JPH04326608A - 発振回路 - Google Patents

発振回路

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JPH04326608A
JPH04326608A JP3096886A JP9688691A JPH04326608A JP H04326608 A JPH04326608 A JP H04326608A JP 3096886 A JP3096886 A JP 3096886A JP 9688691 A JP9688691 A JP 9688691A JP H04326608 A JPH04326608 A JP H04326608A
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pulse
fet
capacitance
layer
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Nobuo Shiga
信夫 志賀
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、衛星放送受信用コンバ
ータや測定器などに用いられる局部発振回路に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年情報ネットワークシステムの急速な
展開が図られる中で、衛星通信・放送システムの需要も
急増し、周波数帯もますます高周波化されつつある。こ
のような高周波用の電界効果トランジスタとしては、Ｓ
ｉバイポーラトランジスタの特性限界を打破するものと
して化合物半導体、特にＧａＡｓを用いたショットキー
バリア形電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）が実用
化されており、さらに最近ではシステムの小形化、低価
格化、高性能化のために高周波信号を低周波信号に変換
するダウンコンバータ初段増幅部の集積化（ＭＭＩＣ：
Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ　Ｉｎｔｅ
ｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　化）が進められている
。
【０００３】ところで従来、このような衛星放送受信用
コンバータ等に用いられる局部発振回路などには、イオ
ン注入による通常のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴが使用され、
特に位相雑音が小さくなるようにバイアス電圧を最適化
できるような構造上の工夫をしたものなどは用いられて
いなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した通常のＧａＡ
ｓＭＥＳＦＥＴを使用した従来の発振回路は、そのまま
では位相雑音が大き過ぎる。これは、ＧａＡｓＦＥＴが
本質的に有している「Ｑの低さ」に起因する。発振回路
の位相雑音は種々の要因に左右されるが、ＦＥＴの低周
波雑音（スペクトルが周波数に反比例するためｆ分の雑
音の一つとされる）やゲート容量Ｃｇｓのバイアス依存
性に大きく支配されることが知られている。このため、
従来は低位相雑音を実現するために外部に高誘電率の誘
電体共振器を付加し、所望の共振スペクトルを得ていた
。 このことはＭＭＩＣ発振回路の場合も同様で、そのため
にシステムの小形化、低価格化などといったＭＭＩＣ化
の利点を十分に活かすことができなかった。
【０００５】これに対し、例えば電子情報通信学会で発
表された論文ＥＤ８９−１５２（以下文献１という）に
記載されるような「パルスドープ構造のＧａＡｓＭＥＳ
ＦＥＴ」、つまり、薄層化（例えば１００オングストロ
ーム程度）させた高キャリア濃度（例えば４×１０１８
ｃｍ−３）のチャネル層と、このチャネル層上に低キャ
リア濃度（例えば１×１０１５ｃｍ−３）のキャップ層
を有するパルスドープ構造のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用
いて発振回路を構成すると、イオン注入による通常のＭ
ＥＳＦＥＴで同じ発振回路を構成した場合と比べて位相
雑音が小さくなる。図２にこれを示す。図２は両者の発
振スペクトルの一例を示したもので、同図（ａ）が通常
のＭＥＳＦＥＴによる場合、同図（ｂ）が「パルスドー
プ構造のＦＥＴ」を用いた場合である。
【０００６】これは、「パルスドープ構造のＦＥＴ」の
チャネルが非常に薄くキャリア濃度が高いことに起因し
ている。図３に示すように、「パルスドープ構造のＦＥ
Ｔ」の伝達コンダクタンスｇｍとゲート電圧Ｖｇとの関
係には平坦な部分があり、この領域ではキャリア濃度が
ほとんど変化しないということであるからゲート容量は
ゲート電圧に対してほとんど変化しない。事実、実験に
よって、負に大きなバイアスをかけた状態から徐々にバ
イアス電圧を上げてドレイン電流を増していくと、図４
に示すように位相雑音が小さくなっていくことが確認さ
れた。
【０００７】ところが、このようにゲートバイアス電圧
を変化させると、ＦＥＴ自身の高周波特性（Ｓパラメー
タ）が変化してしまうため、所望の周波数で発振させる
ために必要となる直列帰還容量の値も変化してしまい、
ゲートバイアスを変化させると所望の周波数で発振させ
ることができないという問題が生じてしまう。
【０００８】本発明の課題は、このような問題点を解消
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、パルスドープ
構造のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用い、かつ直列帰還容量
として、その容量値が上記ＦＥＴのゲートバイアス電圧
に応じ、当該ゲートバイアス電圧をドレイン電流が増す
方向に変化させたときに増大するように変化する可変容
量を用いたものである。
【００１０】
【作用】シミュレーションによると、例えばゲート長０
．５μｍ、ゲート幅２８０μｍのパルスドープ構造Ｇａ
ＡｓＭＥＳＦＥＴを用いて発振回路を構成した場合、発
振周波数を１０．７ＧＨｚとすると、必要な直列帰還容
量の値は、ドレイン電流が２４ｍＡとなるようにバイア
スした場合に０．１７ｐＦであるのに対し、ドレイン電
流が５０ｍＡとなるようにバイアスした場合は０．２２
ｐＦと大きくなる。　　このようにＦＥＴのゲートバイ
アスをドレイン電流が増す方向に変化させると、所望の
周波数で発振させるために必要な直列帰還容量の値も大
きくなるのであるから、この直列帰還容量として可変容
量を用い、かつその容量値を、ゲートバイアス電圧がド
レイン電流の増す方向に変化したときにその容量値も対
応して増大するように変化させることにより、発振周波
数を一定に保ったままで、ゲートバイアスの制御によっ
て位相雑音を改善することが可能になる。
【００１１】
【実施例】図１に本発明の一実施例を示す。本実施例の
発振回路は、半絶縁性のＧａＡｓ基板上にＯＭＶＰＥ（
有機金属気相成長）法などにより各層を成長させて形成
される。同図において、符号１がパルスドープ構造のＧ
ａＡｓＭＥＳＦＥＴを示し、符号２が直列帰還容量とし
ての可変容量ダイオードを示す。
【００１２】可変容量ダイオード２の実現には種々の方
法が可能であるが、一般には回路に使われているＦＥＴ
を利用するのが、プロセスが簡単になって良い。ところ
が、本発明で使用するＦＥＴは、先に述べたようにゲー
トバイアスに対するゲート容量の変化が非常に小さいの
が特徴であり、これで本発明に用いる可変容量ダイオー
ドを構成しようとすれば大きな面積のＦＥＴが必要とな
り得策ではない。
【００１３】これに対し、パルスドープ構造のＧａＡｓ
ＭＥＳＦＥＴの製造プロセスにおいてｎ＋　コンタクト
領域をイオン注入で形成するが、このとき同じ条件でシ
ョットキーバリアダイオードの活性層を形成するものと
すれば、上記文献１に示されるようにその加速電圧（９
０ｋｅＶ）からも、またドーズ量（６×１０１３ｃｍ−
２）からも、当該ショットキーバリアダイオードは本発
明に用いる可変容量ダイオードととして適したものとな
る。しかも、ｎ＋　コンタクト領域形成時に同時にショ
ットキーバリアダイオードの活性層を形成できるため、
プロセスは複雑にならない。
【００１４】なお、図１において符号３ａ，３ｂはバイ
アス抵抗、４ａ，４ｂは保護抵抗、５はインダクタ、６
ａ〜６ｅは交流バイパス容量、７ａ，７ｂは直流阻止容
量、８ａ〜８ｃはλｇ／４線（λｇは発振周波数ｆｇの
ＧａＡｓ基板上での波長）、９は出力マッチング回路を
示す。またＶｓは電源電圧、Ｖｃはゲートバイアス調整
電圧を示す。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、パ
ルスドープ構造のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用い、かつ直
列帰還容量として、その容量値が上記ＦＥＴのゲートバ
イアス電圧に応じ、当該ゲートバイアス電圧をドレイン
電流が増す方向に変化させたときに増大するように変化
する可変容量を用いたことにより、発振周波数を所望の
値に保ったまま、ゲートバイアスの制御のみによって位
相雑音を改善することが可能になる。これにより、用途
によっては外部に誘電体共振器を付ける必要がなくなり
、ＭＭＩＣの利点を十分に活かすことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す発振回路の回路図
【図
２】ＦＥＴとしてイオン注入による通常のＭＥＳＦＥＴ
を用いた発振回路とパルスドープ構造ＧａＡｓＭＥＳＦ
ＥＴを用いた発振回路の発振スペクトル
【図３】パルス
ドープ構造ＦＥＴの伝達コンダクタンスｇｍとゲート電
圧Ｖｇとの関係を示す図
【図４】パルスドープ構造ＦＥ
Ｔを用いた場合のゲート電圧Ｖｇと位相雑音との関係を
示す図
【符号の説明】
１…パルスドープ構造ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ２…可変容
量ダイオード

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用い、このＦＥＴ
    のソース・グラウンド間にキャパシタンスを装荷した直
    列帰還方式の発振回路において、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ
    として、薄層化させた高キャリア濃度のチャネル層と、
    このチャネル層上に低キャリア濃度のキャップ層を有す
    るパルスドープ構造のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用い、キ
    ャパシタンスとして、その容量値が上記ＦＥＴのゲート
    バイアス電圧に応じ、当該ゲートバイアス電圧をドレイ
    ン電流が増す方向に変化させたときに増大するように変
    化する可変容量を装荷したことを特徴とする発振回路。
  2. 【請求項２】可変容量として、パルスドープ構造ＧａＡ
    ｓＭＥＳＦＥＴのｎ＋　コンタクト領域と同時形成した
    ｎ＋　層を活性層とするショットキーバリアダイオード
    を用いたことを特徴とする請求項１記載の発振回路。
JP3096886A 1991-04-26 1991-04-26 発振回路 Pending JPH04326608A (ja)

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CA002067046A CA2067046A1 (en) 1991-04-26 1992-04-24 Oscillating circuit device
US07/872,998 US5248948A (en) 1991-04-26 1992-04-24 Oscillating circuit device with a variable capacitor
EP92107126A EP0510710A1 (en) 1991-04-26 1992-04-26 Oscillating circuit device and its manufacturing method.

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US5248948A (en) 1993-09-28
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