DE1038601B - Ferroelektrische Schaltstromkreise - Google Patents

Description

BIBLIOTHEK

OES DEUTSCHEN PATEKTAMTES

Die Erfindung bezieht sich auf ferroelektrische Stromkreise und insbesondere auf ferroelektrische Schaltstromkreise.

Ferroelektrische Kristalle weisen elektrische Dipole auf, die unter dem Einfluß eines angelegten elekirischen Feldes in die gleiche Richtung ausgerichtet werden. Diese remanente Polarisation kann durch Anlegen eines diesen Dipolen entgegengesetzt gerichteten elektrischen Feldes an den Kristall umgekehrt werden. Wenn diese Dipole umgedreht werden, dann sagt man, daß der Kristall gekippt wird, wobei das Kippen durch einen relativ hohen Ausgangsstromimpuls gekennzeichnet ist, der an die in Reihe angegeschlossene Last abgegeben wird. Besitzt das angelegte elektrische Feld eine Richtung, die die Ausrichtung der Dipole unterstützt, so findet kein Kippen oder keine Umkehr der Dipole statt, wobei dieser Zustand durch eine relativ kleine Ausgangsstromspitze nach der in Reihe angeschlossenen Last gekennzeichnet ist. 'ao

Bisher wurden ferroelektrische Kondensatoren allgemein als Speicherelemente in Speicherschaltungen, Matrizen und Schieberegistern verwendet. Es wurde jedoch festgestellt, daß derartige Kondensatoren an sich nicht auf solche Anwendungsgebiete beschränkt sind und für verschiedene andere Zwecke verwendet werden können.

"Ό ist beispielsweise bereits vorgeschlagen worden,

t Hilfe des in einem ferroelektrisehen Kondensator erzeugten Feldes die Impedanz eines Halbleiter-Impedanzelementes zwischen zwei Werten zu ändern.

Zu diesem Zweck wird der Polarisationszustand eines ferroelektrischen Kondensators, dessen erste metallische Elektrode als Steuerelektrode dient und dessen zweite Elektrode aus einem dünnen p-leitenden Halbleiterfilm besteht, durch Anlegen einer Steuerspannung an die metallische Steuerelektrode gekippt, wodurch ein auf der Halbleiterschicht senkrecht stehendes elektrisches Feld erzeugt wird, das die Impedanz der zwischen zwei Stromquellen eingeschalteten, als steuerbares Impedanzelement dienenden Halbleiterschicht ändert.

Der Erfindung liegt ganz allgemein die Aufgabe zugrunde, dem ferroelektrischen Kondensator ein weiteres Anwendungsgebiet zu erschließen. Dabei sollen verbesserte Schaltstromkreise unter Verwendung ferroelektrischer Kondensatoren geschaffen werden, die eine im wesentlichen rechteckige Hystereseschleife aufweisen. Die Kippeigenschaften solcher ferroelektrischer Kondensatoren dienen dann der Steuerung der Übertragung von Impulsen. Die Umkehr der remanenten Polarisation eines ferroelektrischen Kristalls wird mit Hilfe von an dem Kristall angelegten Impulsen gesteuert. Derartige

Anmelder:

Western Electric Company, Incorporated, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. Dr. R. Herbst, Rechtsanwalt,
Fürth (Bay.), Breitscheidstr. 7

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 21. November 1955

John Reid Anderson, Berkeley Heights, N. J.

(V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Schaltstromkreise lassen sich unter Ausnutzung der bei ferroelektrischen Kristallen auftretenden remanenten Polarisation bevorzugt in Wähl schaltungen verwenden. Insbesondere kann man mit solchen Schaltelementen eine Kombination aus einer ferroelektriscben Matrix und einer Eingangswählschaltung für diese Matrix aufbauen. Um dies zu erreichen, wird ein ferroelektrischer Schaltstromkreis mit einem leitenden Strompfad zwischen seinen Eingangs- und Ausgangsklemmen vorgeschlagen, der ein Impedanzelement enthält, eine an der Eingangsklemme angeschlossene Impulsquelle und eine an der Ausgangsklemme angeschlossene Last. Die erfindungsgemäße Schaltung ist derart aufgebaut, daß ein Kondensator mit einem Dielektrikum aus ferroelektrischem Material parallel zur Last geschaltet ist, daß die eine Elektrode dieses Kondensators mit dem leitenden Sfrompfad zwischen der Impedanz und der Last verbunden ist und daß die andere Elektrode des Kondensators mit Schaltmitteln verbunden ist, die den Polarisationszustand des ferroelektrischen Kondensators derart steuern, daß die durch die Impulsquelle an die Eingangsklemme angelegten Impulse bestimmter" Polarität und Amplitude im Zusammenwirken mit diesen Schaltmitteln den ferroelektrischen Kondensator entweder in den entgegengesetzten PolaritätS'-zustand kippen, wodurch Impulse an der Last vorbei-

809 637/234

geleitet werden, oder nicht kippen, wodurch diese Impulse der Last zugeführt werden.

Dabei ist also ein ferroelektrischer Kondensator in einem Querzweig zwischen einer Impulsquelle und einer Last eingeschaltet. Die Leitfähigkeit des Querzweiges wird dabei vom Leerlaufzustand in einen Zustand niedrigen Widerstandes geändert, um den von einer Impulsquelle an die Last abgegebenen Strom zu steuern. Vorzugsweise kann die Leitfähigkeit dadurch gesteuert werden, daß der Querzweig unterbrochen wird oder daß die Änderung dadurch bewirkt wird, daß ein geeigneter Steuerimpuls an den Querzweig angelegt wird. Diese Steuerimpulse steuern den Schaltzustand des ferroelektrischen Kondensators und bestimmen dadurch den Ein- oder Auszustand des Schalters.

Ist ein ferroelektrischer Kondensator einer Last parallel geschaltet und ist eine Impulsquelle mit diesem Parallelnetzwerk verbunden, dann bestimmt der Leitwert des Zweiges, der den Kondensator enthält, die an die Last abgegebene Menge des Stromes. Stellt beispielsweise der den Kondensator enthaltende Zweig einen sehr niedrigen Leitwert für die aus der Impulsquelle kommenden Impulse dar, so erreicht ein relativ hoher Strom die Last, wähend dann, wenn der Kondensator einen sehr hohen Leitwert darstellt, nur ein relativ kleiner Strom an die Last abgegeben wird.

Unter Schalt- oder Kippbedingungen stellt der ferroelektrische Kondensator einen Ersatzstromkreis dar, der ein Parallelnetzwerk mit einer kleinen Kapazität enthält, die mit Cq bezeichnet werden soll, und die die kleine Signalkapazität des Ferroelektrikums darstellt, die immer im Ersatzstromkreis eingeschaltet ist und zur Bestimmung der Größe des Leitwertes dient, wenn kein Schalten stattfindet. Parallel zu dieser Kapazität C₀ liegt nur dann, wenn ein Schalten stattfindet, der äquivalente Schaltwiderstand Rs, dessen Wert durch den Anstieg des über der Spannung aufgetragenen Spitzenschaltsromes bestimmt ist. Dieser Schaltwiderstand ist dem Quadrat der Dicke des ferroelektrischen Kristalls proportional und umgekehrt proportional der Elektrodenfläche. Experimentelle Ergebnisse haben gezeigt, daß dieser Schaltwiderstand für Kondensatoren mit Elektroden von 0,1 -0,1 mm und einem Dielektrikum aus Barium-Titanat in der Größenordnung von 200 bis 500 Ohm liegt. Es leuchtet ein, daß dieser Wertebereich sowohl durch Änderung irgendeiner der weiter oben erwähnten Veränderlichen als auch durch Änderung der Temperatur des ferroelektrischen Materials verändert werden kann.

Das Schalten dieser im Querzweig eingeschalteten ferroelektrischen Kondensatoren kann mindestens auf zwei Arten gesteuert werden, und zwar einmal dadurch, daß der Teil des Querzweiges, der den ferroelektrischen Kondensator enthält, geöffnet wird, wenn es erwünscht ist, den Schalter einzuschalten, und daß dieser Teilzweig geschlossen wird, wenn der Schalter ausgeschaltet werden soll. Das zweite Verfahren zur Steuerung dieses Schalters besteht darin, an den Zweig, der den ferroelektrischen Kondensator enthält, und zwar an einem von der Impulsquelle abgelegenen Punkt, eine Steuerspannung; anzulegen. Die Steuerung des Schalters wird nun dadurch erreicht, daß an die Eingangsimpulse ergänzende Impulse zum Einschalten des Schalters angelegt werden, oder dadurch, daß nicht komplementäre Impulse oder keine Impulse an den Parallelzweig angelegt werden, um den Schalter auszuschalten. Komplementäre Steuerimpulse vereinigen sich mit den Eingangsimpulsen und schalten damit den Kondensator ein, der dadurch einen geringen Widerstand für die Eingangsimpulse darstellt, während die nicht komplementären Impulse verhindern, daß der Kondensator eingeschaltet wird, so daß der Kondensator der Impulsquelle nur die kleine Signalkapazität darbietet.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind ein Schalter, ein ferroelektrischer Kondensator und ein in Reihe geschalteter Widerstand parallel zu einer Last in bezug auf eine Impulsquelle geschaltet, und es werden wahlweise zwischen dem ferroelektrischen Kondensator und dem Widerstand Steuerpotentiale angelegt, die den Leitwert des Querzweiges mit den ferroelektrischen Kondensatoren bestimmen und dadurch den Durchgang von Impulsen von der Impulsquelle nach der Last steuern.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält einen ferroelektrischen Kondensator, eine Sättigungsdiode und einen mit dieser in Reihe geschalteten Widerstand, wobei dieses Seriennetzwerk bezüglich der Impulsquelle der Last parallel geschaltet ist. Die Steuerspannungen werden wahlweise zwischen dem Widerstand und der Sättigungsdiode zur Steuerung des Leitwertes des den ferroelektrischen Kondensator enthaltenden Querzweiges angelegt, wodurch der Durchgang der Impulse nach der Last gesteuert wird.

Ein weiteres Beispiel der Erfindung enthält einen ferroelektrischen Kondensator und einen damit in Reihe geschalteten Widerstand, die bezüglich der Impulsquelle der Last parallel geschaltet sind, sowie einen zweiten ferroelektrischen Kondensator, der in Reihe zwischen der Impulsquelle und dem Parallelnetzwerk eingeschaltet ist. Der Leitwert des Querzweiges mit dem ersten ferroelektrischen Kondensator wird durch Anlegen von Steuerspannungen zwischen dem Widerstand und dem ersten ferioelektrischen Kondensator gesteuert. Das Schalten des zweiten ferroelektrischen Kondensators findet dann entweder über den Querzweig mit dem ersten ferroelektrischen Kondensator oder über die Last statt, in Abhängigkeit vom jeweiligen Leitwert der beiden Zweige.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung enthält einen ferroelektrischen Kondensator mit einer inneren Vorspannung, welcher mit einem Widerstand in Reihe geschaltet ist, wobei dieses Seriennetzwerk bezüglich einer Impulsquelle zu einer Last parallel geschaltet ist. Der Leitwert des Querzweiges mit dem ferroelektrischen Kondensator wird durch Steuerspannungen gesteuert, die zwischen dem Kondensator und dem Widerstand angelegt werden, wobei sich diese Steuerspannungen von den den gewöhnlichen ferroelektrischen Kondensatoren zugeführten Steuerspannungen durch ihre Größe unterscheiden, die zur Überwindung der inneren Vorspannung notwendig ist.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind kombinierte, ferroelektrische Eingangsschalter und eine ferroelektrische Matrix auf einem einzigen Kristall aus ferroelektrischem Material aufgebaut, so daß sich eine aus einem Stück bestehende Schalt- und Speicheranordnung ergibt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden ferroelektrische Schalter mit Sättigungsdioden verwendet, die mit einer Mehrzahl anderer ferroelektrischer Schalter zu Gruppen zusammengeschaltet sind, wobei die Betätigung eines der ersten ferroelektrischen Schalter das Arbeiten einer vorbestimmten Gruppe der zweiten ferroelektrischen Schalter steuert.

Es ist demgemäß ein Merkmal der Erfindung, daß ein ferroelektrischer Kondensator bezüglich einer Impulsquelle einer Last parallel geschaltet ist, wobei der Leitwert des Parallelzweiges mit dem ferroelektrischen Kondensator zur Übertragung von Impulsen nach der Last gesteuert wird.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, einen Stromzweig bezüglich einer Impulsquelle parallel zu einer Last zu schalten, wobei dieser Stromzweig einen mit einer Impedanz in Reihe geschalteten, ferroelektrischen Kondensator enthält, wobei die Übertragung von Impulsen von der Quelle nach der Last durch Anlegen von Steuerimpulsen zwischen dem Kondensator und der Impedanz gesteuert wird.

Ferner stellt es ein Merkmal der Erfindung dar, daß eine Parallel-Schalt-Wählmatrix aus einer Mehrzahl von ferroelektrischen Kondensatoren aufgebaut wird.

Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, eine Parallel-Schalt-Wählmatrix mit einer ferroelektrischen Matrix auf einem einzigen Kristall aus ferroelektrischem Material kombiniert anzuordnen.

Weiterhin ist es ein Merkmal der Erfindung, einen Parallelschalter mit einem ferroelektrischen Kondensator zu schaffen, der eine innere Vorspannung aufweist.

Die Erfindung mit ihren Merkmalen wird besser verständlich aus der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung mit einem ferroelektrischen Schalter im Querzweig,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines ferroelektrischen Schalters,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines impulsgesteuerten Schalters im Querzweig,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines voreingestellten Schalters im Querzweig gemäß der Erfindung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines impulsgesteuerten Schalters gemäß der Erfindung,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Parallel-Schalt-Wählmatrix, die durch ferroelektrische Schalter gemäß der Erfindung gesteuert wird,

Fig. 7 den zeitlichen Verlauf der verschiedenen Spannungen des Schalters nach Fig. 6,

Fig. 8 eine Draufsicht einer ferroelektrischen Parallel-Schalt-Wählmatrix gemäß der Erfindung,

Fig. 9 eine Draufsicht einer Kombination einer ferroelektrischen Parallel-Wählmatrix mit einer ferroelektrischen Speichermatrix,

Fig. 10 eine schematische Darstellung eines vorgespannten, ferroelektrischen Schalters gemäß der Erfindung und

Fig. 11 die Hystereseschleife der Ansprechkurve des ferroelektrischen Kondensators nach Fig. 10.

In Fig. 1 ist eine schematische Ausführungsform der Erfindung als Blockdiagramm dargestellt. Zwischen einer Impulsquelle 10 und einer Last 11 ist ein Wiederstand 12 angeschlossen. Parallel zur Last in bezug auf die Impulsquelle 10 liegt ein Querzweig mit einem ferroelektrischen Kondensator 13 um einen Schalter 14. Ist der Schalter 14 geöffnet, dann ist der Querzweig mit dem Kondensator 13 und dem Schalter 14 geschlossen, und die remanente Polarisation des Kondensators 13 wird durch die Impulse aus der Quelle 10 gekippt. Der Querzweig arbeitet daher als der Querzweig eines L-förmigen Dämpfungsgliedes, und der Kondensator stellt beim Kippen seinen Schaltwiderstand R_s dar, der in der Größenordnung von einigen 100 Ohm liegt, über den die Impulse aus der Impulsquelle 10 an der Last vorbeigeleitet werden. Der geringe an die Last abgegebene Strom hat die Form der Welle 15. Wird der Schalter 14 in die Stellung »Ein« bewegt, so daß im Querzweig ein unendlich großer Widerstand eingeschaltet wird, dann wird der an die Last 11 abgegebene Strom durch die Wellenform 16 dargestellt.

Das Verhältnis der Ströme des Ein-Zustandes und des Aus-Zustandes zueinander in der in Fig. 1 gezeigten Schaltung läßt sich mit der Anordnung nach Fig. 2 verbessern. In der Schaltung nach Fig. 2 ist in Reihe mit dem Kondensator 13 ein Widerstand 18 eingeschaltet. Zwischen dem Widerstand 18 und dem Aus-Kontakt des Schalters 14 ist eine Impulsquelle 19 angeschlossen. Das Impulspaar aus der Impulsquelle 19 ist gleich groß wie der zwangläufige Spannungsabfall über dem Kondensator 13. Die Impulse aus der Quelle 19 werden im Zusammenwirken mit der Impulsquelle 10 paarweise angelegt, um das Schalten und das Rückstellen des Kondensators durchzuführen.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der der Schalter 14 durch besondere Impulse aus der Impulsquelle 19 ersetzt ist, je nachdem ob die Ein- oder Aus-Stellung des Schalters im Querzweig gewünscht ist. Um den Schalter auszuschalten, liefert die Impulsquelle 19 gleichzeitig mit den Eingangsimpulsen aus der Quelle 10 komplementäre, d. h. entgegengesetzt gerichtete Impulse, und zwar für einen positiv gerichteten Impuls aus der Quelle 10 einen negativ gerichteten Impuls aus der Quelle 19, um die remanente Polarisation des Kondensators 13 umzukehren. In gleicher Weise wird beim Anlegen eines negativ gerichteten Impulses aus der Quelle 10 ein positiv gerichteter Impuls aus der Quelle 19 geliefert, der den Kondensator 13 zurückstellt. In jedem Fall addiert sich die Wirkung der Impulse aus den beiden Impulsquellen und hat die Umkehr der remanenten Polarisation des ferroelektrischen Kondensators 13 zur Folge. Soll der Schalter eingeschaltet werden, dann treffen von der Quelle 19 nicht koinzidierende Impulse ein. Der positive Impuls aus der Quelle 19 ist gleich groß wie der aus der Quelle 10. Daher ergibt sich über der kleinen Ersatz-Signal-Kapazität des Kondensators 13 kein Spannungsabfall, so daß ein im wesentlicher rechteckiger Impuls an die Last 11 abgegeben wird.

In Fig. 4 ist ein voreingestellter, im Querzweig liegender Schaltkreis dargestellt, bei dem Steuerspannungen nur zum Ausschalten des Schalters angelegt werden. Zwischen dem Kondensator 13 und dem Widerstand 18 des Schalterzweiges liegt eine mit zwei Anoden versehene Siliziumdiode 21. Diese Diode zeigt eine Sättigungs- oder Zusammenbruchscharakteristik in Abhängigkeit von Spannungen vorgegebener Größe, die von der Polarität der Impulse unabhängig ist. Die Impulse aus der Quelle 10 reichen nicht aus, um den ferroelektrischen Kondensator zu kippen und um außerdem das Sperrpotential der Sättigungsdiode 21 zu überwinden. Daher gelangt im wesentlichen der gesamte von der Impulsquelle 10 ausgehende Strom an die Last 11, wenn der Schalter eingeschaltet ist. Werden gleichzeitig auftretende, komplementäre Impulse von den Quellen 10 und 19 angelegt, dann sind die am Kondensator 13 der Diode 21 liegenden, resultierenden Spannungen ausreichend groß, um die Polarisation des Kondensators 13 um-

7 8

zukehren, so daß im wesentlichen der gesamte Strom Fig. 7 b dargestellt, während die Ausgangsimpulse an

von der Quelle 10 durch den Querzweig mit dem jeder der Klemmen A, B und C in der Zeittafel der

Kondensator 13 und dem Widerstand 18 abfließt und Fig. 7 c dargestellt sind.

den Kondensator 13 zurückkippt. Daher ist der ferroelektrische Wahlschalter mit Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Er- 5 vier Ausgängen in der Lage, in Abhängigkeit von findung, bei der der Widerstand 12 durch einen Kon- Steuerimpulsen Ausgangsimpulse an einen der vier densator 25 zwischen der Impulsquelle 10 und der Ausgänge zu liefern. In ähnlicher Weise kann dieses Last 11 ersetzt ist. Jeder Impuls von der Quelle 10 Netzwerk erweitert werden und kann dann den Einverursacht eine Umkehr der Bezirke des Kondensators gang einer Speichermatrix jeder Größe steuern, bei-25, so daß dieser Kondensator für die ankommenden io spielsweise eine 16 · 16 ferroelektrische Matrix.
Impulse den äquivalenten Schaltwiderstand Rg dar- Fig. 8 zeigt eine Draufsicht einer besonderen Ausstellt. Die in Fig. δ verwendeten Steuerimpulse sind führungsform eines ferroelektrischen Wahlschalters mit den in Fig. 3 verwendeten identisch, und die Aus- mit vier Ausgängen entsprechend Fig. 6. Ein ferrogangswellenformen, die an die Last 11 abgegeben elektrischer Kristall 54 wird sowohl als Montagewerden, sind ebenfalls mit denen in Fig. 3 identisch. 15 platte für die Widerstände 60 als auch als dielekln Fig. 6 ist ein ferroelektrischer Wahlschalter mit irisches Medium für die ferroelektrischen Kondenvier Ausgängen dargestellt, der durch die Kombina- satoren verwendet, die durch bestimmte Schnittpunkte tion einer Anzahl von Schaltern gemäß Fig. 4 gebildet der Elektroden 56 und 57 bestimmt werden. Die wird. Dieses Netzwerk kann in gleicher Weise wie Elektroden 56 und 57 sind auf gegenüberliegenden der bekannte Diodenschalter als Eingangsschalter für ao Seiten des Kristalls in bekannter Weise angebracht, eine Speichermatrix verwendet werden. Im Gegensatz Soll bei bestimmten Schnittpunkten der Elektroden zum Diodenschalter jedoch kann dieses Netzwerk zur 56 und 57 kein Kondensator entstehen, so wird eine Übertragung von Impulsen beliebiger Polarität ver- sehr dünne Schicht eines Isoliermaterials 58 mit wendet werden. Diese bipolare Arbeitsweise ist von niedriger Dielektrizitätskonstanten und einer Dicke Vorteil, wenn der Schalter zur Ansteuerung von ferro- 25 von weniger als 0,052 mm niedergeschlagen, bevor elektrischen Speichermatrizen mit Spannungskoinzi- die Elektrode angebracht wird, so daß dieser Kreudenz oder Stromkoinzindenz verwendet wird. zungspunkt nahezu völlig abgetrennt ist. Dazu wird Die in Fig. 6 dargestellte Wählschaltung enthält eine Maske, die an den nicht benötigten Kreuzungseine Anzahl ferroelektrischer Schalt-Kondensatoren punkten Löcher aufweist, zuerst auf dem Kristall an-32 bis 39 in einer rechteckigen Anordnung. Die mit- 30 gebracht, und dann wird ein Material mit niedriger einander verbundenen Zeilen-Elektroden sind über Dielektrizitätskonstante, wie z. B. Kryton oder PolyWiderstände 80 mit einer Eingangs-Signalquelle ver- styren, in flüssiger Form in die Löcher der Maske bunden. Die miteinander verbundenen Spalten- gesprüht. Dann wird die Maske entfernt, und der Elektroden sind jeweils über Sättigungs- oder Zener- Kristall wird in eine rechtwinklige, zweidimensionale Dioden 43, 46, 49 und 52 mit den jeweiligen Aus- 35 Matrizenmaske eingelegt. Sodann werden die Elekgangsklemmen der Steuer-Impulsquelle verbunden. troden im Vakuum auf den Kristall in gleicher Weise Die jeweiligen Eingangs-Steuersignale werden den aufgedampft wie bei der Herstellung ferroelektrischer Steuerklemmen 42, 45, 48 und 51 zugeführt, die je- Speichermatrizen. Ein geeignetes Widerstandsmateweils mit den Widerständen 44, 47, 50 und 53 ver- rial 60 wird dann zwischen der Signaleingangsklemme bunden sind. 40 und der Ausgangsklemme aufgebracht. Die Eingangs-, Wird aus der Quelle 30 ein Eingangssignal der bei Ausgangs- und Steuerleitungen können dann in be-31 (Fig. 7 a) angegebenen Wellenform an den Eingang kannter Weise an den Elektroden befestigt werden,
der Matrix angelegt, dann liegt dieses Signal gleich- Fig. 9 zeigt eine erweiterte Ausführungsform des zeitig an allen Kondensatoren 32 bis 39. Die entspre- Wahlschalters nach Fig. 8 in Verbindung mit einer chenden Ausgangsklemmen A, B, C und D können 45 8 · 8 ferroelektrischen Speichermatrix und kann in durch Anlegen von Steuerimpulsen 41 aus der Quelle ähnlicher Weise hergestellt werden.
40 an der Steuerklemme 42 oder 45 und durch An- Fig. 10 zeigt einen vorgespannten Schalter gemäß legen von Steuerimpulsen 41 an der Klemme 48 oder der Erfindung, bei dem das ferroelektrische Material 51 angelegt werden. Sowohl die Eingangsimpulse als des Kondensators 70 eine innere Vorspannung besitzt, auch die beiden Steuerimpulse werden gleichzeitig 50 wie dies aus der in Fig. 11 dargestellten Hystereseangelegt, und die Steuerimpulse sind in ihrer Polari- schleife ersichtlich ist. Der Kondensator 70 kann datät zu den Signalimpulsen komplementär. Beim An- bei vorteilhafterweise ein Dielektrikum aus Guanidinlegen von Steuerimpulsen an der Klemme 42 z. B. Aluminiumsulfat-Hexahydrat enthalten. Werden an kombinieren sich die Signalimpulse an den Konden- den Kondensator 70 keine Potentiale angelegt, dann satoren 32 und 36 und entsperren die Sättigungsdiode 55 ist seine Polarisation die des Punktes B in Fig. 11. 43, wodurch die Kondensatoren 32 und 36 über die Wird ein positiver Impuls von der Quelle 71 gleich-Diode 43 und den Widerstand 44 gekippt und auch zeitig mit einem positiven Impuls von der Quelle 72 wieder zurückgestellt werden. Daher stellen diese angelegt, dann wird der Kondensator 70 nicht gebeiden Kondensatoren für die Signalimpulse den kippt, da die beiden Impulse zueinander nicht komniedrigen Schaltwiderstand dar, so daß die BeIa- 6o plementär sind. Der unter diesen Bedingungen an die stungen A und C kurzgeschlossen sind. Liegen in Last abgegebene Ausgangsimpuls entspricht der bei gleicher Weise Steuerimpulse an der Klemme 48, dann 74 dargestellten Wellenform. Wird nun ein kleiner werden die Kondensatoren 33 und 35 gekippt und negativer Impuls aus der Quelle 71 zur gleichen Zeit zurückgestellt. Daher schließt der Schaltwiderstand mit einem positiven Impuls aus der Quelle72 angelegt, dieser letzten beiden Kondensatoren die Lastkreise A 65 dann wird die Vorspannung durch die komplemen- und B kurz. Mit dieser Kombination von Steuer- tären Impulse aus den Quellen 71 und 72 überwunden, impulsen an den Klemmen 42 und 48 können die und der Kondensator 70 wird gekippt. Der Strom aus Signalimpulse nur an der Ausgangsklemme D abge- der Quelle 72 gelangt dann an den Widerstand 76* und nommen werden. Die an die Ausgangsklemme D ab- es wird nahezu kein Strom an die Last 73 abgegeben, gegebenen Ausgangsimpulse sind in der Zeittafel in 7a wie dies durch die Wellenform 77 dargestellt ist.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Ferroelektrischer Schaltstromkreis mit einem leitenden Strompfad zwischen seinen Eingangsund Ausgangsklemmen, der ein Impedanzelement enthält, einer an der Eingangsklemme angeschlossenen Impulsquelle und einer an der Ausgangsklemme angeschlossenen Last, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator mit einem Dielektrikum aus ferroelektrischem Material parallel zur Last geschaltet ist, daß die eine Elektrode dieses Kondensators mit dem leitenden Strompfad zwischen der Impedanz und der Last verbunden ist, und daß die andere Elektrode des Kondensators mit Schaltmitteln verbunden ist, die den Polarisationszustand des ferroelektrischen Kondensators derart steuern, daß die durch die Impulsquelle an die Eingangsklemme angelegten Impulse bestimmter Polarität und Amplitude im Zusammenwirken mit diesen Schaltmitteln den ferroelektrischen Kondensator entweder in den entgegengesetzten Polaritätszustand kippen, wodurch diese Impulse an der Last vorbeigeleitet werden, oder nicht kippen, wodurch diese Impulse der Last zugeführt werden.

2. Ferroelektrischer Schaltstromkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der anderen Kondensatorelektrode verbundenen Schaltmittel Kontakte aufweisen, die die Elektrode wahlweise mit einem Weg für die Impulse und einem offenen Stromkreis verbinden, wenn der Schaltstromkreis den Durchgang von Impulsen nach der Ausgangsklemme des Stromkreises gestatten soll.

3. Ferroelektrischer Schaltstromkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Quelle für kompensierende Impulse mit einem der Kontakte verbunden ist, um kompensierende Impulse an die andere Kondensatorelektrode anzulegen, wenn diese zwischen der Eingangsklemme und der Ausgangsklemme des Schaltstromkreises mit dem Pfad nach dem leitenden Stromkreis verbunden ist.

4. Ferroelektrischer Schaltstromkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Impedanzelement ein Widerstand oder ein zweiter ferroelektrischer Kondensator verwendet wird.

5. Ferroelektrischer Schaltstromkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der anderen Kondensatorelektrode verbundenen Schaltmittel eine daran angeschlossene Steuerimpulsquelle aufweisen, die Steuerimpulse liefert und die Polarisationsumkehr des ferroelektrischen Materials des Kondensators verhindert, wenn der Schaltstromkreis den Durchgang von Impulsen nach der Ausgangsklemme gestatten soll.

6. Ferroelektrischer Schaltstromkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der anderen Kondensatorelektrode verbundenen Schaltmittel auch noch eine Quelle für Rückstellimpulse zum Anlegen dieser Rückstellimpulse aufweisen, wenn die Polarisation des ferroelektrischen Materials des Kondensators umgekehrt wird.

7. Ferroelektrischer Schaltstromkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der anderen Kondensatorelektrode verbundenen Schaltmittel ein Paar entgegengesetzt gepolter Sättigungsdioden und eine mit den Dioden verbundene Steuersignalquelle aufweisen, wobei beim Anlegen eines Steuerimpulses an den Dioden verhindert wird, daß die Polarisation des ferroelektrischen Materials des Kondensators durch einen Impuls aus der mit der Eingangsklemme des Schaltstromkreises verbundenen Impulsquelle umgekehrt wird, so daß der Eingangsimpuls an der Ausgangsklemme des Schaltstromkreises nur dann auftritt, wenn kein Steuerimpuls an die Dioden angelegt ist.

8. Ferroelektrischer Schaltstromkreis mit einer Mehrzahl von Schaltkreisen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsquelle eine für die Mehrzahl der Eingangsklemmen gemeinsame Signalklemme ist und daß Steuerimpulsquellen jedem der Schaltkreise zugeordnet sind, um wahlweise die Leitwerte jedes der Schaltkreise zum Anlegen von Signalimpulsen zu steuern.

9. Ferroelektrischer Schaltstromkreis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Stromkreise ferroelektrische Kondensatoren, Sättigungsdioden und Impedanzen aufweisen und daß die ferroelektrischen Kondensatoren mit einer Elektrode an bestimmten Klemmen angeschlossen sind, während die anderen Elektroden in Gruppen an die Sättigungsdioden angeschlossen sind, und die Impedanzen zwischen den Sättigungsdioden und einer Bezugspotentialquelle liegen.

10. Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse von den Steuerimpulsquellen Impulspaare entgegengesetzter Polarität enthalten, die gleichzeitig mit einer die Polarität der Signalimpulse unterstützenden Polarität an Punkten zwischen ausgewählten Sättigungsdioden und den Impedanzen angelegt werden.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 950 301.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© «09 637/234 9.58