DE1263854B - Arrangement for limiting the amplitude of electrical signals - Google Patents

Arrangement for limiting the amplitude of electrical signals

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Publication number
DE1263854B
DE1263854B DE1965T0030023 DET0030023A DE1263854B DE 1263854 B DE1263854 B DE 1263854B DE 1965T0030023 DE1965T0030023 DE 1965T0030023 DE T0030023 A DET0030023 A DE T0030023A DE 1263854 B DE1263854 B DE 1263854B
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DE
Germany
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semiconductor
sample
limiting
amplitude
signal
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Withdrawn
Application number
DE1965T0030023
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German (de)
Inventor
Dipl-Ing Dr Berthold Bosch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telefunken Patentverwertungs GmbH
Original Assignee
Telefunken Patentverwertungs GmbH
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Publication date
Application filed by Telefunken Patentverwertungs GmbH filed Critical Telefunken Patentverwertungs GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

H04bH04b

Deutsche Kl.: 21 a2 - 36/14 German class: 21 a2 - 36/14

Nummer: 1263 854Number: 1263 854

Aktenzeichen: T 30023 VIII a/21 a2File number: T 30023 VIII a / 21 a2

Anmeldetag: 15. Dezember 1965Filing date: December 15, 1965

Auslegetag: 21. März 1968Open date: March 21, 1968

Die Erfindung befaßt sich mit einer Anordnung zur Amplitudenbegrenzung elektrischer Signale, vorzugsweise zur Begrenzung von Impulsen auf einen Maximalwert. The invention is concerned with an arrangement for Limiting the amplitude of electrical signals, preferably to limit pulses to a maximum value.

Wenn an eine Probe aus vorzugsweise einem III-V-Verbindungshalbleiter mit geeigneten Abmessungen über ohmsche Kontakte eine Spannung angelegt wird, die ein elektrisches Feld hervorruft, das größer als ein bestimmtes kritisches Feld ist, können im fließenden Strom Instabilitäten auftreten, die beispielsweise die Form von Mikrowellenschwingungen haben, wie dies unter anderem in der Literaturstelle »Solid State Commun.«, 1 (1963), S. 88 bis 91, »Microwave Oscillations of Current in Ill-V-Semiconductors« beschrieben wurde.If on a sample of preferably a III-V compound semiconductor A voltage is applied with suitable dimensions via ohmic contacts, which creates an electric field that is greater than is a certain critical field, instabilities can occur in the flowing stream, for example have the form of microwave oscillations, as is the case, among other things, in the literature reference »Solid State Commun. ”, 1 (1963), pp. 88 to 91,“ Microwave Oscillations of Current in Ill-V-Semiconductors ” became.

Wird die erwähnte kritische Feldstärke überschritten, so bricht der Strom / von seinem dem kritischen Feld entsprechenden Wert IK auf einen Wert Imln zusammen, wie das in der Figur in Abhängigkeit von der Zeit t schematisch dargestellt ist. Dieser Stromrückgang erklärt sich dadurch, daß in der Halbleiterprobe eine Hochfeldzone hervorgerufen wird, die sich von einem sogenannten Erzeugungszentrum an einer bestimmten Stelle im Volumen des Halbleiters aus aufbaut und mit der Geschwindigkeit der Ladungsträger zur Anode der Probe wandert.If the mentioned critical field strength is exceeded, the current / collapses from its value I K corresponding to the critical field to a value I mln , as is shown schematically in the figure as a function of time t. This decrease in current is explained by the fact that a high field zone is created in the semiconductor sample, which builds up from a so-called generation center at a certain point in the volume of the semiconductor and migrates to the anode of the sample at the speed of the charge carriers.

Gleichzeitig wird außerhalb der Hochfeldzone das Feld auf einen Wert, der kleiner als der erwähnte kritische Wert ist, reduziert. Entsprechend sinkt der Strom im Außenkreis auf den in der Figur mit Imin bezeichneten Minimalwert ab. Der Strom bleibt für die Dauer der Durchlaufzeit der Hochfeldzone durch die Halbleiterprobe auf diesem Wert. Sobald die Hochfeldzone die Anode erreicht hat, kann im Erzeugungszentrum wieder eine neue Hochfeldzone ausgelöst werden. Liegt dauernd eine entsprechend hohe Spannung an der Halbleiterprobe an, so wiederholt sich dieser Vorgang periodisch. Die Periode der Stromschwingungen ist hierbei gleich der Durchlaufzeit der Hochfeldzone durch das Volumen des Halbleiters. Mit IB ist der Ruhestrom bezeichnet.At the same time, outside the high field zone, the field is reduced to a value that is smaller than the aforementioned critical value. Correspondingly, the current in the outer circuit drops to the minimum value denoted by I min in the figure. The current remains at this value for the duration of the passage time of the high field zone through the semiconductor sample. As soon as the high field zone has reached the anode, a new high field zone can be triggered again in the generation center. If a correspondingly high voltage is constantly applied to the semiconductor sample, this process is repeated periodically. The period of the current oscillations is equal to the transit time of the high field zone through the volume of the semiconductor. The quiescent current is denoted by I B.

Ziel der Erfindung ist es, den eingangs geschilderten Effekt zur Signalbegrenzung, vorzugsweise zur Begrenzung von Impulsen auf einen vorgegebenen maximalen Wert, auszunutzen.The aim of the invention is to achieve the effect described above for signal limiting, preferably for Limitation of pulses to a given maximum value.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch verwirklicht, daß das zu begrenzende Signal an der Probe eines auf einem Volumeneffekt beruhenden Halbleiteroszillators, insbesondere aus einem III-V-Verbindungshalbleiter liegt, der derart vorgespannt ist, daß die an der Probe anliegende Vorspannung kleiner ist als die zur Auslösung der Probenschwingung erfor-Anordnung zur Amplitudenbegrenzung
elektrischer Signale
According to the invention, this is achieved in that the signal to be limited lies on the sample of a semiconductor oscillator based on a volume effect, in particular made of a III-V compound semiconductor, which is biased in such a way that the bias voltage applied to the sample is smaller than that for triggering the Sample oscillation required arrangement to limit the amplitude
electrical signals

Anmelder:
Telefunken
Applicant:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b, H.
7900 Ulm, Elisabethenstr. 3
Patent Verwertungsgesellschaft m. B, H.
7900 Ulm, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Ing. Dr. Berthold Bosch, 7901 EhrensteinDipl.-Ing. Dr. Berthold Bosch, 7901 Ehrenstein

derliche kritische Spannung, und daß das zu begrenzende Signal mindestens eine derartige Amplitude aufweist, daß die Vorspannung der Probe auf den kritischen Spannungswert angehoben wird.the critical voltage, and that the signal to be limited has at least such an amplitude comprises that the bias of the sample is raised to the critical tension value.

Der oben beschriebene, bei Erreichen der kritischen Spannung auftretende Stromsprung auf einen niedrigeren Wert im Außenkreis der Halbleiterprobe und der nach der Durchlaufzeit erfolgende Stromsprung auf den ursprünglichen Amplitudenwert IB sind bezüglich der Amplitude praktisch unabhängig von der Höhe des Auslöseimpulses, solange dieser ausreicht, um die kritische Spannung zu erreichen. Die Ausgangsamplitude ist im wesentlichen eine Funktion des Halbleitermaterials und des Querschnitts der HaIbleiterprobe, so daß man durch entsprechende Auswahl des Materials und seines Querschnitts es in der Hand hat, die Ausgangsamplitude auf einen vorbestimmten Wert festzusetzen. Herkömmliche Begrenzer sind nur in einem relativ kleinen Bereich unabhängig vom Eingangssignal. Bei Kristalldioden hängt die Belastbarkeit z. B. vom pn-übergang ab. Der erfindungsgemäße Begrenzer kann wegen des fehlenden pn-Überganges viel größere Leistungen verarbeiten, die im wesentlichen vom Volumen und Material des Halbleiters abhängen. Darüber hinaus hat die erfindungsgemäße Anordnung eine sehr kleine Kapazität, so daß die daraus resultierende kleine Zeitkonstante ein rasches Ansprechen ermöglicht.
In Weiterführung der Erfindung ergibt sich die Möglichkeit, daß das zu begrenzende Signal über eine an der Halbleiterprobe angebrachte, vorzugsweise isolierte, zusätzliche Elektrode den HalbleiterosziUator ansteuert.
The above-described jump in current to a lower value in the outer circle of the semiconductor sample, which occurs when the critical voltage is reached, and the jump in current to the original amplitude value I B after the passage time are practically independent of the amplitude of the trigger pulse, as long as it is sufficient to reduce the to reach critical tension. The output amplitude is essentially a function of the semiconductor material and the cross section of the semiconductor sample, so that it is possible to set the output amplitude at a predetermined value by appropriate selection of the material and its cross section. Conventional limiters are only independent of the input signal in a relatively small area. In the case of crystal diodes, the load capacity depends e.g. B. from the pn junction. Because of the lack of a pn junction, the limiter according to the invention can process much higher powers which essentially depend on the volume and material of the semiconductor. In addition, the arrangement according to the invention has a very small capacitance, so that the small time constant resulting therefrom enables a rapid response.
In a further development of the invention there is the possibility that the signal to be limited controls the semiconductor oscillator via a preferably insulated additional electrode attached to the semiconductor sample.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Anordnung zur Amplitudenbegrenzung elektrischer Signale, vorzugsweise zur Begrenzung von1. Arrangement for limiting the amplitude of electrical signals, preferably for limiting 809 519/472809 519/472 Impulsen auf einen vorgegebenen Maximalwert, dadurch geke η η zeichnet, daß das zu begrenzende Signal an der Probe eines auf einem Volumeneffekt beruhenden Halbleiteroszillators, insbesondere aus einem Ill-V-Verbindungshalbleiter liegt, der so vorgespannt ist, daß die an der Probe anliegende Vorspannung kleiner ist als die zur Auslösung der Probenschwingung erforderliche kritische Spannung und daß das zu begrenzende Signal mindestens eine Amplitude aufweist, welche die Vorspannung der Probe auf den kritischen Spannungswert anhebt.Pulses to a given maximum value, characterized geke η η indicates that this is too limiting signal at the sample of a solid-state oscillator based on a volume effect, in particular from a III-V compound semiconductor is biased so that the on the The preload applied to the specimen is less than that required to trigger the specimen oscillation critical voltage and that the signal to be limited has at least one amplitude, which raises the pre-tension of the sample to the critical tension value. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Wahl entsprechender Halbleitermaterialien und des Querschnitts der Halbleiterprobe der Maximalwert festgelegt wird.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that by choosing the appropriate Semiconductor materials and the cross section of the semiconductor sample, the maximum value is set. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu begrenzende Signal den Halbleiteroszillator über eine an der Halbleiterprobe angebrachte, vorzugsweise isolierte, zusätzliche Elektrode ansteuert.3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the signal to be limited Semiconductor oscillator via an additional, preferably isolated, attached to the semiconductor sample Electrode controls. In Betracht gezogene Druckschriften:
»Solid State Communications«, 1963, S. 88 bis 91.
Considered publications:
Solid State Communications, 1963, pp. 88 to 91.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 809 519/472 3.68 © Bundesdruckerei Berlin809 519/472 3.68 © Bundesdruckerei Berlin
DE1965T0030023 1965-12-15 1965-12-15 Arrangement for limiting the amplitude of electrical signals Withdrawn DE1263854B (en)

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