TW409456B

TW409456B - Power amplification system and mobile radio communication terminal

Info

Publication number: TW409456B
Application number: TW086119978A
Authority: TW
Inventors: Atsushi Kurokawa; Masao Yamane
Original assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1997-12-30
Publication date: 2000-10-21
Also published as: US6708022B1; WO1999033172A1; JP3890193B2

Description

月日修正梅第86〗1 "78號專利申請案中教蹲正頁民國11月呈五、發明說明（24 ) 極電壓之振幅各爲〇.6〇ν及〇.70V。如此般’依本實施形態之電力放大系統，可增加5 〇 %之輸出。圖6爲本發明之電力放大系統及其適用之移動體通信終端裝置之另一例之構成圖。圖6之電力放大系統之移動體通信終端裝置，其機能與圖4所示者大略相同。但是，高頻電力放大電路10及輸出匹配電路部11係由 MM I C構成’此點不同。閘極偏壓電路部1 2設於 MM I C之外部。此種電力放大系統及移動體通信終端裝置’除與上述圖4所示同樣效果之外，尙可達成系統裝配領域之縮小及組裝製程之簡化。又，圖7爲本發明之電力放大系統及其適用之移動體通信終端裝置之另一例之構成圖。圖7之電力放大系統及移動體通信終端裝置。其機能亦和圖4者大略相同。但是，高頻電力放大電路部1 0不以MM I C構成。各元件爲各自獨立構成，此點不同。此種電力放大系統及移動體通信終端裝置亦可得和圖4所示者相同之效果。以上，依本發明之實施形態具體說明本發明，但本發明並不限定於上述實施形態。只要在不超出其要旨之範圍內均可作各種變更。例如，雖然，Μ E S F E T J 1、 J 2之閘極3 6之材料以白金爲例作說明，但只要功函數爲大於矽化鎢之材料均可，例如鈀（P d )亦可，又，於上述實施形態中，以A 1 G a A s作爲通道領本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公« ) -27- <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

^1 ^1 Γ— n ^DJΛ n n IX It t— I 409456 Αν ___B7 五、發明説明（1 ) 技術領域本發明係關於電力放大系統及移動體通信終端裝置’ 特別關於通用於使用化合物半導體構成之宵特基障壁（ Schouky )，障壁閘極場效電晶體（MESFET，Metal S e m i c ο n d u c t 〇 r F i e 1 d E f f e c t T r a n s i s t 〇 r )之無線通信用高頻 1電力放大系統及移動體通信終端裝置之技術。

I . <背景技術 P D C (.Personal Digital Cellar)或 P H S ( Personal 丨-?

Handry P晌ne System)等移動體通信終端機，係以1 j GH z以上之微波帶載波進行無線通信。因此，於送信信 ;號之功率放大電路，及受信信號之前置放大電路，係採用較矽電晶體更快速動作之GaAs .MESFET (砷化、鎵 Μ E S F E T )、 ; 又，關於移動體通信終端機，例如日經ΒΡ社發行之一「曰經 Electronics j 1990 年 4 月 16 日號（no . 497) *ρ121等有記載其槪要。此種移動體通信終端機，要求1W左右之較大送信電力，另一方面，需小型輕量俾提昇其攜帶性，並使電池之長時間動作爲可能。因此，電池之單一電源驅動爲較好，從長時間動作保證之觀點而言要求低消費電力》但是，將GaAs :MESFET利用於高頻帶時，會產生電子移動度之大小，故使用η通道型ME S F ET 之場合較多。因此，以下之說明只要無特別指明，係針對本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）.4 . 评閲讀背 ¢) 之注項再填 η 本頁 %

經濟部央標準工消費合作社印掣月.·Γ Sg.正/史堂7，^ 409456_^_ 五、發明說明（25 ) 域之電子供給層3 4，但亦可以G a A s爲電力供給層 3 4，閘極3 6亦和上述實施形態同樣地，可由下層起依序爲白金/鈦/鉬/鈦/白金/金。此時，上述定義之 V f爲〇 · 67V〜0 . 73V。此情況下，將GaAs 上所形成之閘極，與習知技術之矽化鎢比較，可得提昇 ο . lv左右之vf ，可得上述同樣之效果。〔產業上之利用可能性〕以上說明般，依本發明之電力放大系統及移動體通信終端裝置，則可提供單一電源且可得足夠大輸出之高頻電力放大系統。特別適用於電池長時間使用之P D S、 P H S等移動體通信終端裝置。〔圖面之簡單說明〕圖1〜圖3爲本發明之電力放大系統中之源極接地η 通道ME S F Ε Τ之動作說明之特性曲線圖，圖1爲閘極電壓（Vg) —閘極電流（I g)之特性圖，圖2爲閘極電壓（Vg ) —汲極電流（I d)之特性圖，圖3爲汲極電壓（Vd s ) —汲極電流（I d s )之特性及負載曲線圖。圖4爲本發明之電力放大系統及其所適用之移動體通信終端裝置之一例之構成圖。圖5爲實施形態之電力放大系統所用之GaAs·η通道MESFET之一例之斷面圖。圖6爲本發明之電力放大系統及其適用之移動體通信終端裝置之另一例之構成圖。圖7爲本發明之電力放大系統及其適用之移動體通信終端裝置之另一例之構成圖" 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） -28 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 -SJ. -------^ 409456 · A7 ^ ^ ^ \λ. O u By 五、發明説明（2 ) n通道型MESFET之場合》又，本發明人檢計之MESFET，爲得較大放大度 ’使用臨界電壓（V t h)較深（例如V t h_ 1 V左右 )之空乏型。將此種較深V t h之ME S F E T以源極接地使用時 1需施加負電壓於閘極偏壓，故需與正電源電壓不同之負電源電壓。此種需正負兩極電源之放大系統無法以單一電源驅動，即使欲以單一電源驅動，乃需使用D C _D C轉換器從正電源產生負電壓以之作爲負電源。但是，DC — DC轉換器之使用，導致消費電力增大及實裝面積增大，違反移動體通信終端機要求小型輕量及電池長時間動作之要求。因此，移動體通信終端機之功率放大電路所用之放大元件，需採用較淺之空乏型成V t h爲正電壓之加強型 GaAs .MESFET，需檢討施加0V〜正電壓之閘 .極偏壓之電路之採用。經濟部中央標準局貝工消費合作社印聚 {請先閲讀背面之注意事項再填拷本頁)

GaAs .MESFET爲肖特基接合型FET，即閘極與源極構成肯特基二極體，另外，將η通道型 ME S F Ε Τ以源極接地使用，因此，閘極之正電壓施加相對於肖特基二極體爲順向電壓。因此，可施加於閘極之正電壓，需爲閘極電流（順向電流）開始急速增加之電壓 (V f )以下。亦即，即使施加V f以上之閘極電壓，閘極下部之空乏層乃會消失，無法控制汲極電流，汲極電流爲飽和。另一方面，可施加之負向閘極電壓之最小値爲本紙張尺度適用中國囷家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-5- 409456

月2日，修正/更正/補充第86119978號專利申請案Α7 中文說明書修正百民國肋7年7月I 煩請委員明示雜年π所提之經濟部智慧財產局β工消^合作社印製修正本有無^-ίΙΓ質内^*κ;-'.ντ^αΕ·。五、發明説明<26 ) 主要元件對照表 B B U :基帶單元 U B :送信側頻率轉換電路 D B :受信側頻率轉換電路 MX :頻率合成電路 AMP:高頻受信前置放大器 L C U :邏輯控制單元 0 P :操作面板 H S :耳機 MM I C :單微波集體電路 AWT:無線送受信天線 S W :分頻器 1 0 :高頻電力放大電路部 11:輸出匹配電路部 1 2 :閘極偏壓電路部 Jl、J2:MESFET Cl、C2、Cll、C12、C21、C22、 C 3 1 , C32:電容器 LI、L 3 :電感器 3 1 : G a A s :基板 3 2 :緩衝層 33: InGaAs 層 34 : n 型 ALGaAs 層 1 -- in m ,1— --- I! I I— I -- - -I r_1 --.11 '--=I i -------n I__- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙悵尺度適用中國國家標準（CNS丨A4現格（2丨0 X 297公釐） -29- 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A 7^»Ua456___^_____五、發明説明（3 ) V t h附近。亦即，即使施加V t h以下之閘極電壓，因通道領域已被空乏層遮斷，無法流通汲極電流。換句話說，爲以ME S F E T之汲極電流作爲放大信號予以取出，只需利用依閙極電壓汲極電流產生變化之線形領域。但此線形領域意味著閘極電壓由V t h被限制爲 V f之範圍。因此，與深V t h之空乏型MESFET相較，淺 V t h之空砭型或V t h爲正之加強型ME S F ET之閘極電壓可施加範圍變窄。一般，施加最大限之閘極電壓，其汲極電流變大，故與閘極電壓之振幅成比例地，汲極電流之振幅變大。因此，較淺之空乏型或加強型 ME S F Ε Τ之場合，會有無法確保足夠汲極電流之情況。結果，無法獲得足夠之高頻動作時之放大系統輸出或增益，防礙移動體通信終端機之高性能化。另一方面，如昭和6 1年1月3 0曰，日刊工業新聞 -社發行之「化合物半導體」第1 6 4頁所記載，肖特基接合金屬與半導體間流通之順向電流之電流密度J爲 J = A*T2e xp ( — q0b/KT) (exp (qV/nkT) -1) 但是，A*爲有效里查遜常數，T爲絕對溫度〔K〕， q爲素電荷爲宵特基障壁〔V〕，1^爲波耳茲曼常數，V爲施加電壓〔V〕，η爲理想係數當背特基接合爲良 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·"· -ν" 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0 乂邛7公釐）.0. g 史 1·/補充 _ 409456 五、發明説明) 3 3 3 3 3 3 6 4 A 膜 a 層極緣 G 金汲膜絕型極合 \ 綠線護 η 閘：源絕配保層膜化氧矽 1.1 I— ! -ir—* I 士衣-- - (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本買) --,—訂良經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用十國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ297公釐） -30- 經濟部中央標準局負工消费合作社印袋五、發明説明（4 ) 好時爲1.0〜1·3範圍之値。假設exp (qV/nkT) >>ln大略爲1，則可理解從V大於0b起，電流密度J以指數函數增加。於此狀況下係與，於MESFET ’源極接地’閘極電壓增加，閘極電流急增之現象相等。亦即，V ί係與B有很大關係，越大Vf亦變大。因此，增大Vf以達放大作用之閘極電壓之施加範圍之增加之達成效果，可考慮以較大之材料作爲閘極電極。但是，即使在G a A s表面形成肖'特基接合金屬’ 0β 亦不受金屬種類，即該金屬之功函數之影響而保持一定。亦即，依G a A s表面之表面準位密度之大小，或中間層產生所引起之束縛效應（Pinning effect)而定。 —般常用之η通道型GaAs，MESFET，係使用W S i (矽化鎢）作爲閘極|即使以例如A 1或Μ 〇取代該閘極，由於束縛效應，宵特基障壁還是變化不大。因此，不易加大V f ，不易增加閘極電壓之施加範圍，於轉淺之空乏型或加強型ME S F E T，確保足夠之汲極電流以提昇高頻動作時之放大系統之输出或增益，並達成移動體通信終端機之高性能化，及極困難之事’以由本案發明人硏究出》又，將較淺之空乏型或加強型η通道型G a A s · ME S F E T以源極接地使用時，閘極電壓之範圍變窄，閘極偏壓之穩定性受信號雜訊比（S NR )之大幅影響。因此，電源電位之穩定性特別重要。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）_7- 409456 B7 五、發明説明（5 ) 本發明之目的在於以單一電源驅動爲前提之高頻電力放大系統之增益之提昇。又’本發明之目的在於減低高頻電力放大系統之消費電力。本發明之目的在於提昇高頻電力放大系統之穩定性。本發明目的在於使以單一電源驅動且低消費電力，即電池之長時間使用可能之移動體通信終端機之輸出增大，性能提昇。以下，以圖面說明本發明上述及其他目的，及特徵。發明之揭示 (1 )本發明之電力放大系統，係以源極端子接地之肖特基障壁閘極場效電晶體（ME S F E T : Metal Semiconductor Field Effect Transistor)爲放大元件使用，由單一極性之電源供給汲極偏壓及〇 V至低順向閘極偏壓 ·-，以重叠施加於上述閘極偏壓之輸入信號作爲汲極電流之變化而予以放大輸出之電力放大系統；其特徵爲：經濟部中央標準局員工消费合作社印製 {請先閲讀背面之注^^項再填寫本頁) 上述ME S F E T，當以源極端接地而於閘極端施加順向直流閘極電壓時，相當於閘極寬1 0 0 # m之閘極電流値大於1 0 0 # A時之上述直流閘極電壓之値爲 0 . 6 5 V以上。一般技術大多使用矽化鎢作爲ME S F E T之閘極，但如上所述般，即使變更閘極材料肯特基障壁4b亦不致大幅變化。關於此種肯特基障壁4 B之評價方法，本發明人導本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐} .0 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 409456_ 五、發明説明（e ) 入此 -槪念，即以源極接地，於聞極端施加順向直流閘極電壓時，相當於閘極寬1 0 0 β : m之閘極電流値大於 1 0 0 \ι A 之直流閘極電壓之値定義多與 φ B 具關係之 V f 0 亦即閘極與源極間爲肯特基接合，源極接地| 閘極端施加順向電壓（η 通道Μ Ε S F Ε T時爲正電壓）時 J 於閘極端流通順向電流密度J 。如上述般 > J = A * Τ 2 e X Ρ ( - Q Φ b / k T ) '( :e X P ( q'V / η k Τ )- 1 ) g v / n k Τ > 3成立之條件，即某種程度之閘極電壓 V 被施加之狀態下 j = A * Τ 2 e χ P ( - q Φ b / k T ) e X P ( q V / η k T ) Γ a •exp (—B 0 1 3 ) e X ρ ( β V / η ) 但是 » a = A * * T 2、召 = q / k Τ 9 因此，取上式之白然對數，則 V = η φ b + ( η / β ) 1 η (J / α ) V f 定義如上述，假設， η : =1 *則 V f - 孕 B + (] [/ β ) \ η (Jo/ a : ) 其中 τ J。爲相當於閘極寬1 0 0以m 時之相當於 1 0 0 u A 之閘極電流密度。依本發明人之實驗檢討 > 可近似於（ 1 / β ) 1 n ( J 〇 / f a :)=0 ，因此， V f = Φ B 0 依此種定義•對習知技術特別是移動體通信終端機常 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁〕 /L. 訂· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210X297公釐）-9- 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7409456_B7_五、發明説明（7 ) 用之ME SFET之V f評價結果，於G aA s上以矽化鎢形成閘極時，Vf = 〇 . 56，即使Vf之値較大亦僅爲 0 . 6 V。此處，本發明，係將此種定義中之V f設定爲 0 . 6 5 V以上，藉此來增大可施加之閘極電壓範圔作爲輸入信號*增大取出之汲極電流之振幅作爲放大輸出。亦即，依本發明，可增大使用ME S F ET之電力放大系統之輸出或增益，提昇系統全體之性能。關於本發明之可增大電力放大系統之輸出或增益*以下以圖1〜圖3說明之- 圖1〜圖3爲本發明之電力放大系統中之源極接地η 通道ME S F Ε Τ之動作說明之特性曲線圖，圖1爲閘極電壓（Vg) —閘極電流（I g)之特性圖，圖2爲閘極電壓（V g )—汲極電流（I d)之特性圖，圖3爲汲極電壓（Vd s ) —汲極電流（I d s )之特性及負載曲線 .圖。 . 於圖1，肖特基障壁0B較大時之Vg—Ig曲線1，爲適用本發明之ME S F ET。另一方面，肯特基障壁小時之Vg — I g曲線2，爲本發明人檢討之比較例之 ME SFET。由上述V f之定義，相當閘極寬1 〇〇 jum時之相當於1 00//A之電流之電流値I g 〇時之電壓，曲線1時爲Vf 1，曲線2時爲Vf 2 ·依本發明人之實驗檢討結果，Vi 2爲約0 . 6V，Vi 1爲約 0 . 6 5 V以上》 (诸先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) / ·—訂- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）.1〇 . U9456 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 __B7__五、發明説明（8 ) 由此一 Vg — I g特性，則Vg_ I d特性如圖2所示。曲線3爲適用本發明之MESFET之Vg-Id特性，當Vg超越Vth起開始流通Id，截至Vmaxl 爲止隨Vg之增加，Id亦增加。因此，於超越Vmax 1時起，I d呈飽和。Vma xl如上述般大略爲V f 1 。另一方面，比較例之ME S FET時如曲線4所示’同樣地於Vg超越V t h時點起開始流通I d，但當超越 Vma x2時I ci達飽和。由Vi之定義，Vma x2大致爲V f 2。於圖2同時表示輸入及輸出信號。閘極偏壓設爲V。時，可施加於閘極偏壓以作爲閘極電壓之輸入信號之最大値|適用本發明時爲Vma X 1。而於比較例時爲 Vmax2。因此，輸出信號之汲極電流之最大値，適用本發明時爲I m a X 1 ，比較例則爲I m a X 2。亦即，可取出之輸出之汲極電流·和比較例相較，本發明係由 Imax2 增大爲 Imaxl。此一結果以負載曲線表示如圖3。即，適用本發明之 MESFET之負載曲線5，因閘極電壓Vg可施加至約 0 . 65V，故汲極電流可驅動至Imaxl。另一方面，比較例之MESFET之負載曲線6，因閘極電壓Vg 僅能施加至約0 . 6V，故汲極電流僅能驅動至lmax 2。結果，和比較例相較，本發明之情況，可增加相當於 1 ma X 1 - I ma x2部分之負載電流，可增加輸出。又，依本發明之實驗檢討，習知技術之Μ E S F E T 之Vf約爲〇 . 6V，甚致比昭和61年1月30日、日 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210><297公釐）-11 _ 經濟部中央標準局負工消費合作社印策 _ 409456 ；；五、發明説明（9 ) 刊工業新聞社發行之「化合物半導體」，P 1 6 5記載之之値（關於WS i ，0B=〇 . 75)爲更低之値。之所以觀測出本發明之V f較文獻値爲更低値之理由如下。亦即，文獻値之觀察，大多爲在真空環境下打開後立即形成電極之情況，爲在保持極潔淨表面狀態下之觀測値。相對於此，本發明之V f爲實際裝置中之觀測値，爲存在稍許表面污染狀態下之觀測値。又，實際裝置係於閘極形成後施予熱處理，使構成閘極之金靥與半導體間產生反應。再者，實際裝置，大多情況閘極層度較短，此情況下，加入閘極邊緣效應之考慮，因邊緣效應致產生漏電流。此些因素之重疊，結果，V f之觀測値爲低於文獻値。又，上述ME S F ET爲淺空乏型或加強型 MESFET。於淺空乏型或加強型MESFET，係將 0 V〜低順向電壓施加於閘極偏壓者，特別是單一電源驅動時爲重要之技術。但是，即使是此情況下，本發明亦可 -將閘極電壓施加至Vil(Vmaxl)，故可確保足夠輸出以補償單一電源驅動之電力放大系統之缺點。又，上述ME S F ET之通道領域爲直接遷移型化合物半導體形成者。依此種電力放大系統，則可活用直接遷移型化合物半導體之高載子移動度而構成可高速動作之電源放大系統。特別是，以電子爲載子之η通道型 ME SFET，對於高速化最有效，適用於1 GH ζ以上之高頻信號之放大》又，直接遷移型化合物半導體有例如A 1 G a A s ’ ---'---.I----,於----„---i 訂 J------;t {请先閱讀背面之注意事項再填寫本f ) 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS > A4規格（210X 297公釐）-12 - 經濟部中央標隼局負工消费合作社印聚 409456__b7____ 五、發明説明（1〇 ) 或G a A s (砷化鎵）。 (2 )本發明之電力放大系統，係於上述電力放大系統之閘極偏壓供給電路具備濾紋波電容器》如此般藉由於閘極偏壓供給電路設濾紋波電容器’可提昇電力放大系統之穩定性。亦即，本發明之電力放大系統，於閘極偏壓重叠施加輸入信號時，可取出汲極電流作爲輸出電流。但，供給此汲極電流之電源爲單一極性之單一電源，由此電源亦產生閘極偏壓。當汲極電流I d由電源供給時，於電源端產生因電源內部電阻7所引起之r · I <1壓降•閘極偏壓電路之產生電路亦受此壓降之影響。特別是》於本發明之電力放大系統，使閘極電壓施加可能範圍增大作爲輸出系以取出之汲極電流增加，因此壓降7· • I d之影響變大。因此，本發明中*特於閘極偏壓產生電路設濾紋波電容器以防止高頻雜訊重疊於閘極偏壓，實 .現閘極偏壓之穩定化。如此則可實現電力放大系統之穩定化。又•本發明之電力放大系統中，因單一極性電源之要，閘極電壓之施加可能範圍變窄。因而，輸入電壓信號之振幅不得不變小，相對於輸入信號之閘極電壓之穩定性亦更嚴格，因此，本發明之濾紋波電容器之效果更大。又，濾紋波電容器設於ME S F E T所形成半導體基板之外部。濾紋波電容器之具體容量値如後述說明，一般而言，於半導體基板上以I C化實現則形成面積變大， I C化成本變高《因此’將濾紋波電容器分離設於半導體 ------------Η----ί---.訂 J------味 (评先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家揉準{ CNS ) A4規格（2ΚΓΧ297公釐）-13 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A740945E___^___五、發明説明（11 ) 基板外部·則可以低價格構成電力放大系統。 (3 )本發明之電力放大系統，係於上述放大系統中，於上述ME S F E T之閘極與通道領域之界面，形成構成閘極之金屬及構成通道領域之半導體之間之合金層。依此種電力放大系統，可實現具0.65V以上之 V f之ME SFET。習知技術使用之MESFET，閘極大多選擇與矽化鎢等半導體不易形成合金之材料以確保熱穩定性或製程中之熱工程之活用。但是，本發明中，係使閘極之構成材料與通道領域之半導體積極產生熱反應，於其界面形成合金層者。藉此合金層之形成，則於該合金層與通道領域之半導體間形成宵特基接合，可使通道領域半導體與閘極金屬之界面所存在之界面位準之影響變小。如此則可回避束縛效應，可依該物質之功函數形成宵特基障壁0B。如此則可增大肯特基障壁0B，增加Vi 。又，因事先形成合金層，具良好熱穩定性，故可提昇電力放大 .系統之信賴性。又，上述合金層，係形成於較通道領域表面更下層。藉由將合金層形成於較通道領域表面更下層，則可減少造成束縛效應原因之界面位準之影響。又，上述金躅可爲較矽化鎢具更大功函數者。如上述般，合金層與半導體間之肯特基障壁，束縛效應之抑制狀態係由合金層之功函數來決定。因此，依上述手法抑制束縛效應之外，使用較矽化鎢具更大功函數之金屬，則可增大肖特基障壁0B，得到〇 . 65V以上之Vf 。具體而 ---〆---^----Λ----*—_—訂^------^ (#先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用令國國家標準（CNS } Α4規格（210Χ297公釐）_ 14- 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 409456 A? __B7五、發明説明（12 ) 言，可使用白金（P t )或P d等任何金屬•該金屬本身之功函數較大，而且，半導體材料例如砷（A s )與該金屬之合金亦具較大功函數，例如於P t A s與G a A s之接合界面可形成較大宵特基障壁4 B。如上述般增大肯特基障壁，亦有助減低通道間之漏電流。結果，可減低電力放大系統之消費電力。又，如上述般，藉由白金或鈀（P d )形成合金層可增大V f ，但該V f之値亦受構成通道領域之半導體材料之影響，此點由本案發明人之實驗判明。亦即，以 A 1 GaA s爲半導體材料，藉白金構成閘電極時，Vf 最少爲0.70V以上，通常爲〇.75V左右。以 G a A s爲半導體材料，以白金構成閘極時，V f最少爲 0.65V以上，通常爲0.67V〜0.73V之範圍。亦即，AiGaAs與GaAs ，其Vf之値爲互異，此乃A 1 G a A s與G a A s之電力親和啲之互異所致。 .另外，即使相同之GaAs ，Vi亦分布於〇 _ 67V〜 0.73V之範圍，此乃由於白金厚度不同所致。因此，白金爲70〜80A之薄之情況下，Vf爲0 · 67V〜 0 , 69V，白金爲300A較厚時Vf爲0 · 72V〜 0 . 7 3 V。 (4 )本發明之電力放大系統，係於上述電力放大系統，將Μ E S F E T依每一半導體基板予以分離形成· ME S F Ε Τ與被動元件爲各別形成，或者構成 ME S F E T及放大電路之被動元件形成於1個半導體基 ("先閲讀背面之注意事項再填荇本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4現格（210X 297公釐）„ 15 - 409456 β77 五、發明説明（13 ) 板，或者構成ME S F ET ’放大電路之被動元件及放大電路之輸出整合電路係形成於1個半導體基板者》亦即，本發明之電力放大系統，可以分離形態構成，或僅使放大電路部分I C化（即MMI C，Monolithic Microwavel C )，或包含輸出整合電路予以I C化。 (5 )本發明之移動體通信終端裝置，係具備：用以高頻信號放大，輸出，以化合物半導體ME S F ET之源極接地使用作爲主動（active)元件的電力放大電路；及供給汲極偏壓及閘極偏壓於上述化合物半導體ME S F E T 的單一極性電源：及上述電力放大電路之輸出匹配電路；其特徵爲：上述化合物半導體ME S F E T，當以其源極接地於閘極端施加順向閘極電壓時，相當於閘極寬1 0 0 時之閘極電流大於1 0 0 # A時之上述順向閘極電壓爲 0 . 6 5 V以上者。經濟部中央標準局貝工消費合作社印^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，於上述閘極偏壓供給電路，於形成有 Μ E S F E T之半導體基板之外部設有濾紋波電容器。又，上述化合物半導體ME S F ΕΤ，於閘極與化合物半導體構成之通道領域之界面形成有白金或鈀（P d )與化合物半導體之合金層。依此種移動體通信終端裝置，可用單一極性電源驅動電力放大電路*可增大電力放大電路之輸出，提昇移動體通信終端裝置之性能》以上揭示之發明，依其代表性者所能獲得之效果簡單本紙張尺度適用中國囤家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公浼）.. 409456 a? B7_ 五、發明説明（14 ) 說明如下。 (1)可提昇以單一電源驅動爲前提之高頻電力放大系統之增益。 (2 )可減低高頻電力放大系統之消費電力。 (3 )可提昇高頻電力放大系統之穩定性。 (4 )可增大以單一電源驅動，低消費電力，即電池之長時間使用可能之移動體通信終端機之輸出，提昇性能 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印策〔實施發明之最佳形態〕以下，以圖面說明本發明。圖4爲本發明之電力放大系統及其適用之移動體通信終端裝置之一例之構成圖。本實施形態之移動體通信終端裝置係由：電力放大系統，其具備高頻電力放大電路部1 0用於電力放大送信之高頻信號，及輸出匹配電路部1 1用於對放大之高頻信號作阻抗匹配，及閘極偏壓電路部1 2用於供給閘極偏壓至高頻電力放大電路部；高頻受信前置放大器AMP ;分頻器（或天線切換器）SW ;無線送受信天線ANT :送信側數率轉換電路（界頻器）UB :受信側頻率轉換電路（降頻器）DB;產生頻率轉換用本地信號的頻率合成電路 MX :包含送受信介面（I F)部的基帶單元BBU :邏輯控制單元L C U :包含操作部及顯示部的操作面板Ο P ;送話器及受話器構成之耳機H S ;以及供給裝置全體之本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2)0X297公釐）_ Ί7 - 經濟部中央橾準局貝工消費合作杜印製 409456 A7 _ B7 _____五、發明説明（15 ) 動作電源V d d的內藏電池等所構成。於本實施形態中，以單一內藏電池作爲電源，所示爲輸出電壓3.5V之鋰電池。高頻受信前置放大器AMP |係將無線送受信天線 ANT受信之線信號放大，放大之受信信號於受信側頻率轉換電路DB轉成低頻信號，傳送至基帶單元BBU。於基帶單元B B U，對低頻受信信號作處理後介由I F部送至耳機，於耳機H S之受話器以聲音信號輸出。另一方面 > 耳機H S之送話器檢出之聲音信號，係介由I F部傳至基帶單元B BU，於基帶單元作信號處理，於送信側頻率轉換電路U Β轉換成高頻送信信號。高頻送信信號被輸入之電力放大系統之輸入I η作電力放大，放大之高頻輸出信號，於電力放大系統之輸出匹配電路部 1 1作阻抗匹配後送至無線送受信天線ΑΝΤ。無線送受信天線ΑΝΤ，可輸出/入送信信號及受信信號，於分頻器（或天線切換器）SW將送信或受信信號分出。又，邏輯控制單元L CU係依操作面板ΟΡ之操作來控制基帶單元B BU及頻率合成電路MX，並於操作面板◦ P之顯示部顯示必要之資訊。本實施形態之電力放大系統，具有高頻電力放大電路部10,輸出匹配電路部11，及閘極偏壓電路部12。高頻電力放大電路部1 0，係由前段1 0 a及終段 1 0 b之多段所構成。前段1 0 a係由：源極接地之加強型GaA s - '*- . 、一 ------------^----:---、οτ------味 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）.-|g- 409456 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B?五、發明説明（16 ) MESFETJ 2，電阻器R1 1 1及電容器Cl 1， C 1 2及電感器L 1形成之輸入電路所構成。電阻器1 1 ，電容器C 1 1及電感器L 1爲串接，一端爲輸入I η，另一端接ME SFET J 2之閘極。電容器C 1 2之一端接地，使前段1 0 a之輸出交流地接地》ME S F ET J 2之汲極接於作爲負載阻抗之電感器L 3 1 ，成爲後段 1 0 b之輸入。後段10b係由源極接地之加強型Ga As · MESFET J 1及電容器C21，C22構成。電容器 C2 1係串接於前段1 0 a之輸出之ME SFETJ 2之汲極與MESFETJ1之閘極之間，將前段l〇a與後段1 0 b以直流分離a電容器C 2 2之一端接地*使後段 l〇b之輸出以交流形式接地。MESFETJ 1之汲極接於作爲負載阻抗一部分之帶狀元件S 1，且作爲後段 1 0 b之輸出，即高頻電力放大電路部1 0之輸出，而輸入於輸出匹配電路部1 1。 MESFETJ1 ， J2之汲極，係介由各帶狀元件 S1及電感器L3 1接於電源電位Vdd »電源線上接有大容量電容器C3 (例如2000PF)以求電位穩定。輸出匹配電路部1 1 ，係由帶狀元件SI、S2、電阻器R31、電容器C31. C31構成。輸出匹配電路部1 1調整爲特性阻抗爲5 0Ω。閘極偏壓電路部1 2係由*來自於電源電位V d d之昇壓電阻器R4 2，決定閘極偏壓Vg g之電阻器R4 1 {"·先閲讀背面之注意事項再填寫本页) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（2!ΟΧ297公釐）.19 . 409456 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（17 ) *接於閘極偏壓Vg g之線與接地間之濾紋波電容器C 1 、C2構成。閘極偏壓Vgg，係介由各電阻器R1、 R2施加於MESFETJ 1，J 2之各閘極。本實施形態之高頻電力放大電路部1 0，係以單微波積體電路（MMIC)構成。即，於形成有MESFET Jl、 J2之GaAs基板上，Rl、 R2、 Rll、 C 11、C12、C21、C22、L1 被形成 1(：化。 R1等電阻器可爲磊晶層或利用離子植入層之半導體電阻器，或金屬被膜電阻器》C 1等電容器可爲MIM ( Metal Insulator Metal)容量，X指型容量等。L 1電感器可爲螺旋線電感等。上述電路之具體數値可例示如下。亦即，R1 1 = 15Ω、Cll = 3.0pF、C12=1.4 〜1.6 pF、Ll = 2 〜15nfi(較好爲 5nH)、R2 = 400Ω、 C21=3〜5pF(較好爲3.9pF)， R1 = 100Q. Cll = 〇.5pF. L31 = O.OlnH、R 3 1 = 1 Ω , C 3 1 = 5 p F » C32 = 8pF、R41 = 0.2kQ、R42 = 3.3kQ。以下，以圖5說明MESFETJ1 ， J2之構造》圖5爲實施形態之電力放大系統所用GaAs·n通道 ME SFET之一例之斷面圖》於GaAs基板3 1上，A 1 GaA s及GaAs形成多數層積層之緩衝層32，通道之InGaAs層33 及電子供給層之η型A 1 G a A s層3 4則形成於其上層本焱ϋ度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐}~I 20 - ' _ (诗先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 409456 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 A7 B7 五、發明説明（彳8 ) 0 於η型A 1 GaAs層34上之一部分開口形成源極、汲極領域之η型GaAs層35，於η型GaAs層 35之間之η型A 1 GaAs層34上形成閘極36。又，於η型GaA s層3 5上面藉以金（A u)爲主成分之材料形成源•汲極37。源•汲極3 7及閘極3 6，係以例如氧化矽膜形成之絕緣膜3 8被覆，於絕緣膜3 8上所開設之連接孔形成配線3 9。配線3 9係以例如氧化矽膜形成之保護絕緣膜 4 0被覆。緩衝層32，111〇3六3層33，11型 A 1 GaAs層34及η型GaAs層35可藉由例如磊晶成長法沈積。於η型GaA s層3 5上沈積作爲源•汲極3 7之金屬並蝕刻加工成特定形狀，施予熱處理形成歐姆接觸後，將η型G a A s層蝕刻加工成特定形狀，沈積閘極3 6之金屬膜，進行蝕刻加工以形成閘極3 6。之後，對 η 型 GaAs 層 35，η 型A 1 GaAs 層 34， InGaAs層33，及緩衝層32蝕刻，沈積絕緣膜 3 8，以特定位置形成連接孔，沈積配線3 9之金屬膜，對其進行圖案化以形成配線3 9，再沈積保護絕緣膜4 0 即可形成上述MESFETJl、 J2e 上述MESFETJ1. J2之閘極36，係以至少含有白金之金屬膜構成•例如可由下層起依序沈積白金/ 鈦/鉬/鈦/白金/金而形成積層膜。又*閘極3 6之加 (请先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）.21 - 409456 at B7 經濟部中央標準局工消費合作社印製五、發明説明（19 ) 工形成後進行熱處理，使白金與η型A 1 G a A s層3 4 反應，以形成白金與砷之合金層3 6 b。該合金層3 6 b 係成爲較η型A 1 G a A s層3 4之表面更滲入通道側之狀態。如此般，藉由在閘極3 6之構成層形成至少包含白金之白金與砷之合金層3 6 b，則可增大閘極3 6與 MESFETJ 1 ，J2之通道間所形成肯特基接合之肖特基障壁。如此則可增大上述Vf。又·合金層36b形成爲較η型A1 G a A s層3 4之表面更滲入通道側之狀態，可減少表面之界面位準之影響，抑制束縛效應，增大宵特基障壁。如此形成之MESFETJ1、 J2之依上述定義之 Vf ，依本發明人之實驗可得〇，75V之値。該値較以代表性MESFET之矽化鎢爲閘極時之〇.6V爲大。因此，有0 . 05V之容許度可施加閘極電壓至〇 . 7V ，使MESFETJ1、 J2之汲極電流增大爲可能，可提昇電力放大系統之增益及輸出，提昇移動體通信終端機之性能。又，MESFETJ1、 J2之閘極36係以熱處理形成，使合金層36b形成爲較η型A i GaAs層34 之表面更滲入通道側之狀態，以減少表面位準之影響，因此，具熱穩定性，可提昇電力放大系統及移動體通信終端裝置之信賴性》又，MESFETJ1、 J2之閘極寬各爲32mm {许先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公t ) . 22 - 經濟部中央標隼局員工消f合作社印装 A7 B7 五、發明説明（2〇 ) 及 8 m m。以下，說明電力放大系統之動作。送信側頻率轉換電路U B輸出之高頻信號，係作爲高頻電力放大電路部1 0之輸入而加之於輸入I η上。高頻輸入信號，係由電阻器R 1 1及電感器L 1作阻抗匹配，被重疊於直流之閘極偏壓Vgg，施加於MESFETJ 2之閘極。此時，閘極偏壓Vgg，係由電容器C11、 C 1 2以直流方式從輸入I η及接地電位切斷，以確保可作爲偏壓施加於ME S F E T J 2之閘極。又，高頻輸入信號係由電容器C12以高頻方式接地。依施加於MESFETJ 2之閘極之閘極偏壓，流通有MESFETJ 2之汲極電流I d2，此可由圖2加以說明。此時，汲極電流I d2，因施加於閘極之電壓爲 0 . 7V，故可爲大電流。 MESFETJ 2之汲極因電感器L3 1而昇壓至電源電位V d d，而產生對應於汲極電流I d 2之汲極電壓 Vd2(即高頻輸入信號放大之放大信號汲極電壓 V d 2，爲高頻輸入信號放大之前段1 0 a之放大信號，作爲後段1 Ob之輸入施加於MESFETJ 1之閘極。於ME S F E T J 1之閘極施加重疊有汲極電壓VD 2及閘極偏壓V g g之閘極電壓》閘極偏壓V g g，係由電容器C 2 1 ，C 2 2以直流方式從前段1 0 a及接地電位切斷，可確保並作爲偏壓加之於MESFETJ 1之閘極。又，汲極電壓Vd 2由電容器C 2 2以高頻方式接地本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐)~~~.93- 409456 ! — _J1----又------訂卜；——----線 (请先閲讀背面之注意事項再填转本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 409456 a? _______B7五、發明説明（21 ) 〇響應於ME S F ET J 1之閘極電壓，而流通有 MESFETJ1之汲極電流Idl»此點亦可以圖2說明。此時*汲極電流Idl，因可施加於閘極之電壓爲 0 . 7V，故爲較大之電流。 MESFETJ 1之汲極，因以帶狀元件S1昇壓至電源電位Vdd，故產生響應於汲極電流I dl之汲極電壓Vdl。汲極電壓Vdl ，爲後段l〇b之輸入信號之汲極電壓Vd2所放大之高頻電力放大電路部1 0之放大信號。爲使汲極電流I d 1及汲極電壓Vd 1所表示之高頻信號，有效供給至無線送受信天線ANT，而設有輸出匹配電路部11。輸出匹配電路部11之動作係周知般，設計爲使高頻電力放大電路部10之輸出阻抗及ANT之輸入阻抗能匹配51 於本實施形態，特徵之一多在閘極偏壓電路部1 2設濾紋波電容器Cl、 C2。本實施形態中，僅備單一極性電池作爲電源，閘極偏壓Vgg由電源電位Vdd產生。閘極偏壓Vgg，係由昇壓電阻器R4 2與電阻器R4 1之串接之R4 1兩端之電壓所產生。R42及R41之電阻値各爲3 . 31ίΩ及〇.2kn，因此，Vgg=〇,2*Vdd/(3.3 + 0.2)，因 Vdd = + 3.5V，故 Vgg = 0.2 V。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_ 〇4 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 409456 A7 經濟部中央標準扃貝工消費合作社印製 _____ B7 _ _ 五、發明説明（22 ) 但是，Vgg係由Vdd產生’ Vd d之變動亦產生於V g g之變動。換句話說，於本施施形態’因 MESFETJ 1，J 2之汲極電流I dl、 I d2較大，流經電池之電流（I d 1 + I d 2 )亦變大，因電池內部電阻r* (idi+id2)之壓降。以一壓降，係作爲高頻電壓變動（雜訊）而直接重疊於電阻分壓產生之 Vgg。本實施形態中，具濾紋波電容器Cl、 C2可濾掉該雜訊。 Cl、C2之値可各爲55PF、 1000PF。假設高頻雜訊之頻率爲1 . 9 GHz，則電容器C1之阻抗，由Z=l/(2jrf . c)算出約1 . 5Ω»此値，相對於ME S F ET J 1之閘極，因與其連接之電阻器R 1 =1 0 0Ω，兩者之比可使9 8%以上之高頻雜訊接地，相對於Μ E S F E T之閘極，因與其連接之電阻器R 1 = 4 0 0Ω，故兩者之比意味可使99 · 5%以上高頻雜訊接地。又，電容器C2之阻抗，因f = l _ 9GHz ，理論上可爲更低之阻抗。但實際上因容量値爲1 0 0 0 PF之較大者，故需加入串接電阻及電感之影響之考量。因此* f=l.9GHz時，大略爲5Ω左右，不具濾波效果· 但是，對於較i=l.9GHz更低頻之雜訊’例如對於 f=〇.19GHz時爲0.8Ω左右，故相對於 MESFETJ1之閘極，可使約98%以上之高頻雜訊接地。 - » 『」 - ----.------------.---訂------味 (诸先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度速用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐）*25- 409456 A7 ____ B7 五、發明説明（23 ) 因此，藉此種濾紋波電容器C 1、C 2，使閘極偏壓 V g g之接線接於接地電位，高頻雜訊經由濾紋波電容器 Cl、C2接地，可使施加於MESFETJ1、 J 2之閘極之閘極偏壓V g g穩定，使電力放大系統之放大動作穩定。如此則可實現移動體通信終端裝置之高性能化《特別是，本實施形態之電力放大系統，和閘極可施加電壓範圍較深之空乏型ME S F E T相較靥較窄者，閘極偏壓之穩定性爲重要，本實施形態之濾紋波電容器Cl、 C2爲有效。又，上述濾紋波電容器C 1、C 2之値，可隨與 M’ESFETJl、 J2之閘極所接電阻器R1、R2之値間之關係而變更。因此，上述濾紋波電容器C 1、C 2 之値，並非固定，而是可依電阻値R 1、R2而變更。又，亦可依要求之穩定性變更濾紋波電容器C 1、C 2之値〇以下，以具體數値說明，上述電力放大系統，可得何種程度之電力放大效率之改變。經濟部中央標準局員工消費合作社印袋 (详先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 例如，比較例之MESFET之Vf爲〇·65V時，本實施形態之MESFETJ 1，J2之Vf爲 0 . 7 5 V *因而，假設比較例之電力放大系統之輸出爲 1.2W，則本實施形態之電力放大系統之輸出爲 ((0.7-0.2)2/(0.6-0.2)2)x

1 . 2 W = 1 . 8 W 其中，若考慮V f之變動，比較例與本實施形態之閘本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_ _ 月日修正梅第86〗1 "78號專利申請案中教蹲正頁民國11月呈五、發明說明（24 ) 極電壓之振幅各爲〇.6〇ν及〇.70V。如此般’依本實施形態之電力放大系統，可增加5 〇 %之輸出。圖6爲本發明之電力放大系統及其適用之移動體通信終端裝置之另一例之構成圖。圖6之電力放大系統之移動體通信終端裝置，其機能與圖4所示者大略相同。但是，高頻電力放大電路10及輸出匹配電路部11係由 MM I C構成’此點不同。閘極偏壓電路部1 2設於 MM I C之外部。此種電力放大系統及移動體通信終端裝置’除與上述圖4所示同樣效果之外，尙可達成系統裝配領域之縮小及組裝製程之簡化。又，圖7爲本發明之電力放大系統及其適用之移動體通信終端裝置之另一例之構成圖。圖7之電力放大系統及移動體通信終端裝置。其機能亦和圖4者大略相同。但是，高頻電力放大電路部1 0不以MM I C構成。各元件爲各自獨立構成，此點不同。此種電力放大系統及移動體通信終端裝置亦可得和圖4所示者相同之效果。以上，依本發明之實施形態具體說明本發明，但本發明並不限定於上述實施形態。只要在不超出其要旨之範圍內均可作各種變更。例如，雖然，Μ E S F E T J 1、 J 2之閘極3 6之材料以白金爲例作說明，但只要功函數爲大於矽化鎢之材料均可，例如鈀（P d )亦可，又，於上述實施形態中，以A 1 G a A s作爲通道領本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公« ) -27- <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

^1 ^1 Γ— n ^DJΛ n n IX It t— I 月.·Γ Sg.正/史堂7，^ 409456_^_ 五、發明說明（25 ) 域之電子供給層3 4，但亦可以G a A s爲電力供給層 3 4，閘極3 6亦和上述實施形態同樣地，可由下層起依序爲白金/鈦/鉬/鈦/白金/金。此時，上述定義之 V f爲〇 · 67V〜0 . 73V。此情況下，將GaAs 上所形成之閘極，與習知技術之矽化鎢比較，可得提昇 ο . lv左右之vf ，可得上述同樣之效果。〔產業上之利用可能性〕以上說明般，依本發明之電力放大系統及移動體通信終端裝置，則可提供單一電源且可得足夠大輸出之高頻電力放大系統。特別適用於電池長時間使用之P D S、 P H S等移動體通信終端裝置。〔圖面之簡單說明〕圖1〜圖3爲本發明之電力放大系統中之源極接地η 通道ME S F Ε Τ之動作說明之特性曲線圖，圖1爲閘極電壓（Vg) —閘極電流（I g)之特性圖，圖2爲閘極電壓（Vg ) —汲極電流（I d)之特性圖，圖3爲汲極電壓（Vd s ) —汲極電流（I d s )之特性及負載曲線圖。圖4爲本發明之電力放大系統及其所適用之移動體通信終端裝置之一例之構成圖。圖5爲實施形態之電力放大系統所用之GaAs·η通道MESFET之一例之斷面圖。圖6爲本發明之電力放大系統及其適用之移動體通信終端裝置之另一例之構成圖。圖7爲本發明之電力放大系統及其適用之移動體通信終端裝置之另一例之構成圖" 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） -28 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 -SJ. -------^ 409456

月2日，修正/更正/補充第86119978號專利申請案Α7 中文說明書修正百民國肋7年7月I 煩請委員明示雜年π所提之經濟部智慧財產局β工消^合作社印製修正本有無^-ίΙΓ質内^*κ;-'.ντ^αΕ·。五、發明説明<26 ) 主要元件對照表 B B U :基帶單元 U B :送信側頻率轉換電路 D B :受信側頻率轉換電路 MX :頻率合成電路 AMP:高頻受信前置放大器 L C U :邏輯控制單元 0 P :操作面板 H S :耳機 MM I C :單微波集體電路 AWT:無線送受信天線 S W :分頻器 1 0 :高頻電力放大電路部 11:輸出匹配電路部 1 2 :閘極偏壓電路部 Jl、J2:MESFET Cl、C2、Cll、C12、C21、C22、 C 3 1 , C32:電容器 LI、L 3 :電感器 3 1 : G a A s :基板 3 2 :緩衝層 33: InGaAs 層 34 : n 型 ALGaAs 層 1 -- in m ,1— --- I! I I— I -- - -I r_1 --.11 '--=I i -------n I__- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙悵尺度適用中國國家標準（CNS丨A4現格（2丨0 X 297公釐） -29- g 史 1·/補充 _ 409456 五、發明説明) 3 3 3 3 3 3 6 4 A 膜 a 層極緣 G 金汲膜絕型極合 \ 綠線護 η 閘：源絕配保層膜化氧矽 1.1 I— ! -ir—* I 士衣-- - (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本買) --,—訂良經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用十國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ297公釐） -30-

Claims

煩請委|明示所提之經濟部智慧財產局員工消費合作社印製修iL:本有無實質内容是否次予修正。凡广日修正/史正/補充 A8 B8 409456_〇5_ 六、申請專利範圍附件1 a :第8 6 1 i 9 9 7 8號專利申請案中文申請專利範圍修正本民國88年1 1月修正 1 . 一種電力放大系統，係以源極端子接地之肖特基障壁閘極場效電晶體（Μ E S F E T ; Metal Semiconductor Field Effect Transistor)爲放大元件使用· 由單一極性之電源供給汲極偏壓及0 V至低順向閘極偏壓 ’以重疊施加於上述閘極偏壓之輸入信號作爲汲極電流之變化而予以放大輸出之電力放大系統；其特徵爲：上述ME S F E T，當以源極端接地而於閘極端施加順向直流閘極電壓時，相當於閘極寬10 0 /z m之閘極® 流値大於1 0 〇 V A時之上述直流閘極電壓之値爲 0 . 6 5 V以上。 2 .如申請專利範圍第1項之電力放大系統，其中上述ME SFET爲淺空乏（depletion )型或加強（ enhancement)型 Μ E S F E T。 3 .如申請專利範圍第2項之電力放大系統•其中上述ME S F Ε Τ之通道領域係由直接遷移型化合物半導體所形成。 4 ·如申請專利範圍第2項之電力放大系統，其中於上述供給閘極偏壓之電路設有濾紋波電容器者。 5 ·如申請專利範圍第4項之電力放大系統，其中上述濾紋波電容器係設於形成有上述Μ E S F Ε T之半導體基板之外部。 —^^1 Γ - I..... I in ^^1 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本育) 本紙張尺度遘用中國國家梯準（CNS 规格（210X297公釐）煩請委|明示所提之經濟部智慧財產局員工消費合作社印製修iL:本有無實質内容是否次予修正。凡广日修正/史正/補充 A8 B8 409456_〇5_ 六、申請專利範圍附件1 a :第8 6 1 i 9 9 7 8號專利申請案中文申請專利範圍修正本民國88年1 1月修正 1 . 一種電力放大系統，係以源極端子接地之肖特基障壁閘極場效電晶體（Μ E S F E T ; Metal Semiconductor Field Effect Transistor)爲放大元件使用· 由單一極性之電源供給汲極偏壓及0 V至低順向閘極偏壓 ’以重疊施加於上述閘極偏壓之輸入信號作爲汲極電流之變化而予以放大輸出之電力放大系統；其特徵爲：上述ME S F E T，當以源極端接地而於閘極端施加順向直流閘極電壓時，相當於閘極寬10 0 /z m之閘極® 流値大於1 0 〇 V A時之上述直流閘極電壓之値爲 0 . 6 5 V以上。 2 .如申請專利範圍第1項之電力放大系統，其中上述ME SFET爲淺空乏（depletion )型或加強（ enhancement)型 Μ E S F E T。 3 .如申請專利範圍第2項之電力放大系統•其中上述ME S F Ε Τ之通道領域係由直接遷移型化合物半導體所形成。 4 ·如申請專利範圍第2項之電力放大系統，其中於上述供給閘極偏壓之電路設有濾紋波電容器者。 5 ·如申請專利範圍第4項之電力放大系統，其中上述濾紋波電容器係設於形成有上述Μ E S F Ε T之半導體基板之外部。 —^^1 Γ - I..... I in ^^1 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本育) 本紙張尺度遘用中國國家梯準（CNS 规格（210X297公釐）年/,月、f日修正/^^賴^ --iM456 τ、申請專利範圍 6 如申請專利範圍第2項之電力放大系統，其中於上述ME S F Ε Τ之閘極與通道領域之界面，形成 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 胃構成上述閘極之金屬與構成上述通道領域之半導體之合金層。 7 .如申請專利範圍第6項之電力放大系統，其中上述合金層係形成於較上述通道領域之表面更下層。 8 .如申請專利範圍第7項之電力放大系統，其中上述金屬係較矽化鎢具較大功函數者。 9 .如申請專利範圍第7項之電力放大系統，其中上述金屬係白金（P t )或鈀（P d)之任一金屬。 1 〇 .如申請專利範圍第8或9項之電力放大系統，其中上述ME S F Ε T係依每一-半導體基板分離形成，上述Μ E S F Ε T及被動元件係各別構成。 1 1 .如申請專利範圍第8或9項之電力放大系統，其中上述ME S F Ε Τ及構·成放大電路之被動元件係形成經濟部智慧財產局員工消費合作社印製於1個半導體基板上。 1 2 .如申請專利範圍第8或9項之電力放大系統，其中上述ME S F Ε T，構成放大電路之被動元件，及上述放大電路之輸出匹配電路係形成於1個半導體基板上< 1 3 . —種移動體通信終端裝置，係具備：用以將高頻信號放大，輸出，以化合物半導體Μ E S F Ε T之源梅本紙張尺度通用中國國家揉準（CNS)A4規格（210X297公釐） 2 年/,月、f日修正/^^賴^ --iM456 τ、申請專利範圍 6 如申請專利範圍第2項之電力放大系統，其中於上述ME S F Ε Τ之閘極與通道領域之界面，形成 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 胃構成上述閘極之金屬與構成上述通道領域之半導體之合金層。 7 .如申請專利範圍第6項之電力放大系統，其中上述合金層係形成於較上述通道領域之表面更下層。 8 .如申請專利範圍第7項之電力放大系統，其中上述金屬係較矽化鎢具較大功函數者。 9 .如申請專利範圍第7項之電力放大系統，其中上述金屬係白金（P t )或鈀（P d)之任一金屬。 1 〇 .如申請專利範圍第8或9項之電力放大系統，其中上述ME S F Ε T係依每一-半導體基板分離形成，上述Μ E S F Ε T及被動元件係各別構成。 1 1 .如申請專利範圍第8或9項之電力放大系統，其中上述ME S F Ε Τ及構·成放大電路之被動元件係形成經濟部智慧財產局員工消費合作社印製於1個半導體基板上。 1 2 .如申請專利範圍第8或9項之電力放大系統，其中上述ME S F Ε T，構成放大電路之被動元件，及上述放大電路之輸出匹配電路係形成於1個半導體基板上< 1 3 . —種移動體通信終端裝置，係具備：用以將高頻信號放大，輸出，以化合物半導體Μ E S F Ε T之源梅本紙張尺度通用中國國家揉準（CNS)A4規格（210X297公釐） 2 8 0088 A^CD 月日修正/更正/猜光 409456 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 接地使用作爲主動（active )元件的電力放大電路；及供給汲極偏壓及閘極偏壓於上述化合物半導體ME S F E T的單一極性電源：及上述電力放大電路、之輸出匹配電路：其特徵爲：上述化合物半導體ME S F E T，當以其源極接地於聞極端施加順向閘極電麼時，相當於閘極寬1 〇〇 //m時之閘極電流大於1 0 0 # A時之上述順向閘極電壓爲 0 6 5 V以上者。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項之移動體通信終端裝置，其中於上述聞極偏壓供給電路連接有設於形成有上述 ME S F E T之半導體基板外部的濾紋波電容器。 1 5 如申請專利範圍第1 3或1 4項之移動體通信終端裝置，其中於上述化合物半導體ME S F E T之閘極與化合物半導體構成之通道領域之界面，形成有白金（p t )或鈀（ P d )與上述化合物半導之合金層^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 6 . —種電力放大系統，係具有：形成於G a A s基板上，源極接地之肖特基障壁閘極場效電晶體；及對上述肯特基障壁閘極場效電晶體之汲極及閘極供給單一極性動作電壓的電池：在上述閘極與上述肯特基障壁閘極場效電晶體之通道領域之界面，構成上述閘極之金屬爲白金或鈀（P d )之本紙張尺度通用中國國家標準（CNS)A.丨規格（210 χ297公坌） -3- 8 0088 A^CD 月日修正/更正/猜光 409456 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 接地使用作爲主動（active )元件的電力放大電路；及供給汲極偏壓及閘極偏壓於上述化合物半導體ME S F E T的單一極性電源：及上述電力放大電路、之輸出匹配電路：其特徵爲：上述化合物半導體ME S F E T，當以其源極接地於聞極端施加順向閘極電麼時，相當於閘極寬1 〇〇 //m時之閘極電流大於1 0 0 # A時之上述順向閘極電壓爲 0 6 5 V以上者。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項之移動體通信終端裝置，其中於上述聞極偏壓供給電路連接有設於形成有上述 ME S F E T之半導體基板外部的濾紋波電容器。 1 5 如申請專利範圍第1 3或1 4項之移動體通信終端裝置，其中於上述化合物半導體ME S F E T之閘極與化合物半導體構成之通道領域之界面，形成有白金（p t )或鈀（ P d )與上述化合物半導之合金層^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 6 . —種電力放大系統，係具有：形成於G a A s基板上，源極接地之肖特基障壁閘極場效電晶體；及對上述肯特基障壁閘極場效電晶體之汲極及閘極供給單一極性動作電壓的電池：在上述閘極與上述肯特基障壁閘極場效電晶體之通道領域之界面，構成上述閘極之金屬爲白金或鈀（P d )之本紙張尺度通用中國國家標準（CNS)A.丨規格（210 χ297公坌） -3- 么|)以歲止硬卸狀' B8 ____ D8 六、申請專利範圍任一種。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項之電力放大系統，其中上述宵特基障壁閘極場效電晶體，當於上述閘極施加順向直流閘極電壓時，相當於閘極寬1 0 0 # m之閘極電流値未大於1 〇〇 Μ A之上述直流閘極電壓値爲0 . 6 5 V以上者。 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 袭-------- ^-β 線—— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） < 斗- 么|)以歲止硬卸狀' B8 ____ D8 六、申請專利範圍任一種。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項之電力放大系統，其中上述宵特基障壁閘極場效電晶體，當於上述閘極施加順向直流閘極電壓時，相當於閘極寬1 0 0 # m之閘極電流値未大於1 〇〇 Μ A之上述直流閘極電壓値爲0 . 6 5 V以上者。 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 袭-------- ^-β 線—— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） < 斗-