DE1293229C2

DE1293229C2 - Verstaerkerschaltung mit einem feldeffekttransistor

Info

Publication number: DE1293229C2
Application number: DE1964R0037284
Authority: DE
Inventors: Theriault Gerald Earl
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1963-02-25
Filing date: 1964-02-22
Publication date: 1975-11-20
Also published as: US3290613A; BE644318A; BR6456877D0; GB1043124A; DE1293229B; SE313607B; NL6401722A; NL148447B

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstärkerschaltung mit einem Feldeffekttransistor, der eine aus Halbleiterwerkstoff bestehende und mit einer Anschlußelektrode versehene Unterlage eines gegebenen Leitungstyps, einen Quellen- und einen Abflußbereich entgegengesetzten Leitungstyps, die mit der Halbleiterunterlage jeweils einen PN-Übergang bilden, und eine zwischen Quellen- und Abflußbereich angeordnete, von der Halbleiterunterlage isolierte Gatterelektrode, welche die Leitfähigkeit eines leitenden Kanals zwischen Quellen- und Abflußbereich steuert und über je einen Gliiichstromweg mit der Halbleiterunterlage und mit dem Ouellenbereich verbunden ist, enthält, ferner mit

St. e.» ft,- Fernsehempfänger, der eine Verstärker-IgSg gemäß der Erfindung enthält, und £4^9»» IJ einen Oszillatorkreis, der eine Verstärker- ©FJ* gemäß der Erfindung enthält. 4Sh 1 zeigt einen Feldeffekttransistor 10, der sich ^Sät Schaltungsanordnungen gemäß dt? Erfindung ^R" t und einen Körper 12 aus einem Halbleiterwerk-KS^enthält Der Körper 12 kann so-vohl eine mono-""""" «lime als auch eine polykristalline Scheibe sein und Sndeinem in der Halbleitertechnik gebräuchli^f?\jJ*i Werkstoff bestehen, beispielsweise leicht do.ier- !^^,Siüc«¹¹»^{1 mit einer s}P^ezifischen Leitfähigkeit von i^d'derHerstellung des Transistors wird auf der S®toerfläche des Siliciumkörpers 12 Siliciumdioxyd Ä^areeschlagen, das mit einer Verunreinigung vom if^Sjjk dotiert ist. Das Siliciumdioxyd wird mittels ^^«Dhotoempfindlichen Ätzschutzschicht und einem % !^verfahren oder auf irgendeine andere Weise dort. Sigd^, Gatterelektrode gebildet werden soll und an '*f, Außenrändern der Scheibe entfernt. Auf denjeni-■ ■ η Flächen, wo die Quellen- und Abflußbereiche gebilu" ^" _er(jen bleibt die Siliciumdioxydschicht jedoch er!^ Halbleiterscheibe 12 wird dann in einer geeigne-JΓ Atmosphäre, z. B. Wasserdampf, erhitzt, so daß die ΓΙ legten Oberflächenbereiche des Siliciumkörpers

vdieren und Siliciumdioxydschichten aufwachsen, die • Fie 1 aüTch die leicht punktierten Flächen dargestellt sind. Während der Erhitzung diffundieren außer- !Ln Verunreinigungen aus der niedergeschlageneil Sifirmmdioxydschicht in den Siliciumkörper 12 und bilden J° Quellen- und Abflußbereich. In F i g. 2 sind der Quellen- und der Abflußbereich mit S bzw. D bezeichnet

st

Durch eine erneute Abdeckung mit einer lichtempfindlichen Ätzschutzschicht und eine anschließende Ätaing oder einen entsprechenden Verfahrensschritt wird nun ein Teil des über den durch Diffusion gebildeten Quellen- und Abflußbereichen befindlichen niedergeschlagenen Siliciumdioxyds entfernt. Durch Aufdampfen eines leitenden Werkstoffes durch eine Aufdampfmaske werden Elektroden für den Quellen-, Abfluß- und Gatterbereich gebildet. Zur Bildung der Elektroden kann man als leitendes Material Chrom und Gold in der angegebenen Reihenfolge aufdampfen, es eignen sich jedoch auch andere leitende Werkstoffe für

diesen Zweck.

Die fertige Scheibe ist in F i g. 1 dargestellt, in der die schwach punktierten Bereiche zwischen dem Außenrand der Scheibe und der ersten dunklen Zone 14 aufgewachsenes Siliciumdioxyd ist. Der weiße Bereich ist die leitende Elektrode für die Quelle, die dunklen Zonen 14,18 sind niedergeschlagene Siliciumdioxydzonen, die Teile des durch Diffusion gebildeten Quellenbereiches bedecken, und die dunkle Zone 20 ist eine niedergeschlagene Siliciumdioxydzone oberhalb eines Teiles des durch Diffusion gebildeten Abflußbereiches. Die weißen Flächen 22, 24 sind die Elektroden für das Gatter bzw. den Abfluß. Die leicht punktierte Zone

StSt eine Schicht aus gewachsenem Siliciumdioxyd, die .zum Teil durch die Gatterelektrode 22 bedeckt wird

Ijimd diese von dem darunterliegenden Siliciumkörper

iiSiUnd von der Quelle und dem Abfluß isoliert, wie

|plg.;2 zeigt. Der Eingangswiderstand der Einrichtung

bei;niedrigen Frequenzen liegt in der Größenordnung

,yon 10^u Ohm. Die Siliciumscheibe oder -unterlage wird

enf riner leitenden Basis oder Grundplatte 26 montiert, die als Unterlagenelektrode dient, wie F i g. 2 zeigt. Die Schicht aus gewachsenem Siliciumdioxyd. auf der die Gatterelektrode 22 angebracht ist, überdeckt eine Inversionsschicht oder einen Kanal, die die Quellen- und Abflußbereiche verbindet Die Gatterelektrode 22 ist in Richtung auf den Quellenbereich S versetzt, so daß der Abstand zwischen dem Quellenbereich S und der Catterelektrode 22 kleiner ist als der Abstand zwischen der Gatterelektrode 22 und dem Abflußbereich D. Gewünschtenfalls kann die Gatterelektrode die niedergeschlagene Siliciumdioxydschicht 18 überlappen. Eine andere Möglichkeil besteht darin, die Gatterelektrode symmetrisch zwischen Quellen- und Abflußbereich anzuordnen.

Abfluß- und Quellenbereich sind miteinander durch einen Kanal C verbunden. Die Elektronen fließen in diesem dünnen Kanalbereich nahe der Oberfläche von der Quelle zum Abfluß. In F i g. 2 ist der leitende Kanal Cdurch eine gestrichelte Linie angedeutet. Die Scheibe 12 kann auch aus schwach dotiertem, n-ieiiendem Halbleitermaterial und Quellen- und Abflußbereich aus p-leitendem Material bestehen. Die Quellenelektrode ist definitionsgemäß diejenige Elektrode, von der Majoritätsträger austreten, und die Abflußelektrode diejenige Elektrode, in die die Majonlätsträger eintreten (im Inneren der Einrichtung betrachtet). Im Falle der in F i g. 1 und 2 dargestellten Einrichtung, die eine p-leitende Scheibe und n-leitende Quellen- und Abflußbereiche enthält, sind die Majontätsträger Elektronen, die zu der positiv vorgespannten Klemme fließen. Da die Einrichtung praktisch symmetrisch ist, arbeitet also diejenige der Elektroden 16. 24, die an den positiven Pol einer Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist. als Abflußelektrode. Wenn die Emrichtung eine n-leitende Unterlage enthält, sind die Majoritätsträger Defektelektronen, und dementsprechend arbeitet diejenige Elektrode als Abflußelektrode, d.e mit der negativen Klemme einer Betriebsspannungsquelle verbunden ist.

F i g 3 in der der Abflußstrom längs der Ordinate und die Abflußspannung längs der Abszisse aufgetragen sind, zeigt eine Schar von Abflußstrom-Abflußspannungs-Kennlinien für den Transistor der Mg. ι und 2 für verschiedene Werte der Spannung zwischen « Gatter und Quelle. Die Kurven 38, 39 sind typisch fur hohe Abflußströme, und die Kurven 30 bis 33. die relativ nahe benachbart sind, sind typisch für relativ n.edr._ ge Abflußströrr.e, wohingegen die mittleren Kurven x> bis 38 relativ gleichmäßig beabstandet sind. Gleiche so Abstände für gleiche Gatter-Quellen-Spannungsanderungen bedeutet ein lineares Arbeiten des Transistors in diesem Bereich. Eine Eigenschaft vor, Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gatter besteht darm, daß die fur die Vorspannung Null gültige Kennlinie irgendeine der 55 Kurven 30 bis 39 der F i g. 3 sein kann; die^oberhalb der der Vorspannung Null entsprechenden Kennlinie hegenden Kennlinien entsprechen dann positiven Gatterspannungen, bezogen auf die Quelle, wahrend die unterhalb der der Vorspannung Null entsprechenden 6o Kennlinie liegenden Kennlinien einer negativen Gatterspannung bezüglich der Ouelle entsprechen

Die Lage der Kennlinie für d.e Vorspannung Null kann durch die Behandlung des Transistors be, der Herstellung beeinflußt werden. Die Zeit und/oder Tem-6₅ peratur bei der Herstellung der aufgewachsenen. Sil.ci ⁵ Ldioxydschicht 28 bestimmt beisp.elswe.se= die= An«h der freien Ladungsträger in der Einrichtung, c langer der Transistor in einer trockenen Sauerstoffatmospha

re erhitzt wird und je höher die Temperatur dabei ist, um so größer ist der Abflußstrom für eine bestimmte Abflußspannung und die Vorspannung Null zwischen Gatter und Quelle. Damit beispielsweise die Kurve 36 in F i g. 3 der Vorspannung Null entspricht, wird der Transistor in einer trockenen Sauerstoffatmosphäre 2 Stunden auf 900⁰C erhitzt. Durch Erhöhung der Temperatur und/oder der Erhitzungsdauer läßt sich erreichen, daß eine der Kurven 37 bis 39 der Vorspannung Null entspricht. Verringert man die Temperatur und/oder Zeit bei der Erhitzung, so erhält man eine Nullvorspannungskennlinie im Bereich niedrigerer Abflußströme, ζ. B. eine der Kennlinien 30 bis 35.

F i g. 4 zeigt als Anwendungsbeispie! für eine Verstärkerschaltung gemäß der Erfindung einen Begrenzerkreis, der beispielsweise eine Stufe im Zwischenfrequenzteil eines FM-Überlagerungsempfängers bilden kann, um die Amplitude einer Zwischenfrequenzschwingung zu begrenzen, bevor sie einem Frequenzdemodulator zugeführt wird. Die Quellenelektrode 16 des Feldeffekttransistors 10 mit isoliertem Gatter ist an einen auf einem Bezugspotential liegenden Schaltungspunkt, z. B. Masse, angeschlossen. Die Abflußelektrode 24 ist über einen Schwingkreis 50 an den positiven Pol 52 einer nicht dargestellten Spannungsquelle angeschlossen, deren negativer Pol an Masse liegt. Der Schwingkreis 50 ist mit einem Verbraucher gekoppelt, der als Widerstand 54 dargestellt ist.

Die Gatterelektrode 22 erhält von einer Vorspannungsquelle über einen Widerstand 56 eine Vorspannung, die eine optimale Signalübertragung gewährleistet. Im vorliegenden Falle ist die Vorspannung im Ruhezustand Null, und der Widerstand 56 ist dementsprechend zwischen die Gatterelektrode 22 und Masse geschaltet. Der Gatterelektrode 22 werden Eingangssignale über einen Kopplungskondensator 58 von einer Signaiquelle zugeführt, die einen abgestimmten Primärkreis 60 und einen Sekundärkreis 62 eines Zwischenfrequenztransformators enthält.

Zwischen der Unterlagenelektrode 26 einerseits und der Abfluß- und Quellenelektrode 24 bzw. 16 andererseits befinden sich effektiv zwei gleichrichtende Übergänge 64 bzw. 66. Da die Unterlage des Transistors 10 Verunreinigungen vom P-Typ enthält, bildet die Unterlage die Anode der gleichrichtenden Übergänge, und die Quellen- und Senkenelektroden arbeiten als Kathodenteile der Übergänge. Wenn ein Transistor verwendet wird, dessen Unterlage Verunreinigungen vom N-Typ enthält, sind die gleichrichtenden Übergänge und die Spannungsquelle 52 umgekehrt gepolt. Die Unterlagenelektrode 26 ist gleichstrommäßig mit der Gatterelektrode 22 verbunden, z. B. durch einen Draht oder einen Widerstand 68. Wenn die Verbindung aus einem einfachen Draht besteht, stellt der Widerstand 68 den Eigen-Reihenwiderstand des gleichrichtenden Überganges 66 zwischen der Unterlage und der Quellenelektrode dar.

Man wählt vorzugsweise einen Transistor, dessen Kennlinie für die Vorspannung Null zwischen Gatter und Quelle dem gewünschten Ruhearbeitspunkt der Schaltungsanordnung entspricht Die Kennlinie des Transistors für die Vorspannung Null kann beispielsweise der Kurve 36 in F i g. 3 entsprechea die etwa in der Mitte des linearen Arbehs- oder Signalübertragungsbereiches des Transistors liegt. Das der Gatterelektrode 22 zugeführte Signal wird von der Schaltungsanordnung übertragen, die bei kleinen Eingangssisnalen als A-Verstärker in Quellenschaltung arbeiten kann, wobei die Ausgangssignale im abgestimmten Abflußkreis 50 entstehen.

Wenn das Signal die Gatterelektrode und die Unterlagenelektrode in positiver Richtung aussteuert, wird

der gleichrichtende Übergang 66 leitend und neigt dazu, die positiven Auswanderungen des Signals in Abhängigkeit des Wertes des Widerstands 68 zu begrenzen. Der Stromfluß über den gleichrichtenden Übergang 66 lädt den Kondensator 58 auf, der sich bei den

ίο negativen Halbwellen des Signals über den Widerstand 56 entlädt und dadurch eine negative Vorspannung zwischen der Gatterelektrode 22 und der Quellenelektrode 16 erzeugt. Die Zeitkonstante des ÄC-Netzwerkes 56, 58 ist vorzugsweise länger als eine Periode der

IS vom Eingangskreis 62 gelieferten Zwischenfrequenzschwingung. Der den gleichrichtenden Übergang 66 enthaltende Kreis arbeitet daher praktisch als Spitzendemodulatorkreis und klemmt die positiven Spitzen des zugeführten Signals etwa auf das Potential der Quellenelektrode 16, die an Masse liegt.

Wenn der Signalpegel steigt, verschiebt sich der Arbeitspunkt des Transistors sukzessive von der Kurve 36 auf die Kurve 35, 34,33 (F i g. 3) usw. Die ins Negative gehenden Auswanderungen der stärkeren Signale steuern dann den Transistor schneller in den Sperrbereich aus. Bei noch stärkeren Eingangssignalen kann der Transistor dann durch die im Spitzendemodulatorkreis entwickelte Vorspannung für einen beträchtlichen Teil des Zyklus des Eingangssignals gesperrt werden, und das an der Abflußelektrode 24 abnehmbare Ausgangssignal hat dann die Form einer Reihe von Stromimpulsen. Diese Stromimpulse werden durch den Ausgangsschwingkreis 50 wieder weitgehend in eine Sinusschwingung umgewandelt

Aus der vorangehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die in F i g. 4 dargestellte Schaltungsanordnung zugeführte Signale, die einen bestimmten Schwellwert übersteigen, begrenzt Ein wichtiges Merkmal dieser Schaltungsanordnung besteht in der einen das Gatter und die Unterlage verbindenden Gleichstromweg enthaltenden Anordnung, durch die die Unterlage und die Quellenelektrode auf annähernd dem gleichen Potential gehalten werden. Bei der Schaltungsanordnung, die in F i g. 4 dargestellt ist. umfaßt diese Anordnung einen Transistor, der eine geeignete Nullvorspannungskennlinie für die Übertragung kleiner Signale aufweist und die Verbindung zwischen dem Gatter und der Unterlage. Bei Transistoren vom Stromerhöhungstyp oder Stromdrosselungstyp, bei denen das Gatter mit einer von Null verschiedenen Vorspannung bezüglich der Quellenelektrode betrieben wird, umfaßt die erwähnte Anordnung eine Spannungsquelle geeigneter Größe zwischen dem Gatter und der Quelle.

Das Schaltbild der F i g. 5 zeigt als weiteres Anwendungsbeispiel der vorliegenden Verstärkerschaltung eine Synchronimpulsabtrennstufe für Fernsehempfänger. Eine nicht dargestellte Quelle für ein Fernsehsignalgemisch, z.B. eine Videoverstärkerstufe, ist mit einer Synchronisierungsstufe über ein Doppelzeitkonstantennetzwerk gekoppelt, das dazu beiträgt, die Synchronsignalabtrennstufe unempfindlich gegen Störimpulse zu machen. Ein Teil des Doppelzeätkonstantennetzwerkes besteht aus einem Reihenkondensator und einem Parallelwiderstand 74, die zusammen eine relativ lange Zeitkonstante ergeben. Der zweite Teil des Doppelzeitkonstantennetzwerkes enthält eine Parallelschaltung aus einem Widerstand 76 und einem Kondensator 78, die eine relativ kurze Zeitkonstante

ergibt und zwischen den Kondensator 72 und die Gatterelektrode 22 eines Feldeffekttransistors 10 mit isolierter Gatterelektrode des in Verbindung mit JF i g. 1 und 2 beschriebenen Typs geschaltet ist. Die Quellenelektrode 16 des Transistors 10 liegt an Masse, und die Abflußelektrode 24 ist über einen Arbeitswiderstand 90 mit der positiven Klemme einer Spannungsquelle 88 verbunden. Die abgetrennten Synchronimpulse können am Widerstand 90 abgenommen werden. Die Unterlagenelektrode 26 ist mit der Gatterelektrode 22 über einen Widerstand 68 verbunden, der aus dem Streuoder Eigenwiderstand des gleichrichtenden Überganges zwischen der Unterlage und der Quellenelektrode oder einem getrennten Bauelement bestehen kann.

Bei der Schaltung der Fig. 5 wird ein Transistor vom Stromerhöhungstyp verwendet, d. h., die Kennlinie für die Vorspannung Null entspricht der Kurve 30 in F i g. 3. Ohne Eingangssignale fließt also praktisch kein Abflußstrom durch den Arbeitswiderstand 90. Da das Signalgemisch über den Kondensator 72 kapazitiv auf die Abtrennstufe gekoppelt wird, ändert sich die relative Amplitude der Synchronimpulse bezüglich Masse als Funktion des Bildinhaltes, d. h. der Helligkeit. Für eine einwandfreie Abtrennung der Synchronimpulse vom Rest des Signalgemisches ist es wünschenswert, die Synchronimpulsspitzen auf ein festes Potential zu beziehen. In Röhren- oder Flächentransistorkreisen werden die Synchronimpulsspitzen gewöhnlich durch eine Gleichrichtung zwischen Gitter und Kathode einer Röhre oder Basis und Emitter eines Flächentransistors auf ein bestimmtes Niveau gebracht. Im Betrieb bewirkt dann der durch die Synchronimpulsspitzen hervorgerufene Stromfluß in der Basis-Emitter- oder GU-ter-Kathoden-Strecke, daß die Impulsspitzen auf ein festes Potential geklemmt werden.

Bei einer Abtrennstufe, die einen Feldeffekttransistor mit isoliertem Gatter enthält, ist die Impedanz zwischen der Gatterelektrode und den anderen Elektroden der Einrichtung jedoch außergewöhnlich groß. Um die gewünschte Klemmwirkung der Synchronisationssignalspitzen zu erreichen, wird die Gatterelektrode gleichstrommäßig mit der Unterlagenelektrode 26 verbunden. Wenn das Signalgemisch dem Transistor mit ins Positiv gehenden Synchronimpulsen zugeführt wird, leitet der gleichrichtende Übergang zwischen der Unterlage 26 und der Quellenelektrode 16, und die an der Gatterelektrode erscheinenden Synchronimpulsspitzen werden dadurch auf Masse oder je nach dem Wert des Widerstandes 68 auf ein bezüglich Masse positives Potential geklemmt. Der Widerstand 68 ist bei diesem Kreis groß genug, um die Gatterelektrode so positiv bezüglich der Quellenelektrode werden zu lassen, daß der Transistor nennenswert in den Stromflußbereich zwischen Quelle und Senke ausgesteuert wird.

Wenn die Synchronimpulsspitzen Strom durch den gleichrichtenden Übergang zwischen der Unterlagenelektrode und der Quellenelektrode fließen lassen, werden die Kondensatoren 78,72 aufgeladen. Der Entladestrom dieser Kondensatoren durch die Widerstände 76, erzeugt eine negative Vorspannung für die Gatterelektrode 22 bezüglich Masse, die eine Funktion der Spitzenamplitude der Synchronimpulse ist. Je größer die Spitzenamplitude der Synchronimpulse ist, um so weiter wird der Transistor in den Sperrbereich getrieben. Der Transistor wird daher mit Ausnahme der Dauer der Synchronimpulse automatisch gesperrt gehalten, auch wenn die mittlere Amplitude oder der BiId-

inhalt des Signalgemisches schwankt, so daß eine einwandfreie Abtrennung der Synchronimpulse vom Rest des Signalgemisches gewährleistet ist.

Wenn der in der Schaltung der F i g. 5 verwendete Transistor bei der Gattervorspannung Null einen nennenswerten Abflußstrom führen würde, wird zwischen das Gatter und die Quelle eine solche Gleichvorspannung gelegt, daß ohne Eingangssignal praktisch kein Abflußstrom fließt. Man kann hierfür eine geeignete Spannungsquelle zwischen das Gatter und die Unterlage schalten, die die Unterlage auf etwa demselben Potential hält wie die Quellenelektrode.

F ig. 6 zeigt als weiteres Anwendungsbeispiel für eine Verstärkerschaltung gemäß der Erfindung einen Huth-Kühn-Oszillator mit abgestimmtem Abflußkreis und abgestimmtem Gatterkreis. Bei dieser Oszillatorschaltung ist die Quellenelektrode 16 des Transistors 10 mit Masse verbunden, während die Abflußelektrode 24 über einen Parallelresonanzkreis 102 an die positive Klemme einer nicht dargestellten Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist. Die Ausgangsschwingungen können aus dem Oszillatorkreis mittels einer Kopplungswicklung 112, die an den Abflußschwingkreis 102 angekoppelt ist. ausgekoppelt werden.

Die Gatterelektrode 22 ist über einen abgestimmten Gatterkreis 104 und einen Kondensator 106, der für die Oszillatorfrequenz eine niedrige Impedanz darstellt, mit Masse verbunden. Die Schwingkreise 102, 104 sind auf die gewünschte Schwingungsfrequenz abgestimmt. Die Schwingungen werden durch die Mitkopplung über einen Kondensator 108 aufrechterhalten. Der Transistor 10 dieses Kreises kann so gewählt werden, daß er bei der Vorspannung Null eine ausreichende Steilheit aufweist, um von selbst anzuschwingen. Die Gatterelektrode 22 ist dementsprechend über einen Gattervorspannungswiderstand 110 mit Masse verbunden. Wenn die Steilheit des Transistors für ein Selbstanschwingen des Osziilatorkreiscs nscht ausreicht, wird der Widerstand 110 mit einer Vorspannungsquelle verbunden, die die Gatterelektrode auf einen Punkt ausreichender Steilheit vorspannt.

Wenn man die gleichstromdurchlässige Verbindung zwischen der Gatterelektrode 22 und der Unterlagenelektrodfc 26 außer acht läßt, ist die Schwingungsamplitude der in F i g. 5 dargestellten Schaltungsanordnung eine Funktion der Vorspannung zwischen der Gatterelektrode 98 und der Quellenelektrode 96. Der Oszillator regelt daher Belastungsschwankungen u. dgl. nicht aus, wie viele Röhren- oder Flächentransistoroszillatoren. Daß sich der vorliegende Oszillator nicht selbst einregelt, beruht auf der extrem hohen Impedanz zwischen der Gatterelektrode und der Quellen- und Ab flußelektrode. Zur Behebung dieses Nachteils wird eine Gleichstromverbindung zwischen der Gatterelektrod« und der Quellenelektrode 26 vorgesehen, die be wirkt, daß die Spitzen der positiven Halbwellen des ai der Gatterelektrode 22 liegenden Oszillatorsignal durch den gleichrichtenden Übergang zwischen de Unterlage 26 und der Quellenelektrode 16 gleichge richtet werden. Hierdurch wird die Vorspannung de Gatterelektrode bezüglich Masse so lange negativei bis ein Gleichgewicht zwischen der Gesamtbelastun* des Oszillators und der mittleren Leitfähigkeit de Transistors in einem Oszillatorschwingungszyklus er reicht ist. Die Schwingungsamplitude bleibt daher ahe auch bei ziemlich starken Belastungsschwankuneen lativ konstant ⁶ '

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 509447/32-

Claims

Patentansprüche:

1. Verstärkungsanordnung mit einem Feldeffekttransistor, der eine aus Halbleiterwerkstoff bestehende und mit einer Anschlußelektrode versehene Unterlage eines ersten Lehungstyps, einen Quellen- und einen Abflußbereich entgegengesetzten Leitungstyps, die mit der Halbleiterunterlage je einen PN-Übergang bilden, und eine zwischen Quellen- und Abflußbereich angeordnete, von der Haibleiterunterlage isolierte Gatterelektrode, welche die Leitfähigkeit eines leitenden Kanals zwischen Quellen- und Abflußbereich steuert und über je einen Gleichstromweg mit der Halbleiterunterlage und mit dem Quellenbertich verbunden ist enthält, ferner mit einem zwischen die Gatterelektrode und den Quellenbereich geschalteten Eingangskreis und einem den Quellen- und Abflußbereich enthaltenden Ausgangskreis, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromverbindung (68) zwischen Gatterelektrode (22) und Halbleiterunterlage (12) eine! ohmsche Verbindung ist, deren Impedanz derart bemessen ist, daß einerseits bei fehlenden Eingangssignalen am PN-Übergang (66) zwischen Halbleiterunterlage (26) und Quellenbereich (16) keine Vorspannung liegt, andererseits an der Gatterelektrode anliegende Spannungsschwankungen in einer Richtung durch den PN-Übergang (66) zwischen Halbleiterunterlage und Quellenbereich zur Bildung einer von der Amplitude der Spannungsschwankungen abhängigen Gatterelektrodenvorspannung gleichgerichtet werden.

einem zwischen die Gatterelektrode und den Quellenbereich geschalteten Eingangskreis und einem den Quellen- und Abflußbereich enthaltenden Ausgangskreis.

Bei vielen Schaltungsanordnungen, die als aktives Element eine Elektronenröhre oder einen konventionellen PNP- bzw. NPN-Transistor enthalten, wird das Vorhandensein einer gleichrichtenden Diode im Bauelement, nämlich der Gitter-Kathoden-Diode oder Emitter-Basis-Diode, zur Erzeugung einer Vorspannung für die Eingangselektrode ausgenutzt Bei Feldeffekttransistoren mit isolierter Gatterelektrode ist dies jedoch nicht möglich, da zwischen der Gatterelektrode und dem übrigen Teil des Transistors keine Gleichrich-

tung stattfinden kann. Man hat daher bei Verwendung solcher Transistoren häufig zusätzliche Dioden verwenden müssen, um den Gleichstromarbeitspunkt der Schaltung einzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

M Schaltungsanordnung zur Signalbegrenzung, Synchronimpulstrennung od. dgl, welche mit einem Feldeffekttransistor mit isolierter Gatterelektrode aufgebaut ist, anzugeben, bei der zur automatischen signalabhängigen Vorspannungserzeugung keine zusätzliche Diode

»5 oder Vorspannungsquelle erforderlich ist. Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gleichstromverbindung zwischen Gatterelektrode und Halbleiterunterlage eine ohmsche Verbindung ist,

jo deren Impedanz derart bemessen ist, daß einerseits bei fehlenden Eingangssignalen am PN-Übergang zwischen Halbleiterunterlage und Quellenbereich keine Vorspannung liegt, andererseits an der Gatterelektrode anliegende Spannungsschwankungen in einer Rici tung

2. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch - - .. -

gekennzeichnet, daß der Gleichstromweg zwischen 35 durch den PN-Übergang zwischen Halbleiterunterlage der Gatterelektrode (22) und der Halbleiterunteria- und Quellenbereich zur Bildung einer von der Amplitude der Spannungsschwankungen abhängigen Gatterelektrodenvorspannung gleichgerichtet werden.

Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, die HaIbleiterunterlage eines Feldeffekttransistors entweder in bezug auf die Quellenelektrode und die Abflußelektrode in Sperrichtung oder in bezug auf die Queüenelektrode in Flußrichtung und in bezug auf die Abflußelektrode in Sperrichtung vorzuspannen. Dabei kann die Halbleiterunterlage mit der Gatterelektrode verbunden sein. Eine Signalgleichrichtung durch den PN-Übergang zwischen der Halbleiterunterlage und der Quellenelektrode in Abhängigkeit von der an der Gatterelektrode liegenden Spannung ist dabei jedoch nicht be- $0 absichtigt.

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines für eine Verstärkerschaltung gemäß der Erfindung geeigneten Feldeffekttransistors,

F i g. 2 eine Querschnittsansicht in einer Ebene 2-2 der F i g. 1,

F i g. 3 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des längs der Ordinate in Milliampere aufgetragenen Abflußstromes des in F i g. 1 dargestellten Feldeffekttransistors von der längs der Abszisse in Volt aufgetragenen Abflußspannung für verschiedene Werte der Gatter-Quellen-Spannung zeigt,

F i g. 4 einen Begrenzerkreis, der eine Verstärkerschaltung gemäß der Erfindung enthält,
F i g. 5 einen Synchronimpulsabtrennkreis (Amplitu-

ge (26) einen Widerstand (88) enthält.

3. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Gatterelektrode (22) und den Quellenbereich (16) ein zweiter Widerstand (56) geschaltet ist und daß zwischen den Eingangskreis (60, 62) und die Gatterelektrode (22) ein Kondensator (58) geschaltet ist.

4. Verstärkerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des zweiten Widerstandes (56) und des Kondensators (58) zusammen mit dem gleichrichtenden Übergang (66) zwischen dem Quellenbereich (16) und der Unterlage (26) eine Spitzengleichrichterschaltung bilden, die an dem zweiten Widerstand (56) eine Spannung erzeugt, deren Höhe von dem Pegel der dem Eingangskreis zugeführten Signale abhängt.