方であ
る。実施形態１では、ＦＥＴ１のドレイン−ソース間電
圧ＶD Sを一定にして、ＦＥＴ１のゲート電圧ＶGの大き
さを変化することによって、ドレイン電流ＩDの大きさ
を変化させて、歪み成分を含む相互コンダクタンスｇm
を測定する。
【００４２】一方、本実施形態では、ゲート電圧ＶGの
大きさを変化することによって、ドレイン電流ＩDの大
きさを変化させて、負荷抵抗１１による電圧降下によっ
てＦＥＴ１のドレイン−ソース間電圧ＶDSの大きさも変
化させ、歪み成分を含む相互コンダクタンスｇmを測定
する。
大きさを変化することによって、ドレイン電流ＩDの大
きさを変化させて、負荷抵抗１１による電圧降下によっ
てＦＥＴ１のドレイン−ソース間電圧ＶDSの大きさも変
化させ、歪み成分を含む相互コンダクタンスｇmを測定
する。
【００４３】以上、一つのゲート電圧ＶGにおける相互
コンダクタンスｇmを求める場合についての説明をした
が、バイアス用電源４によって正弦波に重畳する直流電
圧の大きさを可変することによって、ゲート電圧ＶGの
大きさを可変して、上記方法を繰り返すことにより、そ
れぞれのゲート電圧における相互コンダクタンスｇmを
測定することができる。
コンダクタンスｇmを求める場合についての説明をした
が、バイアス用電源４によって正弦波に重畳する直流電
圧の大きさを可変することによって、ゲート電圧ＶGの
大きさを可変して、上記方法を繰り返すことにより、そ
れぞれのゲート電圧における相互コンダクタンスｇmを
測定することができる。
【００４４】こうすることにより、ＦＥＴ１を増幅器と
して使用する場合には、その歪み特性が良好となるゲー
ト電圧、ドレイン電圧などのバイアス条件を前もって予
測できる。
して使用する場合には、その歪み特性が良好となるゲー
ト電圧、ドレイン電圧などのバイアス条件を前もって予
測できる。
【００４５】図７は、それぞれのゲート電圧ＶGに対す
るＦＥＴ１のドレイン電圧−ドレイン電流特性を示す図
である。図７において、●印は、相互コンダクタンスｇ
mを測定する測定点を示している。ゲート電圧ＶGを増加
することによってドレイン電流ＩDが増加される場合に
は、負荷抵抗１１による電圧降下によりドレイン電圧は
小さくなる。一方、ゲート電圧ＶGを減少することによ
ってドレイン電流ＩDが減少される場合には、負荷抵抗
１１による電圧降下によりドレイン電圧は大きくなる。
るＦＥＴ１のドレイン電圧−ドレイン電流特性を示す図
である。図７において、●印は、相互コンダクタンスｇ
mを測定する測定点を示している。ゲート電圧ＶGを増加
することによってドレイン電流ＩDが増加される場合に
は、負荷抵抗１１による電圧降下によりドレイン電圧は
小さくなる。一方、ゲート電圧ＶGを減少することによ
ってドレイン電流ＩDが減少される場合には、負荷抵抗
１１による電圧降下によりドレイン電圧は大きくなる。
【００４６】そのため、いわゆる負荷線上でバイアス条
件がほぼ直線上に変化することになり、ＦＥＴ１を増幅
器として用いる場合には、実際の動作条件に近い状態
で、それぞれのゲート電圧ＶGにおける歪み成分を含む
相互コンダクタンスを測定している。
件がほぼ直線上に変化することになり、ＦＥＴ１を増幅
器として用いる場合には、実際の動作条件に近い状態
で、それぞれのゲート電圧ＶGにおける歪み成分を含む
相互コンダクタンスを測定している。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
電界効果トランジスタに直流電圧を重畳した正弦波をゲ
ート電圧として入力し、それによって出力されるドレイ
ン電流を電圧信号に変換し、変換された電圧信号をディ
ジタル信号に変換し、ディジタル信号からドレイン電流
の基本波成分を含み各高次歪み成分を検出する。
電界効果トランジスタに直流電圧を重畳した正弦波をゲ
ート電圧として入力し、それによって出力されるドレイ
ン電流を電圧信号に変換し、変換された電圧信号をディ
ジタル信号に変換し、ディジタル信号からドレイン電流
の基本波成分を含み各高次歪み成分を検出する。
【００４８】したがって、ＦＥＴの相互コンダクタンス
の歪み特性を予め求めておくことができるため、ＦＥＴ
を増幅器として使用する前に、それが良好なデバイスで
あるか否かを判断することができる。
の歪み特性を予め求めておくことができるため、ＦＥＴ
を増幅器として使用する前に、それが良好なデバイスで
あるか否かを判断することができる。
【図１】本発明の実施形態１の歪み成分を含む相互コン
ダクタンスの測定装置を示す図である。
ダクタンスの測定装置を示す図である。
【図２】図１の測定装置によって得られるドレイン電流
波形を示す図である。
波形を示す図である。
【図３】図１の測定装置によって得られるＡ／Ｄ変換後
の特性を示す図である。
の特性を示す図である。
【図４】図１の測定装置によって得られる相互コンダク
タンス特性を示す図である。
タンス特性を示す図である。
【図５】図１の測定装置によって得られるドレイン電流
ＩD−ドレイン電圧ＶDS特性を示す図である。
ＩD−ドレイン電圧ＶDS特性を示す図である。
【図６】本発明の実施形態２の歪み成分を含む相互コン
ダクタンスの測定装置を示す図である。
ダクタンスの測定装置を示す図である。
【図７】図３の測定装置によって得られるドレイン電流
ＩD−ドレイン電圧ＶDS特性を示す図である。
ＩD−ドレイン電圧ＶDS特性を示す図である。
【図８】従来技術の相互コンダクタンスの測定装置を示
す図である。
す図である。
【図９】図８の測定装置によって得られるドレイン電流
ＩD−ゲート電圧ＶG特性及び相互コンダクタンスｇm−
ゲート電圧ＶG特性を示す図である。
ＩD−ゲート電圧ＶG特性及び相互コンダクタンスｇm−
ゲート電圧ＶG特性を示す図である。
１ ＦＥＴ ２ コンデンサ ３ 信号源 ４ バイアス用電源 ５ 電流増幅器 ６ 電流／電圧変換器 ７ Ａ／Ｄ変換器 ８ レベル調整器 ９ パソコン １０ 検出器 １１ 負荷抵抗 １２ 電源電圧 １３ 電圧増幅器
Claims (8)
- 【請求項１】 電界効果トランジスタの相互コンダクタ
ンスの測定装置において、 正弦波を発生し前記電界効果トランジスタのゲート端子
にゲート電圧として入力する信号源と、 前記正弦波の振幅成分を検出する振幅検出手段と、 前記正弦波に直流電圧を重畳するバイアス用電源と、 前記電界効果トランジスタのドレイン端子から出力され
るドレイン電流を電圧信号に変換する電流／電圧変換手
段と、 変換された前記電圧信号をディジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器と、 前記ディジタル信号に含まれる基本波成分及び各高次歪
み成分を検出する成分検出手段と、 検出された前記基本波成分及び前記各高次歪み成分を、
検出された前記正弦波の振幅成分で除す除算手段とを備
えることを特徴とする電界効果トランジスタの相互コン
ダクタンスの測定装置。 - 【請求項２】 前記電流／電圧変換手段は、負荷抵抗で
あることを特徴とする請求項１に記載の電界効果トラン
ジスタの相互コンダクタンスの測定装置。 - 【請求項３】 前記成分検出手段は、フーリエ変換解析
を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の電界効
果トランジスタの相互コンダクタンスの測定装置。 - 【請求項４】 前記ゲート電圧は、可変できることを特
徴とする請求項１または２に記載の電界効果トランジス
タの相互コンダクタンスの測定装置。 - 【請求項５】 電界効果トランジスタの相互コンダクタ
ンスの測定方法において、 正弦波を発生し前記電界効果トランジスタのゲート端子
にゲート電圧として入力し、 前記正弦波の振幅成分を検出し、 前記正弦波に直流電圧を重畳し、 前記電界効果トランジスタのドレイン端子から出力され
るドレイン電流を電圧信号に変換し、 変換された前記電圧信号をディジタル信号に変換し、 前記ディジタル信号から基本波成分及び各高次歪み成分
を検出し、 前記基本波成分及び前記各高次歪み成分を前記正弦波の
振幅成分で除すことを特徴とする電界効果トランジスタ
の相互コンダクタンスの測定方法。 - 【請求項６】 前記ドレイン電流は、負荷抵抗によって
前記電圧信号に変換することを特徴とする請求項５に記
載の電界効果トランジスタの相互コンダクタンスの測定
方法。 - 【請求項７】 前記基本波成分及び前記各高次歪み成分
は、フーリエ変換解析を行うことによって検出すること
を特徴とする請求項５又は６に記載の電界効果トランジ
スタの相互コンダクタンスの測定方法。 - 【請求項８】 前記ゲート電圧は、可変できることを特
徴とする請求項５又は６に記載の電界効果トランジスタ
の相互コンダクタンスの測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11063672A JP2000258489A (ja) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | 相互コンダクタンスの測定装置及び測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11063672A JP2000258489A (ja) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | 相互コンダクタンスの測定装置及び測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000258489A true JP2000258489A (ja) | 2000-09-22 |
Family
ID=13236094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11063672A Pending JP2000258489A (ja) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | 相互コンダクタンスの測定装置及び測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000258489A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109188074A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-01-11 | 钜泉光电科技(上海)股份有限公司 | 一种双基准互检电路、方法和电能计量芯片 |
-
1999
- 1999-03-10 JP JP11063672A patent/JP2000258489A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109188074A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-01-11 | 钜泉光电科技(上海)股份有限公司 | 一种双基准互检电路、方法和电能计量芯片 |
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