DE1275597B - Elektronischer Schalter mit einem oberflaechenpotentialgesteuerten Transistor - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03k

Deutsche KL: 21 al - 36/18

Nummer: 1 275 597

Aktenzeichen: P 12 75 597.4-31 (J 25761)

Anmeldetag: 2. Mai 1964

Auslegetag: 22. August 1968

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Schalter mit einem oberflächenpotentialgesteuerten Transistor mit je einer Kollektor-, Basis-, Emitter- und Steuerelektrode.

Das vor kurzem bekanntgewordene oberflächenpotentialgesteuerte Halbleiterbauelement, oder kurz SCT-Transistor genannt, vereinigt in seiner Arbeitsweise normale Betriebseigenschaften eines Transistors mit Wirkungen elektrischer Feldeffekte. Ein solcher SCT-Transistor ist in nachstehend genannter Veröffentlichung beschrieben: Application of the Surface Potential Controlled Transistor Tetrode, H. Z. Bogert, C. T. Sah und D. A. Tremere in »Digest if Technical Papers«, 1962, International Solid-State Circuits Conference, herausgegeben von Louis Winner, New York 36, N. Y., 1. Auflage, Februar 1962, S. 34.

Ein SCT-Transistor der dort beschriebenen Art besitzt mehrere Eingangselektroden. Transistoren mit mehreren Eingangselektroden haben wesentliche Vorteile gegenüber bisher gebräuchlichen mit nur einer Eingangselektrode. So werden z. B. zur Durchführung von komplizierten Verknüpfungen mehrerer Schaltvariabler mit Hilfe von Transistoren mit mehreren Eingangselektroden relativ wenig aktive Schaltelemente benötigt. Andererseits besteht aber bei Transistoren mit mehreren Eingangselektroden im allgemeinen der Nachteil, daß solche aktiven Schaltelemente viel teurer sind als Transistoren mit nur einer Eingangselektrode. Um in etwa ungleiche Kosten kompensieren zu können, müssen deshalb Transistoren mit mehreren Eingangselektroden in ihrer Anwendung bei logischen Schaltungen eine größere Vielseitigkeit gestatten und darüber hinaus einen vereinfachten und verbesserten Schaltungsaufbau zulassen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, einen elektronischen Schalter mit Hilfe eines SCT-Transistors aufzubauen, welcher die obengenannten wesentlichen Vorteile aufweist, ohne daß die genannten Nachteile ins Gewicht fallen, wobei insbesondere die Verwendung bei Verknüpfungsoperationen vorgesehen ist. Außerdem soll der Transistor in der verwendeten Schaltung Verstärkungseigenschaften besitzen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem oberflächenpotentialgesteuerten Transistor mit einer Kollektor-, Basis-, Emitter- und Steuerelektrode die Steuerspannung zwei verschiedene positive Spannungswerte einnimmt und an die Steuerelektrode angelegt ist und daß die positive Vorspannung an der Basiselektrode und der äußere Elektronischer Schalter mit einem
oberflächenpotentialgesteuerten Transistor

Anmelder:

International Business Machines Corporation,
Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Busch, Patentanwalt,
7030 Böblingen, Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:

Algirdas Joseph Gruodis, East Haven, Conn.
(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 7. Mai 1963 (278 653) - -

Basiswiderstand so bemessen sind, daß einerseits bei dem höheren positiven Spannungswert an der Steuerelektrode der kleinste Basisstrom entsteht, der ausreicht, den Transistor im gesperrten Zustand zu halten, und daß andererseits bei dem niedrigen positiven Spannungswert an der Steuerelektrode der größte Basisstrom entsteht, der ausreicht, den Transistor im leitenden Zustand zu halten.

Eine solche Schaltung mit einem SCT-Transistor läßt sich in einfacher Weise als Inverter betreiben. Die Signalumkehr und die Spannungsverstärkung über die Steuer-Emitter-Elektroden erfolgt

(1) durch eine Basisstromzuführung mit einer Impedanz und einer an die Basiselektrode angeschlossenen Spannungszuführung und

(2) durch eine an die Steuerelektrode angeschlossene Eingangsschaltung.

Der Kollektor ist dabei an eine feste Potentialquelle angeschlossen. Der Emitter ist über einen vorher festgelegten Widerstand an eine Bezugspotentialquelle gelegt. Zwischen dem Lastwiderstand und dem Emitter ist eine Ausgangsleitung angeschlossen. Die Basisstromquelle überträgt im Zusammenwirken mit der Impedanz und der Spannungszuführung einen begrenzten Strom zum Lastwiderstand, so daß eine Ausgangsspannung Fi₀ ;=» 0 nahe der Bezugsspannung entsteht, welche unter dem Steuersignal - Spannungspegel Vi_t liegt. Der Spannungspegel Vi_t bewirkt elektrische Feldeffekte, die

809 597/412

die Vorrichtung im gesperrten Zustand halten. Wenn das Steuersignal auf einen Pegel Vz₁, der beträchtlich unter V₁₁ liegt, abgesenkt wird, wird der Einfluß der elektrischen Feldeffekte reduziert, und wegen des dann auftretenden relativ großen Basisstromes beginnt das SCT-Transistor in einen leitenden Zustand umzuschalten. Die Ausgangsspannung beginnt zu steigen, wodurch der von der Basisstromquelle gelieferte Basisstrom reduziert wird. Das Potential zwischen Tor und Emitter ändert sich jedoch ebenfalls, so daß der Basisstrom an Einfluß gewinnt. Der vorher durch die Schaltelemente und die Betriebsspannung festgelegte Basisstrom gestattet es, den SCT-Transistor einzuschalten, bevor V^ erreicht ist. Die Ausgangsspannung (Fj₀) nähert sich der Kollektorspannung, während der SCT-Transistor in die Sättigung getrieben wird. Die endgültige Ausgangsspannung F2₀ übersteigt die Eingangsspannung Fa,- und ist größer als der ursprüngliche Steuersignal-Spannungspegel Vi₁. Wenn die Spannung an der Steuerelektrode vom Pegel Fa_; (dem endgültigen Eingangspegel) auf Vi₁ (dem anfänglichen Eingangspegel) zurückzukehren beginnt, steigt die Spannung zwischen Steuer- und Emitterelektrode, und der SCT-Transistor beginnt, nichtleitend zu werden. Der vorbestimmte reduzierte Basisstrom ermöglicht die Abschaltung des Transistors bei einem unter Vs₀ liegenden Eingangsspannungspegel, wobei F2₀ die Ausgangsspannung ist, die etwa gleich der Kollektorspannung ist. Da die endgültigen Eingangs- und Ausgangsspannungspegel je nach Leitfähigkeit des SCT-Transistors einen hohen bzw. niedrigen Wert relativ zueinander besitzen, bewirkt die Schaltung eine Signalumkehr. Da der Eingangsspannungspegel kleiner als der endgültige Ausgangsspannungspegel ist, wenn der Transistor ein- oder ausgeschaltet wird, bewirkt die Schaltung außerdem eine Spannungsverstärkung. Durch Abänderung der Basisschaltungsanordnung und Entnahme des Ausgangssignals am Kollektor anstatt am Emitter ist die Gesamtschaltung in vorteilhafter Weise zur Durchführung der Antivalenzfunktion geeignet. Die abgeänderte Basisschaltung enthält eine Diode, die in geeigneter Weise zwischen Steuer- und Basiselektrode eingeschaltet ist, und einen Kirchoff-Addierer mit einer sowohl an die Basis- als auch an die Steuerelektrode angeschlossenen Vorspannungseinrichtung. Auf diese Weise leiten gleiche Spannungspegel am Addierereingang den normalerweise zur Basis fließenden Strom über die Diode zur Vorspannungseinrichtung. Bei Fehlen des Basisstroms gelangt damit der SCT-Transistor in den nichtleitenden Zustand. Wenn an den Eingängen des Kirchoff-Addierers ein ungleicher Signalpegel auftritt, dann wird die Diode nichtleitend, und der normale Basisstrom wird dem SCT-Transistor zugeleitet, das damit leitend wird. Ein am Kollektor abgenommenes Ausgangssignal stellt eine Anzeige für den Leitfähigkeitszustand dar. Wenn beide Eingangssignale zum Kirchoff-Addierer einen zweiten gleichen Pegel haben, wird die Diode nichtleitend, aber die Spannung an der Steuerelektrode wird auf einen Pegel gebracht, der das Leitendwerden des Transistors selbst dann verhindert, wenn der Basiselektrode Strom zugeführt wird. Die Vorrichtung führt also damit eine Antivalenzfunktion durch, da gleiche Signale die Vorrichtung in den einen leitenden Zustand bringen und ungleiche Signale sie in den entgegengesetzten leitenden Zustand bringen.

Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung eines Ausführungsbeispieles gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Kennlinienfeld eines SCT-Transistors und

F i g. 3 eine Schaltungsanordnung eines weiteren Ausführungsbeispieles gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen oberflächenpotentialgesteuerten SCT-Transistor 20 in Kollektorschaltung. Der SCT-Transistor 20 weist eine Emitterelektrode 22, eine Steuerelektrode 24, eine Basiselektrode 26 und eine Kollektorelektrode 28 auf. Der Emitter ist über einen Widerstand 30 an eine Bezugspotentialquelle 32 (im vorliegenden Falle an Erdpotential) angeschlossen. Zwischen dem Widerstand 30 und dem Emitter 22 ist eine Ausgangsleitung 34 angeschaltet. Eine Eingangsleitung 36 ist an die Steuerelektrode 24 angeschlossen. Eine Stromversorgung 38, die nur eine begrenzte Zufuhr des Basisstroms gestattet, besteht aus einer Potentialquelle 40 und einem Widerstand 42. Die Stromversorgung 38 ist an die Basis 26 angeschlossen. Der Kollektor ist direkt mit einer Potentialquelle 44 verbunden. Die Polarität der Quelle 40 ist dabei so gewählt, daß entsprechend der Betriebsbedingungen ein Stromfluß durch den SCT-Transistor zustande kommen kann. In der Regel liefert ein Transistor in Kollektorschaltung ein Ausgangssignal, das auch im Vorzeichen dem Eingangssignal entspricht, das wie im vorliegenden Falle einen von zwei möglichen Spannungspegeln einnehmen kann. Der Ausgangssignalpegel liegt dabei infolge des Spannungsabfalls an der Basis-Emitter-Grenzschicht unter dem Eingangsspannungspegel. Vorliegende Schaltung liefert jedoch einen Ausgangssignalpegel, der jeweils dem anderen von zwei Eingangssignalpegeln entspricht, d. h., das Eingangssignal wird invertiert, und darüber hinaus ist noch das Ausgangssignal gegenüber dem entsprechenden Eingangssignalpegel verstärkt. Diese wesentlichen Unterschiede gegenüber dem Betrieb normaler Emitterfolgeschaltungen, nämlich Umkehrung und Spannungsverstärkung, werden nun in Verbindung mit den Betriebsbedingungen des SCT-Transistors beschrieben. An Hand der Darstellungen in F i g. 1 und 2 soll zunächst die Umkehrwirkung der Schaltung beschrieben werden. Der am Emitter auftretende Strom wird durch die Ordinate der graphischen Darstellung (F i g. 2) dargestellt, in welcher die Abszisse Spannungsdifferenzen zwischen Steuerelektrode und Emitter darstellt. Positive Werte dieser Spannungsdifferenz stellen dann natürlich den Zustand dar, bei dem die Spannung auf der Leitung 30 größer ist als die auf der Leitung 34 und negative Werte den Zustand, bei dem die Spannungen auf der Leitung 36 kleiner sind als die auf der Leitung 34. Der Emitterstrom fällt auf einen Wert gleich dem Basisstrom ab, während die genannte Spannungsdifferenz ansteigt und der Basisstrom konstant bleibt. Beim Anlegen einer geeigneten Steuerspannung an die Leitung 36 ist der SCT-Transistor nichtleitend. Daher nähert sich die Ausgangsspannung auf der Leitung 34 der Bezugsspannung, die niedriger als die auf der Leitung 36 auftretende Spannung ist. Dagegen wird bei negativer Spannungsdifferenz der Emitterstrom bei gegebenem Basisstrom größer. Daher nähert sich der Wert der Ausgangsspannung dem der Kollektorspannung, die größer als die an Klemme 36 auftretende Spannung ist. Fig. 2 läßt also erkennen, daß die Schaltung nach F i g. 1 eine Umkehrwirkung

ausübt, d. h., bei zwei möglichen Spannungspegeln am Eingang ergeben sich jeweils umgekehrte Spannungspegel am Ausgang.

Aui3er der Inverterwirkung ergibt sich in der Schaltung nach F i g. 1 auch eine Spannungsverstärkimg. Wenn die Potentialquelle 40, der Widerstand 42 und der Emitterwiderstand 30 in geeigneter Weise gewählt werden, dann läßt sich erreichen, daß der Eingangspegel den Transistor abzuschalten beginnt, ohne daß die Ausgangsspannung überschritten wird. Genauso braucht die Eingangsspannung nicht unter die Ausgangsspannung zu fallen, um das Einschalten der Vorrichtung einzuleiten. Da weder beim Ein- noch beim Ausschalten des Transistors die Eingangsspannung die Ausgangsspannung überschreiten kann, ergibt sich hier eine Spannungsverstärkung. Eine Spannungsverstärkung entsteht dadurch, daß ein vorbestimmter Betrag des Basisstroms durch den SCT-Transistor für jeden Eingangssignalzustand festgesetzt wird. Die Größe des Basisstroms richtet sich nach dem Leitfähigkeitszustand des SCT-Transistors. Bei Betrieb mit veränderlichem Basisstrom ergibt sich mit der Schaltungsanordnung eine größere Spannungsverstärkung als bei Anwendung einer konstanten Basisstromquelle. Hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen.

Es ist oben festgestellt worden, daß in der Nähe der Ordinaten in der Darstellung nach F i g. 2 ein Basisstromgebiet besteht, in dem die Schaltungsanordnung nach F i g. 1 bei Signalumkehr und unter Spannungsverstärkung arbeitet. Der Basisstrom ergibt sich zu:

35

F₅ = Basisspeisespannung,

V_d = Spannungsabfall über Basis-Emitter-Grenzschicht der SCT-Vorrichtung zu (0,6 Volt angenommen),

i?₄₂ = Basisspeisewiderstand,

R,_i0 = Lastwiderstand
ist. '

Es hat sich gezeigt, daß ein Basisstrom von 0,145 mA innerhalb des Bereichs liegt, der es der Schaltung gestattet, bei Signalumkehr und unter Spannungsverstärkung zu arbeiten. Wenn man eine Speisespannung (F₅) von 12 Volt und einen Lastwiderstand (i?₃₀) von 2 Kiloohm annimmt, dann ergibt sich der Wert für den Basiswiderstand (R_i2) durch Umordnen der Gleichung und Einsatz des Wertes für den Basisstrom. Bei Auflösung der Gleichung (1) nach R_i2 ergibt sich ein Basiswiderstand von 75 Kiloohm, um den zum Erzeugen der Signalumkehr und der Spannungsverstärkung erforderlichen Strom zu erhalten. Die Umkehr- und Spannungsverstärkungseigenschaften der erfindungsgemäßen Anordnung werden jetzt in Verbindung mit F i g. 1 und 2 beschrieben. Für die Zwecke der Beschreibung soll angenommen werden, daß die Kollektorspeisespannung 44 einen Wert von + 6 Volt hat und daß die Basisspeisespannung 42 einen Wert von +12VoIt hat. Es hat sich herausgestellt, daß Eingangssignale von 5 und 1 Volt für den Betrieb ausreichen, wobei ein SCT-Transistor der Fairchild Camera Instrument Corporation, Mountain View, California (Labormodell), verwendet worden ist. Ein Eingangssignal von 5 Volt läßt zwischen der Steuer- und der Emitterelektrode eine Spannung (V_g__e) von 4,71 Volt entstehen. Die Emitterspannung beträgt infolge des Emitterstromabfalls über dem Lastwiderstand 0,29 Volt. Zur Zeit T₀ hat daher der SCT-Transistor den bei Punkt 50 in F i g. 2 angedeuteten Betriebszustand. Wird die Eingangsspannung von +5 auf +1VoIt abgeändert, dann beginnt der Transistor bei +2,6 Volt zu leiten (Arbeitspunkt 52). Die Spannungsdifferenz zwischen Steuer- und Emitterelektrode wird weiterhin verringert, während der Transistor leitet. Der Transistor beginnt dann stärker zu leiten und erreicht ziemlich rasch den Sättigungszustand, der etwa 3 mA beträgt. Die Ausgangsspannung nähert sich daher der Kollektorspannung von 6 Volt, wodurch die Steuer-Emitter-Elektrodenspannung in den negativen Bereich der graphischen Darstellung nach F i g. 2 hineingetrieben wird. Fällt die Eingangsspannung ab, so daß sie gleich der Ausgangsspannung (Arbeitspunkt 53) wird, dann sinkt der Basisstrom auf 0,07 mA, also auf etwa die Hälfte des vorher fließenden Basisstroms ab. Die Gründe hierfür werden noch näher erläutert. Die Eingangsspannung sinkt dann weiter ab bis auf etwa 1 Volt. Gleichzeitig erreicht die Ausgangsspannung 5,7 Volt, d. h. Kollektorspeisespannung von 6 Volt minus dem Sättigungsabfall von 0,3 Volt. Damit ergibt sich für die Steuerspannung zwischen der Steuer- und Emitterelektrode ein Wert von -4,7 Volt, 5,7 Volt (F₃₄), -1 Volt (F₂₄). Unter diesen Umständen ist der Basisstrom gleich 0,07 mA, da die Emitterspannung 5,7 Volt beträgt. Die Vorrichtung gelangt damit zum Arbeitspunkt 54 (F i g. 2). Zur Zeit T₁ ergibt daher ein Eingangssignal von 1 Volt ein Ausgangssignal von 5,7 Volt. Während der Umschaltung aus dem nichtleitenden in den leitenden Zustand ist die vorherige Ausgangsspannung, d. h. 0,29 Volt, nicht erreicht worden.

Wenn die Eingangsspannung auf 5 Volt angehoben wird, um den Betriebszustand des Transistors zum Punkt 50 des Kennlinienfeldes (F i g. 2) zurückzuführen, sinkt die Spannung zwischen der Steuer- und Emitterelektrode in negativer Richtung ab. Gleichzeitig fällt der Emitter- oder Ausgangsstrom entlang der 0,07-mA-Stromkurve ab. Der Transistor beginnt abzuschalten, wenn die genannte Spannungsdifferenz — 1,7VoIt erreicht (Punkt 55 in Fig. 2) ist; dies tritt bei einem Eingangssignal von 3 Volt ein, da dann das Ausgangssignal 5,7 Volt hat, ein Wert, der über dem ursprünglichen Eingangsspannungspegel liegt. Beim Abschalten des Transistors nähert sich die Ausgangsspannung dem 0,3-Volt-Wert, wie oben angedeutet, und die Spannung zwischen Steuer- und Emitterelektrode steigt auf 4,7 Volt (Arbeitspunkt 50) an. Ein Eingangssignal von 5 Volt hat damit also ein Ausgangssignal von 5,7 Volt abgeschaltet, und der leitende Zustand des Transistors ist geändert worden, bevor der erste Eingangssignalpegel erreicht worden ist. Der Transistor kehrt damit in den für die Zeit T₀ angegebenen Arbeitszustand zurück.

Die Schaltung weist also insofern Verstärkungseigenschaft auf, als während der Ein- und der Ausschaltung des Transistors die Eingangsspannung niemals die Ausgangsspannung übersteigt. Diese Eigenschaft beruht darauf, daß der Basisstrom so gewählt ist, daß einerseits der erzeugte Maximalstrom gerade ausreicht, um den Transistor im Sättigungszustand zu halten, wenn das Steuersignal den unteren Pegel ein-

nimmt, und andererseits der erzeugte Maximalstrom gerade ausreicht, um den Transistor im Sättigungszustand zu halten, wenn das Steuersignal den unteren Pegel einnimmt, und andererseits der erzeugte Minimalstrom gerade ausreicht, um den Transistor nichtleitend zu halten, wenn das Steuersignal einen hohen Pegel hat. Die Schaltung gestattet also, daß durch ein Signal, das kleiner als das Ausgangssignal ist, der Leitfähigkeitszustand des SCT-Transistors verändert wird. Eine solche Betriebsart wird normalerweise als Spannungsverstärkung bezeichnet. Da die Eingangs- und Ausgangsspannungen jeweils unterschiedliche Pegel haben, wird die Schaltung als Emitterfolgeschaltung bezeichnet, die unter Verstärkung eine Umkehrwirkung hervorruft.

Nicht alle Basisströme bewirken eine Spannungsverstärkung bei Abschalt- und Einschaltsignalen von 5 bzw. 1 Volt. Zum Beispiel erfordert ein Basisstrom von 0,4 mA ein Eingangssignal, das das Ausgangssignal übersteigt, um die Vorrichtung im nichtleitenden Zustand zu halten. Im nichtleitenden Zustand der Vorrichtung beträgt das Ausgangssignal etwa 0,8 Volt, aber um die Vorrichtung nichtleitend zu halten, sind 5,5 Volt (V_g__e) erforderlich, und daher muß der Eingangspegel 6,3 Volt betragen. Wenn die Vorrichtung in den leitenden Zustand geschaltet wird, fällt der Basisstrom nach Sättigung der Vorrichtung auf etwa 0,2 mA ab. Der Ausgangspegel steigt auf 5,7 Volt an, der unter dem Eingangspegel liegt, der nötig ist, um die Vorrichtung im nichtleitenden Zustand zu halten. Der gewählte Basisstrom muß daher bei einem Wert der Spannung zwischen Steuer- und Emitterelektrode von OVoIt liegen, um eine Spannungsverstärkung erzielen zu können.

Obwohl festgestellt worden ist, daß ein unterschiedlicher Basisstrom für den leitenden und den nichtleitenden Zustand des SCT-Transistors fließen muß, kann die Schaltung auch so ausgelegt werden, daß ein konstanter Basisstrom fließt.

Die Impedanz A₄₂ für die oben beschriebenen Eingangs- und Ausgangssignalbedingungen des SCT-Transistors beträgt etwa 76 Kiloohm. Ein konstanter Basisstrom bewirkt jedoch keine so große Spannungsverstärkung wie ein veränderlicher Strom. Dies läßt sich leicht aus dem Kennlinienfeld nach F i g. 2 entnehmen. Zum Einschalten des Transistors (Punkt 56) ist eine Spannung V_g__e von etwa 1,1VoIt erforderlich, die 1,5VoIt unter dem Arbeitspunkt 52 liegt, und zum Einschalten des Transistors wird eine Spannung V_g__e von 0,9 Volt (Punkt 57) benötigt, die um 0,8 Volt höher als die Spannung am Arbeitspunkt ist.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung eignet sich zum Durchführen einer Antivalenzverknüpfung. In F i g. 3 haben Bauelemente, die den in F i g. 1 gezeigten gleichen, dieselben Bezugsziffern. Die Antivalenzschaltung enthält eine zwischen die Elektroden 26 und 24 eingeschaltete Diode 60. Ein Kirchoff-Addierer 62 mit einer ersten Eingangsklemme 64 und einer zweiten Eingangsklemme 66 ist an einem gemeinsamen Knotenpunkt 68 zwischen Steuerelektroden und Diode angeschlossen. Eine Vorspannungsemrichtung 70 ist an den Kirchoff-Addierer angeschlossen. Die Schaltung wird vervollständigt durch eine an die Kollektorelektrode 28 angeschlossene Ausgangsleitung 72. Der Lastwiderstand 30 und die Ausgangsleitung 34, die in F i g. 1 gezeigt sind, sind weggelassen worden, da der SCT-Transistor in Emitterschaltung statt wie vorhin in Kollektorschaltung betrieben wird.

Normalerweise leitet die Stromquelle 38 durch die Diode 60 einen Strom zur Vorspannungseinrichtung 70. Es fließt ein geringer oder überhaupt kein Strom von der Stromquelle zur Basiselektrode. Die Steuerspannung hat ebenfalls einen niedrigen Pegel, so daß der Transistor nicht leitet, weil der Basisstrom fehlt, wenn auch alle anderen Bedingungen vorliegen. Durch ungleiche Eingangssignale wird die Diode in Sperrichtung vorgespannt, so daß der Basisstrom in den SCT-Transistor gelangt. Die Größe des Eingangssignals wird so gewählt, daß die Steuerelektrode nicht so weit vorgespannt wird, um den SCT-Transistor zu sperren. Daher fließt Strom durch den SCT-Transistor, und das Ausgangssignal fällt auf Null ab. Wenn beide Eingänge einen hohen Spannungspegel haben, wird die Diode wieder nichtleitend, aber die Größe der den Eingangsklemmen zugeführten Spannung reicht aus, um unter der Wirkung der Steuerelektrode den SCT-Transistor zu sperren.

Werden also dem Kirchoff-Addierer gleiche Eingangssignale zugeführt, dann wird der SCT-Transistor gesperrt, während hingegen ungleiche Eingangssignale den Transistor in den leitenden Zustand schalten. Diese Wirkung entspricht aber der Antivalenzverknüpfung.

Durch die Erfindung ist also eine verbesserte Wirkungsweise von Schaltungen mit oberflächenpotentialgesteuerten Transistoren erreicht worden. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltung kann die Basis-Emitter-Grenzschicht des verwendeten SCT-Transistors dazu verwendet werden, um die bei Datenverarbeitung erforderliche Operation der Negation durchzuführen. Weiterhin ermöglicht eine Abwandlung der Schaltung, um die Antivalenzfunktion auszuführen, und zwar mit relativ geringem Aufwand, weil nur ein einziges aktives Bauelement hierzu erforderlich ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektronischer Schalter mit einem oberflächenpotentialgesteuerten Transistor mit je einer Kollektor-Basis-, Emitter- und Steuerelektrode, dadurchge kennzeichnet, daß die Steuerspannung zwei verschiedene positive Spannungswerte (+5VoIt, +1VoIt) einnimmt und an die Steuerelektrode (24) angelegt ist und daß die positive Vorspannung (F₂) an der Basiselektrode (26) und der äußere Basiswiderstand (42) so bemessen sind, daß einerseits bei dem höheren positiven Spannungswert (+5 Volt) an der Steuerelektrode (24) der kleinste Basisstrom entsteht, der ausreicht, den Transistor (20) im gesperrten Zustand zu halten, und daß andererseits bei dem niedrigen positiven Spannungswert (+1VoIt) der Steuerelektrode (24) der größte Basisstrom entsteht, der ausreicht, den Transistor (20) im leitenden Zustand zu halten.

2. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsimpuls bei Anwendung als NICHT-Glied am Verbindungspunkt der Emitterelektrodenzuleitung (22) mit einem Emitterwiderstand (30) abgegriffen wird, während die Kollektorelektrode auf festem positivem Potential liegt.

3. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung als Antivalenzglied die Emitterelektrode an festem, insbesondere Erdpotential liegt, daß der Verbindungspunkt des Basiswiderstandes (42) mit der Basiselektrodenzuleitung (26) über eine in Durchlaßrichtung gepolte und beim Auftreten einer relativ niedrigen positiven Spannung an der Steuerelektrode (24) leitenden Diode (60) in Serie über einen Widerstand mit einer negativen Poten- tialquelle(—V) verbunden ist und daß der Verbindungspunkt (68) des Widerstandes mit der Diode 60) an je einen Eingangswiderstand zur Zuführung der Schaltvariablen (A, B) angeschlossen ist, wobei die Vorspannung der Diode (60) und die Spannungspegel der Eingangsvariablen so bemessen sind, daß die Diode (60) bei

Anliegen von ungleichen Spannungspegeln der Eingangsvariablen (A, B) nichtleitend ist und damit der Transistor (20) leitend wird und bei Anliegen von hohen Spannungspegeln aller Eingangsvariablen (A, B) die Diode (60) ebenfalls nichtleitend wird, aber durch den Einfluß der nun an der Steuerelektrode (24) auftretenden Spannung auch der Transistor (20) nichtleitend wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschrift Nr. 1108 333;

französische Patentschrift Nr. 1267 417;

Zeitschrift »Electronic Industries«, August 1960, S. 84 bis 87;

Zeitschrift »L'onde electrique«, Bd. 41, März 1961, Nr. 408, S. 239 bis 246.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 597/412 8.68 © Bundesdruckerei Berlin