特表 2024-542608 高電圧増幅器内のバイアスネットワークのためのシャットダウンの回路および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-15

(54)【発明の名称】高電圧増幅器内のバイアスネットワークのためのシャットダウンの回路および方法

(51)【国際特許分類】

   H03F 1/02 20060101AFI20241108BHJP

   H03F 1/22 20060101ALI20241108BHJP

   H03F 3/21 20060101ALN20241108BHJP

【ＦＩ】

H03F1/02

H03F1/22

H03F3/21

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024531550

(86)(22)【出願日】2022-06-14

(85)【翻訳文提出日】2024-07-02

(86)【国際出願番号】 US2022033336

(87)【国際公開番号】W WO2023096669

(87)【国際公開日】2023-06-01

(31)【優先権主張番号】17/456,781

(32)【優先日】2021-11-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】516132747

【氏名又は名称】メイコム テクノロジー ソリューションズ ホールディングス インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＭＡＣＯＭ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＳＯＬＵＴＩＯＮＳ ＨＯＬＤＩＮＧＳ， ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(72)【発明者】

【氏名】ストラブル，ウェイン・マック

【テーマコード（参考）】

5J500

【Ｆターム（参考）】

5J500AA01

5J500AA13

5J500AA41

5J500AC36

5J500AC81

5J500AF10

5J500AF15

5J500AF18

5J500AH16

5J500AH24

5J500AH25

5J500AH29

5J500AH39

5J500AK42

5J500AM17

5J500AQ04

5J500LV08

5J500RG09

5J500WU08

(57)【要約】

電力増幅器は、入力信号を受信する入力端子（３５２）および出力信号を提供する出力端子（３８６）を有する増幅器セル（３５０）を有する。バイアスネットワーク（４０８）は、増幅器セル（３５０）のバイアス信号を提供するために、増幅器セルの出力端子（３８６）に結合される。シャットダウン回路（４１０）は、入力信号に応答してバイアスネットワーク（４０８）をディセーブルするためにバイアスネットワークに結合される。シャットダウン回路（４１０）は、バイアスネットワーク（４０８）に結合された第１の伝導端子、電源端子に結合された第２の伝導端子を有するトランジスタ（４２０，４２２）を有する。シャットダウン回路（４１０）は、第１の抵抗器（４１２）およびノードにおいて第１の抵抗器（４１２）に結合された第２の抵抗器（４１４）をさらに有する。トランジスタ（４２０，４２２）の制御端子はノードに結合される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

増幅器であって、
入力信号を受信するために適合された入力端子および出力信号を提供するために適合された出力端子を含む増幅器セルと、
前記出力端子に結合され、バイアス信号を前記増幅器セルに提供するバイアスネットワークと、
前記入力信号の直流（ＤＣ）成分に応答して前記バイアスネットワークをディセーブルするために前記バイアスネットワークに結合されたシャットダウン回路と
を備える、増幅器。

【請求項2】

前記シャットダウン回路は、前記バイアスネットワークに結合された第１の伝導端子、電源端子に結合された第２の伝導端子、および前記入力端子に結合された制御端子を備えるトランジスタを含む、請求項１に記載の増幅器。

【請求項3】

前記シャットダウン回路は、
前記入力端子に結合された第１の端子を備える第１の抵抗器と、
第１のノードにおいて前記第１の抵抗器の第２の端子に結合された第１の端子および前記電源端子に結合された第２の端子を備える第２の抵抗器とをさらに含み、前記トランジスタの前記制御端子は前記第１のノードに結合される、請求項２に記載の増幅器。

【請求項4】

前記シャットダウン回路は、前記第１のノードと前記電源端子との間に結合されたキャパシタをさらに含む、請求項３に記載の増幅器。

【請求項5】

前記バイアスネットワークは、
前記出力端子に結合された第１の端子を備える第１の抵抗器と、
前記第１の抵抗器の第２の端子に結合された第１の端子を備える第２の抵抗器とを含み、前記第２の抵抗器の第２の端子は、前記トランジスタの前記第１の伝導端子に結合される、請求項２に記載の増幅器。

【請求項6】

前記増幅器セルは、
電源端子に結合された第１の伝導端子、および前記入力端子に結合された制御端子を備える第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの第２の伝導端子に結合された第１の伝導端子、前記出力端子に結合された第２の伝導端子、および前記電源端子に結合された制御端子を備える第２のトランジスタとを含む、請求項１に記載の増幅器。

【請求項7】

増幅器を含む半導体デバイスであって、
第１の入力信号を受信するために適合された入力端子および第１の出力信号を提供するために適合された出力端子を含む第１の増幅器セルと、
前記第１の増幅器セルの前記出力端子に結合されたバイアスネットワークと、
前記バイアスネットワークをディセーブルするために前記バイアスネットワークに結合されたシャットダウン回路と
を備える、半導体デバイス。

【請求項8】

前記シャットダウン回路は、前記バイアスネットワークに結合された第１の伝導端子、電源端子に結合された第２の伝導端子、および前記第１の増幅器セルの前記入力端子に結合された制御端子を備えるトランジスタを含む、請求項７に記載の増幅器。

【請求項9】

前記シャットダウン回路は、
前記第１の増幅器セルの前記入力端子に結合された第１の端子を備える第１の抵抗器と、
第１のノードにおいて前記第１の抵抗器の第２の端子に結合された第１の端子および前記電源端子に結合された第２の端子を備える第２の抵抗器とをさらに含み、前記トランジスタの前記制御端子は前記第１のノードに結合される、請求項８に記載の増幅器。

【請求項10】

前記シャットダウン回路は、前記第１のノードと前記電源端子との間に結合されたキャパシタをさらに含む、請求項９に記載の増幅器。

【請求項11】

前記バイアスネットワークは、
前記第１の増幅器セルの前記出力端子に結合された第１の端子を備える第１の抵抗器と、
前記第１の抵抗器の第２の端子に結合された第１の端子を備える第２の抵抗器とを含み、前記第２の抵抗器の第２の端子は、前記トランジスタの前記第１の伝導端子に結合される、請求項８に記載の増幅器。

【請求項12】

前記第１の増幅器セルは、
電源端子に結合された第１の伝導端子、および前記第１の増幅器セルの前記入力端子に結合された制御端子を備える第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの第２の伝導端子に結合された第１の伝導端子、前記第１の増幅器セルの前記出力端子に結合された第２の伝導端子、および前記電源端子に結合された制御端子を備える第２のトランジスタとを含む、請求項７に記載の増幅器。

【請求項13】

第２の入力信号を受信するために適合された入力端子および第２の出力信号を提供するために適合された出力端子を含む第２の増幅器セルをさらに含み、前記第２の増幅器セルの前記入力端子は、前記第１の増幅器セルの前記入力端子に結合され、前記第２の増幅器セルの前記出力端子は、前記第１の増幅器セルの前記出力端子に結合される、請求項７に記載の増幅器。

【請求項14】

増幅器を含む半導体デバイスを作る方法であって、
第１の入力信号を受信するために適合された入力端子および第１の出力信号を提供するために適合された出力端子を含む第１の増幅器セルを設けるステップと、
前記第１の増幅器セルの前記出力端子に結合されたバイアスネットワークを設けるステップと、
前記バイアスネットワークをディセーブルするために前記バイアスネットワークに結合されたシャットダウン回路を設けるステップと
を含む、方法。

【請求項15】

前記シャットダウン回路を設けるステップは、前記バイアスネットワークに結合された第１の伝導端子、電源端子に結合された第２の伝導端子、および前記第１の増幅器セルの前記入力端子に結合された制御端子を備えるトランジスタを設けること
を含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記シャットダウン回路を設けるステップは、
前記入力端子に結合された第１の端子を備える第１の抵抗器を設けることと、
第１のノードにおいて前記第１の抵抗器の第２の端子に結合された第１の端子および前記電源端子に結合された第２の端子を備える第２の抵抗器を設けることとをさらに含み、前記トランジスタの前記制御端子は前記第１のノードに結合される、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記シャットダウン回路を設けるステップは、前記第１のノードと前記電源端子との間に結合されたキャパシタを設けることをさらに含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記バイアスネットワークを設けるステップは、
前記第１の増幅器セルの前記出力端子に結合された第１の端子を備える第１の抵抗器を設けることと、
前記第１の抵抗器の第２の端子に結合された第１の端子を備える第２の抵抗器を設けることとを含み、前記第２の抵抗器の第２の端子は、前記第１のトランジスタの前記第１の伝導端子に結合される、請求項１５に記載の方法。

【請求項19】

前記第１の増幅器セルを設けるステップは、
電源端子に結合された第１の伝導端子、および前記第１の増幅器セルの前記入力端子に結合された制御端子を備える第１のトランジスタを設けることと、
前記第１のトランジスタの第２の伝導端子に結合された第１の伝導端子、前記第１の増幅器セルの前記出力端子に結合された第２の伝導端子、および前記電源端子に結合された制御端子を備える第２のトランジスタを設けることとを含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項20】

第２の入力信号を受信するために適合された入力端子および第２の出力信号を提供するために適合された出力端子を含む第２の増幅器セルを設けるステップをさらに含み、前記第２の増幅器セルの前記入力端子は、前記第１の増幅器セルの前記入力端子に結合され、前記第２の増幅器セルの前記出力端子は、前記第１の増幅器セルの前記出力端子に結合される、請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[0001]本発明は、一般に、半導体デバイスに関し、より詳細には、電力増幅器および高電圧増幅器内のバイアスネットワークのためのシャットダウン回路を形成する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

[0002]半導体デバイスは、現代の電子製品において一般に見出される。半導体デバイスは、電気構成要素の数および密度が変動する。ディスクリート半導体デバイスは、１つのタイプの電気構成要素、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、小信号トランジスタ、抵抗器、キャパシタ、インダクタ、および酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を一般に含む。集積半導体デバイスは、数百から数百万の電気構成要素を典型的に含む。集積半導体デバイスの例は、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、ならびに種々のアナログおよびデジタル回路を含む。

【0003】

[0003]半導体デバイスは、信号処理、高速計算、電磁信号を送信し受信すること、電子デバイスを制御すること、太陽光を電気に変換すること、および電力増幅などの広範囲の機能を実施する。半導体デバイスは、通信、電力変換、ネットワーク、コンピュータ、オーディオ／ビデオ、および消費者製品の分野に見出される。半導体デバイスは、軍事用途、航空宇宙、航空、自動車、産業用コントローラ、およびオフィス機器にも見出される。

【0004】

[0004]半導体産業は、より低いコストおよびサイズを有する集積デバイスについての、特に、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ：ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）についての需要を引き続き目の当たりにしている。ＭＭＩＣは、マイクロ波周波数にわたる動作のために設計される集積回路（ＩＣ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）を包含する。ＭＭＩＣは、動作の中でもとりわけ、電力増幅、ミキシング、および高周波スイッチングについて頼られ得る。半導体産業は、高電圧でかつ高電圧のＭＭＩＣ電力増幅器ならびに無線周波数（ＲＦ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電力増幅器を含む、より高い電圧でかつより大きい電力の集積デバイスについての需要も引き続き目の当たりにしている。

【0005】

[0005]１つの知られている高電圧電力増幅器は、トランジスタに対する動作電圧を提供するバイアスネットワークを有するカスコードトランジスタ構成を使用する。電力増幅器が非動作状態である、すなわち、入力信号がないとき、バイアスネットワークは、電流を伝導し、電力を消費し続ける。電力増幅器の非動作時間中のバイアスネットワークの不必要な電力消費は、電力を浪費し、熱生成を増加させ、信頼性を減少させる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1a】[0006]図１ａは、複数の半導体ダイを有する半導体ウェハを示す図である。

【図1b】図１ｂは、複数の半導体ダイを有する半導体ウェハを示す図である。

【図1c】図１ｃは、複数の半導体ダイを有する半導体ウェハを示す図である。

【図2】シャットダウン回路を有する増幅器セルの第１の実施形態を示す図である。

【図3】シャットダウン回路を有する増幅器セルの第２の実施形態を示す図である。

【図4】シャットダウン回路を有する増幅器セルの第３の実施形態を示す図である。

【図5】シャットダウン回路を有する増幅器セルの第４の実施形態を示す図である。

【図6】シャットダウン回路を有する増幅器セルの第５の実施形態を示す図である。

【図7】シャットダウン回路を有する増幅器セルの第６の実施形態を示す図である。

【図8】シャットダウン回路を有する増幅器セルの第７の実施形態を示す図である。

【図9】複数の増幅器セルを含む高電圧電力増幅器を示す図である。

【図10】複数の増幅器セルを含む高電圧電力増幅器のレイアウトを示す図である。

【図11】複数の増幅器セルを含む高電圧電力増幅器のレイアウトの一部分を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

[0007]本発明は、１つまたは複数の実施形態において、同様の数字が同じかまたは同様の要素を示す図を参照して以下の説明において説明される。本発明は、本発明の目的を達成するために最良モードによって説明されるが、添付の特許請求の範囲および以下の開示および図面によってサポートされるそれらの均等物によって規定される本発明の趣旨および範囲内に含まれる場合がある代替物、修正物、および等価物をカバーすることが意図されることが当業者によって認識されるであろう。本明細書で使用される用語「半導体ダイ（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｄｉｅ）」は、語の単数形および複数形の両方を指し、したがって、単一の半導体デバイスと複数の半導体デバイスの両方を指すことができる。

【0008】

[0008]図１ａは、ケイ素（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ゲルマニウム、リン化アルミニウム、ヒ化アルミニウム、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、リン化インジウム、ならびに構造的支持のためのＩＩＩ－Ｖ族およびＩＩ－ＶＩ族半導体材料の全てのファミリなどのベース基板材料１０２を有する半導体ウェハまたは基板１００を示す。複数の半導体ダイまたは構成要素１０４は、非アクティブでダイ間のウェハエリアまたはソーストリート１０６によって分離されたウェハ１００上に形成される。ソーストリート１０６は、半導体ウェハ１００を個々の半導体ダイ１０４に単体化するために切断エリアを提供する。一実施形態において、半導体ウェハ１００は、１００～４５０ミリメートル（ｍｍ）の幅または直径を有する。

【0009】

[0009]図１ｂは、半導体ウェハ１００の一部分の断面図を示す。各半導体ダイ１０４は、背面または非アクティブ表面１０８、および、アクティブデバイス、パッシブデバイス、伝導層として実装されるアナログまたはデジタル回路を含むアクティブ表面１１０、および、ダイ内に形成され、ダイの電気設計および機能に従って電気的に相互接続される誘電体層を有する。例えば、回路は、１つまたは複数の高電圧トランジスタ、ダイオード、キャパシタ、および、アナログ回路またはデジタル回路を実装するかまたはそれと共に使用されるためにアクティブ表面１１０内に形成された他の回路要素を含む場合がある。本実施形態において、半導体ダイ１０４は、１００ｖ～３０００ｖの範囲内のモノリシック高電圧キャパシタを含む。別の実施形態において、半導体ダイ１０４は、ダイオード、トランジスタ、あるいは他の回路または回路要素などのモノリシック高電圧半導体デバイスを含む。

【0010】

[0010]電気伝導層１１２は、ＰＶＤ、ＣＶＤ、電解メッキ、無電解メッキプロセス、蒸着、または他の適切な金属堆積プロセスを使用してアクティブ表面１１０を覆って形成される。伝導層１１２は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、スズ（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、プラチナ（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、または他の適切な電気伝導性材料の１つまたは複数の層であることができる。伝導層１１２は、アクティブ表面１１０上の回路に電気接続される接触パッドとして働く。

【0011】

[0011]図１ｃにおいて、半導体ウェハ１００は、スクライブ、ソーブレード、またはレーザー切断ツール１１８を使用して、ソーストリート１１８を通して個々の半導体ダイ１０４に単体化される。個々の半導体ダイ１０４は、単体化後の既知の良品ダイまたは既知の良品ユニット（ＫＧＤ：ｋｎｏｗｎ ｇｏｏｄ ｄｉｅ／ＫＧＵ：ｋｎｏｗｎ ｇｏｏｄ ｕｎｉｔ）の識別について検査され、電気的に試験され得る。

【0012】

[0012]半導体ダイ１０４は、高電圧で動作状態であるＲＦ電力増幅器を含む場合がある。電力増幅器は、設計の容易さのためにコモンソーストランジスタと同様に動作しながら、高電圧でバイアスされた積層トランジスタの複数のセルを含む。各増幅セルは、ピーク電界強度を増加させることなくまたは接合温度を増加させることなく、動作供給電圧を２倍にするために、積層（カスコード）構成でトランジスタを含む。積層トランジスタセルは、大電力容量のために並列に配置される。高い供給電圧は、より高い負荷インピーダンスで動作しながら、より高い出力電力、効率、および電力利得を可能にする。電力増幅器は、より低いトランジスタ出力整合損失を示す。増幅器セルは、信頼性、性能、およびさらなるオフダイ構成要素がないことを提供する。電力増幅器を含む半導体パッケージは、わずか３つの外部端子：ＲＦＩＮ、ＲＦＯＵＴ、およびグラウンドを有することができる。例えば、図１ｃからの半導体ダイ１０４は、ＲＦＩＮ、ＲＦＯＵＴ、およびグラウンドを収容するために３つの外部端子を有する。

【0013】

[0013]図２は、高電圧用途においてトランジスタを積層するために適合された増幅器セル１２０を示す。ＲＦ信号は、トランジスタ１２６のゲートにおいて端子１２４に印加される。トランジスタ１２６のソースは、グラウンド電位で動作する電源導体１２８に結合される。トランジスタ１２６のドレインは、トランジスタ１３０のソースに結合される。トランジスタ１３０のゲートは、ノード１３４においてキャパシタ１３２の第１の端子に結合される。キャパシタ１３２の第２の端子は、抵抗器１３８を通って電源端子１２８に結合される。一実施形態において、キャパシタ１３２の値は９．７５ｐＦであり、抵抗器１３８の値は０．１９オームである。トランジスタ１２６は、コモンソーストランジスタであり、トランジスタ１３０は、ＲＦグラウンドとのコモンゲートトランジスタである。トランジスタ１２６および１３０、キャパシタ１３２、ならびに抵抗器１３８は、増幅器セル１２０の増幅段１４０を構成する。トランジスタ１３０のドレインは、増幅段１４０の出力である。一実施形態において、図２～８で説明するトランジスタは、フィールドプレートを有するＦＥＴトランジスタであり、カスコード構成で接続され得る。増幅段１４０内のトランジスタ１２６および１３０は、３６ｍｍチャネルを有するようにサイズ設定され得る。

【0014】

[0014]キャパシタ１４２は、ノード１４４とノード１３４との間に結合される。キャパシタ１４２は、増幅器セル１２０のカスコード安定化回路１４８を構成する。抵抗器１５０は、ノード１４４とノード１３４との間に結合される。抵抗器１５２の第１の端子は、ノード１３４に結合される。一実施形態において、キャパシタ１４２の値は２．０４ｐＦであり、抵抗器１５０の値は２．０８Ｋオームであり、抵抗器１５２の値は２．０Ｋオームである。抵抗器１５０および１５２は、電圧分割器として配置され、増幅器セル１２０のバイアスネットワーク１５４を構成する。ノード１４４の端子１５６は、増幅器セル１２０の出力である。

【0015】

[0015]増幅器セル１２０は、積層および比較的高い動作電圧での安定動作のために適合された高電圧トランジスタ増幅器である。トランジスタ１２６および１３０（ならびに増幅器セル３５０および４３０内のトランジスタ３５６，３６０、および３７０）は、ＩＩＩ－Ｖ族元素半導体材料、ＩＩＩ族－窒化物（アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、およびそれらの合金（ＡｌＧａＩｎ）ベース窒化物）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、インジウムガリウムリン（ＩｎＧａＰ）、アルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）、リン化アルミニウム（ＡｌＰ）、ヒ化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、酸化ガリウム（ＧａＯ）、およびその化合物から形成され得る。他の場合、トランジスタ１２６および１３０（ならびにトランジスタ３５６，３６０、および３７０）は、ＩＶ族元素半導体材料、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、立方晶炭化ケイ素（３Ｃ－ＳｉＣ）、およびその化合物から形成され得る。

【0016】

[0016]端子１２４に印加されるＲＦ入力信号ＲＦＩＮは、増幅器セル１２０を通って増幅され、ＲＦ出力信号ＲＦＯＵＴとして端子１５６に至る。端子１５６における動作供給電圧は５０～２００Ｖの範囲内にある。バイアスネットワーク１５４は、ノード１３４に対する動作供給電圧を分割する、ほぼ２による分割。抵抗器１５０および１５２の値は、トランジスタ１３０のソースとトランジスタ１２６のドレインの電圧が、ノード１３４における電圧に実質的に等しいまたは動作供給電圧の１／２であるように選択される。バイアスネットワーク１５４は、増幅器セル１２０についての比較的高い動作供給電圧においてさえも、トランジスタ１２６および１３０のドレインソース電圧をそれらのデバイスについての最大電圧定格内に維持する。キャパシタ１３２および抵抗器１３８は、増幅器セル１２０の安定動作を維持するために安定化ネットワークを構成する。キャパシタ１４２は、より高い動作電圧におけるトランジスタ１３０の固有ドレインゲートキャパシタンスの任意の減少を補償する。積層式またはカスコードトランジスタを有する増幅器セル１２０ならびに複数の増幅器セルを含むＲＦ電力増幅器は、半導体パッケージ上の３つの端子：端子１２４のＲＦＩＮ、端子１５６のＲＦＯＵＴ、および電源端子１２８のグラウンドを使用する。

【0017】

[0017]ＲＦ入力信号が存在しない（ＲＦＩＮがゼロかまたは負である）とき、トランジスタ１２６は、トランジスタ１２６のゲート電圧が、トランジスタについてのピンチオフ電圧より小さいとき、非伝導である。トランジスタ１２６が非伝導であるため、トランジスタ１３０も、非伝導であり、増幅器セル１２０は動作状態でない。シャットダウン回路１６０カットオフ電流は、バイアスネットワーク１５４の抵抗器１５０および１５２を通って流れ、それにより、増幅器セル１２０が動作状態でないときに電力を節約する。

【0018】

[0018]シャットダウン回路１６０は、端子１２４に結合された入力を有する。抵抗器１６２は、端子１２４とノード１６６における抵抗器１６４の第１の端子との間に結合される。キャパシタ１６８は、ノード１６６と電源端子１２８との間に結合される。一実施形態において、抵抗器１６２の値は３５Ｋオームであり、抵抗器１６４の値は２０Ｋオームであり、キャパシタ１６８の値は２．０ピコファラド（ｐＦ）である。トランジスタ１７０は、ノード１６６に結合されたゲート、抵抗器１５２の第２の端子に結合されたドレイン、および電源端子１２８に結合されたソースを有する。一実施形態において、シャットダウン回路１６０内のトランジスタ１７０は、０．４ｍｍチャネルを有するようにサイズ設定され得る。

【0019】

[0019]ＲＦ入力信号が存在するとき、小電流が、ノード１６６において電圧を確立するために抵抗器１６２および１６４を通って流れる。抵抗器１６２および１６４は、ＲＦ入力信号を低下させることを回避するために、大きい値になるように選択される。キャパシタ１６８は、端子１２４からの任意の交流（ＡＣ：ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ）成分を低減または除去するためのノード１６６における電圧用のローパスフィルタである。ノード１６６における電圧は、トランジスタ１７０をオンし、抵抗器１５０および１５２が、電流を伝導し、ノード１３４において動作電圧またはバイアス信号を生成することを可能にする。増幅器セル１２０は、伝導状態にあるトランジスタ１７０によって動作状態である。

【0020】

[0020]ＲＦ入力信号が存在しない、すなわち、トランジスタ１２６のピンチオフ電圧より小さいとき、抵抗器１６２および１６４内に電流または負電流は流れず、ゼロまたは負電圧がノード１６６において確立される。ＳｉＣ技術において、ピンチオフ電圧は、－２．０～－３．０ボルトである場合があり、トランジスタ１７０は、端子１２４において約－６．０ボルトで伝導し始め、端子１２４において－７．５ボルト未満で、バイアスネットワーク１５４の抵抗器１５０および１５２内に電流は流れない。ノード１６６におけるゼロまたは負電圧によって、トランジスタ１７０は、非伝導になり、抵抗器１５０および１５２を通る電流を阻止する。バイアスネットワーク１５４は、非伝導状態にあるトランジスタ１７０によって非動作状態である。実際には、電圧分割器抵抗器１６２および１６４は、トランジスタ１７０が、トランジスタ１２６より低い電圧で非伝導になる、すなわち、トランジスタ１７０が、トランジスタ１２６が非伝導になるまでの間、非伝導にならないように選択される。増幅段１４０は、増幅器セル１２０に対するＲＦ入力信号がもはや存在しなくなるときまで、シャットダウン回路１６０がバイアスネットワーク１５４を通る電流を可能にする状態で通常モードで動作し続ける。シャットダウン回路１６０は、その後、ＲＦ入力信号の直流（ＤＣ：ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）成分に応答して、バイアスネットワーク１５４を通る電流をカットオフする。シャットダウン回路１６０は、増幅器セルが非動作状態であるときに、増幅器セル１２０がバイアスネットワーク１５４において電力を不必要に消散することを防止する。シャットダウン回路１６０は、増幅器セル１２０が非動作状態であるときに電力を節約し、一方、動作状態であるときに増幅器セルに無視できる影響を及ぼす。トランジスタ１７０は、増幅器セル１２０に大きな影響を及ぼさない。シャットダウン回路１６０は、バイアスまたはシャットダウン動作の制御のための任意のさらなる半導体パッケージピンについての必要性なしで、本明細書で説明する全ての増幅器セルのために働く。

【0021】

[0021]図３は、高電圧用途においてトランジスタを積層するために適合された増幅器セル１８０の別の実施形態を示す。同様の機能を有する要素は、全ての図において同じ参照数字を割り当てられる。増幅器セル１８０の構造および機能は、安定化キャパシタ１４２がない状態で増幅器セル１２０と同様である。ＲＦ信号は、トランジスタ１２６のゲートにおいて端子１８４に印加される。増幅器セル１８０の増幅段１４０は、図２に説明される。抵抗器１８８は、ノード１９０とノード１３４との間に結合される。抵抗器１９４の第１の端子は、ノード１３４に結合される。抵抗器１８８および１９４は、増幅器セル１８０のバイアスネットワーク１９６を構成する。ノード１９０における端子１９８は、増幅器セル１８０の出力である。

【0022】

[0022]端子１８４に印加されるＲＦ入力信号ＲＦＩＮは、増幅器セル１８０を通って増幅され、ＲＦ出力信号ＲＦＯＵＴとして端子１９８に至る。端子１９８における動作供給電圧は５０～２００Ｖの範囲内にある。バイアスネットワーク１９８は、ノード１３４に対する動作供給電圧を分割する、ほぼ２による分割。抵抗器１８８および１９４の値は、トランジスタ１３０のソースとトランジスタ１２６のドレインの電圧が、ノード１３４における電圧に実質的に等しいまたは動作供給電圧の１／２であるように選択される。バイアスネットワーク１９６は、増幅器セル１８０についての比較的高い動作供給電圧においてさえも、トランジスタ１２６および１３０のドレインソース電圧をそれらのデバイスについての最大電圧定格内に維持する。

【0023】

[0023]ＲＦ入力信号が存在しないとき、トランジスタ１２６は、トランジスタ１２６のゲート電圧が、トランジスタについてのピンチオフ電圧より小さいため、非伝導である。トランジスタ１２６が非伝導であるため、トランジスタ１３０も、非伝導であり、増幅器セル１８０は動作状態でない。シャットダウン回路２００カットオフ電流は、バイアスネットワーク１９６の抵抗器１８８および１９４を通って流れ、それにより、増幅器セル１８０が動作状態でないときに電力を節約する。

【0024】

[0024]シャットダウン回路２００は、端子１８４に結合された入力を有する。抵抗器２０２は、端子１８４とノード２０６における抵抗器２０４の第１の端子との間に結合される。キャパシタ２０８は、ノード２０６と電源端子１２８との間に結合される。一実施形態において、抵抗器２０２の値は３５Ｋオームであり、抵抗器２０４の値は２０Ｋオームであり、キャパシタ２０８の値は２．０ｐＦである。トランジスタ２０９は、ノード２０６に結合されたゲート、抵抗器１９４の第２の端子に結合されたドレイン、および電源端子１２８に結合されたソースを有する。

【0025】

[0025]ＲＦ入力信号が存在するとき、小電流が、ノード２０６において電圧を確立するために抵抗器２０２および２０４を通って流れる。抵抗器２０２および２０４は、ＲＦ入力信号を低下させることを回避するために、大きい値になるように選択される。キャパシタ２０８は、端子１８４からの任意のＡＣ成分を低減または除去するためのノード２０６における電圧用のローパスフィルタである。ノード２０６における電圧は、トランジスタ２０９をオンし、抵抗器１８８および１９４が、電流を伝導し、ノード１３４において動作電圧またはバイアス信号を生成することを可能にする。増幅器セル１８０は、伝導状態にあるトランジスタ２０９によって動作状態である。

【0026】

[0026]ＲＦ入力信号が存在しない、すなわち、トランジスタ１２６のピンチオフ電圧より小さいとき、抵抗器２０２および２０４内に電流または負電流は流れず、ゼロまたは負電圧がノード２０６において確立される。ノード２０６におけるゼロまたは負電圧によって、トランジスタ２０９は、非伝導になり、抵抗器１８８および１９４を通る電流を阻止する。バイアスネットワーク１９６は、非伝導状態にあるトランジスタ２０９によって非動作状態である。実際には、電圧分割器抵抗器２０２および２０４は、トランジスタ２０９が、トランジスタ１２６より低い電圧で非伝導になる、すなわち、トランジスタ２０９が、トランジスタ１２６が非伝導になるまでの間、非伝導にならないように選択される。増幅段１４０は、増幅器セル１８０に対するＲＦ入力信号がもはや存在しなくなるときまで、シャットダウン回路２００がバイアスネットワーク１９６を通る電流を可能にする状態で通常モードで動作し続ける。シャットダウン回路２００は、その後、ＲＦ入力信号のＤＣ成分に応答して、バイアスネットワーク１９６を通る電流をカットオフする。シャットダウン回路２００は、増幅器セルが非動作状態であるときに、増幅器セル１８０がバイアスネットワーク１９６において電力を不必要に消散することを防止する。シャットダウン回路２００は、増幅器セル１８０が非動作状態であるときに電力を節約し、一方、動作状態であるときに増幅器セルに無視できる影響を及ぼす。トランジスタ２０９は、増幅器セル１８０に大きな影響を及ぼさない。シャットダウン回路２００は、バイアスまたはシャットダウン動作の制御のための任意のさらなる半導体パッケージピンについての必要性なしで、本明細書で説明する全ての増幅器セルのために働く。

【0027】

[0027]図４は、高電圧用途においてトランジスタを積層するために適合された増幅器セル２１０の別の実施形態を示す。ＲＦ信号は、トランジスタ１２６のゲートにおいて端子２１２に印加される。増幅器セル２１０の増幅段１４０およびカスコード安定化回路１４８は、図２で説明される。増幅段１４０の出力は、ノード２１４および端子２１６である。チョークコイルまたはインダクタ２１８は、ノード２１４と抵抗器２２２の第１の端子との間に結合される。抵抗器２２２は、インダクタ２１８とノード１３４との間に結合される。抵抗器２２４の第１の端子は、ノード１３４に結合される。インダクタ２１８ならびに抵抗器２２２および２２４は、増幅器セル２１０のバイアスネットワーク２２８を構成する。端子２１６は、増幅器セル２１０の出力である。

【0028】

[0028]端子２１２に印加されるＲＦ入力信号ＲＦＩＮは、増幅器セル２１０を通って増幅され、ＲＦ出力信号ＲＦＯＵＴとして端子２１６に至る。端子２１６における動作供給電圧は５０～２００Ｖの範囲内にある。バイアスネットワーク２２８は、ノード１３４に対する動作供給電圧を分割する、ほぼ２による分割。インダクタ２１８は、バイアスネットワーク１５４，１９６と比較して、バイアスネットワーク２２８により大きいＲＦインピーダンスを提供する。抵抗器２２２および２２４の値は、バイアスネットワーク２２８により大きいＤＣインピーダンスを与えるために増加され得る。増幅器セル２１０の性能は、広範囲の入力周波数の増幅のために、および、広範囲の動作供給電圧にわたって、特に、より高い動作供給電圧において適し、比較的高い効率を伴う。バイアスネットワーク２２８は、増幅器セル２１０についての比較的高い動作供給電圧においてさえも、トランジスタ１２６および１３０のドレインソース電圧をそれらのデバイスについての最大電圧定格内に維持する。インダクタ２１８は、オフダイに位置する場合がある。

【0029】

[0029]ＲＦ入力信号が存在しないとき、トランジスタ１２６は、トランジスタ１２６のゲート電圧が、トランジスタについてのピンチオフ電圧より小さいため、非伝導である。トランジスタ１２６が非伝導であるため、トランジスタ１３０も、非伝導であり、増幅器セル２１０は動作状態でない。シャットダウン回路２３０カットオフ電流は、バイアスネットワーク２２８のインダクタ２１８ならびに抵抗器２２２および２２４を通って流れ、それにより、増幅器セル２１０が動作状態でないときに電力を節約する。

【0030】

[0030]シャットダウン回路２３０は、端子２１２に結合された入力を有する。抵抗器２３２は、端子２１２とノード２３６における抵抗器２３４の第１の端子との間に結合される。キャパシタ２３８は、ノード２３６と電源端子１２８との間に結合される。トランジスタ２４０は、ノード２３６に結合されたゲート、抵抗器２２４の第２の端子に結合されたドレイン、および電源端子１２８に結合されたソースを有する。

【0031】

[0031]ＲＦ入力信号が存在するとき、小電流が、ノード２３６において電圧を確立するために抵抗器２３２および２３４を通って流れる。抵抗器２３２および２３４は、ＲＦ入力信号を低下させることを回避するために、大きい値になるように選択される。キャパシタ２２８は、端子２１２からの任意のＡＣ成分を低減または除去するためのノード２３６における電圧用のローパスフィルタである。ノード２３６における電圧は、トランジスタ２４０をオンし、インダクタ２１８ならびに抵抗器２２２および２２４が、電流を伝導し、ノード１３４において動作電圧またはバイアス信号を生成することを可能にする。増幅器セル２１０は、伝導状態にあるトランジスタ２４０によって動作状態である。

【0032】

[0032]ＲＦ入力信号が存在しない、すなわち、トランジスタ１２６のピンチオフ電圧より小さいとき、抵抗器２３２および２３４内に電流または負電流は流れず、ゼロまたは負電圧がノード２３６において確立される。ノード２３６におけるゼロまたは負電圧によって、トランジスタ２４０は、非伝導になり、インダクタ２１８ならびに抵抗器２２２および２２４を通る電流を阻止する。バイアスネットワーク２２８は、非伝導状態にあるトランジスタ２４０によって非動作状態である。実際には、電圧分割器抵抗器２３２および２３４は、トランジスタ２４０が、トランジスタ１２６より低い電圧で非伝導になる、すなわち、トランジスタ２４０が、トランジスタ１２６が非伝導になるまでの間、非伝導にならないように選択される。増幅段１４０は、増幅器セル２１０に対するＲＦ入力信号がもはや存在しなくなるときまで、シャットダウン回路２３０がバイアスネットワーク２２８を通る電流を可能にする状態で通常モードで動作し続ける。シャットダウン回路２３０は、その後、ＲＦ入力信号のＤＣ成分に応答して、バイアスネットワーク２２８を通る電流をカットオフする。シャットダウン回路２３０は、増幅器セルが非動作状態であるときに、増幅器セル２１０がバイアスネットワーク２２８において電力を不必要に消散することを防止する。シャットダウン回路２３０は、増幅器セル２１０が非動作状態であるときに電力を節約し、一方、動作状態であるときに増幅器セルに無視できる影響を及ぼす。トランジスタ２４０は、増幅器セル２１０に大きな影響を及ぼさない。シャットダウン回路２３０は、バイアスまたはシャットダウン動作の制御のための任意のさらなる半導体パッケージピンについての必要性なしで、本明細書で説明する全ての増幅器セルのために働く。

【0033】

[0033]図５は、高電圧用途においてトランジスタを積層するために適合された増幅器セル２５０の別の実施形態を示す。ＲＦ信号は、トランジスタ１２６のゲートにおいて端子２５２に印加される。増幅器セル２５０の増幅段１４０およびカスコード安定化回路１４８は、図２で説明される。増幅段１４０の出力は、ノード２５４および端子２５６である。抵抗器２５８は、ノード２５４とノード２６２における抵抗器２６０の第１の端子との間に結合される。トランジスタ２６４は、ノード２６２に結合されたゲート、ノード２５４に結合されたドレイン、ならびにノード１３４および抵抗器２６８の第１の端子に結合されたソースを有する。トランジスタ２６４ならびに抵抗器２５８，２６０、および２６８は、増幅器セル２５０のバイアスネットワーク２７０を構成する。端子２５６は増幅器セル２５０の出力である。

【0034】

[0034]端子２５２に印加されるＲＦ入力信号ＲＦＩＮは、増幅器セル２５０を通って増幅され、ＲＦ出力信号ＲＦＯＵＴとして端子２５６に至る。端子２５６における動作供給電圧は５０～２００Ｖの範囲内にある。バイアスネットワーク２７０は、増幅器セル２５０についての比較的高い動作供給電圧においてさえも、トランジスタ１２６および１３０のドレインソース電圧をそれらのデバイスについての最大電圧定格内に維持する。トランジスタ２６４のソースフォロワー構成は、大きいＲＦＩＮ信号をサポートするために、トランジスタ１３０のゲートにさらなる電流を供給する。抵抗器２６８は電流源として動作状態である。

【0035】

[0035]ＲＦ入力信号が存在しないとき、トランジスタ１２６は、トランジスタ１２６のゲート電圧が、トランジスタについてのピンチオフ電圧より小さいため、非伝導である。トランジスタ１２６が非伝導であるため、トランジスタ１３０も、非伝導であり、増幅器セル２５０は動作状態でない。シャットダウン回路２８０カットオフ電流は、バイアスネットワーク２７０の抵抗器２５８，２６０、および２６８を通って流れ、それにより、増幅器セル２５０が動作状態でないときに電力を節約する。

【0036】

[0036]シャットダウン回路２８０は、端子２５２に結合された入力を有する。抵抗器２８２は、端子２５２とノード２８６における抵抗器２８４の第１の端子との間に結合される。キャパシタ２８８は、ノード２８６と電源端子１２８との間に結合される。トランジスタ２９０は、ノード２８６に結合されたゲート、抵抗器２６８の第２の端子に結合されたドレイン、および電源端子１２８に結合されたソースを有する。トランジスタ２９２は、ノード２８６に結合されたゲート、抵抗器２６０の第２の端子に結合されたドレイン、および電源端子１２８に結合されたソースを有する。

【0037】

[0037]ＲＦ入力信号が存在するとき、小電流が、ノード２８６において電圧を確立するために抵抗器２８２および２８４を通って流れる。抵抗器２８２および２８４は、ＲＦ入力信号を低下させることを回避するために、大きい値になるように選択される。キャパシタ２８８は、端子２５２からの任意のＡＣ成分を低減または除去するためのノード２８６における電圧用のローパスフィルタである。ノード２８６における電圧は、トランジスタ２９０をオンし、抵抗器２６８が、電流を伝導することを可能にする。ノード２８６における電圧は、同様に、トランジスタ２９２をオンし、抵抗器２５８および２６０が、電流を伝導し、トランジスタ２６４をオンして、ノード１３４において動作電圧またはバイアス信号を生成することを可能にする。増幅器セル２５０は、伝導状態にあるトランジスタ２９０および２９２によって動作状態である。

【0038】

[0038]ＲＦ入力信号が存在しない、すなわち、トランジスタ１２６のピンチオフ電圧より小さいとき、抵抗器２８２および２８４内に電流または負電流は流れず、ゼロまたは負電圧がノード２８６において確立される。ノード２８６におけるゼロまたは負電圧によって、トランジスタ２９０および２９２は、非伝導になり、抵抗器２５８，２６０、および２６８を通る電流を阻止する。バイアスネットワーク２７０は、非伝導状態にあるトランジスタ２９０および２９２によって非動作状態である。実際には、電圧分割器抵抗器２８２および２８４は、トランジスタ２９０および２９２が、トランジスタ１２６より低い電圧で非伝導になる、すなわち、トランジスタ２９０および２９２が、トランジスタ１２６が非伝導になるまでの間、非伝導にならないように選択される。増幅段１４０は、増幅器セル２５０に対するＲＦ入力信号がもはや存在しなくなるときまで、シャットダウン回路２８０がバイアスネットワーク２７０を通る電流を可能にする状態で通常モードで動作し続ける。シャットダウン回路２８０は、その後、ＲＦ入力信号のＤＣ成分に応答して、バイアスネットワーク２７０を通る電流をカットオフする。シャットダウン回路２８０は、増幅器セルが非動作状態であるときに、増幅器セル２５０がバイアスネットワーク２７０において電力を不必要に消散することを防止する。シャットダウン回路２８０は、増幅器セル２５０が動作していないときに電力を節約し、一方、動作状態であるときに増幅器セルに無視できる影響を及ぼす。トランジスタ２９０および２９２は、増幅器セル２５０に大きな影響を及ぼさない。シャットダウン回路２８０は、バイアスまたはシャットダウン動作の制御のための任意のさらなる半導体パッケージピンについての必要性なしで、本明細書で説明する全ての増幅器セルのために働く。

【0039】

[0039]図６は、高電圧用途においてトランジスタを積層するために適合された増幅器セル３００の別の実施形態を示す。ＲＦ信号は、トランジスタ１２６のゲートにおいて端子３０２に印加される。増幅器セル３００の増幅段１４０およびカスコード安定化回路１４８は、図２で説明される。増幅段１４０の出力は、ノード３０４および端子３０６である。抵抗器３０８は、ノード３０４とノード３１２における抵抗器３１０の第１の端子との間に結合される。トランジスタ３１４は、ノード３１２に結合されたゲート、ノード３０４に結合されたドレイン、ならびに抵抗器３２０の第１の端子および抵抗器３２２の第１の端子に結合されたソースを有する。抵抗器３２０の第２の端子はノード１３４に結合される。トランジスタ３１４ならびに抵抗器３０８，３１０，３２０、および３２２は、増幅器セル３００のバイアスネットワーク３２６を構成する。端子３０６は増幅器セル３００の出力である。

【0040】

[0040]端子３０２に印加されるＲＦ入力信号ＲＦＩＮは、増幅器セル３００を通って増幅され、ＲＦ出力信号ＲＦＯＵＴとして端子３０６に至る。端子３０６における動作供給電圧は５０～２００Ｖの範囲内にある。バイアスネットワーク３２６は、増幅器セル３００についての比較的高い動作供給電圧においてさえも、トランジスタ１２６および１３０のドレインソース電圧をそれらのデバイスについての最大電圧定格内に維持する。トランジスタ３１４のソースフォロワー構成は、大きいＲＦＩＮ信号をサポートするために、トランジスタ１３０のゲートにさらなる電流を供給する。抵抗器３２０はバイアス安定化を提供する。抵抗器３２２は電流源として動作する。

【0041】

[0041]ＲＦ入力信号が存在しないとき、トランジスタ１２６は、トランジスタ１２６のゲート電圧が、トランジスタについてのピンチオフ電圧より小さいため、非伝導である。トランジスタ１２６が非伝導であるため、トランジスタ１３０も、非伝導であり、増幅器セル３００は動作状態でない。シャットダウン回路３３０カットオフ電流は、バイアスネットワーク３２６の抵抗器３０８，３１０、および３２２を通って流れ、それにより、増幅器セル３００が動作状態でないときに電力を節約する。

【0042】

[0042]シャットダウン回路３３０は、端子３０２に結合された入力を有する。抵抗器３３２は、端子３０２とノード３３６における抵抗器３３４の第１の端子との間に結合される。キャパシタ３３８は、ノード３３６と電源端子１２８との間に結合される。トランジスタ３４０は、ノード３３６に結合されたゲート、抵抗器３１０の第２の端子および抵抗器３２２の第２の端子に結合されたドレイン、および電源端子１２８に結合されたソースを有する。トランジスタ３４０は、バイアスネットワークをディセーブルするために、図５のトランジスタ２９０および２９２の場合と同様に、シャットダウン回路が、１つまたは２つまたはそれより大きい数のトランジスタをどのように使用することができるかを示す。

【0043】

[0043]ＲＦ入力信号が存在するとき、小電流が、ノード３３６において電圧を確立するために抵抗器３３２および３３４を通って流れる。抵抗器３３２および３３４は、ＲＦ入力信号を低下させることを回避するために、大きい値になるように選択される。キャパシタ３３８は、端子３０２からの任意のＡＣ成分を低減または除去するためのノード３３６における電圧用のローパスフィルタである。ノード３３６における電圧は、トランジスタ３４０をオンし、抵抗器３０８，３１０、および３２２が、電流を伝導し、トランジスタ３１４をオンして、ノード１３４において動作電圧またはバイアス信号を生成することを可能にする。増幅器セル３００は、伝導状態にあるトランジスタ３４０によって動作状態である。

【0044】

[0044]ＲＦ入力信号が存在しない、すなわち、トランジスタ１２６のピンチオフ電圧より小さいとき、抵抗器３３２および３３４内に電流または負電流は流れず、ゼロまたは負電圧がノード３３６において確立される。ノード３３６におけるゼロまたは負電圧によって、トランジスタ３４０は、非伝導になり、抵抗器３０８，３１０、および３２２を通る電流を阻止する。バイアスネットワーク３２６は、非伝導状態にあるトランジスタ３４０によって非動作状態である。実際には、電圧分割器抵抗器３３２および３３４は、トランジスタ３４０が、トランジスタ１２６より低い電圧で非伝導になる、すなわち、トランジスタ３４０が、トランジスタ１２６が非伝導になるまでの間、非伝導にならないように選択される。増幅段１４０は、増幅器セル３００に対するＲＦ入力信号がもはや存在しなくなるときまで、シャットダウン回路３３０がバイアスネットワーク３２６を通る電流を可能にする状態で通常モードで動作し続ける。シャットダウン回路３３０は、その後、ＲＦ入力信号のＤＣ成分に応答して、バイアスネットワーク３２６を通る電流をカットオフする。シャットダウン回路３３０は、増幅器セルが非動作状態であるときに、増幅器セル３００がバイアスネットワーク３２６において電力を不必要に消散することを防止する。シャットダウン回路３３０は、増幅器セル３００が動作していないときに電力を節約し、一方、動作状態であるときに増幅器セルに無視できる影響を及ぼす。トランジスタ３３２および３３４は、増幅器セル３００に大きな影響を及ぼさない。シャットダウン回路３３０は、バイアスまたはシャットダウン動作の制御のための任意のさらなる半導体パッケージピンについての必要性なしで、本明細書で説明する全ての増幅器セルのために働く。

【0045】

[0045]図７は、高電圧用途においてトランジスタを積層するために適合された増幅器セル３５０の別の実施形態を示す。ＲＦ信号は、トランジスタ３５６のゲートにおいて端子３５２に印加される。トランジスタ３５６のソースは、グラウンド電位で動作する電源導体３５８に結合される。トランジスタ３５６のドレインは、トランジスタ３６０のソースに結合される。トランジスタ３６０のゲートは、ノード３６４においてキャパシタ３６２の第１の端子に結合される。キャパシタ３６２の第２の端子は、抵抗器３６６を通して電源端子３５８に結合される。トランジスタ３６０のドレインは、トランジスタ３７０のソースに結合される。トランジスタ３７０のゲートは、ノード３７４においてキャパシタ３７２の第１の端子に結合される。トランジスタ３５６は、コモンソーストランジスタであり、トランジスタ３６０および３７０は、コモンゲートトランジスタである。キャパシタ３７２の第２の端子は、抵抗器３７６を通して電源端子３５８に結合される。トランジスタ３５６，３６０、および３７０、キャパシタ３６２および３７２、ならびに抵抗器３６６および３７６は、増幅器セル３５０の増幅段３９０を構成する。トランジスタ３７０のドレインは、増幅段３９０の出力である。一実施形態において、図２～８で説明するトランジスタは、フィールドプレートを有し、カスコード構成で接続されたＦＥＴトランジスタであることができる。増幅段３９０内のトランジスタ３５６，３６０、および３７０は、３６ｍｍチャネルを有するようにサイズ設定され得る。

【0046】

[0046]キャパシタ３８０は、ノード３６４とトランジスタ３６０および３７０のコモンソースドレインとの間に結合される。キャパシタ３８２は、ノード３７４と端子３８６におけるノード３８４との間に結合される。抵抗器３９２は、ノード３８４とノード３９６との間に結合される。抵抗器３９４の第１の端子は、ノード３９６に結合される。抵抗器３９４の第２の端子は、ノード４００において抵抗器３９８の第１の端子に結合される。トランジスタ４０２は、ノード３９６に結合されたゲート、ノード３８４に結合されたドレイン、およびノード３７４に結合されたソースを有する。トランジスタ４０４は、ノード４００に結合されたゲート、ノード３７４に結合されたドレイン、およびノード３６４において抵抗器４０６の第１の端子に結合されたソースを有する。トランジスタ４０２および４０４ならびに抵抗器３９２，３９４，３９８、および４０６は、増幅器セル３５０のバイアスネットワーク４０８を構成する。端子３８６は、増幅器セル３５０の出力である。

【0047】

[0047]端子３５２に印加されるＲＦ入力信号ＲＦＩＮは、増幅器セル３５０を通って増幅され、ＲＦ出力信号ＲＦＯＵＴとして端子３８６に至る。端子３８６における動作供給電圧は５０～２００Ｖの範囲内にある。バイアスネットワーク４０８は、増幅器セル３５０についての比較的高い動作供給電圧においてさえも、トランジスタ３５６，３６０、および３７０のドレインソース電圧をそれらのデバイスについての最大電圧定格内に維持する。トランジスタ４０２および４０４のソースフォロワー構成は、大きいＲＦＩＮ信号をサポートするために、トランジスタ３６０および３７０のゲートにさらなる電流を供給する。抵抗器４０６は電流源として動作する。

【0048】

[0048]ＲＦ入力信号が存在しないとき、トランジスタ３５６は、トランジスタ３５６のゲート電圧が、トランジスタについてのピンチオフ電圧より小さいため、非伝導である。トランジスタ３５６が非伝導であるため、トランジスタ３６０および３７０も、非伝導であり、増幅器セル３５０は動作状態でない。シャットダウン回路４１０カットオフ電流は、バイアスネットワーク４０８の抵抗器３９２，３９４，３９８、および４０６を通って流れ、それにより、増幅器セル３５０が動作状態でないときに電力を節約する。

【0049】

[0049]シャットダウン回路４１０は、端子３５２に結合された入力を有する。抵抗器４１２は、端子３５２とノード４１６における抵抗器４１４の第１の端子との間に結合される。キャパシタ４１８は、ノード４１６と電源端子３５８との間に結合される。トランジスタ４２０は、ノード４１６に結合されたゲート、抵抗器４０６の第２の端子に結合されたドレイン、および電源端子３５８に結合されたソースを有する。トランジスタ４２２は、ノード４１６に結合されたゲート、抵抗器３９８の第２の端子に結合されたドレイン、および電源端子３５８に結合されたソースを有する。

【0050】

[0050]ＲＦ入力信号が存在するとき、小電流が、ノード４１６において電圧を確立するために抵抗器４１２および４１４を通って流れる。抵抗器４１２および４１４は、ＲＦ入力信号を低下させることを回避するために、大きい値になるように選択される。キャパシタ４１８は、端子３５２からの任意のＡＣ成分を低減または除去するためのノード４１６における電圧用のローパスフィルタである。ノード４１６における電圧は、トランジスタ４２０をオンし、抵抗器４０６が、電流を伝導することを可能にする。ノード４１６における電圧は、同様に、トランジスタ４２２をオンし、抵抗器３９２，３９４、および３９８が、電流を伝導し、トランジスタ４０２および４０４をオンして、ノード３６４および３７４において動作電圧またはバイアス信号を生成することを可能にする。増幅器セル３５０は、伝導状態にあるトランジスタ４２０および４２２によって動作状態である。

【0051】

[0051]ＲＦ入力信号が存在しない、すなわち、トランジスタ３５６のピンチオフ電圧より小さいとき、抵抗器４１２および４１４内に電流または負電流は流れず、ゼロまたは負電圧がノード４１６において確立される。ノード４１６におけるゼロまたは負電圧によって、トランジスタ４２０および４２２は、非伝導になり、抵抗器３９２，３９４，３９８、および４０６を通る電流を阻止する。バイアスネットワーク４０８は、非伝導状態にあるトランジスタ４２０および４２２によって非動作状態である。実際には、電圧分割器抵抗器４１２および４１４は、トランジスタ４２０および４２２が、トランジスタ３５６より低い電圧で非伝導になる、すなわち、トランジスタ４２０および４２２が、トランジスタ３５６が非伝導になるまでの間、非伝導にならないように選択される。増幅段３９０は、増幅器セル３５０に対するＲＦ入力信号がもはや存在しなくなるときまで、シャットダウン回路４１０がバイアスネットワーク４０８を通る電流を可能にする状態で通常モードで動作し続ける。シャットダウン回路４１０は、その後、ＲＦ入力信号のＤＣ成分に応答して、バイアスネットワーク４０８を通る電流をカットオフする。シャットダウン回路４１０は、増幅器セルが非動作状態であるときに、増幅器セル３５０がバイアスネットワーク４０８において電力を不必要に消散することを防止する。シャットダウン回路４１０は、増幅器セル３５０が動作していないときに電力を節約し、一方、動作状態であるときに増幅器セルに無視できる影響を及ぼす。トランジスタ４１２および４１４は、増幅器セル３５０に大きな影響を及ぼさない。シャットダウン回路４１０は、バイアスまたはシャットダウン動作の制御のための任意のさらなる半導体パッケージピンについての必要性なしで、本明細書で説明する全ての増幅器セルのために働く。

【0052】

[0052]図８は、高電圧用途においてトランジスタを積層するために適合された増幅器セル４３０の別の実施形態を示す。増幅器セル４３０は、図７の増幅器セル３５０と同様の構造および動作に従い、トランジスタ４０４のソースとノード３６４との間に結合された抵抗器４３２およびトランジスタ４０２のソースとノード３７４との間に結合されたさらなる抵抗器４３４を付加されている。抵抗器４３２および４３４は、ノード３６４および３７４についての安定化抵抗器である。

【0053】

[0053]シャットダウン回路４４０は、端子３５２に結合された入力を有する。抵抗器４４２は、端子３５２とノード４４６における抵抗器４４４の第１の端子との間に結合される。キャパシタ４４８は、ノード４４６と電源端子３５８との間に結合される。トランジスタ４５０は、ノード４４６に結合されたゲート、抵抗器４０６の第２の端子および抵抗器３９８の第２の端子に結合されたドレイン、および電源端子３５８に結合されたソースを有する。トランジスタ４５０は、バイアスネットワークをディセーブルするために、図７のトランジスタ４２０および４２２の場合と同様に、シャットダウン回路が、１つまたは２つまたはそれより大きい数のトランジスタをどのように使用することができるかを示す。

【0054】

[0054]ＲＦ入力信号が存在するとき、小電流が、ノード４４６において電圧を確立するために抵抗器４４２および４４４を通って流れる。抵抗器４４２および４４４は、ＲＦ入力信号を低下させることを回避するために、大きい値になるように選択される。キャパシタ４４８は、端子３５２からの任意のＡＣ成分を低減または除去するためのノード４４６における電圧用のローパスフィルタである。ノード４４６における電圧は、トランジスタ４５０をオンし、抵抗器３９２，３９４，３９８、および４０６が、電流を伝導し、トランジスタ４０２および４０４をオンして、ノード３６４および３７４において動作電圧またはバイアス信号を生成することを可能にする。増幅器セル４３０は、伝導状態にあるトランジスタ４５０によって動作状態である。

【0055】

[0055]ＲＦ入力信号が存在しない、すなわち、トランジスタ３５６のピンチオフ電圧より小さいとき、抵抗器４４２および４４４内に電流または負電流は流れず、ゼロまたは負電圧がノード４４６において確立される。ノード４４６におけるゼロまたは負電圧によって、トランジスタ４５０は、非伝導になり、抵抗器３９２，３９４，３９８、および４０６を通る電流を阻止する。バイアスネットワーク４０８は、非伝導状態にあるトランジスタ４５０によって非動作状態である。実際には、電圧分割器抵抗器４４２および４４４は、トランジスタ４５０が、トランジスタ３５６より低い電圧で非伝導になる、すなわち、トランジスタ４５０が、トランジスタ３５６が非伝導になるまでの間、非伝導にならないように選択される。増幅段３９０は、増幅器セル４３０に対するＲＦ入力信号がもはや存在しなくなるときまで、シャットダウン回路４４０がバイアスネットワーク４０８を通る電流を可能にする状態で通常モードで動作し続ける。シャットダウン回路４４０は、その後、ＲＦ入力信号のＤＣ成分に応答して、バイアスネットワーク４０８を通る電流をカットオフする。シャットダウン回路４４０は、増幅器セルが非動作状態であるときに、増幅器セル４３０がバイアスネットワーク４０８において電力を不必要に消散することを防止する。シャットダウン回路４４０は、増幅器セル４３０が非動作状態であるときに電力を節約し、一方、動作状態であるときに増幅器セルに無視できる影響を及ぼす。トランジスタ４４２および４４４は、増幅器セル４３０に大きな影響を及ぼさない。シャットダウン回路４３０は、バイアスまたはシャットダウン動作の制御のための任意のさらなる半導体パッケージピンについての必要性なしで、本明細書で説明する全ての増幅器セルのために働く。

【0056】

[0056]図２～８は、それぞれが、同様のシャットダウン回路を有する、種々の増幅器セル１２０，１８０，２１０，２５０，３００，３５０、および４３０を示す。シャットダウン回路１６０，２００，２３０，２８０，３３０，４１０、および４４０は、実質的に同じ構成であり、それぞれは、増幅器セルが非動作状態であるときにバイアスネットワークをディセーブルするように設計される。シャットダウン回路は、バイアスネットワークを通る電流を阻止することによってバイアスネットワークをディセーブルする。各増幅器セルは、半導体パッケージ上の３つの端子：ＲＦＩＮ、ＲＦＯＵＴ、およびグラウンド端子を使用する。シャットダウン回路は、外部パッケージ端子を必要としない。

【0057】

[0057]図９は、ＲＦ電力増幅器４５８の高電圧動作をさらに高める（ｉｎｃｒｅａｓｅ）ために複数の増幅器セルを並列に結合することを示す。ＲＦ入力信号は、各増幅器セルに関連する個々の端子４６０，４６２、および４６４に印加される。抵抗器４６６および４６８は、端子を分離するために端子４６０～４６４の間に結合される。増幅器セル４７０は、増幅器セル１２０，１８０，２１０，２５０，３００，３５０、および４３０の１つを含む。増幅器セル４７２は、増幅器セル１２０，１８０，２１０，２５０，３００，３５０、および４３０の１つを含む。増幅器セル４７４は、増幅器セル１２０，１８０，２１０，２５０，３００，３５０、および４３０の１つを含む。ＲＦ電力増幅器４５８は、並列に接続された任意の数の増幅器セルを有することができる。各増幅器セルの出力端子は、ＲＦ電力増幅器４５８の出力として端子４８６に接続される。抵抗器４８０および４８２は、増幅器セル間の分離を提供するために、例えば、図２のノード１３４に対応する、増幅器セル内の内部ノードに接続される。複数の増幅器セルによって、ＲＦ電力増幅器４５８は、負荷時に８００以上のワットを、端子４８６に送出することができる。

【0058】

[0058]図１０は、ＲＦ電力増幅器４５８のレイアウト４９０を示す。増幅器セル４７０はエリア４９２に位置し、増幅器セル４７２はエリア４９４に位置し、増幅器セル４７４はエリア４９６に位置する。さらなる増幅器セルは、同様のエリア内に位置することになる。端子４６０～４６４は、個々のパッド４９８上に位置する。端子４８６は、パッド５００上に位置する。

【0059】

[0059]図１１は、レイアウト４９０の一部分のさらなる詳細を示す。エリア５０２は、シャットダウン回路の場所である。例えば、図２からのシャットダウン回路１６０は、抵抗器１６２および１６４、キャパシタ１６８、およびトランジスタ１７０を有することになる。バイアスネットワーク１５４からの抵抗器１５０および１５２は、レイアウト４９０のエリア５０４に示される。

【0060】

[0060]本発明の１つまたは複数の実施形態が詳細に示されたが、それらの実施形態に対する修正および適応が、添付の特許請求の範囲に記載される本発明の範囲から逸脱することなく行われる場合があることを当業者は認識するであろう。

【図1a】

【図1b】

【図1c】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【国際調査報告】