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公開番号2025132570
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-10
出願番号2024030231
出願日2024-02-29
発明の名称高周波半導体スイッチ回路
出願人日清紡マイクロデバイス株式会社
代理人個人
主分類H03K 17/693 20060101AFI20250903BHJP(基本電子回路)
要約【課題】高いアイソレーション特性と耐電圧特性を劣化させることなく、通過損失を低減可能な高周波半導体スイッチ回路を提供する。
【解決手段】高周波入出力共通端子3と高周波入出力個別端子1との間には、FETを用いた高周波パススイッチ11、14が直列接続された第1のスイッチ装置100が、高周波入出力共通端子3と高周波入出力個別端子2との間には、FETを用いた高周波パススイッチ21、24が直列接続された第1のスイッチ装置200が、それぞれ設けられる高周波半導体スイッチ回路であって、高周波入出力個別端子1、2に接続される高周波パススイッチ14、24のオン抵抗Ronとスイッチのオフ容量Coffの積であるRonCoff積を性能指数として、他の高周波パススイッチよりも小さい性能指数のFETを用いることで、高いアイソレーション特性と耐電圧特性を劣化させることなく、通過損失を低減可能としている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
１つの高周波入出力共通端子と、１つ以上の高周波入出力個別端子とを有し、前記高周波入出力共通端子と前記高周波入出力個別端子は、それぞれ高周波スイッチ装置を介して接続され、
前記高周波スイッチ装置の少なくとも１つは、前記高周波入出力共通端子と前記高周波入出力個別端子間に直列に接続される第１及び第２の高周波パススイッチ群と、前記第１及び第２の高周波パススイッチ群の相互の接続点と接地ノードとの間に接続された高周波シャントスイッチ群を備え、
前記第１の高周波パススイッチ群はｍ個（ｍは１以上の整数）のスイッチデバイスの直列接続で構成され、
前記第２の高周波パススイッチ群はｎ個（ｎは１以上の整数）のスイッチデバイスの直列接続で構成され、
前記高周波シャントスイッチ群はｋ個（ｋは１以上の整数）のスイッチデバイスの直列接続で構成され、
前記第１の高周波パススイッチ群が前記高周波入出力共通端子に接続されるように構成されてなる高周波半導体スイッチ回路において、
前記第２の高周波パススイッチ群を構成する前記スイッチデバイスは、前記第１の高周波パススイッチ群および前記高周波シャントスイッチ群を、それぞれ構成するスイッチデバイスと異なる特性を有するものであって、前記スイッチデバイスのオン抵抗Ｒｏｎとスイッチのオフ容量Ｃｏｆｆの積であるＲｏｎＣｏｆｆを性能指数とした場合に、第２の高周波パススイッチ群を構成するスイッチデバイスは、前記第１の高周波パススイッチ群及び前記高周波シャントスイッチ群を構成するそれぞれのスイッチデバイスよりも前記性能指数が小さいことを特徴とする高周波半導体スイッチ回路。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第２の高周波パススイッチ群を構成するスイッチデバイスは、前記第１の高周波パススイッチ群及び前記高周波シャントスイッチ群を構成するそれぞれのスイッチデバイスより耐圧が低いことを特徴とする請求項１記載の高周波半導体スイッチ回路。
【請求項３】
前記第１及び第２の高周波パススイッチ群、並びに、前記高周波シャントスイッチ群を構成する、それぞれのスイッチデバイスは、電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項２記載の高周波半導体スイッチ回路。
【請求項４】
前記第２の高周波パススイッチ群を構成する電界効果トランジスタは、前記第１の高周波パススイッチ群及び前記高周波シャントスイッチ群を構成するそれぞれの電界効果トランジスタよりもゲート長が短いことを特徴とする請求項３記載の高周波半導体スイッチ回路。
【請求項５】
前記第２の高周波パススイッチ群を構成する電界効果トランジスタは、前記第１の高周波パススイッチ群及び前記高周波シャントスイッチ群を構成するそれぞれの電界効果トランジスタよりもゲート酸化膜厚が薄いことを特徴とする請求項３記載の高周波半導体スイッチ回路。
【請求項６】
前記第２の高周波パススイッチ群を構成する電界効果トランジスタは、前記第１の高周波パススイッチ群及び前記高周波シャントスイッチ群を構成するそれぞれの電界効果トランジスタと不純物濃度が異なることを特徴とする請求項３記載の高周波半導体スイッチ回路。
【請求項７】
前記第１及び第２の高周波パススイッチ群、並びに、前記高周波シャントスイッチ群を構成する、それぞれのスイッチデバイスは、電界効果トランジスタを用いてなり、前記第２の高周波パススイッチ群を構成する電界効果トランジスタは、前記第１の高周波パススイッチ群及び前記高周波シャントスイッチ群を構成するそれぞれの電界効果トランジスタよりボディリーク電流が大きいことを特徴とする請求項１記載の高周波半導体スイッチ回路。
【請求項８】
前記第２の高周波パススイッチ群を構成する電界効果トランジスタは、前記第１の高周波パススイッチ群及び前記高周波シャントスイッチ群を構成するそれぞれの電界効果トランジスタよりもゲート酸化膜厚が薄いことを特徴とする請求項７記載の高周波半導体スイッチ回路。
【請求項９】
前記第２の高周波パススイッチ群を構成する電界効果トランジスタは、前記第１の高周波パススイッチ群及び前記高周波シャントスイッチ群を構成するそれぞれの電界効果トランジスタと不純物濃度が異なることを特徴とする請求項７記載の高周波半導体スイッチ回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波信号の切り替えを行う高周波半導体スイッチ回路に係り、特に、アイソレーション特性と耐電圧特性の劣化を招くことなく通過損失の低減を図ったものに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
この種の高周波半導体スイッチ回路としては、例えば、図９に示されたような構成を有するものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。
以下、図９を参照しつつ、かかる従来回路について説明する。
この従来回路は、１つの高周波入出力共通端子３Ｘと、２つの高周波入出力個別端子１Ｘ，２Ｘとを有すると共に、高周波入出力共通端子３Ｘと一方の高周波入出力個別端子１Ｘとの間に第１のスイッチ装置１００Ｘが、高周波入出力共通端子３Ｘと他方の高周波入出力個別端子２Ｘとの間に、第２のスイッチ装置２００Ｘが、それぞれ設けられて構成されたものとなっている。
【０００３】
第１及び第２のスイッチ装置１００Ｘ，２００Ｘは、いずれも基本的に同一の構成を有してなるもので、第１のスイッチ装置１００Ｘは、直列接続された高周波パススイッチ１１Ｘ，１２Ｘと、高周波シャントスイッチ１３Ｘとを主たる構成要素として構成されたものとなっている。
また、第２のスイッチ装置２００Ｘは、直列接続された高周波パススイッチ２１Ｘ，２２Ｘと、高周波シャントスイッチ２３Ｘとを主たる構成要素として構成されたものとなっている。
この従来例において、高周波パススイッチ１１Ｘ，１２Ｘ，２１Ｘ，２２Ｘ、及び、高周波シャントスイッチ１３Ｘ，２３Ｘには、いずれも電界効果トランジスタ（以下、説明の便宜上「ＦＥＴ」と称する）が用いられている。
【０００４】
かかる従来回路は、次述するように、２つの制御信号入力端子４Ｘ，５Ｘに入力される制御信号に応じて、２つの高周波入出力個別端子１Ｘ，２Ｘのいずれか一方が、第１又は第２のスイッチ装置１００Ｘ，２００Ｘを介して高周波入出力共通端子３Ｘと接続されて、高周波信号の通過を可能とするよう構成されている。
次に、この従来回路の動作について説明する。
ここでは、一例として、高周波入出力個別端子１Ｘに入力された高周波信号が高周波入出力共通端子３Ｘに出力される場合の動作について説明する。
【０００５】
まず、２つの高周波パススイッチ１１Ｘ，１２Ｘ、及び、高周波シャントスイッチ２３Ｘを、それぞれ導通状態とするべく、一方の制御信号入力端子４Ｘに所要の制御信号が入力される。
また、高周波シャントスイッチ１３Ｘと、２つの高周波パススイッチ２１Ｘ，２２Ｘを、それぞれ遮断状態とすべく、他方の制御信号入力端子５Ｘに所要の制御信号が入力される。
【０００６】
ここで、オン状態（導通状態）にある高周波スイッチは、一般的に、損失が発生するため、オン抵抗Ｒｏｎを有する抵抗素子として、また、オフ状態（遮断状態）にある高周波スイッチは、高周波信号のリークが発生するため、オフ容量Ｃｏｆｆを有する容量素子として、それぞれ解釈することができるため、上述の動作状態にある図９に示された回路は、図１０に示された等価回路に表すことが可能となる。
【０００７】
図１０において、Ｒ１１Ｘは、オン状態の高周波パススイッチ１１Ｘのオン抵抗を、Ｒ１２Ｘは、オン状態の高周波パススイッチ１２Ｘのオン抵抗を、Ｒ２３Ｘは、オン状態の高周波シャントスイッチ２３Ｘのオン抵抗を、それぞれ表すものとする。
また、図１０において、Ｃ２１Ｘは、オフ状態の高周波パススイッチ２１Ｘのオフ容量を、Ｃ２２Ｘは、オフ状態の高周波パススイッチ２２Ｘのオフ容量を、Ｃ１３Ｘは、オフ状態の高周波シャントスイッチ１３Ｘのオフ容量を、それぞれ表すものとする。
【０００８】
しかして、高周波入出力個別端子１Ｘに入力された高周波信号は、抵抗Ｒ１１Ｘ，Ｒ１２Ｘを介して、高周波入出力共通端子３Ｘへ伝達される。
高周波入出力共通端子３Ｘに達した高周波信号は、キャパシタＣ２１Ｘを介して高周波入出力個別端子２Ｘへ漏洩しようとする。しかしながら、キャパシタＣ２１ＸとＣ２２Ｘとの接続点が抵抗Ｒ２３Ｘによって接地電位に保持されているため、漏洩しようとする高周波信号の大部分は、高周波入出力共通端子３Ｘへ反射され、極一部の高周波信号のみがキャパシタＣ２２Ｘを介して高周波入出力個別端子２Ｘへ到達することとなる。
【０００９】
このように、高周波入出力個別端子１Ｘに入力された高周波信号を、高周波入出力共通端子３Ｘから出力する場合、高周波シャントスイッチ２３Ｘによる抵抗Ｒ２３Ｘと、高周波パススイッチ２２ＸによるキャパシタＣ２２Ｘによって、一方の高周波入出力個別端子１Ｘと他方の高周波入出力個別端子２Ｘとの間は、高いアイソレーション状態が確保されることとなる。
【００１０】
次に、入力高周波信号の電圧振幅ＶＲＦが大きい場合の動作について、以下に説明する。
この場合、キャパシタＣ１３ＸとキャパシタＣ２１Ｘの、それぞれの端子間には、電圧振幅ＶＲＦの高周波信号が印加される。
ここで、キャパシタＣ１３Ｘは、オフ状態の高周波シャントスイッチ１３Ｘを等価的に置き換えたものであるので、上述の電圧振幅ＶＲＦが、スイッチＦＥＴのブレークダウン電圧Ｖｂｋ以下であれば、高周波シャントスイッチ１３Ｘはオフ状態での動作を維持することが可能となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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