JPH0352301A - Switch for microwave - Google Patents

Switch for microwave

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JPH0352301A
JPH0352301A JP18600789A JP18600789A JPH0352301A JP H0352301 A JPH0352301 A JP H0352301A JP 18600789 A JP18600789 A JP 18600789A JP 18600789 A JP18600789 A JP 18600789A JP H0352301 A JPH0352301 A JP H0352301A
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JP
Japan
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field effect
fets
isolation
fet
trs
Prior art date
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Pending
Application number
JP18600789A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasunori Tateno
泰範 舘野
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0352301A publication Critical patent/JPH0352301A/en
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Abstract

PURPOSE:To suppress the insertion loss and to improve the isolation characteristic by connecting two field effect transistors(TRs) in parallel between the inputs and between outputs, coupling them with an inductive transmission line with a prescribed impedance and specifying the impurity concentration to the channel region of the field effect TRs. CONSTITUTION:Field effect TRs 1, 2 are connected in parallel between inputs and between outputs respectively, they are coupled with an inductive transmission line 3 with a prescribed impedance and the impurity concentration of the channel region of the field effect TRs is selected to be 2.0X10<18>/cm<2> or over. A negative gate bias over the pinch-off voltage is applied to the FETs 1, 2 to turn on the FETs, then the capacitance of the FETs 1, 2 and the inductance of a strip line 3 form a kind of low pass filter. On the other hand, since the strip line 3 reaches a high impedance, when the FETs 1, 2 are turned off without applying the gate bias to them, the isolation is improved. Thus, the insertion loss is suppressed and the isolation is also improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 マイクロ波用スイッチ、特に、マイクロ波帯における送
信・受信の切り換えや、フェーズド・アレイ・システム
等に利用されるスイッチに関し、挿入填およびアイソレ
ーション共に高い周波数まで優れた特性を実現すること
を目的とし、2つの電界効果トランジスタを備え、該2
つのトランジスタを入出力間で並列に接続し、該2つの
トランジスタの間が、誘導性で且つ所定のインピーダン
スを有する伝送線路で結合されてなり、前記電界効果ト
ランジスタのチャネル領域の不純物濃度は2. O X
IO”/cn!以上となるように構或する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding microwave switches, especially switches used for switching between transmission and reception in the microwave band, phased array systems, etc., both insertion and isolation require high frequencies. With the aim of achieving excellent characteristics up to
Two transistors are connected in parallel between input and output, and the two transistors are coupled by an inductive transmission line having a predetermined impedance, and the impurity concentration of the channel region of the field effect transistor is 2. OX
IO”/cn! or more.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、マイクロ波用スイッチに関し、特に、マイク
ロ波帯における送信・受信の切り換えや、フェーズド・
アレイ・システム等に利用されるスイッチに関する。
The present invention relates to a microwave switch, and in particular, to switching between transmission and reception in the microwave band, phased
It relates to switches used in array systems, etc.

近年、通信技術は目覚ましく発展を続け、高い周波数の
マイクロ波の利用が積極的に准進されている。このよう
なマイクロ波の応用機器に利用されるデバイスの中でも
重要な位置を占めるマイクロ波用スイッチは、通信技術
の発達に伴い、挿入損が小さく且つ入出力間の絶縁性(
アイソレーション)が高いことが要求されている。
In recent years, communication technology has continued to develop at a remarkable pace, and the use of high frequency microwaves is being actively promoted. Microwave switches, which occupy an important position among the devices used in such microwave application equipment, have been developed with the development of communication technology to have low insertion loss and insulation between input and output (
high isolation) is required.

〔従来の技術、および発明が解決しようとする課題〕[Prior art and problems to be solved by the invention]

従来の電界効果トランジスタ(FET)は、主に増幅素
子用として開発されてきたため、そのチャネルの抵抗は
概して高くなるように設計されている。そのため、該F
 E Tは、スイッチング素子として用いられた場合に
以下の問題点を提起する。
Conventional field effect transistors (FETs) have been developed primarily for use as amplification elements, and therefore are generally designed to have high channel resistance. Therefore, the F
ET poses the following problems when used as a switching element.

例えば、第6図(a)に示されるように、FETΩ,を
直列に接続して(シリーズ型として)用いた場合、該F
ETのチャネルの高抵抗のために電力消費すなわち挿入
損が増大するという問題が生しる。また、同図(b)に
示されるようにFETQzを並列に接続して(シャント
型として)用いた場合には、該FETのオン時に、チャ
ネルの高抵抗のために該FETに入力端INからの電流
が充分に流れ込まず、一部の電流は出力端OUT側に流
れ、そのために入出力間のアイソレーションが低下する
という問題が生しる。
For example, as shown in FIG. 6(a), when FETΩ is connected in series (as a series type), the FET
The problem arises of increased power consumption or insertion loss due to the high resistance of the ET channel. In addition, when FETQz is connected in parallel (as a shunt type) as shown in the same figure (b), when the FET is turned on, due to the high resistance of the channel, a A problem arises in that a sufficient amount of current does not flow in, and a portion of the current flows toward the output terminal OUT, resulting in a reduction in isolation between input and output.

これに対処するため、FETの構造を工夫してチャネル
の抵抗を低減した場合、該FETのソ−ス・ドレイン間
6こ電流が流れ易くなるので、逆に、第6図(a)の形
態ではアイソレーションが悪化し、(b)の形態では該
FETにおける電力消費(挿入損)が増大するという不
都合が生じる。
To deal with this, if the structure of the FET is devised to reduce the channel resistance, it becomes easier for the current to flow between the source and drain of the FET. In this case, the isolation deteriorates, and in the form (b), the power consumption (insertion loss) in the FET increases.

本発明は、かかる従来技術における課題に鑑み創作され
たもので、挿入損およびアイソレーシヲン共に高い周波
数まで優れた特性を実現するマイクロ波用スイッチを提
供することを目的としている。
The present invention was created in view of the problems in the prior art, and an object of the present invention is to provide a microwave switch that achieves excellent characteristics in both insertion loss and isolation up to high frequencies.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明によるマイクロ波用スインチは、2つの電界効果
トランジスタを備え、 該2つのトランジスタを入出力村井仰#間で並列に接続
し、 該2つのトランジスタの間が、誘導性で且つ所定のイン
ピーダンスを有する伝送線路で結合されてなり、前記電
界効果トランジスタのチャネル領域の不純物濃度は2.
0×101ll/c一以上となっていることを特徴とす
る。
The microwave switch according to the present invention includes two field effect transistors, the two transistors are connected in parallel between the input and the output, and the gap between the two transistors is inductive and has a predetermined impedance. The impurity concentration of the channel region of the field effect transistor is 2.
It is characterized by being 0x101ll/c or more.

[作 用] 上述した構成によれば、2つのFETがオン状態の時、
B F E Tの容量(キャパシタンス)と誘導性の伝
送線路のインダクタンスは一種のローパス・フィルタを
構威し、これによって高い周波数まで挿入損を最小限に
抑制することができる。
[Function] According to the configuration described above, when the two FETs are in the on state,
The capacitance of the B FET and the inductance of the inductive transmission line act as a kind of low-pass filter, thereby minimizing insertion loss up to high frequencies.

一方、伝送線路は高インピーダンスを有しているので、
2つのFETがオフ状態の場合にアイソレーションを高
めることができる。また、2つのFETのチャネル抵抗
は低いため、オン状態の時は該FETの部分は殆どショ
ート状態に近い。従って、マイクロ波の反射係数が高く
なって一層、アイソレーションが改善される。
On the other hand, transmission lines have high impedance, so
Isolation can be increased when the two FETs are in the off state. Furthermore, since the channel resistances of the two FETs are low, the FET portions are almost in a short-circuit state when they are in the on state. Therefore, the reflection coefficient of microwaves becomes high, and isolation is further improved.

なお、本発明の他の構戒上の特徴および作用の詳細につ
いては、添付図面を参照しつつ以下に記述される実施例
を用いて説明する。
Note that other structural features and details of the operation of the present invention will be explained using the embodiments described below with reference to the accompanying drawings.

〔実施例〕〔Example〕

第1図には本発明の一実施例としてのマイクロ波用スイ
ッチの回路構威が示される。
FIG. 1 shows the circuit structure of a microwave switch as an embodiment of the present invention.

同図において、1、2および4はガリウム・砒素(Ga
As) F E T、3は高インピーダンスを有する伝
送線路を示し、本実施例では、該伝送線路3はストリ・
ンプ線路で構威され、その一端はFET4を介して入力
端INに接続され、他端は出力端OUTに接続されてい
る。また、FETIはストリップ線路3の一端とグラン
ドの間に接続され、FET2はストリップ線路3の他端
とグランドの間に接続されている。すなわち、FETI
とFET2は信号線に対して並列に接続され、ストリッ
プ線路3は信号線に対して直列に接続されている。
In the same figure, 1, 2 and 4 are gallium arsenide (Ga
As) FET, 3 indicates a transmission line with high impedance, and in this example, the transmission line 3 is a strip
It consists of a amplifier line, one end of which is connected to the input end IN via the FET 4, and the other end connected to the output end OUT. Further, FETI is connected between one end of the strip line 3 and ground, and FET 2 is connected between the other end of the strip line 3 and ground. That is, FETI
and FET2 are connected in parallel to the signal line, and the strip line 3 is connected in series to the signal line.

FETIおよびFET2はそれぞれゲート信号G .G
 zに応答し、FET4はゲート信号G0に応答する。
FETI and FET2 each receive a gate signal G. G
z, FET4 responds to gate signal G0.

本実施例では、FETIおよびFET2とFET4が交
互にオン・オフするように各ゲート信号G o , G
 .G tが印加される。第2図に印加タイミングの一
例が示される。
In this embodiment, each gate signal G o , G
.. G t is applied. An example of application timing is shown in FIG.

第3図には第1図におけるFETの構造が断面的に示さ
れる。
FIG. 3 shows the structure of the FET in FIG. 1 in cross section.

図中、IOは半絶縁性のGaAs基板、11.12は高
濃度(n゛)の不純物、例えばシリコン(Si)、の拡
敗層、13はチャネル層(活性層) 、14.15は拡
散層IL12にそれぞれオーミック接続された、例えば
金・ゲルマニウム/ニッケル/金(AuGe/Ni/A
u)からなるソース・ドレイン電極、そして、l6はチ
ャネル層l3にショットキー接続された、例えば金(A
u)またはアルミニウム(AI)からなるゲート電極を
示す。
In the figure, IO is a semi-insulating GaAs substrate, 11.12 is a diffusion layer of high concentration (n゛) impurity, such as silicon (Si), 13 is a channel layer (active layer), and 14.15 is a diffusion layer. For example, gold/germanium/nickel/gold (AuGe/Ni/A
u), and l6 is made of, for example, gold (A
u) or a gate electrode made of aluminum (AI).

チャネル(層)における不純物濃度をN、チャネルの厚
さをaとすると、チャネルの抵抗Rは、以下の式に示す
ようにNとaに反比例する。
When the impurity concentration in the channel (layer) is N and the thickness of the channel is a, the resistance R of the channel is inversely proportional to N and a as shown in the following equation.

Ra:l/Na 従って、ドーズ量を増やせばNが増加してRは小さくな
り、また、注入エネルギーを増やせばaが堆加してやは
りRは小さくなる。
Ra: l/Na Therefore, if the dose is increased, N will increase and R will become smaller, and if the implantation energy is increased, a will be deposited and R will also become smaller.

第4図にドーズ量および注人工不ルギーとチャネルの抵
抗の関係が示される。
FIG. 4 shows the relationship between the dose amount, injection artificial inertia, and channel resistance.

同図を参照すると、注入エネルギーが同じならばドーズ
量が増大するに従いチャネルの抵抗は低くなり、また、
ドーズ量が同じならば注入エネルギ一の大きい方がチャ
ネルの抵抗は低いことが分かるであろう。
Referring to the figure, if the implantation energy is the same, as the dose increases, the channel resistance decreases;
It will be understood that if the dose is the same, the channel resistance will be lower as the implantation energy is greater.

FETがスイッチング素子用として適するためのチャネ
ル抵抗は、ゲート幅1mm+あたり約2.5Ω以下にす
る必要がある。従って、チャネル層l3内の不純物濃度
は2.OX10”/CT1以上にしなければならない。
For the FET to be suitable for use as a switching element, the channel resistance must be approximately 2.5 Ω or less per 1 mm+ gate width. Therefore, the impurity concentration in the channel layer l3 is 2. Must be OX10"/CT1 or higher.

そのため、本実施例では、ゲート電極l6の直下にチャ
ネル層13を形成する工程において、Siイオンのドー
ズ量を3.5X10Iff/CTII以上とし、注入エ
ネルギーを100KeV以上としている。
Therefore, in this embodiment, in the step of forming the channel layer 13 directly under the gate electrode l6, the dose of Si ions is set to 3.5×10Iff/CTII or more, and the implantation energy is set to 100KeV or more.

このような設定条件の下で作戒されたFETは、チャネ
ルの抵抗は確かに低くなるが、その反面、FETの容量
が増大してしまい、周波数が高くなるにつれて、スイッ
チ素子としての特性が悪化するf頃向にある。
Although the channel resistance of an FET controlled under such setting conditions will certainly be lower, on the other hand, the capacitance of the FET will increase, and as the frequency increases, its characteristics as a switching element will deteriorate. It's about the same time as F.

これに対し本実施例では、伝送線路3が高インピーダン
スのストリンプ線路で形成されているので、該線路は誘
導性(インダクティブ)になる。
In contrast, in this embodiment, the transmission line 3 is formed of a high impedance strip line, so the line is inductive.

従って、FETIおよび2に負のゲート・バイアスをそ
のピンチオフ電圧以上にかけて(本実施例では−5V)
該FETをオン状態にした時、該FETI、2のキャパ
シタンスとストリップ線路3のインダクタンスは、第5
図に示されるように一種のローパス・フィルタを構或す
る。これによって、高い周波数まで挿入損を最小限に抑
制することが可能となる。
Therefore, apply a negative gate bias to FETI and 2 above its pinch-off voltage (-5V in this example).
When the FET is turned on, the capacitance of the FET I2 and the inductance of the strip line 3 are
As shown in the figure, it constitutes a kind of low-pass filter. This makes it possible to minimize insertion loss up to high frequencies.

一方、ストリップ線路3は高インピーダンスになってい
るため、FETIおよび2にゲート・バイアスをかけず
に該F E Tをオフにした場合に、アイソレーション
の改善に寄与している。また、FETI、2のチャネル
の抵抗は上述したように非常に小さいため、該FETの
オン時に、gK F ETの部分は殆どショート状態に
近く、そのためマイクロ波の反射係数が高くなり、一層
、アイソレーションが改善される。
On the other hand, since the strip line 3 has a high impedance, it contributes to improving isolation when the FETs are turned off without applying gate bias to the FETs I and 2. Furthermore, since the resistance of the channel of FETI, 2 is very small as mentioned above, when the FET is turned on, the gK FET is almost in a short-circuit state, which increases the reflection coefficient of the microwave and makes it even more isolating. ration is improved.

なお、信号線に対して直列に接続されたFET4は、入
力端INからの直流戒分をカントする働きをしている。
Note that the FET 4 connected in series with the signal line functions to cant the direct current from the input terminal IN.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明のマイクロ波用スイッチによ
れば、挿入損を抑制すると共にアイソレーションを改善
することができる。
As explained above, according to the microwave switch of the present invention, insertion loss can be suppressed and isolation can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例としてのマイクロ波用スイッ
チの構威を示す回路図、 第2図は各ゲート信号の印加タイξング図、第3図は第
1図におけるFETの構造を示す断面図、 第4図はドーズ量および注入エネルギーとチャネルの抵
抗の関係を示す図、 第5図は第1図のスイッチの主要部の等価回路図、 第6図(a)および(b)は従来形のマイクロ波用スイ
ッチの構成例を示す図、 である。 (符号の説明) l、2、4・・・電界効果トランジスタ(FET)、3
・・・伝送線路(ストリップ線路)、13・・・チャネ
ル層(活性層)、 IN・・・人力端、 OUT・・・出力端。
Fig. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a microwave switch as an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a timing diagram for applying each gate signal, and Fig. 3 shows the structure of the FET in Fig. 1. 4 is a diagram showing the relationship between dose amount, implantation energy, and channel resistance. FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the main part of the switch in FIG. 1. FIG. 6 (a) and (b) 1 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional microwave switch. (Explanation of symbols) l, 2, 4...field effect transistor (FET), 3
...Transmission line (strip line), 13...Channel layer (active layer), IN...Manual power end, OUT...Output end.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 2つの電界効果トランジスタ(1,2)を備え、該2つ
のトランジスタを入出力(IN,OUT)間で並列に接
続し、 該2つのトランジスタの間が、誘導性で且つ所定のイン
ピーダンスを有する伝送線路(3)で結合されてなり、
前記電界効果トランジスタのチャネル領域の不純物濃度
は2.0×10^1^8/cm^3以上となっているこ
とを特徴とする請求項1に記載のマイクロ波用スイッチ
[Claims] Two field effect transistors (1, 2) are provided, the two transistors are connected in parallel between input and output (IN, OUT), and the space between the two transistors is inductive and are coupled by a transmission line (3) having a predetermined impedance,
2. The microwave switch according to claim 1, wherein the impurity concentration of the channel region of the field effect transistor is 2.0×10^1^8/cm^3 or more.
JP18600789A 1989-07-20 1989-07-20 Switch for microwave Pending JPH0352301A (en)

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JP18600789A JPH0352301A (en) 1989-07-20 1989-07-20 Switch for microwave

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58103229A (en) * 1981-12-15 1983-06-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Switching device of high frequency signal
JPS61208307A (en) * 1985-03-13 1986-09-16 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor phase shifter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58103229A (en) * 1981-12-15 1983-06-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Switching device of high frequency signal
JPS61208307A (en) * 1985-03-13 1986-09-16 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor phase shifter

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