特許 6702646 ボディバイアスされたスイッチ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6702646

(24)【登録日】2020年5月11日

(45)【発行日】2020年6月3日

(54)【発明の名称】ボディバイアスされたスイッチ装置

(51)【国際特許分類】

   H03K 17/687 20060101AFI20200525BHJP

【ＦＩ】

   H03K17/687 G

【請求項の数】23

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-20289(P2014-20289)

(22)【出願日】2014年2月5日

(65)【公開番号】特開2014-155227(P2014-155227A)

(43)【公開日】2014年8月25日

【審査請求日】2017年2月3日

【審判番号】不服2018-11958(P2018-11958/J1)

【審判請求日】2018年9月6日

(31)【優先権主張番号】13/764,655

(32)【優先日】2013年2月11日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】599034594

【氏名又は名称】コーボ ユーエス、インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】クラウセン、ウィリアム ジェイ．

(72)【発明者】

【氏名】フリノ ジュニア、ジェイムズ ピー．

(72)【発明者】

【氏名】ヨー、マイケル ディー．

【合議体】

【審判長】 吉田 隆之

【審判官】 衣鳩 文彦

【審判官】 岡本 正紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開平８−２７５４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２１２８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−７０１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００８６４９９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

H03K 17/00-17/70

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線周波数（ＲＦ）信号をスイッチするように構成される回路であって、
ソース端子、ゲート端子、ドレイン端子およびボディ端子を含む電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と、
前記ソース端子、前記ドレイン端子および前記ボディ端子に接続されるボディバイアス回路と、を備え、
前記ボディバイアス回路は、前記ソース端子と前記ボディ端子の間に接続される第１回路要素と、前記ドレイン端子と前記ボディ端子の間に接続される第２回路要素とを有し、
前記第１回路要素および前記第２回路要素は、前記ＦＥＴに印加されるＲＦ信号に基づく負のバイアス電圧を前記第１回路要素および前記第２回路要素を通じて引き出し、前記ＦＥＴがオフ状態のときに前記負のバイアス電圧を前記ボディ端子に供給するように構成される、回路。

【請求項2】

前記ＦＥＴを含み、互いに直列接続される複数のＦＥＴをさらに備える、請求項１に記載の回路。

【請求項3】

前記ＦＥＴは、ｎ型ＦＥＴである、請求項１または２に記載の回路。

【請求項4】

前記ボディバイアス回路は、前記ソース端子、前記ドレイン端子および前記ボディ端子のみに接続される、請求項１から３のいずれか一項に記載の回路。

【請求項5】

前記回路は、シリコン−オン−インシュレータ（ＳＯＩ）回路を構成する、請求項１から４のいずれか一項に記載の回路。

【請求項6】

前記ＦＥＴは、第１ＦＥＴであり、
前記ボディバイアス回路は、前記ボディ端子に接続されるノードを備え、
前記第１回路要素は、前記第１ＦＥＴのソース端子に接続されるソース端子および前記ノードに接続されるドレイン端子を有する第２ＦＥＴを含み、
前記第２回路要素は、前記ノードに接続されるドレイン端子および前記第１ＦＥＴのドレイン端子に接続されるソース端子を有する第３ＦＥＴを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の回路。

【請求項7】

前記第２ＦＥＴは、前記第１ＦＥＴのドレイン端子に接続されるゲート端子をさらに含み、
前記第３ＦＥＴは、前記第１ＦＥＴのソース端子に接続されるゲート端子をさらに含む、請求項６に記載の回路。

【請求項8】

前記第２ＦＥＴおよび前記第３ＦＥＴは、ダイオード接続ＦＥＴであり、
前記第２ＦＥＴは、前記ノードに接続されるゲート端子をさらに含み、
前記第３ＦＥＴは、前記ノードに接続されるゲート端子をさらに含む、請求項６に記載の回路。

【請求項9】

前記ボディバイアス回路は、前記ボディ端子に接続されるノードを備え、
前記第１回路要素は、前記ソース端子および前記ノードに接続される第１ダイオードを含み、
前記第２回路要素は、前記ドレイン端子および前記ノードに接続される第２ダイオードを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の回路。

【請求項10】

前記第１ダイオードは、前記ソース端子に接続されるカソード端子および前記ノードに接続されるアノード端子を含み、
前記第２ダイオードは、前記ドレイン端子に接続されるカソード端子および前記ノードに接続されるアノード端子を含む、請求項９に記載の回路。

【請求項11】

前記ボディバイアス回路は、ＲＦ信号を整流するように構成されることにより、前記負のバイアス電圧を引き出すよう構成される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の回路。

【請求項12】

送受信機と、
アンテナと、
前記送受信機および前記アンテナに接続され、前記送受信機と前記アンテナとの間の信号を通信するように構成される無線周波数（ＲＦ）フロントエンドと、を備え、
前記ＲＦフロントエンドは、シリコン−オン−インシュレータのスイッチ装置を含み、
前記スイッチ装置は、複数のスイッチ電界効果トランジスタ（ＦＥＴｓ）をオン状態またはオフ状態に設定するよう構成されるデコーダと、前記複数のスイッチＦＥＴｓからなるＦＥＴおよびボディバイアス回路を持つセルと、を有し、
前記ボディバイアス回路は、前記ＦＥＴがオフ状態のときに前記ＦＥＴのボディに負の電圧を供給する第１回路要素および第２回路要素を含み、前記負の電圧は、前記ＦＥＴに印加されるＲＦ信号から前記第１回路要素および前記第２回路要素を通じて引き出される、無線通信装置。

【請求項13】

前記ＦＥＴは、第１ＦＥＴであり、
前記ボディバイアス回路は、前記第１ＦＥＴのボディ端子に接続されるノードを備え、
前記第１回路要素は、前記第１ＦＥＴのソース端子に接続されるソース端子および前記ノードに接続されるドレイン端子を有する第２ＦＥＴを含み、
前記第２回路要素は、前記ノードに接続される前記ドレイン端子および前記第１ＦＥＴのドレイン端子に接続されるソース端子を有する第３ＦＥＴを含む、請求項１２に記載の無線通信装置。

【請求項14】

前記第２ＦＥＴは、前記第１ＦＥＴのドレイン端子に接続されるゲート端子をさらに含み、
前記第３ＦＥＴは、前記第１ＦＥＴのソース端子に接続されるゲート端子をさらに含む、請求項１３に記載の無線通信装置。

【請求項15】

デコーダ回路を用いて、スイッチ電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）をオフ状態に制御し、
ボディバイアス回路を用いて、前記スイッチＦＥＴがオフ状態の間に、前記スイッチＦＥＴに印加される無線周波数（ＲＦ）信号に基づく負のバイアス電圧を前記ボディバイアス回路の第１回路要素および第２回路要素を通じて引き出し、
前記ボディバイアス回路によって、前記スイッチＦＥＴがオフ状態の間に、前記負のバイアス電圧を前記スイッチＦＥＴのボディに供給する、方法。

【請求項16】

前記スイッチＦＥＴに印加されるＲＦ信号を整流し、前記負のバイアス電圧を引き出す、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

無線周波数（ＲＦ）信号をスイッチするように構成される回路であって、
ソース端子、ゲート端子、ドレイン端子およびボディ端子を含む電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と、
前記ボディ端子に接続されるノードと、前記ドレイン端子および前記ノードに接続される第１抵抗と、前記ソース端子および前記ノードに接続される第２抵抗と、を有するボディバイアス回路と、を備え、
前記ボディバイアス回路は、前記ＦＥＴに印加されるＲＦ信号に基づくバイアス電圧を前記第１抵抗および前記第２抵抗を通じて引き出し、前記バイアス電圧を前記ボディ端子に供給するように構成される、回路。

【請求項18】

前記第１抵抗および前記第２抵抗は、同じ大きさである、請求項１７に記載の回路。

【請求項19】

前記ボディバイアス回路は、前記バイアス電圧を約０Ｖの直流電圧として供給するように構成される、請求項１７または１８に記載の回路。

【請求項20】

前記ＦＥＴの前記ゲート端子はデコーダに接続され、前記ＦＥＴの前記ボディ端子は前記デコーダに接続されない、請求項１７から１９のいずれか一項に記載の回路。

【請求項21】

前記ボディバイアス回路は、前記ＦＥＴがオン状態のときに前記ボディ端子を浮遊させることにより前記ボディ端子に約０ＶのＤＣ電圧を供給するようにさらに構成される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の回路。

【請求項22】

前記ボディバイアス回路は、前記ＦＥＴがオン状態のときに前記ＦＥＴのボディ端子を浮遊させることにより前記ボディ端子に約０ＶのＤＣ電圧を供給するようにさらに構成される、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の無線通信装置回路。

【請求項23】

前記ボディバイアス回路によって、前記スイッチＦＥＴがオン状態のときに前記ボディを浮遊させることにより前記ボディに約０ＶのＤＣ電圧を供給する、請求項１５または１６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施の形態は、広くは回路の分野に関し、特に電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を利用したボディバイアスされたスイッチ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

シリコン−オン−インシュレータ（ＳＯＩ）のスイッチ装置において、オフモード動作におけるフローティングボディ効果を緩和するため、負のボディバイアス接続が用いられる。本設計では、負の電圧をボディへ直接的に供給するチャージポンプの使用を求める。この回路要素は、基板のノイズ結合、デコーダ回路への多くの制御線、無線周波数（ＲＦ）スイッチコアに侵入する不要な信号（利用可能なルーティング経路の制約による）および大型のダイサイズに関連しうる設計を用いるものであった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ボディバイアスされたスイッチ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明のある態様の回路は、無線周波数（ＲＦ）信号をスイッチするように構成される回路であって、ソース端子、ゲート端子、ドレイン端子およびボディ端子を含む電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と、ソース端子、ドレイン端子およびボディ端子に接続されるボディバイアス回路と、を備える。ボディバイアス回路は、ＦＥＴに印加されるＲＦ信号に基づく負のバイアス電圧を引き出し、ＦＥＴがオフ状態のときに負のバイアス電圧をボディ端子に供給するように構成される。

【0005】

本発明の別の態様は、無線通信装置である。この装置は、送受信機と、アンテナと、送受信機およびアンテナに接続され、送受信機とアンテナとの間の信号を通信するように構成される無線周波数（ＲＦ）フロントエンドと、を備える。無線周波数フロントエンドは、シリコン−オン−インシュレータのスイッチ装置を含む。スイッチ装置は、複数のスイッチ電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）をオン状態またはオフ状態に設定するよう構成されるデコーダと、複数のＦＥＴからなる電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）およびボディバイアス回路を持つセルと、を有する。ボディバイアス回路は、ＦＥＴがオフ状態のときに電界効果トランジスタのボディに負の電圧を供給するように構成され、当該負の電圧は、ＦＥＴに印加されるＲＦ信号から引き出される。

【0006】

本発明のさらに別の態様は、方法である。この方法は、デコーダ回路を用いて、スイッチ電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）をオフ状態に制御し、ボディバイアス回路を用いて、スイッチＦＥＴがオフ状態の間に、スイッチＦＥＴに印加される無線周波数（ＲＦ）信号に基づく負のバイアス電圧を引き出し、ボディバイアス回路によって、スイッチＦＥＴがオフ状態の間に、負のバイアス電圧をスイッチＦＥＴのボディに供給する。

【0007】

本発明のさらに別の態様は、回路である。この回路は、無線周波数（ＲＦ）信号をスイッチするように構成される回路であって、ソース端子、ゲート端子、ドレイン端子およびボディ端子を含む電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と、ボディ端子に接続されるノードと、ドレイン端子およびノードに接続される第１抵抗と、ソース端子およびノードに接続される第２抵抗と、を有するボディバイアス回路と、を備える。ボディバイアス回路は、ＦＥＴに印加されるＲＦ信号に基づくバイアス電圧を引き出し、バイアス電圧をボディ端子に供給するように構成される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】いくつかの実施の形態に係る単位セルを示す図である。

【図2】いくつかの実施の形態に係るスイッチトランジスタの構成を示す図である。

【図3】いくつかの実施の形態に係る単位セルを示す図である。

【図4】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、いくつかの実施の形態に係る電圧の時間変化を示すグラフである。

【図5】他の実施の形態に係る単位セルを示す図である。

【図6】他の実施の形態に係る単位セルを示す図である。

【図7】いくつかの実施の形態に係る動作方法を示すフローチャートである。

【図8】いくつかの実施の形態に係るスイッチ装置を示す図である。

【図9】いくつかの実施の形態に係る無線通信装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

実施の形態は、例示を目的とし、添付図面の形態に限定されないことを目的として、図示される。図面において、同種の符号は、同様な構成要素を示す。

【0010】

例示される実施の形態に係る様々な態様は、当業者にとって一般的に採用される用語を用いて他の当業者に本発明の本質を伝えるために示される。しかしながら、以下に示されるいくつかの要素のみを用いて代替的な実施の形態を実施しうることは、当業者にとって明らかであろう。説明のために、特定の装置または構成は、例示される実施の形態の詳細な理解を与えるために示される。しかし、代替的な実施の形態は具体的な細部を省いて実施しうることは当業者にとって明らかであろう。他の例では、例示される実施の形態を不明確としないために、周知な特徴は除外され、もしくは単純化される。

【0011】

さらに、様々な動作は、複数の個別の動作として本開示の理解を最も助ける形で順に示される。しかしながら、記載の順序は、これらの動作が必ずしも順序依存であることを示すものであるとして解釈されるべきはない。特に、これらの動作は、説明される順序で実行される必要はない。

【0012】

「一つの実施の形態において」の語は、繰り返し用いられる。この語は、ほとんどの場合において、同じ実施の形態を参照するものではないが、同じ実施の形態を参照することもある。「備える」、「有する」および「含む」の語は、文脈において別に規定されない限り、同義語である。

【0013】

「〜と接続される」の語は、ここでは、派生的に用いられうる。「接続される」は、以下に示す一以上の意味で用いられうる。「接続される」は、二以上の要素が物理的または電気的に直接接触することを意味しうる。しかしながら、「接続される」は、二以上の要素が互いに間接的に接触しつつ互いに協働または相互作用することも意味し、また、一以上の他の要素が、上述の意味で互いに接続された要素間において結合または接続されることを意味しうる。

【0014】

実施の形態は、スイッチ装置で用いられ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含む回路を含んでもよい。ＦＥＴは、それぞれに接続される個別の端子を有する、ボディ、ソース、ドレインおよびゲートを備えてもよい。スイッチ装置は、シリコン−オン−インシュレータ（ＳＯＩ）のスイッチ装置であってもよい。また回路は、対となる回路素子を含み、ＦＥＴに印加される無線周波数（ＲＦ）信号に基づくバイアス電圧を引き出して、ＦＥＴがオフのときにＦＥＴのボディ端子にバイアス電圧を供給するように構成される、ボディバイアス回路を含んでもよい。いくつかの実施の形態において、引き出されたバイアス電圧は、負のバイアス電圧であってもよい。種々の実施の形態は、図面を参照しながら、以下に詳細に説明される。

【0015】

図１は、種々の実施の形態に係る回路１００を示す。回路１００は、単位セル１００または単純にセル１００と呼んでもよい。セル１００は、ＦＥＴ１０４を含んでもよく、また、ＦＥＴ１０４は、スイッチＦＥＴ１０４と呼んでもよい。ＦＥＴ１０４は、たいていの場合に示されるように、ｎ型の電界効果トランジスタ（ｎ型ＦＥＴ）でもよい。ＦＥＴ１０４は、符号とともに後述する図２に示されるＦＥＴのソース、ドレイン、ゲートおよびボディにそれぞれ接続される、ソース端子１０８、ドレイン端子１１２、ゲート端子１１６およびボディ端子１２０を含んでもよい。

【0016】

セル１００は、さらにボディバイアス回路１２４を含んでもよい。ボディバイアス回路１２４は、ＦＥＴ１０４のソース端子１０８、ドレイン端子１１２およびボディ端子１２０に接続されてもよい。ボディバイアス回路１２４は、後に詳述するように、適切なバイアス電圧をＦＥＴ１０４のベースに供給するために用いられてもよい。種々の実施の形態において、ボディバイアス回路１２４は、ＦＥＴ１０４の三つの端子にのみ接続される。言い換えれば、ボディバイアス回路１２４に接続されるべき外部接続または制御線は必要としない。

【0017】

ボディバイアス回路１２４は、第１抵抗１２８、ノード１３２および第２抵抗１３６を含んでもよい。第１抵抗１２８は、ソース端子１０８およびノード１３２の間に接続されてもよい。第２抵抗１３６は、ドレイン端子１１２およびノード１３２の間に接続されてもよい。ノード１３２は、ボディ端子１２０に接続されてもよい。第１抵抗１２８および第２抵抗１３６は、同じ大きさであってもよい。

【0018】

ＦＥＴ１０４は、エンハンスモードまたはデプレッションモードのＦＥＴであってもよい。いくつかの実施の形態において、ＦＥＴ１０４は、金属酸化物半導体ＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ）であってもよく、他の実施の形態では、ＦＥＴ１０４は、絶縁ゲート型ＦＥＴ（ＩＧＦＥＴ）、または金属絶縁体半導体ＦＥＴ（ＭＩＳＦＥＴ）としてもよい。

【0019】

種々の実施の形態は、ＦＥＴ１０４のボディ電圧のバイアスに用いられるボディバイアス構造を提供する。このバイアス構造は、ここでは、ｎ型ＦＥＴを参照しながら説明される。しかしながら、他の実施の形態において、このバイアス構造は、ｐ型ＦＥＴのような別の種類のＦＥＴに用いることとしてもよい。

【0020】

種々の実施の形態において、ＦＥＴ１０４は、以後、無線周波数（ＲＦ）信号と呼ぶ伝送信号の切り替えを可能とするため、オフ状態とオン状態との間を選択的に遷移してもよい。たとえば、ＦＥＴ１０４は、ＦＥＴ１０４がオン状態であればソース端子１０８とドレイン端子１１２との間でＲＦ信号を通過させてもよい。また、ＦＥＴ１０４は、ＦＥＴ１０４がオフ状態であれば、ドレイン端子１１２とソース端子１０８との間のＲＦ信号の通過を妨げてもよい。

【0021】

ＦＥＴ１０４は、ゲート端子１１６において、ＦＥＴ１０４をオフ状態とオン状態との間で遷移させるための制御信号を受信してもよい。たとえば、ドレイン端子１１２およびソース端子１０８の直流電圧に対応し、ゲートソース間電圧とも呼ばれる、＋２．５Ｖの直流電圧をゲート端子１１６に印加してもよい。いくつかの実施の形態では、この電圧は、デコーダ（図１に図示せず）により印加されてもよい。この＋２．５Ｖの電圧は、ドレイン端子１１２およびソース端子１０８の間の抵抗を極めて小さくし、その結果、ＲＦ信号がドレイン端子１１２およびソース端子１０８の間を通過できるようにすることで、ＦＥＴ１０４をオン状態とする効果を有してもよい。

【0022】

正のゲート−ソース間電圧を印加することで、ＲＦ信号がＦＥＴ１０４を通過できるようにしてもよい。なぜなら、ＦＥＴ１０４は、ＳＯＩスイッチ装置に含まれる場合、図２に示される要素を一般に備えてもよいためである。ＦＥＴ１０４は、ドレイン端子１１２に接続されるドレイン２００と、ソース端子１０８に接続されるソース２０４と、ゲート端子１１６に接続されるゲート２０８と、より構成されてもよい。実施の形態において、ドレイン２００、ソース２０４およびゲート２０８は、例えば、アルミニウムまたは銅などの金属または導電性材料により全て構成されてもよい。実施の形態において、ドレイン２００、ソース２０４およびゲート２０８は、同じ材料または異なる材料により構成されてもよい。

【0023】

ＦＥＴ１０４は、さらに、ボディ端子１２０に接続されるボディ２１２を備えてもよい。ＦＥＴ１０４は、詳細を後述するように、さらに、ドレイン２００およびボディ２１２の間に設けられるｎ型ドレイン部２２０と、ソース２０４およびボディ２１２の間に設けられるｎ型ソース部２２８を備えてもよい。

【0024】

ここで、端子は、回路において他の要素に接続されるＦＥＴ１０４の要素の一つである。いくつかの実施の形態において、ドレイン２００およびドレイン端子１１２は、同じ要素であると考えてもよく、例えば、ＦＥＴ１０４は、ドレイン２００と回路内の要素との間の直接接続を通じて、回路内の別の要素と接続してもよい。他の実施の形態においては、ドレイン端子１１２は、例えば、導電性のリード線など、電気的にドレイン２００に接続される端子であってもよい。例えば、これらの他の実施の形態において、ＦＥＴ１０４は、ドレイン端子１１２を通じて回路内の別の要素と接続してもよい。このとき、ドレイン端子１１２は、銅などの金属のリード線や他の導電性のリード線であってもよく、これらのリード線はドレイン２００と接続されてもよい。同様に、ソース２０４およびソース端子１０８は、ドレイン２００およびドレイン端子１１２に関して上述したように、互いに同一であってもよいし、または、互いに電気的に接続されてもよい。同様に、ゲート２０８およびゲート端子１１６は、互いに同一であってもよいし、または、互いに電気的に接続されてもよい。最後に、ボディ２１２およびボディ端子１２０は、互いに同一であってもよいし、または、互いに接続されていてもよい。ここで、各要素に与えられる名称は、ＦＥＴ１０４の一つの要素を別の要素から識別するためのものであり、異なる実施の形態では異なる名称を用いるかもしれない。例えば、ＦＥＴ１０４において、ｎ型ドレイン部２２０を「ドレイン」と呼び、ｎ型ソース部２２８を「ソース」と呼ぶかもしれない。

【0025】

ＦＥＴ１０４を用いる例として、直流電圧は、ゲート端子１１６に印加されるものとして説明され、同時に、ゲート端子１１６によりゲート２０８が特定の電圧を得ることとなりうる。しかしながら、いくつかの実施の形態において、この直流電圧は、ゲート２０８に直接的に印加されうる。他の例として、ＲＦ信号は、ソース２０４またはソース端子１０８（または、ドレイン２００またはドレイン端子１１２）において受信されてもよく、ＦＥＴ１０４がオン状態のときには、ＦＥＴ１０４を通って、ドレイン２００またはドレイン端子１１２（または、ソース２０４またはソース端子１０８）へ通過してもよい。

【0026】

ボディ２１２は、ｐ型材料、例えば、シリコンやゲルマニウムなどのＩＶ族元素に、ホウ素やアルミニウムなどのＩＩＩ族元素をドープしたもので構成されてもよい。ｎ型のドレイン部２２０およびソース部２２８は、シリコンやゲルマニウムなどのＩＶ族元素に、ヒ素やリンなどのＶ属元素をドープしたもので構成されてもよい。ｎ型のドレイン部２２０およびソース部２２８は、ボディ２１２により互いに分離されてもよい。一般に、ｐ型材料は、電子が欠乏し、電子ホールを有すると言われる。ｎ型材料は、ｎ型材料の内外にて電流として移動することのできる余分な電子を有し、その結果、可動電子を有するといわれる。

【0027】

上述したように、ＦＥＴ１０４のゲート２０８は、銅やアルミニウムなどの導電性の金属で構成されてもよい。他の実施の形態において、ゲート２０８は、タンタル、タングステン、窒化タンタルより構成されてもよい。他の実施の形態において、ＦＥＴ１０４のゲート２０８は、ポリシリコン材料で構成されてもよい。ドレイン２００、ソース２０４、ゲート２０８およびボディ２１２は全て、誘電体２２４により互いに分離されてもよい。誘電体２２４は、例えば、二酸化シリコン、酸化窒化シリコン、または、ドレイン２００およびソース２０４の間の電子の流れを妨げることのできる、その他の高誘電率（High-k）の誘電材料などである。

【0028】

ＦＥＴ１０４をオンにするため、ゲート２０８とＦＥＴ１０４のその他の部分との間に静電界が形成されてもよい。これは、例えば、２．５Ｖなどの正の電圧をゲート２０８に印加するデコーダによりなされてもよい。ドレイン２００およびソース２０４は、例えば、０Ｖの直流バイアス電圧を有してもよい。ボディ２１２は、浮遊（float）してもよく、その結果、ＦＥＴ１０４を通って送信されるＲＦ信号により与えられる低変調のパワーレベルを有する約０Ｖの直流バイアス電圧となってもよい。

【0029】

正のゲート−ソース間電圧は、ｐ型材料のボディ２１２中に含まれる電子ホールを遠ざける一方で、ｐ型材料のボディ２１２に含まれる自由電子を引きつけうる。同時に、正のゲート−ソース間電圧は、ｎ型のドレイン部２２０およびソース部２２８に含まれる可動電子を引きつけうる。ドレイン２００およびソース２０４の直流電圧と比べてゲート２０８の正電圧が十分に高くなり、閾値電圧として知られる電圧になると、ｐ型材料のボディ２１２における斥力、および、ボディ２１２に含まれる自由電子とｎ型のドレイン部２２０およびソース部２２８に含まれる可動電子への引力により、電子チャネルを形成しうる。この電子チャネルは、しばしば、反転層と呼ばれ、ｎ型のドレイン部２２０およびソース部２２８の間であって誘電体２２４の直下に存在しうる。言い換えれば、ｎ型のドレイン部２２０およびソース部２２８の間の電子チャネルは、ボディ２１２および誘電体２１４のちょうど間に存在しうる。いくつかの実施の形態において、ゲート２０８に印加する電圧を上げると、静電界の大きさが増大しうる。静電界が増大すると、電子チャネルの大きさが増え、その結果、ドレイン２００およびソース２０４の間を通過できる電流量が増加しうる。

【0030】

ＦＥＴ１０４をオフにするため、デコーダは、ゲート２０８に−２．５Ｖの電圧を印加してもよい。ドレイン２００およびソース２０４は、０Ｖの直流電圧にバイアスされたままであってもよい。しかしながら、ボディ２１２は、第１抵抗１２８および第２抵抗１３６を通るＲＦ信号からのエネルギーにより変調されうる。この約０Ｖでもよいボディバイアス電圧の供給は、ＲＦ信号により引き出されるバイアス電圧により完全になされてよく、デコーダからの外部の制御線を必要としない。

【0031】

図３は、種々の実施の形態に係るセル３００を示す。セル３００は、実質的に置換可能な同様の名称の構成要素を有するセル１００と、同様であってもよい。

【0032】

セル３００は、ソース端子３０８、ドレイン端子３１２およびゲート端子３１６を有するスイッチＦＥＴ３０４を含んでもよい。セル３００は、さらに、第１バイアスＦＥＴ３２８と、ボディ端子３２０に接続されるノード３３２と、第２バイアスＦＥＴ３３６とを含む、ボディバイアス回路３２４を含んでもよい。バイアスＦＥＴ３２８、３３６は、一般に、ｎ型ＦＥＴとして示したものとしてもよい。しかしながら、他の実施の形態においては、ｐ型ＦＥＴのような、他の種類のＦＥＴを用いてもよい。

【0033】

第１バイアスＦＥＴ３２８は、ソース端子３０８に接続されるソース端子３４０と、ノード３３２に接続されるドレイン端子３４４と、ドレイン端子３１２に接続されるゲート端子３４８と、を含んでもよい。第２バイアスＦＥＴ３３６は、ノード３３２に接続されるドレイン端子３５２と、ドレイン端子３１２に接続されるソース端子３５６と、ソース端子３０８に接続されるゲート端子３６０と、を含んでもよい。

【0034】

スイッチＦＥＴ３０４がオフ状態のとき、ボディバイアス回路３２４は、スイッチＦＥＴ３０４に印加されるＲＦ信号に基づいてボディにバイアスをかける、負の電圧を生成してもよい。これは、図示されるように、バイアスＦＥＴ３２８、３３６のゲートを、スイッチＦＥＴ３０４の反対側のソースおよびドレイン端子に結合することによりなされてもよい。ＲＦ信号の正の電圧を制限ないし縮小し、ＲＦ信号の負の電圧を増幅するよう機能しうるようにバイアスＦＥＴ３２８、３３６を構成することで、ボディ端子３２０に負のバイアス電圧が印加される。これは、時間と電圧の関数として、複数のパワーレベルの異なるＲＦ信号をプロットした、図４に示すグラフに見られる。特に、図４（ａ）は、スイッチＦＥＴ３０４に印加されたＲＦ信号の電圧を時間に対してプロットし、図４（ｂ）は、ボディバイアス回路３２４によりスイッチＦＥＴ３０４に印加された対応する電圧の時間に対してプロットしたものである。

【0035】

セル３００により実現されるように、負のバイアス電圧をボディに印加することにで、セル３００の性能を向上しうる。これは、負のソース−ボディ間電圧が、負のゲート−ソース間電圧と協働し、ドレイン端子３１２およびソース端子３０８の間において高抵抗を与える、負の静電界を生成することが原因であるかもしれない。これは、負の静電界がｐ型ボディに含まれる電子ホールを引きつけると同時に、ｎ型のドレイン部およびソース部に含まれる可動電子を遠ざけることにより、ソース−ドレイン間での電子の移動を禁止する、負の静電界が原因であるかもしれない。ｎ型ＦＥＴの代わりにｐ型ＦＥＴが用いられる他の実施の形態においては、ボディはｎ型材料であってよく、ドレイン部およびソース部はｐ型材料であってもよい。

【0036】

上述したように、負の静電界を与えることにより、スイッチＦＥＴ３０４のソース−ドレイン間のチャネルを完全に消滅させうる。これにより、大きなＲＦ信号における変調効果を制限することができる。さもないと、スイッチＦＥＴ３０４をオフ状態にした場合であって、スイッチＦＥＴ３０４が部分的に消滅したチャネルを有する場合に、この変調効果が生じうる。仮に、チャネルが部分的にのみ消滅した場合、スイッチＦＥＴ３０４は、ＮＰＮ接合のＰ領域としての機能を果たす部分的に消滅したチャネルの一部を有する、横型の寄生バイポーラ接合トランジスタとして機能するおそれがある。

【0037】

図５は、種々の実施の形態に係るセル５００を示す。セル５００は、実質的に置換可能な同様の名称の構成要素を有するセル１００およびセル３００と、同様であってもよい。

【0038】

セル５００は、ソース端子５０８、ドレイン端子５１２、ゲート端子５１６およびボディ端子５２０を有する、ＦＥＴ５０４を含んでもよい。セル５００は、さらに、第１バイアスダイオード５２８、ボディ端子５２０と接続されるノード５３２および第２バイアスダイオード５３６を有する、ボディバイアス回路５２４を含んでもよい。

【0039】

第１バイアスダイオード５２８は、ソース端子５０８と接続されるカソード端子５４０と、ノード５３２に接続されるアノード端子５４４を含んでもよい。第２バイアスダイオード５３６は、ノード５３２と接続されるアノード端子５４８と、ドレイン端子５１２に接続されるカソード端子５５２を含んでもよい。

【0040】

ＦＥＴ５０４がオン状態のとき、バイアスダイオード５２８、５３６は導通せず、ボディは浮遊する。ボディは、一般に、浮遊時に０Ｖ近傍に維持されてもよい。ＦＥＴ５０４がオフ状態のとき、バイアスダイオード５２８、５３６は、ＲＦ信号を直流信号に整流し、スイッチＦＥＴ５０４のボディを駆動して、浮遊状態から平均して負の電圧となる状態にする。この負の電圧は、スイッチＦＥＴ５０４を横切るＲＦ信号のピーク電圧に依存する。ボディに印加される電圧の波形は、図４（ｂ）に示される波形と同様であってもよい。

【0041】

図６は、種々の実施の形態に係るセル６００を示す。セル６００は、実質的に置換可能な同様の名称の構成要素を有するセル１００、３００、５００と、同様であってもよい。

【0042】

セル６００は、ソース端子６０８、ドレイン端子６１２、ゲート端子６１６およびボディ端子６２０を有し、スイッチＦＥＴ６０４とも呼ぶＦＥＴ６０４を含んでもよい。セル６００は、第１バイアスＦＥＴ６２８、ボディ端子６２０と接続されるノード６３２および第２バイアスＦＥＴ６３６を含むボディバイアス回路６２４をさらに含んでもよい。バイアスＦＥＴ６２８、６３６は、ｎ型ＦＥＴであってもよい。他の実施の形態においては、ｐ型ＦＥＴなどの他の種類のＦＥＴを用いてもよい。

【0043】

第１バイアスＦＥＴ６２８は、ソース端子６０８に接続されるソース端子６４０と、ノード６３２に接続されるドレイン端子６４４と、ノード６３２に接続されるゲート端子６４８とを含んでもよい。第２バイアスＦＥＴ６３６は、ノード６３２に接続されるドレイン端子６５２と、ドレイン端子６１２に接続されるソース端子６５６と、ノード６３２に接続されるゲート端子６６０とを含んでもよい。このように、バイアスＦＥＴ６２８、６３６は、スイッチＦＥＴ６０４のドレインとソースの間に配置され、スイッチＦＥＴ６０４のボディと接続されるボディバイアス回路６２４の中間点を持つダイオード接続ＦＥＴであってもよい。

【0044】

ダイオード接続ＦＥＴ６２８、６３６は、図５を参照して上述したバイアスダイオードと同様に動作してもよい。しかし、ダイオード接続ＦＥＴは、バイアスダイオードのオン動作電圧よりも低いオン動作電圧、例えば、０．２Ｖか０．３Ｖだけ低いオン動作電圧を有してもよい。その結果、スイッチＦＥＴ６０４がオフ状態のとき、より大きな負の電圧がボディに印加されてもよい。

【0045】

図７は、単位セルの動作の方法７００を示すフローチャートであり、例えば、種々の実施の形態に係るセル１００、３００、５００または６００の動作の方法７００を示す。

【0046】

ブロック７０４において、方法７００は、スイッチＦＥＴをオン状態に制御してもよい。これは、例えば、スイッチＦＥＴに正のゲート−ソース間電圧を供給するデコーダによりなされてもよい。方法７００は、ブロック７０４において、さらにスイッチＦＥＴのボディを浮遊させて、約０Ｖとしてもよい。これは、例えば、図１、３、５または６に示されるように、スイッチＦＥＴのドレイン、ソース、ボディ端子に対して、ボディバイアス回路を接続することによりなされてもよい。

【0047】

ブロック７０８において、方法７００は、スイッチＦＥＴをオフ状態に制御してもよい。これは、例えば、スイッチＦＥＴに負のゲート−ソース間電圧を供給するデコーダによりなされてもよい。方法７００は、ブロック７０８において、さらにスイッチＦＥＴのボディにバイアス電圧を供給してもよい。上述したように、これは、スイッチＦＥＴに印加されるＲＦ信号からボディバイアス電圧を引き出す、ボディバイアス回路によりなされてもよい。いくつかの実施の形態において、ボディバイアス電圧は、負のバイアス電圧であってもよい。

【0048】

図８は、いくつかの実施の形態に係るスイッチ装置８００の例を示す。スイッチ装置８００は、直列ライン８０８において互いに直列接続される、複数の直列セル８０４を含んでもよい。スイッチ装置８００は、分岐ライン８１６において互いに直列接続される複数の分岐セル８１２をさらに含んでもよい。なお、図示されるように、複数のセルが直列接続されることが望ましい。なぜなら、上述したように、スイッチＦＥＴがオフ状態のときにソース端子とドレイン端子との間により大きな抵抗が生成されるからである。ＲＦ信号の電流が非常に大きいと、スイッチＦＥＴは損傷するかもしれない。複数のＦＥＴを直列接続することにより、大きなＲＦ信号により引き起こされる負荷が分散され、それぞれのＦＥＴは負荷の一部を担えばよいこととなる。このようにして、ＦＥＴの寿命は延長されるかもしれない。スイッチ装置８００の個々のセルは、セル１００、３００、５００または６００と同様であってもよい。

【0049】

スイッチ装置８００は、さらに、デコーダ８２０を含んでもよい。デコーダ８２０は、デコーダライン８２４（直列ライン８０８および分岐ライン８１６よりも細い線で示される）を通じてセルと接続されてもよい。より具体的には、デコーダライン８２４は、それぞれのセルのゲート端子に供給されてもよい。直列セル８０４および分岐セル８１２におけるボディバイアス回路がＲＦ信号を用いて適切なボディバイアス電圧を引き出す場合、セルは、それぞれのボディ端子に接続されるデコーダラインを必要としない。この制御線の削減は、より小さなダイサイズ、より少ない基板のノイズ結合、そして、オンダイのチャージポンプ回路からＲＦスイッチコアへ侵入する不要な信号の削減をもたらしうる。

【0050】

スイッチ装置８００がオン状態のとき、ＲＦ信号を入力から出力に通すため、デコーダ８２０は、それぞれの直列セル８０４をオン状態に設定し、それぞれの分岐セル８１２をオフ状態に設定してもよい。スイッチ装置８００がオフ状態のとき、ＲＦ信号が入力から出力へ通過するのを妨げるため、デコーダ８２０は、それぞれの直列セル８０４をオフ状態に設定し、それぞれの分岐セル８１２をオン状態に設定してもよい。

【0051】

図９は、いくつかの実施の形態に係る無線通信装置９００を示す。無線通信装置９００は、一以上のＲＦスイッチ９０８を含むＲＦフロントエンド９０４を有してもよい。ＲＦスイッチ９０８は、スイッチ装置８００と同様であり、スイッチ装置８００と実質的に置換可能であってもよい。ＲＦスイッチ９０８は、アンテナスイッチモジュール、配電スイッチ、送信機、受信機などであって、これらに限定されないＲＦフロントエンド９０４の種々の構成要素に展開されてもよい。ＲＦフロントエンド９０４は、増幅器や変換器、フィルタなどの具体的に示したり説明したりしていない構成要素であって、これらに限定されない他の構成要素を含んでもよい。

【0052】

ＲＦフロントエンド９０４に加えて、無線通信装置９００は、少なくとも図示されるように互いに接続される、アンテナ構造９１６、送受信機９２０、プロセッサ９２４およびメモリ９２８を有してもよい。

【0053】

プロセッサ９２４は、無線通信装置９００の全体的な動作を制御するために、メモリ９２８に保存される基本的なＯＳ（operating system）プログラムを実行してもよい。例えば、メインプロセッサ９２４は、送受信機９２０による信号の受信および送信を制御してもよい。メインプロセッサ９２４は、メモリ９２８に常駐する他のプロセスやプログラムを実行する能力を有してもよく、実行するプロセスの要求に応じて、データをメモリ９２８に移動したり、メモリ９２８から取り出したりしてもよい。

【0054】

送受信機９２０は、送信用データ（例えば、音声データ、ウェブデータ、Ｅメール、通信用データなど）をプロセッサ９２４から取得し、出力用データを意味するＲＦ信号を生成し、ＲＦ入力信号をＲＦフロントエンド９０４に供給してもよい。逆に、送受信機９２０は、ＲＦフロントエンド９０４から受信用データを意味するＲＦ信号を受信してもよい。送受信機９２０は、ＲＦ信号を処理し、受信した信号をさらなる処理のためにプロセッサ９２４に送信してもよい。

【0055】

ＲＦフロントエンド９０４は、種々のフロントエンド機能を提供してもよい。このフロントエンド機能は、ＲＦスイッチ９０８により実現されるスイッチング機能を含むが、これに限定されない。具体的には、ＲＦスイッチ９０８は、無線通信装置９００の構成要素間または、これらの構成要素への入出力として、ＲＦ信号を選択的に通過させてもよい。

【0056】

種々の実施の形態において、無線通信装置９００は、携帯電話、ページング装置、パーソナルデジタルアシスタント、テキストメッセンジャー装置、ポータブルコンピュータ、デスクトップコンピュータ、基地局、加入者局、アクセスポイント、レーダー、衛星通信装置、その他、無線によりＲＦ信号を送受信可能な、いかなる装置であってもよいが、これらに限定されるものではない。

【0057】

当業者であれば、無線通信装置９００が例示として示されており、簡潔性および明確性のため、無線通信装置９００の大半の構成および動作が、実施の形態の理解のために必要とされる程度に示され、記載されていることが認識されるであろう。種々の実施の形態は、無線通信装置９００に関連し、具体的なニーズに従う適切な目的を実行する、いかなる適切な要素または要素の結合を考慮する。さらに言えば、無線通信装置９００は、具体的に実施されうる種類の装置に限定されるように解釈すべきではないことが理解されよう。

【0058】

種々の実施の形態は、無線周波数（ＲＦ）信号をスイッチするように構成される回路を示す。この回路は、ソース端子、ゲート端子、ドレイン端子およびボディ端子を含むＦＥＴと、ソース端子、ドレイン端子およびボディ端子に接続されるボディバイアス回路とを備え、ボディバイアス回路は、ＦＥＴに印加されるＲＦ信号に基づく負のバイアス電圧を引き出し、ＦＥＴがオフ状態のときにボディ端子に負のバイアス電圧を供給するように構成される。

【0059】

回路は、ＦＥＴ（例えば、ｎ型ＦＥＴ）を含み、互いに直列接続される複数のＦＥＴを含んでもよい。

【0060】

ボディバイアス回路は、ソース端子、ドレイン端子およびボディ端子のみに接続されてもよい。

【0061】

回路は、シリコン−オン−インシュレータ（ＳＯＩ）回路であってもよい。

【0062】

ＦＥＴを第１ＦＥＴとした場合に、ボディバイアス回路は、ボディ端子に接続されるノードと、第１ＦＥＴのソース端子に接続されるソース端子およびノードと接続されるドレイン端子を有する第２ＦＥＴと、ノードに接続されるドレイン端子および第１ＦＥＴのドレイン端子に接続されるソース端子を有する第３ＦＥＴと、を含んでもよい。

【0063】

第２ＦＥＴは、さらに第１ＦＥＴのドレイン端子と接続されるゲート端子を含んでもよく、第３ＦＥＴは、さらに第１ＦＥＴのソース端子と接続されるゲート端子をさらに含んでもよい。

【0064】

第１ＦＥＴおよび第２ＦＥＴは、ダイオード接続ＦＥＴであってもよく、第２ＦＥＴは、ノードに接続されるゲート端子をさらに含んでもよく、第３ＦＥＴは、ノードに接続されるゲート端子をさらに含んでもよい。

【0065】

ボディバイアス回路は、ボディ端子に接続されるノードと、ソース端子およびノードに接続される第１ダイオードと、ドレイン端子およびノードに接続される第２ダイオードとを含んでもよい。

【0066】

第１ダイオードは、ソース端子に接続されるカソード端子およびノードに接続されるアノード端子を含んでもよく、第２ダイオードは、ドレイン端子に接続されるカソード端子およびノードに接続されるアノード端子を含んでもよい。

【0067】

ボディバイアス回路は、ＲＦ信号を整流することにより負のバイアス電圧を引き出してもよい。

【0068】

種々の実施の形態は、無線通信装置を示す。この無線通信装置は、送受信機と、アンテナと、送受信機およびアンテナに接続され、送受信機とアンテナの間の信号を通信するように構成される無線周波数（ＲＦ）フロントエンドと、備え、無線周波数フロントエンドは、シリコン−オン−インシュレータのスイッチ装置を含み、スイッチ装置は、複数のスイッチＦＥＴをオン状態またはオフ状態に設定するデコーダと、複数のＦＥＴからなる第１ＦＥＴおよびボディバイアス回路を含むセルと、を有し、ボディバイアス回路は、第１ＦＥＴがオフ状態のときに電界効果トランジスタのボディに負の電圧を供給するように構成され、負の電圧は、第１ＦＥＴに印加されるＲＦ信号により引き出される。

【0069】

ボディバイアス回路は、第１ＦＥＴのボディ端子に接続されるノードと、第１ＦＥＴのソース端子と接続されるソース端子およびノードと接続されるドレイン端子を有する第２ＦＥＴと、ノードと接続されるドレイン端子および第１ＦＥＴのドレイン端子に接続されるソース端子を有する第３ＦＥＴと、を含んでもよい。

【0070】

第２ＦＥＴは、第１ＦＥＴのドレイン端子に接続されるゲート端子をさらに含んでもよく、第３ＦＥＴは、第１ＦＥＴのソース端子に接続されるゲート端子をさらに含んでもよい。

【0071】

種々の実施の形態は、ある方法を含んでもよい。この方法は、デコーダ回路を用いて、スイッチ電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）をオフ状態に制御し、ボディバイアス回路を用いて、スイッチＦＥＴがオフ状態の間に、スイッチＦＥＴに印加されるＲＦ信号に基づいて負のバイアス電圧を引き出し、ボディバイアス回路によって、スイッチＦＥＴがオフ状態の間に、負のバイアス電圧をスイッチＦＥＴのボディに供給してもよい。

【0072】

負のバイアス電圧を引き出す際に、スイッチＦＥＴに印加されるＲＦ信号を整流してもよい。

【0073】

種々の実施の形態は、ＲＦ信号をスイッチするように構成される回路を示す。この回路は、ソース端子、ゲート端子、ドレイン端子およびボディ端子を含むＦＥＴと、ボディ端子に接続されるノードと、ドレイン端子およびノードに接続される第１抵抗と、ソース端子およびノードに接続される第２抵抗とを有するボディバイアス回路を備え、ボディバイアス回路は、ＦＥＴに印加されるＲＦ信号に基づくバイアス電圧を引き出し、バイアス電圧をボディ端子に供給するように構成される。

【0074】

第１抵抗および第２抵抗は、同じ大きさであってもよい。

【0075】

ボディバイアス回路は、バイアス電圧を約０Ｖの直流電圧として供給するように構成されてもよい。

【0076】

ＦＥＴのゲート端子は、デコーダに接続されてもよく、ＦＥＴのドレイン端子はデコーダに接続されなくてもよい。

【0077】

本開示は、上述の実施の形態の観点から示されたが、本開示の範囲を逸脱しない限りにおいて、同様の目的を実現すると考えられる、さまざまな代替的および／または等価な実施の形態により、上述した特定の実施の形態が置換されてもよいことは、当業者によって理解されるであろう。当業者であれば、本開示によって示された内容が、様々な実施の形態として実施されてもよいことは、すぐに理解されるであろう。本記載は、制限的であるとみなされる代わりに、例示的であるとみなされることを意図する。

【符号の説明】

【0078】

１００…セル、１０４…電界効果トランジスタ、１０８…ソース端子、１１２…ドレイン端子、１１６…ゲート端子、１２０…ボディ端子、１２４…ボディバイアス回路、１２８…第１抵抗、１３２…ノード、１３６…第２抵抗。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】