具有用于产生电磁波的负微分电阻器件的振荡器

摘要

具有负电阻器件和谐振器的振荡器包含：与负电阻器件连接的传输线路；三端子器件，包含在端子部分处与传输线路的信号线路侧连接的第一端子、与传输线路的接地线路侧连接的第二端子、以及用于接收要对其施加的控制信号的第三端子；用于调整要向第三端子施加的控制信号的第一调整单元；以及用于调整要向第二端子施加的电压的第二调整单元，第一调整单元和第二调整单元适于分别调整所述控制信号和所述电压，以便使传输线路的特性阻抗与第一端子和第二端子间阻抗表现为阻抗匹配。稳定化电路的功耗速率可被减少。

说明书

技术领域

本发明涉及具有用于产生电磁波的负电阻(negative resistance) 器件的振荡器。更特别地，本发明涉及用于使在从毫米波段到太赫兹 波段(不小于30GHz且不大于30THz)的频率区域(region)内的频 带中的电磁波振荡的振荡器。

背景技术

负电阻器件与谐振器(resonator)组合地被用于电磁波振荡器的 应用领域。已知的是，这种振荡器产生包含从毫米波段到太赫兹波段 (不小于30GHz且不大于30THz)的频率区域的至少一部分的电磁 波(也将简称为太赫兹波)。非专利文献1公开了通过在基板上单片 地(monolithically)使用负电阻器件而形成的振荡器。在所公开的振 荡器中，在承载负电阻器件的半导体基板上一体化地形成缝隙天线 (slot antenna)，并且，单片地布置谐振器结构和增益介质。

图8示出在非专利文献1中公开的振荡器。在该振荡器中，在集 电极侧，使用具有肖特基势垒(Schottky barrier)的谐振隧穿二极管 (resonant tunneling diode)(S-RTD 11)作为负电阻器件。使用缝 隙天线作为谐振器。非专利文献1的缝隙天线在半导体基板上被形成 为金属图案12，并且，在缝隙的端部处布置电容器13、14。非专利文 献1的振荡器还具有整流二极管15。整流二极管15作为用于抑制寄 生振荡的稳定化电路进行操作。寄生振荡具体地指的是在与希望的频 率不同的并且位于低频侧的频带(frequency band)中寄生地产生的 振荡。这种寄生振荡可在使用负电阻器件的振荡器中引起它显著地降 低在希望的频率处的振荡输出的问题。因此，在使用负电阻器件的振 荡器中，稳定化电路的提供是非常重要的。关于细节请参照非专利文 献2。根据该文献，假定振荡器的振荡波长和振荡频率分别为λ_osc和 ω_osc，为了抑制寄生振荡，用于在不低于DC且低于ω_osc的频率区域中 供给偏压的电源的阻抗需要是低的。作为用于实现该目的的技术，当 从S-RTD向电源侧观察时，应在λ_osc/4内的位置处布置低阻抗电路(例 如，旁路(shunt)整流二极管)。出于这种原因，在图8中，整流二 极管15被一体化地布置于当从S-RTD 11向电源16侧观察时的λ_osc/4 内的位置处。在图8中，17代表电源16的内部电阻与连接线路的电 阻之和。

引文列表

非专利文献

非专利文献1：Journal of IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS， Vol.18，218(1997)

非专利文献2：Journal of IEEE MICROWAVE AND GUIDED  WAVE LETTERS，Vol.5，219(1995)

发明内容

技术问题

但是，由于上面描述的已知的振荡器的稳定化电路中的整流二极 管是与负电阻器件并联地布置的，因此，等于负电阻器件的操作点电 压的电压被施加给整流二极管，使得在大的程度上从电源消耗电力。 这是在使用旁路器件时普遍出现的问题，并且不限于整流二极管的使 用。因此，已知的振荡器中的稳定化电路的高功耗速率是大的问题。

问题的解决方案

在本发明的一个方面中，具有负电阻器件和谐振器的振荡器包含：

与负电阻器件连接的传输线路；

三端子器件，该三端子器件包含：

在传输线路的端子部分处与传输线路的信号线路侧连接的 第一端子；

与传输线路的接地线路侧连接的第二端子；和

用于接收要对其施加的控制信号的第三端子；

用于调整要向三端子器件的第三端子施加的控制信号的第一调整 单元；和

用于调整要向第二端子施加的电压的第二调整单元，

第一调整单元和第二调整单元适于分别调整控制信号和电压，以 便使传输线路的特性阻抗(characteristic impedance)与三端子器件 的第一端子和第二端子间阻抗表现为阻抗匹配。

结合附图阅读以下的描述，本发明的其它特征和优点将变得清晰， 其中，在其所有的附图中，类似的附图标记表示相同或类似的部分。

附图说明

包含于说明书中并构成说明书的一部分的附图示出本发明的实施 例、特征和方面，并与描述一起用于解释本发明的原理。

图1A是实施例1的振荡电路的构成的示意图。

图1B是实施例1的振荡电路的操作点和操作点处的阻抗的示意 图。

图2是实施例2的振荡电路的配置的示意图。

图3是实施例3的振荡电路的配置的示意图。

图4A是实施例4的振荡电路的配置的示意图。

图4B是实施例4的振荡电路的操作点和操作点处的阻抗的示意 图。

图5A是例子1的振荡电路的配置的示意图。

图5B是例子1的振荡器的配置的示意图。

图6A是例子2的振荡电路的配置的示意图。

图6B是例子2的振荡器的配置的示意图。

图7是在单个基板上一体化地形成根据本发明的振荡器的布置的 示意性截面图。

图8是在非专利文献1中描述的现有技术的振荡器的示意图。

具体实施方式

现在将根据附图详细描述本发明的优选实施例。

对于根据本发明的振荡器，以下各点是重要的。即，三端子器件 通过传输线路与负电阻器件串联地连接，所述三端子器件具有要在传 输线路的端子部分处与传输线路的信号线路侧连接的第一端子、与传 输线路的接地线路侧连接的第二端子、和用于接收要对其施加的控制 信号的第三端子。然后，要被施加到三端子器件的第三端子的控制信 号被这样调整以控制要被施加到第二端子的电压，以使得传输线路的 特性阻抗与三端子器件的第一端子和第二端子间阻抗表现为阻抗匹 配。三端子器件可典型地为晶体管、场效应晶体管，但是，只要具有 可实现以上的点的类似的特征，任何三端子器件可被使用。基于上面 描述的思想，使得根据本发明的振荡器具有上面描述的基本配置。

根据上面描述的基本配置，根据本发明的振荡器可具有以下描述 的具体配置中的任一个。例如，三端子器件可以是晶体管，并且，晶 体管的发射极可在传输线路的端子部分处与传输线路的信号线路侧连 接，而晶体管的集电极可与传输线路的接地线路侧连接。然后，第一 调整单元调整基极电流，并且，第二调整单元调整集电极电压，以便 使传输线路的特性阻抗和晶体管的发射极集电极间阻抗表现为阻抗匹 配(参见将在下面描述的实施例1等)。作为替代方案，三端子器件 可以是为场效应晶体管，并且，场效应晶体管的源极在传输线路的端 子部分处与传输线路的信号线路侧连接，而场效应晶体管的漏极与传 输线路的接地线路侧连接。然后，第一调整单元调整栅极电压，并且， 第二调整单元调整漏极电压，以便使传输线路的特性阻抗与场效应晶 体管的源极漏极间阻抗表现为阻抗匹配(参见将在下面描述的实施例 4等)。

作为再一替代方案，根据本发明的振荡器可包含多个传输线路与 三端子器件的对，其中，这些对中的任一对并联地连接到负电阻器件 (参见将在下面描述的实施例3等)。然后，谐振器可被布置为分布 元件电路，而负电阻器件可被布置为集总(lumped)元件器件(参见 将在下面描述的例子1)。作为替代方案，谐振器可被布置为分布元 件电路，并且，负电阻器件可被布置为与分布元件电路一体化的分布 元件器件(参见将在下面描述的例子2)。

(实施例1)

以下将通过参照图1A和图1B来描述实施例1的振荡器或振荡电 路。图1A是本实施例的振荡电路的示意图，图1B是本实施例的振荡 电路的操作点和操作点处的阻抗的示意图。在图1A中，101是用于产 生电磁波的负电阻器件，102是用于确定振荡电路的谐振频率的谐振 器或谐振电路。希望谐振电路102在从毫米波段到太赫兹波段(不小 于30GHz且不大于30THz)的频带中为分布常数类型。

103是具有特性阻抗Z₀的传输线路。传输线路103起到向负电阻 器件101供给偏压的作用，并且与负电阻器件的相对的两极连接。104 是晶体管，它是与传输线路103一起形成稳定化电路的三端子器件。 晶体管104也与传输线路103连接。特别地，发射极与和负电阻器件 101连接的传输线路103的信号线路侧连接，而集电极通过作为第二 调整单元的电压源105与传输线路103的接地线路侧连接。因此，形 成以作为与基极连接的第一调整单元的电流源106和负电阻器件101 分别作为输入(控制信号输入)和输出的发射极跟随器。此外，负电 阻器件101和晶体管104关于电压源105串联地连接。因此，晶体管 104和集电极侧的电压源105作为用于作为负载的负电阻器件101的 偏压电源进行操作。

此外，本实施例的传输线路103还起到在没有任何反射的情况下 将不与谐振电路102谐振的电磁波向下传输到地的作用。出于这种目 的，电压源105和电流源106被这样调整以使传输线路103的特性阻 抗Z₀和晶体管104的发射极集电极间阻抗表现为阻抗匹配。因此，本 实施例的振荡电路具有这样的电路配置：该电路配置在除了由谐振电 路102确定的振荡频率ω_osc以外的任何频率区域中不具有任何谐振点。 这对应于这样的事实：即，已知的具有低阻抗电路的振荡电路不满足 由以下示出的(式1)所限定的振荡要求，而本实施例的振荡电路满 足由以下示出的(式2)所限定的振荡要求。

Re(Y)＜0(式1)和

Im(Y)＝0(式2)

这里，Y是整个振荡电路的导纳，并且(式1)和(式2)作为具有负 电阻器件的振荡电路的振荡要求是已知的。该操作原理对于本实施例 而言是共通的。

从以上的描述将可以看出，需要本实施例的晶体管104同时调整 负电阻器件101处的操作点和与传输线路103的阻抗匹配。出于这种 目的，按以下描述的方式调整作为独立的源的电压源105和电流源 106。即，可通过改变电压源105的电压V₁₀₅而沿图1B中的电压V的 方向调整负电阻器件101处的操作点。类似地，可通过改变电流源106 的电流I₁₀₆而沿图1B中的电流I的方向调整负电阻器件101处的操作 点，并且，也可通过这样做来调整操作点处的晶体管104的发射极和 集电极之间的微分电导(differential conductance)dI_c/dV_ce。由于 dI_c/dV_ce的倒数是晶体管104的发射极集电极间阻抗，因此，可通过上 面的调整同时调整操作点和操作点处的阻抗。为了阻抗匹配，使操作 点处的dI_c/dV_ce和图1B中的辅助线(粗虚线)所示的-1/Z₀的斜率相 互一致。出于这种目的，可以良好地利用晶体管104的饱和区域。幸 运的是，典型线路的特性阻抗为从几Ω(欧姆)到几百Ω(欧姆)，使 得能够容易地实现与表现较低的电阻的晶体管的发射极集电极间阻抗 的匹配。注意，在图1B中，单点划线表示负电阻器件101的负电阻 区域中的电压/电流特性，并且，多根实线表示多个基极电流处的晶体 管104的静止特性，而细虚线表示操作点。

电力从电压源105被供给到本实施例的振荡电路，并且在晶体管 104的发射极和集电极及负电阻器件101之间被消耗。因此，将由振 荡电路以外消耗的电力可包含将在发射极和集电极之间消耗的电力 (＝发射极集电极间电压V_ce×集电极电流I_c)。当在饱和区域中操作 时，发射极集电极间电压V_ce可良好地被视为与接通基极电流I_b时的 发射极基极间电压V_be大致相同。发射极基极间电压V_be较低，并且可 典型地为0.7V，尽管它根据晶体管104的半导体布置而改变。另一方 面，虽然负电阻器件101的操作点电压可根据负电阻器件101在大的 程度上从几百mV(毫伏)变为几V(伏)，但是，所述操作点电压 较高。关于这一点，通过使用传输线路103和发射极跟随器(晶体管 104)所形成的本实施例的稳定化电路的功耗速率比具有已知的电路配 置的任何可比(comparable)电路的低。应当注意，晶体管104的操 作区域决不限于饱和区域，而是只要功耗速率比具有已知的电路配置 的任何可比电路的低，就可以替代性地利用活性(active)区域。

(实施例2)

以下将通过参照图2来描述实施例2的振荡器或振荡电路。在图 2中，负电阻器件201、谐振器或谐振电路202、表现特性阻抗Z₀的 线路203、以及晶体管204与实施例1的那些相同。

通过具有电压V_cc的电源线路251和去耦电容器252来形成作为 第二调整单元的本实施例的电压源的电路。由于该电路布置，电压源 可能不一定是AC短路的理想电压源。换句话说，去耦电容器252在 它如希望的那样被短路的频率区域中进行操作就够了。它如希望的那 样被短路的频率区域是如希望的那样抑制任何寄生振荡的频率区域。 虽然频率区域优选地为不小于DC且小于ω_osc的频率区域，但是，通 常在DC处或其附近不出现寄生振荡。因此，在许多情况下，几MHz 对于可通过利用去耦电容器252来应对的频率区域的底部是可能足够 的。

通过电源206和电阻器207来形成作为本实施例的第一调整单元 的电流源的电路。出于这种原因，电流源可能不一定是具有足够大的 内部电阻的理想电流源。因此，电阻器207的电阻可以适当地为几kΩ。

为了调整本实施例中的振荡电路的操作点和操作点处的阻抗，可 通过外部电源来调整电源线路251的V_cc，并且，可通过调整电源206 的电压来调整电流I_b。因此，本实施例是可通过以上面描述的方式、 用更简单的电路配置来形成用于调整晶体管的电压源和电流源的典型 实施例。

(实施例3)

以下将通过参照图3来描述实施例3的振荡器或振荡电路。在图 3中，负电阻器件301、谐振电路302、表现特性阻抗Z₀的线路303、 晶体管304、以及电流源306与实施例1的那些相同。另外，本实施 例的电源线路351和去耦电容器352与实施例2的那些相同。

在本实施例中提供一对稳定化电路。通过使用传输线路303和晶 体管304来形成所述稳定化电路中的一个，而通过使用传输线路307 和晶体管308来形成另一个稳定化电路。它们关于负电阻器件301并 联地连接。作为结果，需要另一电流源309。关于图3中的电源线路 353和去耦电容器354，电源线路351和去耦电容器352可被稳定化电 路共享。因此，本实施例具有用于负电阻器件301的两个偏压电源， 并且，要被供给的电流可被加倍为2I_c。另外，由于存在两个用于供给 偏压的线路，因此，将很少出现烧毁和断线(cut line)的问题。可能 不用说，稳定化电路的数量决不限于两个，而是可以替代性地提供n 个稳定化电路(n＝2，3，4...)。

当负电阻器件301的负电阻值特别低时，本实施例是有效的。如 前面所指出的，传输线路303的特性阻抗Z₀在几Ω(欧姆)和几百Ω (欧姆)之间。表现与传输线路303的阻抗匹配的晶体管304的发射 极集电极间阻抗等于特性阻抗Z₀。因此，当负电阻器件301的负电阻 的绝对值特别低时，所述绝对值会达不到晶体管304的发射极集电极 间阻抗。如果是这种情况，则会出现不能在负电阻器件301的负电阻 区域中选择操作点的问题。但是，上述阻抗和另一个晶体管308的发 射极集电极间阻抗的合成阻抗将为这些阻抗中的每一个的一半。当提 供n个稳定化电路时，所述合成阻抗将为这些阻抗中的每一个的1/n (n＝2、3、4...)。因此，当提供多个稳定化电路时，可以避免负电 阻的绝对值达不到合成阻抗的情形，使得可以任意地选择负电阻器件 301的操作点。

如上所述，本实施例是提供这样的优点的实施例：即，当负电阻 器件的负电阻特别低时，可以任意地选择负电阻器件的操作点。

(实施例4)

以下将通过参照图4A和图4B来描述实施例4的振荡器或振荡电 路。图4A是本实施例的振荡电路的示意图。在图4A中，负电阻器件 401、谐振电路402和表现特性阻抗Z₀的线路403与实施例1的那些 相同。另外，本实施例的电源线路451和去耦电容器452与实施例2 的那些相同。

在本实施例中，用场效应晶体管404代替之前的实施例中的任一 个实施例的晶体管。对于该场效应晶体管，源极与和负电阻器件401 连接的传输线路403的信号线路侧连接，并且，漏极通过表现电压V_dd的电源线路451和去耦电容器452与接地线路侧连接。因此，形成以 与栅极连接的电源406和负电阻器件401分别作为输入和输出的源极 跟随器。此外，还如实施例1的情况那样，负电阻器件401和场效应 晶体管404关于电源451串联地连接。因此，场效应晶体管404和电 源451作为用于作为负载的负电阻器件401的偏压电源进行操作。

本实施例的场效应晶体管404需要同时调整负电阻器件401处的 操作点和与传输线路403的阻抗匹配。出于这种目的，按以下描述的 方式调整相互独立的两个电源451、406。即，可通过改变电源线路451 的电压V_dd而沿图4B中的电压V的方向调整负电阻器件401处的操 作点，而可通过改变电源406的电压V_g而沿图4B中的电流I的方向 调整负电阻器件401处的操作点，并且，同时，也可通过这样做来调 整所述操作点处的场效应晶体管404的源极和漏极之间的微分电导 dI_d/dV_ds。由于dI_d/dV_ds的倒数是场效应晶体管404的源极漏极间阻抗， 因此，可通过以上的调整来同时调整操作点和操作点处的阻抗。为了 阻抗匹配，使操作点处的dI_d/dV_ds和图4B中的辅助线所示的-1/Z₀的 斜率相互一致。出于这种目的，可以良好地利用场效应晶体管404的 线性区域。

将由本实施例的振荡电路以外消耗的电力可包含将在源极和漏极 之间消耗的电力(＝源极漏极间电压V_ds×漏极电流I_d)。当在线性区 域中操作时，源极漏极间电压V_ds可良好地被视为不大于阈值电压V_t。 阈值电压V_t较低，并且可典型地为-0.5V，其根据场效应晶体管404 的半导体布置而改变。更准确地讲，源极漏极间电压V_ds可良好地被 视为基本上等于夹断(pinch-off)电压V_ds-V_t，并且，可使其低于阈 值电压V_t的电平。因此，本实施例是可进一步减少晶体管的功耗速率 的实施例。

同时，在上面描述的实施例中的任一个中，可以使用例如谐振隧 穿二极管(RTD)、Esaki二极管或Gunn二极管作为负电阻器件。 作为npn型晶体管的替代，可以使用pnp型晶体管。但是，如果使用 pnp型晶体管，则图1A和图1B、图2或图3中的任何适当的电路元 件的极性需要被颠倒。作为n沟道场效应晶体管的替代，可以使用p 沟道场效应晶体管。也可使用HFET(包含HEMT)、MOSFET、JFET 或IGBT。

通过参照以下列出的例子，将进一步描述具体的电路配置。

(例子1)

以下将通过参照图5A和图5B来描述例子1的振荡器或振荡电 路。图5A是例子1的振荡电路的示意图。图5B是通过应用例子1的 振荡电路而实现的振荡器的结构的示意图。

在图5A和图5B中，501是谐振隧穿二极管RTD。用InP基板 51上的InGaAs/InAlAs、InGaAs/AlAs的多量子阱结构和n-InGaAs 的电气接触层，形成本例子的RTD 501。可对于多量子阱结构采用例 如三重势垒结构。更具体而言，可通过AlAs(1.3nm)/InGaAs(7.6nm) /InAlAs(2.6nm)/InGaAs(5.6nm)/AlAs(1.3nm)的半导体多层膜 结构来形成多量子阱结构。在这些层中，InGaAs是阱层，并且，晶 格匹配的InAlAs和晶格不匹配的AlAs是势垒层。有意地不掺杂这些 层。换句话说，不对它们进行载流子掺杂。多量子阱结构被夹在表现 2×10¹⁸cm^-3的电子浓度的n-InGaAs的电气接触层之间。通过这种夹在 电气接触层之间的结构的电流/电压(I-V)特性，峰值电流密度为 280kA/cm²，并且，负电阻区域在约0.7V和约0.9V之间。当谐振隧 穿二极管表现约2μmΦ的台式结构(mesa structure)时，获得9mA 的峰值电流和-22Ω的负电阻。

在图5A和图5B中，502是通过利用贴片(patch)天线所形成的 谐振电路。在本例子中，使用具有设计的410GHz的振荡频率的 200μm×200μm的方形图案导体贴片。贴片天线502还作为RTD 501 的电极中的一个进行操作，而接地导体(未示出)作为RTD 501的另 一个电极进行操作。503是被设计为表现Z₀＝20Ω的特性阻抗的微带 线。微带线503通过贴片天线502与负电阻器件501连接。在本例子 中，作为贴片天线的接地导体(未示出)并且还作为微带线的接地导 体(未示出)，导体被共同地使用。微带线503延伸到小片(die)(InP 基板)51的端部附近。

在图5A和图5B中，504是HFET。在本例子中，使用NE3514S02 (可从NEC Electronics得到)。HFET 504被集成地布置于源电极 541、漏电极551和栅电极561上，源电极541、漏电极551和栅电极 561被布置于接合小片51的接收器(receptor)上。HFET 504通过导 线接合542来与微带线503连接。包含源电极541处的接触电阻和导 线接合542处的电感的串联电阻可被视为与实施例4的类似，如果它 们被认为包含于集总元件器件504中。导体对于漏电极551和电压Vdd 的电源线路两者是被共同地使用的。通过在电源线路551和接地导体 553之间布置MIM(金属-绝缘体-金属)552来形成去耦电容器。可 能不用说，可在外部布置具有更大的电容并适于适应低频率区域的去 耦电容器。栅电极561与电源506连接。

可以按以下描述的方式调整本例子的振荡电路的操作点和操作点 处的阻抗。首先，通过参照NE3514S02的数据表来确认，当V_ds在0V 与0.4V之间并且V_gs在0V与-0.4V之间时，存在dI_d/dV_ds可与I/Z₀＝ 0.05S一致的区域。更准确地讲，计算dI_d/dV_ds以便包含串联电阻541 和电感542。然后，考虑到RTD 501的操作点在0.8V处或其附近，假 定V_dd＝V_ds+0.8V并且V_g＝V_gs+0.8V。因此，将电源线路551的电压 V_dd和电源506的电压分别在0.8V和1.3V之间与在0.8V和0.4V之间 进行调整就够了。例如，如果希望对于RTD 501的操作点选择0.8V 和7mA，那么，假定串联电阻541和电感542足够小，将选择V_dd＝ 0.9V和V_g＝0.6V。

将由本例子的振荡电路以外消耗的电力包含将在源极和漏极之间 消耗的电力。如果假定RTD 501的操作点为0.8V和7mA而电源线路 551的电压为V_dd＝0.9V并且电源506的电压为V_g＝0.6V，则V_ds＝0.1V 并且I_d＝7mA。换句话说，功耗速率将为0.1V×7mA＝0.7mW。现在 将其与已知旁路器件的功耗速率进行比较。根据非专利文献2，旁路 器件的电阻需要不高于22Ω。换句话说，如果将旁路器件看作简单电 阻器来进行计算，则功耗速率被估计为0.8V²/22Ω＝29mW。因此，如 果与已知的电路配置相比，则通过使用本例子的传输线路503和源极 跟随器(晶体管504)所形成的稳定化电路消耗更少的电力。

(例子2)

以下将通过参照图6A和图6B来描述例子2的振荡器或振荡电 路。图6A是例子2的振荡电路的示意图。图6B是通过应用例子2的 振荡电路而实现的振荡器的结构的示意图。

本例子提供例子1的振荡器的变型。除了负电阻器件601的廓形 (profile)和谐振电路602的廓形以外，本例子的布置基本上与例子 1的相同。负电阻器件601表现沿谐振电路602伸展(running)的带 形台式结构。当尺寸为5μm×150μm时，获得约2A的峰值电流。通过 利用导体带的表面等离子体波导(surface plasmon waveguide)而形 成谐振电路602，并且，其沿谐振器方向的长度为150μm。因此，在 本例子中，负电阻器件601沿与表面等离子体波导的谐振器方向与谐 振电路602一体化地分布。带602还作为负电阻器件601的电极中的 一个进行操作，并且，接地导体(未示出)也作为负电阻器件的另一 电极进行操作。

在图6A和图6B中，603是宽的微带线。该微带线具有100μm的 宽度和设计的Z₀＝1Ω的特性阻抗。虽然可替代性地使用以上对于实施 例3所描述的多个微带线，但是，由于大的电流流过负电阻器件601， 因此，在本例子中使用这样的微带线。在本例子中，也对于谐振电路 的接地导体(未示出)和微带线的接地导体(未示出)共同地使用导 体。微带线603延伸到小片61的端部附近。

在图6A和图6B中，604是功率型场效应晶体管。在本例子中， 使用NE5520379A(可从NEC Electronics得到)。虽然可以替代性按 照以上对于实施例描述的方式使用多个晶体管，但是，由于大的电流 流过负电阻器件601，因此，对于本例子选择该布置。可以按以下描 述的方式调整本例子的振荡电路的操作点和操作点处的阻抗。首先， 通过参照NE5520379A的数据表来确认，当V_ds在0V和1V之间并且 V_gs在3.6V和2.4V之间时，存在dI_d/dV_ds可与I/Z₀＝1S一致的区域。 更准确地讲，计算dI_d/dV_ds以便包含串联电阻641和电感642。因此， 考虑到负电阻器件601的操作点在0.8V处或其附近，将电源线路651 的电压V_dd和与栅电极661连接的电源606的电压分别在0.8V和1.8V 之间与在4.2V和3.2V之间进行调整就够了。

注意，在本例子中，如例子1的情况下那样，通过在电源线路651 和接地导体653之间布置MIM(金属-绝缘体-金属)652来形成去耦 电容器。可能不用说，可在外部布置具有更大的电容并适于适应低频 率区域的去耦电容器。

本例子的将由振荡电路以外消耗的电力与例子1的类似并由此较 小。通过使用传输线路603和源极跟随器(晶体管604)所形成的稳 定化电路仅在小的程度上消耗电力，并由此在这方面优于现有技术。

作为使用导线接合的替代，可通过使用通孔和焊盘(bump)来实 现上面描述的例子中的每一个的振荡器结构。在这种情况下，对于串 联电阻部件和电抗部件而言，考虑作为集总元件器件的晶体管就够 了。

作为上面描述的实施方式的替代，也可形成通过在同一基板上集 成负电阻器件、具有特性阻抗Z₀的传输线路、以及晶体管而形成的振 荡器结构。图7是作为例子示出的振荡器结构的示意性截面图。通过 活性层711、电气接触层712、713、以及分别保持与它们接触的电极 714、715来形成负电阻器件701。通过导体带731、电介质732和接 地电极733而形成线路703。与负电阻器件701共同地布置于基板71 上的晶体管704包含发射极层741、基极层742、集电极层743、和子 集电极层744、以及分别保持与它们接触的发射极电极745、基极电极 746、集电极电极747。传输线路703的带731保持与负电阻器件701 接触，还保持与晶体管704的发射极接触。由于接地电极733表现与 负电阻器件701的电极715相等的电势，因此，可通过插入电压源、 在集电极电极747和接地电极733之间布置MIM来实现本例子的振 荡电路。

由于可以在不背离本发明的精神和范围的情况下作出本发明的许 多明显地区别很大的实施例，因此，应当理解，除了在权利要求中被 限定的内容以外，本发明不限于其具体的实施例。

工业适用性

本发明涉及具有用于产生电磁波(特别是太赫兹波)的负电阻器 件的振荡器。根据本发明的振荡器可被用作层析成像装置、分光 (spectroscopic)检查装置或无线电通信设备的光源部分。

虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限 于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应被赋予最宽的解释 以包含所有这样的变更方式以及等同的结构和功能。

本申请要求在2009年9月7日提交的日本专利申请No. 2009-205672的权益，在此通过引用将其全部内容并入本文。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种振荡器，所述振荡器具有负微分电阻器件和谐振器，并且 包含：

与所述负微分电阻器件连接的传输线路；

三端子器件，所述三端子器件包含：

第一端子，在所述传输线路的端子部分处与所述传输线路的 信号线路侧连接；

第二端子，与所述传输线路的接地线路侧连接；和

第三端子，用于接收要对该第三端子施加的控制信号；

用于调整要向所述三端子器件的第三端子施加的控制信号的第一 调整单元；以及

用于调整要向第二端子施加的电压的第二调整单元，

第一调整单元和第二调整单元适于分别调整所述控制信号和所述 电压，以便使所述传输线路的特性阻抗与所述三端子器件的第一端子 和第二端子间阻抗表现为阻抗匹配。

2.根据权利要求1的振荡器，其特征在于，

所述三端子器件是晶体管，

所述晶体管的发射极在所述传输线路的端子部分处与所述传输线 路的信号线路侧连接，

所述晶体管的集电极与所述传输线路的接地线路侧连接，并且，

第一调整单元和第二调整单元分别调整所述晶体管的基极电流和 集电极电压，以便使所述传输线路的特性阻抗与所述晶体管的发射极 集电极间阻抗表现为阻抗匹配。

3.根据权利要求1的振荡器，其特征在于，

所述三端子器件是场效应晶体管，

所述场效应晶体管的源极在传输线路的端子部分处与所述传输线 路的信号线路侧连接，

所述场效应晶体管的漏极与所述传输线路的接地线路侧连接，并 且，

第一调整单元和第二调整单元分别调整所述场效应晶体管的栅极 电压和漏极电压，以便使所述传输线路的特性阻抗与所述场效应晶体 管的源极漏极间阻抗表现为阻抗匹配。

4.根据权利要求1的振荡器，其特征在于，

所述振荡器包含多个传输线路和三端子器件对，所述多个传输线 路和三端子器件对并联地连接到所述负微分电阻器件。

5.根据权利要求1的振荡器，其特征在于，

所述谐振器被布置为分布元件电路，并且所述负微分电阻器件被 布置为集总元件器件。

6.根据权利要求1的振荡器，其特征在于，

所述谐振器被布置为分布元件电路，并且所述负微分电阻器件被 布置为分布元件器件。