DE1293903B - Integrated semiconductor circuit arrangement with thermally coupled circuit elements - Google Patents

Integrated semiconductor circuit arrangement with thermally coupled circuit elements

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DE1293903B
DE1293903B DET24202A DET0024202A DE1293903B DE 1293903 B DE1293903 B DE 1293903B DE T24202 A DET24202 A DE T24202A DE T0024202 A DET0024202 A DE T0024202A DE 1293903 B DE1293903 B DE 1293903B
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stage
circuit arrangement
integrated semiconductor
collector
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Evans Lee Leland
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Texas Instruments Inc
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Description

1 21 2

Die Erfindung betrifft eine integrierte Halbleiter- elemente sowie bezüglich des Einsatzes dieser Schalschaltungsanordnung mit mehreren auf oder in einem tungselemente in der Schaltung.
Halbleiterplättchen angeordneten Schaltungselemen- Besonders vorteilhaft wirkt sich die vorliegendeThe invention relates to an integrated semiconductor element and to the use of this switching circuit arrangement with a plurality of processing elements on or in one in the circuit.
Circuit elements arranged on semiconductor wafers are particularly advantageous

ten, bei der zur Steuerung des Arbeitspunktes der Anordnung der Schaltungselemente bei Anwendung Schaltungsanordnung mindestens zwei Schaltungs- 5 auf wenigstens zweistufige Transistorverstärker aus; so elemente vorgesehen sind, die zur Erzeugung eines ist es bei einem Transistorverstärker mit wenigstens elektrischen Rückkopplungssignals in thermischem einem in dem Halbleiterplättchen gebildeten Tran-Kontakt miteinander stehen. sistor in der ersten Stufe sowie einem im Ausgangth, in the case of controlling the operating point of the arrangement of the circuit elements in application Circuit arrangement at least two circuit 5 based on at least two-stage transistor amplifiers; so elements are provided, which is used to generate a transistor amplifier with at least one electrical feedback signal in a thermal tran contact formed in the semiconductor die stand together. sistor in the first stage and one in the output

Es ist schon eine Halbleiterschaltungsanordnung eines Transistors der zweiten Stufe vorgesehenen Arbekanntgeworden, die der thermischen Stabilisierung io beitswiderstand gemäß einem weiteren Merkmal der des Arbeitspunktes eines Transistors mit Hilfe einer Erfindung möglich, eine thermische Stabilisierung mit Halbleiterdiode dient. Zu diesem Zweck ist bei der den ohnehin notwendigen Schaltungselementen dabekannten Anordnung auf einem die Basis des Tran- durch zu erreichen, daß dieser Arbeitswiderstand sistors bildenden Halbleiterplättchen im Abstand von thermisch mit dem Transistor der ersten Stufe geden Elektroden des Transistors eine Emitterzone der 15 koppelt wird. Weist die zweite Stufe keinen beson-Diode angeordnet, so daß die Diode über das Halb- deren Arbeitswiderstand auf, so kann die thermische leiterplättchen in wärmeleitender Verbindung mit der Stabilisierung der ersten beiden Stufen ohne Mehr-Basiszone des Transistors steht. Bei einer Tempera- aufwand an Bauelementen in besonders einfacher turänderung der Anordnung, d. h. insbesondere des Weise durch eine thermische Ankopplung der Kollek-Halbleiterplättchens, ändert sich infolge der thermi- ao torzone der zweiten Transistorstufe an die erste Transchen Kopplung zwischen Transistor und Diode die sistorstufe erzielt werden.A semiconductor circuit arrangement of a transistor of the second stage provided is already known, that of the thermal stabilization io work resistance according to a further feature of the of the operating point of a transistor with the help of an invention possible with thermal stabilization Semiconductor diode is used. For this purpose, the circuit elements which are necessary anyway are known Arrangement on a the base of the trans- through to achieve that this work resistance sistor-forming semiconductor wafers at a distance from thermally geden with the transistor of the first stage Electrodes of the transistor an emitter zone of the 15 is coupled. The second stage has no special diode arranged so that the diode over the half-load resistance on, so can the thermal Conductor plate in a thermally conductive connection with the stabilization of the first two stages without a multi-base zone of the transistor. In the case of a temperature requirement on components, this is particularly simple change of arrangement, d. H. in particular by thermal coupling of the collector semiconductor wafers, changes due to the thermal ao gate zone of the second transistor stage to the first transchen Coupling between transistor and diode the transistor stage can be achieved.

Leitfähigkeit der Diode ebenso wie die Leitfähigkeit Weitere vorteilhafte Ausbildungen von Schaltungs-Conductivity of the diode as well as the conductivity Further advantageous designs of circuit

des Emitter-Basis-Bereichs des Transistors; die Schal- anordnungen nach der Erfindung ergeben sich aus tung ist so gestaltet, daß durch die temperaturabhän- den Patentansprüchen und/oder zusammen mit der gige Änderung des Spannungsabfalles an der Diode as nachfolgenden Beschreibung, die der Erläuterung die Emitter-Basis-Vorspannung des Transistors kon- einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsstant gehalten und so der Arbeitspunkt des Tran- beispiele der Erfindung dient. Es zeigt
sistors thermisch stabilisiert wird. F i g. 1 ein schematisches Schaltbild eines gemäßthe emitter-base region of the transistor; The circuit arrangements according to the invention result from the device is designed in such a way that the emitter-base bias of the transistor is explained by the temperature-dependent claims and / or together with the change in the voltage drop across the diode as the following description Some of the embodiments shown in the drawing are kept constant and the operating point of the example serves the invention. It shows
sistor is thermally stabilized. F i g. 1 is a schematic circuit diagram of an according to

Nachteilig wirkt sich bei dieser bekannten Anord- der Erfindung stabilisierten Verstärkers,
nung jedoch die hierbei unvermeidbare elektrische 30 F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines auf Kopplung zwischen Diode und Transistor über das einem Halbleiterwiderstand angeordneten Transistors, n- oder p-leitende Plättchen aus, das die Basis des wie er z. B. in der Schaltung gemäß Fig. 1 verwendet Transistors und die zweite Elektrode der Diode bildet. werden kann,The disadvantage of this known arrangement of the stabilized amplifier is that
tion, however, the unavoidable electrical 30 F i g. 2 is a perspective view of a transistor, n- or p-conducting plate, arranged on coupling between diode and transistor via the transistor, n- or p-conducting plate, which is the base of the, as it is e.g. B. used in the circuit of FIG. 1 transistor and forms the second electrode of the diode. can be,

Infolge der temperaturabhängigen elektrischen Leit- F i g. 3 ein schematisches Schaltbild eines weiterenAs a result of the temperature-dependent electrical conduction F i g. 3 is a schematic circuit diagram of another

fähigkeit des Halbleiterplättchens ändert sich diese 35 gemäß der Erfindung ausgebildeten Verstärkers,
Kopplung außerdem auch bei Temperaturschwan- F i g. 4 eine perspektivische Ansicht eines Ausf üh-ability of the semiconductor die changes this 35 amplifier designed according to the invention,
Coupling also with temperature fluctuations. 4 a perspective view of an embodiment

kungen. rungsbeispiels der Schaltung gemäß F i g. 3 als inte-kungen. example of the circuit according to FIG. 3 as an inte-

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, grierte Schaltung,The invention is now based on the object, integrated circuit,

eine Halbleiterschaltungsanordnung der eingangs er- F i g. 5 einen Schnitt durch die integrierte Schaltunga semiconductor circuit arrangement of the initially fig. 5 shows a section through the integrated circuit

wähnten Art so auszubilden, daß trotz möglichst 40 gemäß F i g. 4 nach Linie 5-5 dieser Figur und
enger thermischer Kopplung der beiden Schaltungs- F i g. 6 einen Schnitt durch die integrierte Schaltungmentioned type in such a way that, in spite of the possible 40 according to FIG. 4 along line 5-5 of this figure and
close thermal coupling of the two circuit F i g. 6 shows a section through the integrated circuit

elemente deren elektrische Kopplung vollständig ver- nach Linie 6-6 der F i g. 4.elements whose electrical coupling is completely different according to line 6-6 in FIG. 4th

mieden wird. Diese Aufgabe wird nach der Erfin- Der in F i g. 1 dargestellte Verstärker eignet sichis avoided. According to the inventor, this task is carried out in FIG. 1 shown amplifier is suitable

dung dadurch gelöst, daß die Schaltungselemente besonders für die Erzielung hoher Verstärkungsgrade, durch eine Schicht hoher Impedanz in oder am Halb- 45 Ein gegebenenfalls mit einer niederfrequenten Wechleiterplättchen elektrisch voneinander getrennt sind selstromsignalquelle verbundener Eingangsanschluß und im wesentlichen über dieses Halbleiterplättchen 10 liegt an der Basis eines Transistors 11 in einer in thermischem Kontakt miteinander stehen. Da hier ersten Verstärkerstufe. Der Kollektor dieses Trandie Wahl unter den Materialien für die Schicht hoher sistors 11 ist über einen Belastungswiderstand 13 an Impedanz verhältnismäßig frei getroffen werden 50 eine an einer positiven Spannung liegende Leitung kann, ermöglicht die Erfindung die Auswahl eines 12 angeschlossen, während der Emitter über einen Werkstoffs verhältnismäßig guter Temperaturleit- Emitterwiderstand 15 sowie eine Leitung 14 an einer fähigkeit bei gleichzeitig guten elekrischen Isolie- negativen Spannung liegt. Die Basis des Transistors rungseigenschaften, so daß eine Rückkopplung ge- 11 ist über einen geeigneten Vorspannungswiderstand ringer Trägheit bei vollständiger elektrischer Isolie- 55 16 geerdet, so daß diese Stufe in einem annehmbaren rung der beiden Schaltungselemente voneinander er- linearen Bereich der Transistorcharakteristik arbeitet, reicht werden kann, was gerade bei integrierten Schal- Ein an den Eingangsanschluß 10 angelegtes Signal errungen besonders ins Gewicht fällt. Wird die Schicht scheint in verstärkter Form am Kollektor des Tranhoher Impedanz von einem pn-übergang gebildet, so sistors 11 und wird über eine Zenerdiode 17 an die kann im Vergleich zu der bekannten Schaltungsanord- 60 Basis eines Transistors 18 einer zweiten Verstärkernung eine wesentlich dichtere Packung der einzelnen stufe angekoppelt. Die Zenerdiode wird an Stelle Schaltungselemente vorgenommen werden, ohne daß einer Kapazität als Kopplungselement verwendet, da die Gefahr besteht, daß diese elektrisch nicht ein- sie in einer integrierten Schaltung leichter herzustelwandfrei voneinander getrennt sind. Dieser Vorteil ist len ist. Der Sperrspannungsabfall an dieser Diode 17 bei integrierten Schaltungen von ausschlaggebender 65 reduziert den relativ hohen Gleichstrompegel an dem Bedeutung. Schließlich gibt die erfindungsgemäße Kollektor der ersten Stufe auf eine annehmbare Höhe Lehre eine große Freiheit in der Gestaltung der bei- für die Basisvorspannung der zweiten Stufe. Der Emitden thermisch miteinander gekoppelten Schaltungs- ter des Transistors 18 ist unmittelbar mit der Leitungdung solved in that the circuit elements are especially designed to achieve high levels of gain, by a layer of high impedance in or on the half-45 A, possibly with a low-frequency switch conductor plate The input terminal connected to the self-current signal source is electrically isolated from one another and substantially above this semiconductor die 10 is connected to the base of a transistor 11 in a are in thermal contact with each other. Since here first amplifier stage. The collector of this Trandie Choice among the materials for the layer of high sistor 11 is via a load resistor 13 on Impedance can be made relatively freely 50 a line connected to a positive voltage can, the invention allows the selection of a 12 connected while the emitter has a Material relatively good temperature control emitter resistor 15 and a line 14 on one ability with good electrical isolation at the same time. The base of the transistor tion properties so that feedback is possible via a suitable bias resistor low inertia with complete electrical insulation 55 16 grounded, so that this level in an acceptable tion of the two circuit elements from one another in the linear range of the transistor characteristic works, can be sufficient, which is achieved just with integrated switching A signal applied to the input terminal 10 is particularly significant. If the layer appears to be formed in an amplified form at the collector of the tranhoher impedance by a pn junction, so sistor 11 and is connected to the via a zener diode 17 can in comparison to the known circuit arrangement 60 base of a transistor 18 of a second amplification a much closer packing of the individual stages is coupled. The zener diode will be in place Circuit elements are made without using a capacitance as a coupling element, since there is a risk that this will not be able to be produced electrically without being easier to manufacture in an integrated circuit are separated from each other. This advantage is len is. The reverse voltage drop across this diode 17 on integrated circuits of critical 65 reduces the relatively high DC level at the Meaning. Finally, the collector according to the invention gives the first stage to an acceptable level Teach a great freedom in the design of the two basic prestressing of the second stage. The Emitden The thermally coupled circuit ter of the transistor 18 is directly connected to the line

3 43 4

14 verbunden, während der Kollektor über einen Be- Lot- oder Fließgas, auf der Widerstandsstange 1914, while the collector is connected to the resistance rod 19 via a loading solder or flowing gas

lastungswiderstand 19 mit der Leitung 12 verbunden elektrisch isoliert angeordnet. Das Plättchen 25 kann,load resistor 19 connected to the line 12 is arranged electrically insulated. The plate 25 can,

ist. Der Abnahme der verstärkten Signale dient ein wie abgebildet, ein Mesatransistor sein, wobei dieis. A mesa transistor serves to decrease the amplified signals as shown, whereby the

Ausgangsanschluß 20. Basis- und die Emitterleitungen an dem Basis- undOutput terminal 20. Base and emitter lines on the base and

Da bei dem Verstärker gemäß F i g. 1 eine Gleich- 5 dem Emitterstreifen 26, 27 an der Oberfläche desSince in the amplifier according to FIG. 1 an equal 5 to the emitter strips 26, 27 on the surface of the

Stromgegenkopplung verwendet wird, kann eine kleine Mesatransistors befestigt sind. An der OberflächeCurrent negative feedback is used, a small mesa transistor can be attached. On the surface

Änderung der Größe des Eingangssignals oder des des Plättchens 25 ist im Abstand von dem MesaChange in the magnitude of the input signal or that of the wafer 25 is spaced from the mesa

Arbeitspunkts des Transistors 11 den Transistor 18 ferner noch ein Kollektorkontakt 28 angeordnet. DerAt the operating point of the transistor 11, the transistor 18 also has a collector contact 28 arranged. Of the

in den Sättigungs- oder Abschaltbereich treiben. Ein Transistor 21 könnte auch gegebenenfalls auf demdrive into saturation or shutdown range. A transistor 21 could also optionally be on the

weiterer in Gegenschaltung mit dem Transistor 11 io Widerstand 22 dadurch angeordnet sein, daß dasfurther be arranged in opposition to the transistor 11 io resistor 22 that the

verbundener Transistor 21 ist thermisch mit einem diesen Transistor bildende Halbleiterplättchen mitconnected transistor 21 is thermally connected to a semiconductor wafer forming this transistor

Widerstand 22 gekoppelt, um einen Bezugspunkt für der den Widerstand in ähnlicher Weise wie in F i g. 2Resistor 22 coupled to a reference point for the resistance in a manner similar to that in FIG. 2

die Stabilisierung zu schaffen. Der Transistor 21 wird bildenden Halbleiterstange verbunden ist. Ein Wider-to create the stabilization. The transistor 21 is connected forming the semiconductor rod. A cons

durch einen Widerstand 23 auf einen ausgewählten stand und sein zugehöriger Transistor können auchby a resistor 23 to a selected stand and its associated transistor can also

Arbeitspunkt vorgespannt, der zwischen Basis und 15 in dem gleichen Plättchen aus monokristallinem SiIi-Working point biased between base and 15 in the same plate made of monocrystalline SiIi-

Erde angeordnet ist. Der Widerstand 23 kann ge- zium gebildet werden, wobei beide durch pn-Über-Earth is arranged. The resistor 23 can be formed, both of which are

gebenenfalls den gleichen Wert wie der Widerstand gänge elektrisch voneinander getrennt werden. Alspossibly the same value as the resistance gears are electrically isolated from each other. as

16 aufweisen, um so einen ausgeglichenen Stromkreis Transistoren können aber auch beispielsweise Dop-16, in order to create a balanced circuit, but transistors can also be used, for example,

zu schaffen. peldiffusions-Planartransistoren verwendet werden.to accomplish. peldiffusion planar transistors are used.

Wenn im Betrieb der Widerstand 19 infolge der ao In F i g. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einerIf, during operation, the resistor 19 as a result of the ao In F i g. 3 is another embodiment of a

Sättigung des zweiten Transistors 18 zuviel Strom er- erfindungsgemäßen Schaltung dargestellt, bei der eineSaturation of the second transistor 18 too much current he circuit according to the invention shown in which a

hält, erfolgt hierdurch eine Erwärmung des Tran- Wärmegegenkopplung dazu dient, um die Tempera-holds, this results in a heating of the tran- Heat counter coupling serves to keep the temperature

sistors 11, so daß für einen konstanten Strom die tür einer integrierten Halbleiterschaltungsanordnungsistor 11, so that the door of a semiconductor integrated circuit arrangement for a constant current

Basis-Emitter-Spannung reduziert wird. Der Tran- zu stabilisieren. Dabei wird ein erster Transistor 30Base-emitter voltage is reduced. The tran- to stabilize. In this case, a first transistor 30

sistor 11 nimmt jedoch infolge der erhöhten Tempe- 35 verwendet, der eine Basis 31, einen Emitter 32 undHowever, sistor 11 takes a base 31, an emitter 32 and 35 used due to the increased tempe- rature

ratur mehr Strom auf, und der Transistor 21 führt einen Kollektor 33 hat.rature more current, and the transistor 21 has a collector 33 has.

entsprechend weniger Strom, da diese Transistoren Die Basis 31 ist dabei so vorgespannt, daß der in Gegenschaltung miteinander verbunden sind bzw. Transistor anfänglich leicht unterhalb des Abschalteinen gemeinsamen Emitterwiderstand 15 besitzen. punktes ist. Bei einem Siliziumtransistor würde diese Dieser erhöhte Strom im Widerstand 13 setzt die 30 Vorspannung ungefähr 0,4 Volt betragen. Sie wird Basisvorspannung des zweiten Transistors 18 herab durch einen großen Widerstand 34 und einen wesent- und reduziert den diesen durchfließenden Strom, so lieh kleineren Widerstand 35 geschaffen, die an die daß auf diese Weise eine Gleichstromgegenkopplung positive und die negative Zufuhrleitung 36 bzw. 37 geschaffen wurde. Wird nun der zweite Transistor 18 in Spannungsteileranordnung angeschlossen sind. Der zum Abschaltpunkt getrieben, so nehmen sein KoI- 35 Kollektor 33 ist über einen Widerstand 38 mit der lektorstrom und die Temperatur des Widerstands 19 Leitung 36 verbunden, während der Emitter 32 unab, wodurch der Kollektorstrom im Transistor 11 re- mittelbar an die negative Leitung 37 angeschlossen duziert wird und eine Erhöhung der Vorspannung ist, so daß sich eine mit dem Emitter an Masse des Transistors 18 eintritt, so daß dieser vom Ab- liegende Verstärkerstufe ergibt. Der Kollektor des schaltpunkt weggetrieben wird. Der vom Signal un- 40 ersten Transistors ist weiterhin durch eine Leitung beeinflußte Widerstand 22 wird auf einer von der an- 39 an die Basis des zweiten Transistors 40 angelegten Spannung abhängigen Temperatur gehalten geschlossen. Dieser Transistor hat in gleicher Weise und erwärmt den Transistor 21 entsprechend, so daß eine Basis 41, einen Emitter 42 und einen Kollektor dieser als Norm wirkt. Wenn die Transistoren 11 und 43, wobei der Kollektor und der Emitter über diecorrespondingly less current, since these transistors. point is. At a silicon transistor, this would This increased current in the resistor 13 sets the bias voltage 30 approximately be 0.4 volts. It is base bias of the second transistor 18 down by a large resistor 34 and a substantial and reduces the current flowing through it, so lent smaller resistor 35 created, which in this way creates a direct current negative feedback positive and the negative supply line 36 and 37, respectively became. The second transistor 18 is now connected in a voltage divider arrangement. The driven to cut-off, its Koi- take 35 collector 33 is connected through a resistor 38 with the lecturer current and the temperature of the resistor 19 line 36, while the emitter 32 indepen, whereby the collector current in transistor 11 re- indirectly to the negative line 37 is connected and there is an increase in the bias voltage, so that one occurs with the emitter at ground of the transistor 18, so that this results from the remote amplifier stage. The collector of the switching point is driven away. The resistor 22, which is also influenced by the signal and the first transistor 40 , is closed at a temperature that is dependent on the voltage applied to the base of the second transistor 40. This transistor has in the same way and heats the transistor 21 accordingly, so that a base 41, an emitter 42 and a collector of this acts as a norm. When the transistors 11 and 43, the collector and emitter across the

21 ausgeglichen oder abgeglichen sind, wird die 45 Leitungen 44 und 45 unmittelbar mit den positiven Schaltung einen stationären Vorspannungspunkt auf- und negativen Zufuhrleitungen 36 und 37 verbunden rechterhalten, bei dem die Temperatur des Wider- sind. Die durch die gestrichelte Linie 46 angedeutete stands 19 gleich der Temperatur des Widerstands 22 thermische Rückkopplung wird zwischen dem sich ist; bei gleichen Widerständen hat der Ausgang Erd- an den Kollektor des Transistors 40 anschließenden potential. 50 Bereich und der Masse des Transistors 30 dadurch21 are balanced or balanced, the 45 lines 44 and 45 are connected directly to the positive circuit at a stationary bias point and negative supply lines 36 and 37 are connected to the right, at which the temperature of the resistor are. The indicated by the dashed line 46 stand 19 equal to the temperature of the resistor 22 thermal feedback is between which is; if the resistances are the same, the output has ground potential connected to the collector of transistor 40. 50 area and the mass of transistor 30 thereby

Bei der Schaltung gemäß F i g. 1 verhindert die geschaffen, daß beide Transistoren in einem einzigen thermische Trägheit der Widerstände 19 und 22, daß Siliziumplättchen 50 gemäß F i g. 4 hergestellt sind, sich deren Temperatur dem Wechselstromsignal ent- wie dies weiter unten noch näher beschrieben wird, sprechend ändert. Eine maximale Rückkopplung er- Beim Arbeiten wird der zweite Transistor 40 in gibt sich, wenn die Widerstände ihre Temperatur 55 der Schaltung gemäß F i g. 3 zunächst durch den je Einheit der Leistungsänderung möglichst stark durch den Widerstand 38 und die Leitung 39 fließenändern, den Basis-Emitter-Strom für starke Leitfähigkeit vor-In the circuit according to FIG. 1 prevents the created that both transistors in a single thermal inertia of the resistors 19 and 22 that silicon wafer 50 according to FIG. 4, the temperature of which changes accordingly to the alternating current signal, as will be described in more detail below. A maximum feedback. When working, the second transistor 40 is shown when the resistors have reached their temperature 55 of the circuit according to FIG. 3 initially by changing the flow as much as possible through the resistor 38 and the line 39 per unit of the change in power, the base-emitter current for high conductivity

Bei Ausführung der Schaltung gemäß F i g. 1 als gespannt. Infolge seiner Leitfähigkeit erwärmt dieserWhen executing the circuit according to FIG. 1 as excited. As a result of its conductivity, it heats up

integrierte Schaltung können die Widerstände 19 und Transistor 40 das Siliziumplättchen 50 (F i g. 4) imintegrated circuit, the resistors 19 and transistor 40 the silicon wafer 50 (Fig. 4) in the

22 ohne weiteres die Form länglicher, durch pn-Über- 60 Kollektorbereich, und zwar hauptsächlich in der gänge definierter Streifen aus monokirstallinem SiIi- Nähe des Kollektor-Basis-Übergangs. Über das Silizium in Siliziumplättchen haben. In F i g. 2 ist ein ziumplättchen wird die Wärme an den Transistor 30 Beispiel für eine geeignete Anbringung des Tran- weitergegeben. Hierdurch ergibt sich eine Reduziesistors 11 auf einer Halbleiterstange dargestellt, die rung der Basis-Emitter-Spannung, die notwendig ist, den Widerstand 19 bildet. Dieser Transistor weist 65 um den Transistor 30 einzuschalten. Die an der Basis ein Plättchen 25 aus Silizium auf, dessen Hauptteil 31 vorhandene Spannung wird durch den Spannungsden Kollektorbereich bildet. Das Plättchen ist mittels teiler konstant gehalten, so daß der Kollektorstrom eines Zementes oder Klebstoffes, wie beispielsweise zu fließen beginnt, wenn die Temperatur bzw. die22 easily takes the form of elongated, through pn-over 60 collector area, mainly in the defined stripes of monocrystalline silicon near the collector-base transition. About the silicon have in silicon wafers. In Fig. 2 is a zium plate, the heat is transferred to transistor 30 Example of a suitable attachment of the tran- passed. This results in a reduction transistor 11 shown on a semiconductor rod, the tion of the base-emitter voltage, which is necessary the resistor 19 forms. This transistor has 65 to turn transistor 30 on. The one at the base a wafer 25 made of silicon, the main part 31 of which is stressed by the stress Collector area forms. The plate is kept constant by means of a divider, so that the collector current of a cement or adhesive, such as begins to flow when the temperature or the

Leitfähigkeit des Transistors 30 einen Punkt erreicht, an dem die feste Basisspannung ausreicht, um ihn einzuschalten. Hierdurch wird die Spannung in der Leitung 39 herabgesetzt, wodurch auch der Basis-Emitter-Vorspannungsstrom für den Transistor 40 reduziert wird. Im Transistor 40 nimmt daher der Kollektorstrom und somit die Temperatur des Kollektorbereichs ab, so daß der Wärmestrom zum Transistor 30 ebenfalls reduziert wird. Damit hat die Schaltung die Tendenz, sich an einem Arbeitspunkt mit einer Temperatur von beispielsweise 125° C zu stabilisieren, bei dem die Temperatur des Plättchens 50 derart ist, daß der Transistor 30 leicht zum leitenden Bereich hin vorgespannt ist und der Transistor 40 stark leitet.Conductivity of transistor 30 reaches a point where the fixed base voltage is sufficient to hold it to turn on. This reduces the voltage on line 39, thereby reducing the base-emitter bias current for transistor 40 is reduced. In transistor 40, the collector current and thus the temperature of the collector area therefore increase from, so that the heat flow to transistor 30 is also reduced. So the Circuit tends to be at an operating point with a temperature of, for example, 125 ° C stabilize, at which the temperature of the chip 50 is such that the transistor 30 is easy to conduct Area is biased and the transistor 40 conducts heavily.

In dem Plättchen SO ist ferner eine Zenerdiode 51 (F i g. 4) so vorgesehen, daß die stabile Temperatur der Unterlage verwendet werden kann, um eine stabile Bezugsspannung zu schaffen. Die Zenerdiode 51 kann außen an eine Stromquelle angeschlossen und ao in Sperrichtung jenseits des Zenerdurchschlagpunktes vorgespannt werden. Der Spannungsabfall über der Diode ist konstant, da die Temperatur der Diode verhältnismäßig konstant ist. Gegebenenfalls können natürlich an Stelle der Zenerdiode auch andere Bauelemente als Bezugselement verwendet werden.A Zener diode 51 (FIG. 4) is also provided in the plate SO in such a way that the stable temperature the pad can be used to create a stable reference voltage. The zener diode 51 can be connected to a power source outside and ao in reverse direction beyond the Zener breakdown point be biased. The voltage drop across the diode is constant because of the temperature of the diode is relatively constant. If necessary, other components can of course also be used instead of the Zener diode can be used as a reference element.

Gemäß Fig.4 und den Schnittdarstellungen der Fig.5 und 6 kann die ganze Temperaturstabilisierungsschaltung in Planarform durch Anwendung üblicher Verfahren mit Oxydabdeckung hergestellt werden. Die Transistoren 30 und 40 sind hier dreifach diffundierte npn-Transistoren, wobei die Kollektoren, Basen und Emitter durch aufeinanderfolgende Diffusionsstufen mit einem p-leitenden Plättchen 50 in der angegebenen Reihenfolge gebildet wurden. Die Zenerdiode 51 könnte gegebenenfalls wie ein Transistor ausgebildet sein, jedoch würden dann nur der Basis- und der Emitterbereich als aktiver Teil verwendet werden, und der Teil, der in einem Transistor den Kollektor bildet, würde hier zur elektrischen Isolierung der Diode vom übrigen Stromkreis dienen. Die Widerstände sind gemäß der Zeichnung in dem gleichen Plättchen 50 wie die Transistoren und die Diode hergestellt, könnten jedoch auch in einem getrennten Plättchen angeordnet sein. Die Widerstände sind als langgestreckte p-leitende, diffundierte Bereiche ausgebildet, die gleichzeitig mit dem Basisbereich des Transistors hergestellt werden. Die Widerstände sind gegeneinander und vom übrigen Stromkreis durch η-leitende Bereiche isoliert, die gleichzeitig mit den Kollektoren der Transistoren gebildet werden. Zwischen den verschiedenen Schaltungselementen können Zwischenverbindungen, wie dargestellt, durch Leitungen hergestellt werden. Gegebenenfalls könnten auch Verbindungen durch Aufdampfen von Aluminium in entsprechenden Formen oben auf dem Siliziumoxydüberzug gebildet werden, der nach den Diffusionen auf dem Plättchen verbleibt. Das Plättchen 50 ist mit Hilfe eines Klebemittels, beispielsweise eines Lötglases, auf einer wärmeisolierenden Platte 52 angebracht, die beispielsweise ein keramisches Plättchen sein kann. Diese dient dazu, die für das Arbeiten der Schaltung erforderliche Energie auf einem Minimum zu halten.According to FIG. 4 and the sectional views of FIGS. 5 and 6, the entire temperature stabilization circuit can be made in planar form using conventional oxide capping techniques. The transistors 30 and 40 are triple diffused npn transistors, the collectors, Bases and emitters through successive diffusion stages with a p-type plate 50 in were formed in the specified order. The zener diode 51 could possibly be like a transistor be formed, but then only the base and emitter regions would be used as the active part and the part that forms the collector in a transistor would become electrical here Isolate the diode from the rest of the circuit. The resistors are according to the drawing in the same die 50 as the transistors and the diode, but could also be made in a separate one Be arranged platelets. The resistors are as elongated p-type, diffused areas formed simultaneously with the base region of the transistor. the Resistors are isolated from each other and from the rest of the circuit by η-conductive areas, the are formed simultaneously with the collectors of the transistors. Between the various circuit elements Interconnections, as shown, can be made by cables. Possibly Connections by vapor deposition of aluminum in appropriate forms could also be possible formed on top of the silica coating that remains on the wafer after diffusions. The plate 50 is with the aid of an adhesive, for example a soldering glass, on a heat-insulating plate 52 attached, which can be, for example, a ceramic plate. This is used to keep the energy required for the circuit to work to a minimum.

Claims (10)

65 Patentansprüche:65 claims: 1. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung mit mehreren auf oder in einem Halbleiterplättchen angeordneten Schaltungselementen, bei der zur Steuerung des Arbeitspunktes der Schaltungsanordnung mindestens zwei Schaltungselemente vorgesehen sind, die zur Erzeugung eines elektrischen Rückkopplungssignals in thermischem Kontakt miteinander stehen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schaltungselemente durch eine Schicht hoher Impedanz in oder am Halbleiterplättchen elektrisch voneinander getrennt sind und im wesentlichen über dieses Halbleiterplättchen im thermischen Kontakt miteinander stehen.1. Integrated semiconductor circuit arrangement with a plurality of on or in a semiconductor wafer arranged circuit elements, in the case of the control of the operating point of the circuit arrangement at least two circuit elements are provided for generating an electrical feedback signal in thermal Be in contact with each other, thereby characterized in that these circuit elements are covered by a high impedance layer in or are electrically isolated from one another on the semiconductor wafer and substantially over this semiconductor wafer are in thermal contact with one another. 2. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit wenigstens einem in dem Halbleiterplättchen gebildeten Transistor in der ersten Stufe sowie einem im Ausgang eines Transistors der zweiten Stufe vorgesehenen Arbeitswiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Arbeitswiderstand (19) thermisch mit dem Transistor (11) der ersten Stufe gekoppelt ist.2. Integrated semiconductor circuit arrangement according to claim 1 with at least one in the Semiconductor wafer formed transistor in the first stage and one in the output of a transistor the second stage provided working resistance, characterized in that this Working resistor (19) is thermally coupled to the transistor (11) of the first stage. 3. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit einer ersten und einer zweiten Transistorstufe, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorzone (43) der zweiten Transistorstufe (40) thermisch mit der ersten Transistorstufe (30) gekoppelt ist.3. Integrated semiconductor circuit arrangement according to claim 1, having a first and a second Transistor stage, characterized in that the collector zone (43) of the second transistor stage (40) is thermally coupled to the first transistor stage (30). 4. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitswiderstand ein langgestreckter Bereich monokristallinen Halbleitermaterials ist.4. Integrated semiconductor circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the working resistance is an elongated area of monocrystalline semiconductor material. 5. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Transistoren (30, 40) in einem einzigen Halbleiterplättchen (50) nebeneinander angeordnet sind und zumindest der Kollektorbereich (43) des Transistors (40) der zweiten Stufe den Basis- und Emitterbereich (41 bzw. 42) dieses Transistors umgibt.5. Integrated semiconductor circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that that both transistors (30, 40) in a single semiconductor wafer (50) side by side are arranged and at least the collector region (43) of the transistor (40) of the second stage surrounds the base and emitter region (41 and 42, respectively) of this transistor. 6. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Transistor der ersten Stufe über einen Kollektorwiderstand an einer Gleichspannungsquelle liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des Transistors (18; 40) der zweiten Stufe zwischen Kollektor und Kollektorwiderstand (13; 38) an die erste Stufe angekoppelt ist.6. Integrated semiconductor circuit arrangement according to one of claims 2 to 5, wherein the The transistor of the first stage is connected to a DC voltage source via a collector resistor, characterized in that the control electrode of the transistor (18; 40) of the second stage is between Collector and collector resistor (13; 38) is coupled to the first stage. 7. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe in Gegenschaltung zum ersten Transistor (11) ein zweiter Transistor (21) vorgesehen ist, dessen Kollektor direkt und dessen Emitter zusammen mit dem Emitter des ersten Transistors über einen gemeinsamen Emitterwiderstand (15) an der Gleichspannungsquelle liegt, und daß ein Bezugswiderstand (22) an eine Stromquelle angeschlossen ist, der thermisch mit dem zweiten Transistor (21) der ersten Stufe gekoppelt ist.7. Integrated semiconductor circuit arrangement according to one of claims 2 to 6, characterized in that that in the first stage in opposition to the first transistor (11) a second Transistor (21) is provided, the collector of which is directly and the emitter together with the Emitter of the first transistor via a common emitter resistor (15) on the DC voltage source and that a reference resistor (22) is connected to a current source which is thermally connected to the second transistor (21) the first stage is coupled. 8. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung nach Anspruch?, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugswiderstand (22) von der gleichen Größenordnung wie der Arbeitswiderstand (19) des Transistors (18) der zweiten Stufe ist.8. Integrated semiconductor circuit arrangement according to claim ?, characterized in that the reference resistance (22) of the same order of magnitude as the working resistance (19) of the Transistor (18) of the second stage. 9. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (18) der zweiten Stufe über eine jenseits der Zenersparmung betriebene Zenerdiode (17) an den Kollektor des9. Integrated semiconductor circuit arrangement according to one of claims 6 to 8, characterized in that that the transistor (18) of the second stage via a Zener diode (17) operated on the other side of the Zener energy to the collector of the ersten Transistors (11) der ersten Stufe angekoppelt ist.first transistor (11) of the first stage is coupled. 10. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (31) des Transistors (30) der ersten Stufe an einer festen Vorspannung liegt.10. Integrated semiconductor circuit arrangement according to one of claims 2 to 9, characterized in that that the base (31) of the transistor (30) of the first stage at a fixed bias lies. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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