JPS6281802A - 発振器 - Google Patents
発振器Info
- Publication number
- JPS6281802A JPS6281802A JP22026185A JP22026185A JPS6281802A JP S6281802 A JPS6281802 A JP S6281802A JP 22026185 A JP22026185 A JP 22026185A JP 22026185 A JP22026185 A JP 22026185A JP S6281802 A JPS6281802 A JP S6281802A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- emitter
- oscillation
- base
- circuit
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- Pending
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- Bipolar Transistors (AREA)
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
本発明は、発振器に於いて、エミッタ層とベース層との
間に形成された超格子層をキャリヤが共鳴トンネリング
する形式の半導体装置と、そのエミッタ・ベース間に挿
入された共振回路と、その半導体装置のコレクタ層から
導出され発振器・流が取り出される出力端とを備えてな
る構成を採ることに依り、例えばテラ・ヘルツ帯に達す
る高い周波数の発振を安定に継続できるようにする。
間に形成された超格子層をキャリヤが共鳴トンネリング
する形式の半導体装置と、そのエミッタ・ベース間に挿
入された共振回路と、その半導体装置のコレクタ層から
導出され発振器・流が取り出される出力端とを備えてな
る構成を採ることに依り、例えばテラ・ヘルツ帯に達す
る高い周波数の発振を安定に継続できるようにする。
本発明は、共鳴トンネリング効果を利用するホット・エ
レクトロン・トランジスタ（ｒｅｓｏｎａｎｔ−ｔｕｎ
ｎｅｌｉｎｇ ｈｏｔ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒ
ａｎｓｉｓｔｏｒ：ＲＨＥＴ）を発振能動素子とする発
振器に関する。
レクトロン・トランジスタ（ｒｅｓｏｎａｎｔ−ｔｕｎ
ｎｅｌｉｎｇ ｈｏｔ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒ
ａｎｓｉｓｔｏｒ：ＲＨＥＴ）を発振能動素子とする発
振器に関する。
現在まで、数多くの種類の発振器が実用化されてきたが
、近年、電子機器の高速化に起因して、著しく高い周波
数の発振を安定に継続できるものが要求されている。
、近年、電子機器の高速化に起因して、著しく高い周波
数の発振を安定に継続できるものが要求されている。
第２図は高い周波数で発振させることを狙って開発され
た発振器の要部回路説明図である。
た発振器の要部回路説明図である。
図に於いて、ＲＴＤは２端子の共鳴トンネリング素子（
要すれば、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｌ、
ｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ、４６ （５） ｐｐ５０８−５
１０．Ｍａｒ、 １． １９８５．）、ＰＧはパルス
発生器、Ｒは抵抗、Ｌはインダクタ、０、は出力端をそ
れぞれ示している。
要すれば、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｌ、
ｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ、４６ （５） ｐｐ５０８−５
１０．Ｍａｒ、 １． １９８５．）、ＰＧはパルス
発生器、Ｒは抵抗、Ｌはインダクタ、０、は出力端をそ
れぞれ示している。
図から明らかなように、この発振器では、発振能動素子
である共鳴トンネリング素子ＲＴＤの構造上から発振回
路と出力回路とは分離されていない。
である共鳴トンネリング素子ＲＴＤの構造上から発振回
路と出力回路とは分離されていない。
一般に、高い周波数、例えばテラ・ヘルツ程度の発振を
安定に継続し得る発振器は存在していないと推定される
。
安定に継続し得る発振器は存在していないと推定される
。
例えば、第２図に見られる発振器では、発振回路と出力
回路とが共通化されているので、発振の不安定化は免れ
ないと考えられる。
回路とが共通化されているので、発振の不安定化は免れ
ないと考えられる。
これは結局、発振器を構成する発振能動素子として適切
な動作をするデバイスが存在しないことに最大の理由が
ある。
な動作をするデバイスが存在しないことに最大の理由が
ある。
本発明は、ＲＨＥＴを用いることに依り、構成が簡単で
動作が安定な発振器を実現させようとするものである。
動作が安定な発振器を実現させようとするものである。
本発明者は、さきに、実用性充分なＲＨＥＴを提供した
（要すれば、特願昭６０−１６０３１４号参照）。
（要すれば、特願昭６０−１６０３１４号参照）。
第３図は該ＲＨＥＴを説明する為の図であり、（Ａ）は
要部切断側面図、（Ｂ）は図（Ａ）に対応させたエネル
ギ・バンド・ダイヤグラムをそれぞれ表している。
要部切断側面図、（Ｂ）は図（Ａ）に対応させたエネル
ギ・バンド・ダイヤグラムをそれぞれ表している。
第３図（Ａ）に於いて、１はｎ＋型ＧａＡｓコレクタ層
、２はＡ／！、Ｇａ、−、ＡｓＤレクタ側ポテンシャル
・バリヤ層、３はｎ＋型ＧａＡｓベース層、４は超格子
層、５はｎ＋型ＧａＡｓエミッタ層、６はエミッタ電極
、７はベース電極、８はコレクタ電極をそれぞれ示し、
第３図（Ｂ）に於いて、Ｅ、は伝導帯の底、Ｅｌはフェ
ルミ・レベル、ＥＸはサブ・バンドのエネルギ・レベル
をそれぞれ表している。
、２はＡ／！、Ｇａ、−、ＡｓＤレクタ側ポテンシャル
・バリヤ層、３はｎ＋型ＧａＡｓベース層、４は超格子
層、５はｎ＋型ＧａＡｓエミッタ層、６はエミッタ電極
、７はベース電極、８はコレクタ電極をそれぞれ示し、
第３図（Ｂ）に於いて、Ｅ、は伝導帯の底、Ｅｌはフェ
ルミ・レベル、ＥＸはサブ・バンドのエネルギ・レベル
をそれぞれ表している。
尚、超格子層４はＡｌＸＧａ１−ＸＡＳバリヤ層４Ａと
ＧａＡｓウェル層４Ｂとからなっていて、図示例では二
つのバリヤ層と一つのウェル層で構成されているが、必
要あれば複数のウェル層及びそれを形成する為のバリヤ
層を用いて良い。
ＧａＡｓウェル層４Ｂとからなっていて、図示例では二
つのバリヤ層と一つのウェル層で構成されているが、必
要あれば複数のウェル層及びそれを形成する為のバリヤ
層を用いて良い。
第４図（Ａ）乃至（Ｃ）はＲＨＥＴの動作原理を説明す
る為のエネルギ・ハンド・ダイヤグラムを表し、第３図
に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同
じ意味を持つものとする。
る為のエネルギ・ハンド・ダイヤグラムを表し、第３図
に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同
じ意味を持つものとする。
図に於いて、Ｅｘはウェル層４Ｂ内に生成されるサブ・
バンドのエネルギ・レベル、ｑはキャリヤ（電子）の電
荷量、φ、はコレクタ側ポテンシャル・バリヤ層２とベ
ース層３との間に於ける伝導帯底不連続値（ｃｏｎｄｕ
ｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔ
ｙ）、ＶＢはへ一ス・エミッタ間電圧をそれぞれ示して
いる。
バンドのエネルギ・レベル、ｑはキャリヤ（電子）の電
荷量、φ、はコレクタ側ポテンシャル・バリヤ層２とベ
ース層３との間に於ける伝導帯底不連続値（ｃｏｎｄｕ
ｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔ
ｙ）、ＶＢはへ一ス・エミッタ間電圧をそれぞれ示して
いる。
第４図（Ａ）はベース・エミッタ間電圧■１が２ Ｅｘ
／ ｑより小さい（０か或いはＯに近い）場合に於け
るエネルギ・バンド・ダイヤグラムである。
／ ｑより小さい（０か或いはＯに近い）場合に於け
るエネルギ・バンド・ダイヤグラムである。
図示の状態では、コレクタ・エミッタ間に電圧ＶＣＥが
印加されているが、ベース・エミッタ間電圧ＶＩＩＥが
殆どＯであるので、エミッタ層５に於けるエネルギ・レ
ベルがウェル層４Ｂに於けるサブ・バンドのエネルギ・
レベルＥ８と相違している為、エミッタ層５に於ける電
子は超格子層４をトンネリングしてベース層３に抜ける
ことは不可能であり、従って、ＲＨＥＴには電流が流れ
ていない。
印加されているが、ベース・エミッタ間電圧ＶＩＩＥが
殆どＯであるので、エミッタ層５に於けるエネルギ・レ
ベルがウェル層４Ｂに於けるサブ・バンドのエネルギ・
レベルＥ８と相違している為、エミッタ層５に於ける電
子は超格子層４をトンネリングしてベース層３に抜ける
ことは不可能であり、従って、ＲＨＥＴには電流が流れ
ていない。
第４図（Ｂ）はベース・エミッタ間電圧ＶＩＩＥが２
ＥＸ ／ ｑに殆ど等しい場合に於けるエネルギ・バン
ド・ダイヤグラムである。
ＥＸ ／ ｑに殆ど等しい場合に於けるエネルギ・バン
ド・ダイヤグラムである。
図示の状態では、エミッタ層５に於けるエネルギ・レベ
ルがウェル層４Ｂに於けるサブ・バンドのエネルギ・レ
ベルＥｘと整合する為、エミ・ツタ層５に於ける電子は
共鳴トンネリング効果で超格子層４を抜けてベース層３
に注入され、そこでポテンシャル・エネルギ（０，３（
ｅＶ））が運動エネルギに変換されるので、電子は所謂
ホットな状態となり、ベース層３をバリスティックに通
過してコレクタ層ｌに到達するものである。
ルがウェル層４Ｂに於けるサブ・バンドのエネルギ・レ
ベルＥｘと整合する為、エミ・ツタ層５に於ける電子は
共鳴トンネリング効果で超格子層４を抜けてベース層３
に注入され、そこでポテンシャル・エネルギ（０，３（
ｅＶ））が運動エネルギに変換されるので、電子は所謂
ホットな状態となり、ベース層３をバリスティックに通
過してコレクタ層ｌに到達するものである。
第４図（Ｃ）はベース・エミッタ間電圧ＶＩＥが２ Ｅ
ｘ ／ ｑより大きい場合に於けるエネルギ・バンド・
ダイヤグラムである。
ｘ ／ ｑより大きい場合に於けるエネルギ・バンド・
ダイヤグラムである。
図示の状態では、エミッタ層５に於けるエネルギ・レベ
ルがウェル層４Ｂに於けるサブ・バンドのエネルギ・レ
ベルＥＸより高くなってしまうので共鳴トンネリング効
果は発生せず、再びエミッタ層５からベース層３に抜け
る電子はなくなって電流は低減されるが、超格子層４に
於ける二つのバリヤ層４Ａのうち、ベース層３に近い側
のバリヤ層４Ａを適当に低くしておけば、電子はエミッ
タ層５に近い側のバリヤ層４Ａを直接トンネリングする
ので、ある有限の値のコレクタ電流を流すことができる
。
ルがウェル層４Ｂに於けるサブ・バンドのエネルギ・レ
ベルＥＸより高くなってしまうので共鳴トンネリング効
果は発生せず、再びエミッタ層５からベース層３に抜け
る電子はなくなって電流は低減されるが、超格子層４に
於ける二つのバリヤ層４Ａのうち、ベース層３に近い側
のバリヤ層４Ａを適当に低くしておけば、電子はエミッ
タ層５に近い側のバリヤ層４Ａを直接トンネリングする
ので、ある有限の値のコレクタ電流を流すことができる
。
第５図は前記説明したようなＲＨＥＴに於けるベース・
エミッタ間電圧■、とコレクタ電流■。
エミッタ間電圧■、とコレクタ電流■。
との関係を説明する線図であり、第４図（Ａ）乃至（Ｃ
）について説明したＲＨＥＴの動作を集大成したものと
考えて良く、第３図及び第４図に於いて用いた記号と同
記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする
。
）について説明したＲＨＥＴの動作を集大成したものと
考えて良く、第３図及び第４図に於いて用いた記号と同
記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする
。
図では、横軸にベース・エミッタ間電圧■。を、また、
縦軸にコレクタ電流１ｃをそれぞれ採っである。
縦軸にコレクタ電流１ｃをそれぞれ採っである。
図から明らかなように、ＲＨＥＴに於ける■。
対ＩＣの関係は、所謂、Ｎ字形の微分負性抵抗特性を示
している。従って、この特性を利用すれば著しく高い周
波数で発振する発振器を容易に実現することができるも
のである。
している。従って、この特性を利用すれば著しく高い周
波数で発振する発振器を容易に実現することができるも
のである。
前記したようなことから、本発明の発振器に於いては、
エミッタ層（例えばｎ＋型ＧａＡｓエミッタ層５）とベ
ース層（例えばｎ＋型ＧａＡｓベース層３）との間に形
成された超格子層（例えば超格子層４）からなるエミッ
タ側ポテンシャル・バリヤ層及びベース層とコレクタ層
（例えばｎ＋型ＧａＡｓコレクタ層１）との間に形成さ
れたコレクタ側ポテンシャル・バリヤ層（例えばＡＩ。
エミッタ層（例えばｎ＋型ＧａＡｓエミッタ層５）とベ
ース層（例えばｎ＋型ＧａＡｓベース層３）との間に形
成された超格子層（例えば超格子層４）からなるエミッ
タ側ポテンシャル・バリヤ層及びベース層とコレクタ層
（例えばｎ＋型ＧａＡｓコレクタ層１）との間に形成さ
れたコレクタ側ポテンシャル・バリヤ層（例えばＡＩ。
Ｇａ、−、Ａｓコレクタ側ポテンシャル・バリヤ層２）
を有してなる半導体装置と、該半導体装置に於けるエミ
ッタ・ベース間に接続された共振回路（例えば共振回路
ＲＣ）と、該半導体装置のコレクタ側から導出され発振
電流が取り出される出力端（例えば出力端ＯＴ）とを備
えてなる構成を採っている。
を有してなる半導体装置と、該半導体装置に於けるエミ
ッタ・ベース間に接続された共振回路（例えば共振回路
ＲＣ）と、該半導体装置のコレクタ側から導出され発振
電流が取り出される出力端（例えば出力端ＯＴ）とを備
えてなる構成を採っている。
前記構成に依ると、発振能動素子である半導体装置に於
いて発生する共鳴トンネリング効果はテラ・ヘルツ帯の
発振に充分対処することが可能であり、また、発振回路
と出力回路とが分離されていることから、そのような高
い周波数の発振を安定に′ｍ続することができる。
いて発生する共鳴トンネリング効果はテラ・ヘルツ帯の
発振に充分対処することが可能であり、また、発振回路
と出力回路とが分離されていることから、そのような高
い周波数の発振を安定に′ｍ続することができる。
第１図は本発明一実施例の要部回路説明図を表し、第２
図乃至第５図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示
すか或いは同じ意味を持つものとする。
図乃至第５図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示
すか或いは同じ意味を持つものとする。
図に於いて、Ｑは第３図乃至第５図について説明した発
振能動素子である半導体装置、ＲＣは共振回路（タンク
回路）、ＲＬは負荷抵抗、■１は半導体装置Ｑを動作領
域を微分負性抵抗領域に設定する為にベース・エミッタ
間に電圧を印加する電源、■２はコレクタ・エミッタ間
に電圧を印加する為の電源をそれぞれ示している。尚、
ベース・エミッタ間に印加される電圧はパルス電圧であ
っても良い。
振能動素子である半導体装置、ＲＣは共振回路（タンク
回路）、ＲＬは負荷抵抗、■１は半導体装置Ｑを動作領
域を微分負性抵抗領域に設定する為にベース・エミッタ
間に電圧を印加する電源、■２はコレクタ・エミッタ間
に電圧を印加する為の電源をそれぞれ示している。尚、
ベース・エミッタ間に印加される電圧はパルス電圧であ
っても良い。
この発振器に於いては、前記したように、電源■２から
コレクタ・エミッタ間に電圧を印加しておき、電源ｖ１
から印加する電圧で、半導体装置Ｑの動作領域を微分負
性抵抗領域に設定すると、エミッタ・ベース間で発振す
るので、発振電流を負荷抵抗ＲＬが接続されているコレ
クタから出力端ｏＴに取り出すようにする。
コレクタ・エミッタ間に電圧を印加しておき、電源ｖ１
から印加する電圧で、半導体装置Ｑの動作領域を微分負
性抵抗領域に設定すると、エミッタ・ベース間で発振す
るので、発振電流を負荷抵抗ＲＬが接続されているコレ
クタから出力端ｏＴに取り出すようにする。
この発振器では、ベース接地回路になっているので、入
力インピーダンスは小さいが出力インピーダンスは大で
あり、出力回路に影響されることなく発振条件が定まり
、更に、電圧増幅される利点がある。尚、前記したよう
に、ベース・エミッタ間にパルス電圧を印加すると、パ
ルスが入力された場合のみ発振が起こり、断続発振器と
して使用することができる。
力インピーダンスは小さいが出力インピーダンスは大で
あり、出力回路に影響されることなく発振条件が定まり
、更に、電圧増幅される利点がある。尚、前記したよう
に、ベース・エミッタ間にパルス電圧を印加すると、パ
ルスが入力された場合のみ発振が起こり、断続発振器と
して使用することができる。
本発明に依る発振器では、エミッタ層とへ−ス層との間
に形成された超格子層からなるエミッタ側ポテンシャル
・バリヤ層並びにベース層とコレクタ層との間に形成さ
れたコレクタ側ポテンシャル・バリヤ層を有してなる半
導体装置と、該半導体装置に於けるエミッタ・ベース間
に接続された共振回路と、前記半導体装置のコレクタ層
から導出され発振電流が取り出される出力端とを備えて
なる構成を採っている。
に形成された超格子層からなるエミッタ側ポテンシャル
・バリヤ層並びにベース層とコレクタ層との間に形成さ
れたコレクタ側ポテンシャル・バリヤ層を有してなる半
導体装置と、該半導体装置に於けるエミッタ・ベース間
に接続された共振回路と、前記半導体装置のコレクタ層
から導出され発振電流が取り出される出力端とを備えて
なる構成を採っている。
この構成に依ると、ＲＨＥＴである半導体装置に於いて
は、その共鳴トンネリング効果がテラ・ヘルツ帯に於い
ても充分に維持され、また、３端子素子であることから
発振回路と出力回路とは完全に分離され、出力回路に影
響されることなく発振条件が定まり、テラ・ヘルツ帯の
ような高い周波数帯に於いても安定な発振を持続するこ
とができる。
は、その共鳴トンネリング効果がテラ・ヘルツ帯に於い
ても充分に維持され、また、３端子素子であることから
発振回路と出力回路とは完全に分離され、出力回路に影
響されることなく発振条件が定まり、テラ・ヘルツ帯の
ような高い周波数帯に於いても安定な発振を持続するこ
とができる。
第１図は本発明一実施例の要部回路説明図、第２図は従
来例の要部回路説明図、第３図（Ａ）並びに（Ｂ）はＲ
ＨＥＴの要部切断側面図並びにエネルギ・バンド・ダイ
ヤグラム、第４図（Ａ）乃至（Ｃ）はＲＨＥＴの動作を
説明する為のエネルギ・バンド・ダイヤグラム、第５図
はＲＨＥＴのベース・エミッタ間電圧対コレクタ電流の
関係を説明する為の線図をそれぞれ表している。 図に於いて、ＱはＲＨＥＴ、ＲＣは共振回路、ＲＬは負
荷抵抗、■、はＲＨＥＴのベース・エミッタ間に電圧を
供給する為の電源、■２はＲＨＥＴのコレクタ・エミッ
タ間に電圧を供給する為の電源、ＯＴは出力端をそれぞ
れ示している。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 一 実施例の要部回路説明図 第１図 従来例の要部回路説明図 簗２図 ＲＨＥＴの動作を説明する為のエネルギ・パンみ・ダイ
ヤグラム第４図
来例の要部回路説明図、第３図（Ａ）並びに（Ｂ）はＲ
ＨＥＴの要部切断側面図並びにエネルギ・バンド・ダイ
ヤグラム、第４図（Ａ）乃至（Ｃ）はＲＨＥＴの動作を
説明する為のエネルギ・バンド・ダイヤグラム、第５図
はＲＨＥＴのベース・エミッタ間電圧対コレクタ電流の
関係を説明する為の線図をそれぞれ表している。 図に於いて、ＱはＲＨＥＴ、ＲＣは共振回路、ＲＬは負
荷抵抗、■、はＲＨＥＴのベース・エミッタ間に電圧を
供給する為の電源、■２はＲＨＥＴのコレクタ・エミッ
タ間に電圧を供給する為の電源、ＯＴは出力端をそれぞ
れ示している。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 一 実施例の要部回路説明図 第１図 従来例の要部回路説明図 簗２図 ＲＨＥＴの動作を説明する為のエネルギ・パンみ・ダイ
ヤグラム第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 エミッタ層とベース層との間に形成された超格子層から
なるエミッタ側ポテンシャル・バリヤ層並びにベース層
とコレクタ層との間に形成されたコレクタ側ポテンシャ
ル・バリヤ層を有してなる半導体装置と、 該半導体装置に於けるエミッタ・ベース間に接続された
共振回路と、 前記半導体装置のコレクタ層から導出され発振電流が取
り出される出力端と を備えてなることを特徴とする発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22026185A JPS6281802A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22026185A JPS6281802A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6281802A true JPS6281802A (ja) | 1987-04-15 |
Family
ID=16748409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22026185A Pending JPS6281802A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6281802A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008523752A (ja) * | 2004-12-14 | 2008-07-03 | テレ フィルター ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | ２つのワンポート表面波共振器を備える発振器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS597242A (ja) * | 1982-07-06 | 1984-01-14 | Daido Steel Co Ltd | テーパねじの嵌合検査方法および装置 |
-
1985
- 1985-10-04 JP JP22026185A patent/JPS6281802A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS597242A (ja) * | 1982-07-06 | 1984-01-14 | Daido Steel Co Ltd | テーパねじの嵌合検査方法および装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008523752A (ja) * | 2004-12-14 | 2008-07-03 | テレ フィルター ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | ２つのワンポート表面波共振器を備える発振器 |
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