DE1464997B1

DE1464997B1 - Mehrstufige,rueckgekoppelte,integrierte Kaskaden- oder Hintereinanderschaltung von Duennschicht-Feldeffekttransistoren

Info

Publication number: DE1464997B1
Application number: DE19641464997D
Authority: DE
Inventors: Dill Johann G
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1963-12-02
Filing date: 1964-09-01
Publication date: 1970-03-19
Also published as: SE311935B; US3265981A; GB1069924A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrstufige, (vgl. die Zeitschrift »Elektronorm«, Bd. 21 [1967],

rückgekoppelte, integrierte Kaskaden- oder Hinter- H. 11, S. 481 bis 489). Im Vergleich mit den Flächen-

einanderschaltung von Dünnschicht-Feldeffekttran- kontakten aufweisenden Halbleiteranordnungen, bei

sistoren auf einem gemeinsamen Träger, von denen denen die in dem Halbleiterkörper bereits vorhandenen

wenigstens einer mehrere Gattelektroden aufweist. 5 Ladungsträger über die zwischen Bereichen entgegen-

Zur Verbesserung der Stabilität, zur Verminderung gesetzten Leitfähigkeitstyp vorhandene Sperrschicht des Rauschens und des Klirrfaktors, zum Einstellen injiziert werden, sind bei Dünnschicht-Feldeffektbestimmter Eingangs- und Ausgangsimpedanzen, zur transistoren Ladungsträger normalerweise in dem Regelung der Frequenzcharakteristik und zur Erzielung Halbleitermaterial nicht vorhanden, sondern werden in weiterer vorteilhafter Wirkungen finden Rückkopp- ίο diesen Körper von einer Elektrode injiziert, deren lungen in der Elektronik in weitestem Maße Anwen- Werkstoff eine geringere Austrittsarbeit aufweist als dung. Nach dem Prinzip der Rückkopplung wird ein der Halbleiterkörper. Für eine vollständige Behand-Teil der Ausgangsspannung oder des Ausgangs- lung der Dünnschicht-Feldeffekttransistoren wird auf Stromes eines elektrischen Netzwerkes zurückgeführt einen Aufsatz verwiesen, der von P. K. We im er und der Eingangsspannung oder dem Eingangsstrom 15 unter dem Titel »The TFT-A New Thin-Film Trandes Netzwerkes überlagert. Es ist bekannt, daß bei sistor« in der Zeitschrift »Proceedings of the I. R. Ε.«, einem Netzwerk mit dem Gewinnt und dem Ver- Bd.50(1962), H.6,S.1462bisl469,veröffentlichtwurde. hältnis β von Rückkopplungsspannung zur Ausgangs- Mit dem Erscheinen des oben behandelten Dünnspannung des Netzwerkes der Gesamtgewinn A' des schicht-Feldeffekttransistors entstand ein verstärktes mit der Rückkopplung versehenen Netzwerkes 20 Interesse nach integrierten Festkörperschaltungen, bei A' = A/(1—Aß) wird. Ein in der Technik übliches denen alle Komponenten eines elektrischen Kreises Mittel zur Erzeugung der erwünschten Rückkopplung vollständig auf einem festen Materialstreifen zubesteht darin, an den Ausgang des Netzwerkes einen sammengefaßt sind. Dies liegt daran, daß die Zuohmschen Spannungsteiler anzuschließen und die sammenfassung aktiver Elemente mit den passiven Anzapfung des Spannungsteilers an den Eingang des 25 Leitern, Widerständen, Kondensatoren und Indukti-Netzwerkes zurückzuführen. vitäten einer Schaltung eines der brennendsten

Bei der Anwendung der genannten Art eines Rück- Probleme auf dem Gebiet der Mikroschaltungen

kopplungskreises besteht das Problem, daß in dem darstellt und der Dünnschicht-Feldeffekttransistor

ohmschen Spannungsteiler erhebliche Leistung ver- weit mehr dazu geeignet ist, in solche Mikroschaltungen

nichtet wird und der Spannungsteiler häufig den 30 einbezogen zu werden als alle vorhergehenden aktiven

Ausgangskreis in unerwünschter Weise belastet. Wenn Elemente. Allerdings ist es in der Dünnschicht-

die Widerstandswerte des Spannungsteilers groß Schaltungstechnik nicht nur schwierig, Widerstände

gemacht werden, um diesen Leistungsverlust zu ver- mit hohen Werten mit der erforderlichen Genauigkeit

mindern, wird die ÄC-Grenzfrequenz des Netzwerkes herzustellen, sondern sie haben auch noch die Tendenz,

entsprechend vermindert. Es wäre deshalb sehr 35 sich im Laufe des Betriebes zu verändern. Eine

wünschenswert, wenn ein Weg gefunden werden weitere Schwierigkeit besteht darin, daß Streukapazi-

könnte, der es ermöglicht, die gewünschte Rück- täten und Streuinduktivitäten eingeführt werden, die

kopplung unter Vermeidung von Spannungsteiler- in vielen Fällen sehr störend wirken, wenn die Werte

anordnungen im Rückkopplungskreis zu erzielen. von Dünnschichtwiderständen groß gemacht werden.

Eine solche Möglichkeit wurde durch die Ent- 4° Das Ausschalten von Rückkopplungswiderständen wicklung der Dünnschicht-Feldeffekttransistoren er- mit großen Werten wird demnach in verstärktem öffnet. Die Wirkungsweise dieser Art von Transistoren Maße wünschenswert, wenn es sich um Dünnschichtberuht in der Steuerung von injizierten Majoritäts- schaltungen handelt und nicht um übliche Schaltungen trägem in einem Halbleitermaterial mit großer mit Vakuumröhren oder normalen Transistoren.
Bandlücke. Die Steuerung erfolgt mit Hilfe einer 45 Es ist demnach das Ziel der vorliegenden Erfindung, isolierten Gattelektrode. Diese Anordnungen sind eine mehrstufige, integrierte Kaskaden- oder Hinterentsprechend Vakuumtrioden, jedoch handelt es sich einanderschaltung von Dünnschicht-Feldeffekttranbei den Dünnschicht-Feldeffekttransistoren um EIe- sistoren zu schaffen, die mit einer Rückkopplung mente aus festen Körpern, deren Komponenten, versehen ist, ohne daß die Notwendigkeit für große einschließlich des Halbleitermaterials und der erf order- 5° Rückkopplungswiderstände besteht,
liehen Elektroden, gewöhnlich durch Aufdampfen auf Dies wird dadurch erreicht, daß die Rückkoppeinen Träger abgeschieden werden. Bei Vakuum- lungsspannung unmittelbar einer speziellen Gatttrioden werden Elektronen von der Kathode emittiert elektrode des ersten Dünnschicht-Feldeffekttransistors und fliegen durch das Vakuum zur Anode. Die Dichte zugeführt und die Größe dieser Gattelektrode so dieses Elektronenstromes kann von einer Gitter- 55 bemessen ist, daß sich der gewünschte Rückkopplungselektrode gesteuert werden, die zwischen Kathode und grad ergibt.

Anode angeordnet ist. Beim Dünnschicht-Feldeffekt- Weitere Vorteile und charakteristische Merkmale

transistor werden Majoritätsträger in den Halbleiter- der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden

körper mittels einer Elektrode injiziert, die üblicher- Beschreibung hervor, in der die in der Zeichnung

weise Emitter genannt wird. Diese Majoritätsträger 60 dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung näher

bewegen sich durch den Halbleiterkörper zu einer beschrieben und erläutert werden. Es zeigt

zweiten Elektrode, die Kollektor genannt wird. Die F i g. 1 ein schematisches Schaltbild, teilweise in

Steuerelektrode, die durch ihre Feldwirkung im Halb- Form eines Blockdiagramms, eines zweistufigen,

leiterkörper die Dichte der Majoritätsträger beein- rückgekoppelten Verstärkers gemäß dem Stande der

flüssen kann, die die Kollektorelektrode erreichen, 65 Technik,

wird Gattelektrode genannt und ist gewöhnlich von F i g. 2 ein schematisches Schaltbild mit gegen-

dem Halbleiterkörper isoliert, um zu verhindern, daß ständlich dargestellten Teilen eines zweistufigen rück-

Majoritätsträger zu der Gattelektrode hinfließen gekoppelten Verstärkers nach der Erfindung,

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Fig. 3 die perspektivische Ansicht einer Dünn- des Feldeffekttransistors an der Kollektorelektrode 24 schicht-Feldeffekttransistoranordnung nach der Er- des zweiten Dünnschicht-Feldeffekttransistors 20 ge-

findung, die als erste Stufe der Schaltung nach F i g. 2 wonnen wird. Um die erforderliche Rückkopplung

verwendbar ist, zu erzeugen, verbindet ein Leiter 30 die Kollektor-

F i g. 4 ein schematisches Schaltbild, teilweise in 5 elektrode 24 des zweiten Dünnschicht-Feldeffekt-Form eines Blockdiagramms, eines Ersatzschaltbildes transistors 20 mit der Gattelektrode 16b des ersten der Schaltung nach Fig. 2, Dünnschicht-Feldeffekttransistors 10.

F i g. 5 eine Draufsicht auf eine integrierte Schal- F i g. 3 zeigt einen bevorzugten Aufbau des ersten

tungsanordnung eines dreistufigen Verstärkers gemäß Dünnschicht-Feldeffekttransistors 10 nach F i g. 2.

einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, *° Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt der Dünn-

F i g. 6 das Ersatzschaltbild des Verstärkers nach schicht-Feldeffekttransistor 10 eine isolierende Grund-

F i g. 5 und platte oder einen Träger 32 aus Glas. Auf den Träger

F i g. 7 das Blockschaltbild eines mehrstufigen sind eine erste und eine zweite elektrisch leitende Verstärkers mit einer Vielzahl von Rückkopplungs- Schicht 12 bzw. 14 aufgebracht, von denen die eine pfaden zur Darstellung der Art und Weise, in der die 15 als Emitterelektrode und die andere als Kollektor-Grundzüge der Erfindung anwendbar sind. elektrode dient. Die Elektroden 12 und 14 sind in

In F i g. 1 ist ein typischer, zweistufiger, rück- einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet gekoppelter Verstärker nach dem Stande der Technik und erstrecken sich zusammen und parallel zueinander dargestellt, der eine erste Verstärkerstufe mit dem längs des Trägers 32 über dessen ganze Länge. Eine Gewinn A₁ und eine zweite Verstärkerstufe mit dem 20 Schicht 34 eines halbleitenden Werkstoffes ist dann Gewinn A₂ aufweist. Die Verstärkerstufen A₁ und A₂ auf den Träger 32 im Bereich zwischen den Elektroden können Vakuumröhren, Transistoren oder andere 12 und 14 aufgetragen. Die Schicht 34 hat eine Dicke, aktive Elemente sein, die den Gewinn zwischen einer die größer ist als die Dicke der Elektroden 12 und 14. Steuerelektrode und einer Ausgangselektrode erzeugen. Dabei überlappen äußere obere Abschnitte der Schicht Die Steuerelektrode der ersten Stufe A₁ empfängt das 25 34 entsprechende Abschnitte der Elektroden 12 und 14. Eingangssignal, während die Ausgangselektrode der Ein für die Schicht 34 bevorzugtes Halbleiterzweiten Stufe A₂ den Gesamtausgang des Verstärkers material ist Kadmiumsulfid; jedoch gibt es andere liefert. Die Lastwiderstände R_Ll und R_Li verbinden geeignete Halbleitermaterialien, die beispielsweise von die Ausgangselektroden der aktiven Elemente A₁ und Verbindungen aus Elementen der II. und VI. Gruppe A₂ mit einer Vorspannungsquelle, die mit +V be- 30 des Periodischen Systems oder aus Verbindungen zeichnet ist. Um die erwünschte Rückkopplung vom von Elementen der III. und V. Gruppe des Periodischen Ausgang zum Eingang zu erzeugen, ist ein Spannungs- Systems gebildet werden. Einige bevorzugte Halbleiterteilernetzwerk, das aus den beiden Serienwiderständen materialien außer Kadmiumsulfid sind Kadmiumtellu- R₂ und R₁ besteht, zwischen die Ausgangselektrode der rid, Kadmiumselenid, Zinksulfid, Zinkselenid, Zinkzweiten Stufe A₂ und Masse gelegt. Der Abgriff zwischen 35 tellurid, Galliumarsenid, Galliumphosphid, Indiumden Widerständen R₁ und R₂ ist dann mit der Steuer- arsenid, Indiumphosphid und Indiumantimonid. Diese elektrode der Eingangsstufe A₁ verbunden. Mit Hilfe Werkstoffe werden in erster Linie wegen ihrer vorteildieser Spannungsteileranordnung wird ein Anteil haften physikalischen Eigenschaften bevorzugt, insbe- ß = RJ(R₁ + Rf₁) der Ausgangsspannung rückge- sondere wegen ihrer thermischen Stabilität und der koppelt und an den Eingang des Verstärkers gelegt. 40 Fähigkeit, aufgedampft und mit Metall plattiert werden Es wurde oben dargelegt, daß in den Widerständen ^₁ zu können.

und R₂ in unerwünschter Weise Leistung vernichtet Die Emitterelektrode 12 besteht aus einem Metall, wird, daß diese Widerstände den Ausgang in hohem das eine niedrigere Austrittsarbeit hat als die HaIb-Maße belasten und die obere Grenzfrequenz des leiterschicht 34, während das Metall, das die Abzugs-Verstärkers herabsetzen. 45 elektrode 14 bildet, eine höhere Austrittsarbeit hat

Eine Rückkopplungsanordnung nach der Erfindung, als die halbleitende Schicht 34. Diese Bedingungen in der die Widerstände R₁ und R₂ nach F i g. 1 können dadurch erfüllt werden, daß die Emittereliminiert worden sind, ist in F i g. 2 dargestellt. elektrode 12 beispielsweise aus Indium und die Wie ersichtlich, weist der als Ausführungsbeispiel Kollektorelektrode 14 beispielsweise aus Gold hergedargestellte Verstärker nach der Erfindung einen 5° stellt werden, wenn das Halbleitermaterial Kadmium-Dünnschicht-Feldeffekttransistor auf, der mit einer sulfid ist. Die Austrittsarbeit von Gold und Indium Emitterelektrode 12, einer Kollektorelektrode 14 und sind 4,8 bzw. 3,8 eV, während die Austrittsarbeit einem Paar voneinander unabhängiger Gattelektroden von Kadmiumsulfid 4,2 eV beträgt. Andere be-16a und 16b ausgebildet ist. Die Kollektorelektrode 14 friedigende Elektrodenwerkstoffe, die Verwendung des Dünnschicht-Feldeffekttransistors 10 ist mit Hilfe 55 finden können, sind Aluminium, Silber, Gallium, eines Leiters 18 mit der Gattelektrode 26 eines zweiten Tellur und Kadmium. Die Elektroden 12 und 14 und Dünnschicht-Feldeffekttransistors 20 verbunden, der die Halbleiterschicht 34 können durch bekannte Aufebenfalls eine Emitterelektrode 22 und eine Kollektor- dampf- und Abdecktechniken gebildet werden, wie elektrode 24 aufweist. Die Kollektorelektroden 14 sie beispielsweise in dem obenerwähnten Aufsatz von und 24 der Dünnschicht-Feldeffekttransistoren 10 60 We i m e r und den darin zitierten Literaturstellen und 20 sind mit einer Vorspannungsquelle verbunden, beschrieben sind.

die über die Widerstände 27 und 28 eine Spannung + V Oben auf der halbleitenden Schicht 34 ist eine

liefert, während die entsprechenden Emitterelektroden Schicht 36 aus isolierendem Werkstoff angeordnet,

12 und 22 der Feldeffekttransistoren 10 und 20 an beispielsweise aus Siliziummonoxyd, auf der wiederum

ein Bezugspotential gelegt sind, das als Masse ange- 65 zwei Gattelektroden 16a und 16b gebildet sind, die

deutet ist. Das Eingangssignal der Schaltung wird der durch einen Spalt 17 getrennt sind. Die Gattelektroden

Gattelektrode 16a des ersten Dünnschicht-Feldeffekt- 16a und 16b bestehen aus einem geeigneten Metall,

transistors 10 zugeführt, während das Ausgangssignal wie z. B. Gold, und können ebenso wie die isolierende

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Schicht 26 durch bekannte Aufdampf- und Abdeck- Der Dünnschicht-Feldeffekttransistor 20, der die

techniken aufgebracht worden sein. Die Breite W der zweite Verstärkerstufe der Schaltung nach F i g. 2

Gattelektroden 16a und 16Z> ist im wesentlichen die bildet, kann den gleichen Aufbau haben wie der

gleiche wie der Abstand zwischen der Emitterelektrode Transistor nach F i g. 3, abgesehen davon, daß dessen

12 und der Kollektorelektrode 14. Die Gesamtlänge 5 Gattelektrode 26 eher als einziges, durchgehendes

der Gattelektroden 16a und 166 ist im wesentlichen Element und nicht als unterteiltes Element ausgebildet

die gleiche wie die Länge der beiden Elektroden 12 ist, wie es bei dem ersten Transistor 10 benötigt wird,

und 14. Der Spalt 17 ist jedoch so angeordnet, daß Der Dünnschicht-Feldeffekttransistor 10 wirkt wie

die Gattelektrode 16 in Abschnitte 16a und 16£ mit zwei voneinander unabhängige, parallelgeschaltete

solchen Längen L' und L" unterteilt ist, daß sich das io Verstärker, von denen der eine unter dem Einfluß der

gewünschte Rückkopplungsverhältnis β ergibt, das Gattelektrode 16 a und der andere unter dem Einfluß

nun durch die Gleichung β = L" J(JJ -j- L") definiert der Gattelektrode \6b steht und die jeweils den Gewinn

ist. Ein typischer Wert von β ist etwa 0,1. Die Weite A₁ und A₁" haben, wobei A₁]A₁" = L'/L" und

des Spaltes 17 ist so klein wie möglich. Es besteht A₁ + A₁" = A₁ ist. A₁ ist der Gewinn, den der

lediglich die Forderung, daß der Spalt weit genug ist, 15 Dünnschicht-Feldeffekttransistor 10 haben würde,

um die Gattelektrode in zwei Abschnitte 16 a und 16 b wenn seine Gattelektrode 16 als ein einziges, durch-

zu unterteilen, die in der Lage sind, eine unabhängige laufendes Stück ausgebildet wäre, das sich über die

Steuerung des Flusses der Majoritätsträger in dem ganze Länge der Emitter- und der Kollektorelektroden

Halbleiterkörper 34 zu gewährleisten, die von der erstrecken würde. Demnach kann die Schaltung nach

Emitterelektrode 12 zu der Kollektorelektrode 14 20 F i g. 2 durch das Ersatzschaltbild nach F i g. 4

fließen. dargestellt werden, in dem R_L ! den Lastwiderstand 27

Es ist ersichtlich, daß der die Gattelektrode bildende und R_Li den Lastwiderstand 28 repräsentiert. Es ist

Film 16 nicht nur in zwei Abschnitte unterteilt werden erkennbar, daß das Eingangssignal in der ersten

kann, sondern daß der Dünnschichttransistor mit so Stufe um den oben definierten Faktor A₁ verstärkt

viel voneinander unabhängigen Gattelementen ver- 25 wird, wobei dann das Ausgangssignal der ersten

sehen werden kann, wie benötigt werden, um die Stufe zur Steuerelektrode der zweiten Stufe geführt

erwünschte Anzahl von Rückkopplungssignalen der wird, die eine Verstärkung um den Faktor A₂ bewirkt,

betreffenden Stufe zuzuführen. Wenn also zwei Das Ausgangssignal von der Stufe A₂ wird auf die

Rückkopplungssignale dem Transistor zugeführt wer- Steuerlektrode 166 der ersten Stufe zurückgekoppelt,

den sollen, müßte er drei voneinander unabhängige 30 die dann eine Verstärkung des rückgekoppelten

Gattelektroden aufweisen, bei drei Rückkopplungs- Signals um den Faktor A₁" bewirkt. So wird also der

Signalen vier unabhängige Gattelemente usw. Gesamtgewinn des Verstärkers nach den F i g. 2 und 4

j CauB A₁ Aj A₁ A₂ (1 P) A₁A₂ . .

~~ eem ~ 1-A₁ ¹A₂ ~ l-A₁A₂ß 1-Α_τΑ₂β

Ein Vergleich der Fig. 1 und 4 offenbart, daß in Metalls wie Gold, Aluminium oder Kupfer aufgebracht, der Schaltung nach F i g. 4 die störenden Wider- um die Leitungen zum Anlegen von Vorspannungen stände R₁ und R₂, die in der Schaltung nach F i g. 1 an die Schaltung zu schaffen, so daß im Betrieb der vorhanden sind, zusammen mit ihren oben beschrie- 40 Leiter 42 auf einem Potential + V und der Leiter 44 benen Nachteilen eliminiert worden sind. Es ist ferner auf Massepotential durch äußere, nicht näher dargezu vermerken, daß der unmittelbare Gewinn des stellte Spannungsquelle gehalten werden kann. Die Eingangssignals in der ersten Stufe der Schaltung den einzelnen Dünnschicht-Feldeffekttransistoren 50, nach F i g. 4 in geringem Maße, nämlich um einen 60 und 70 zugeordneten Kollektorelektroden 52, 62 Faktor von ß, gegenüber dem Gewinn der ersten Stufe 45 und 72 können mit dem leitenden Streifen 42 mit Hilfe der Schaltung nach F i g. 1 reduziert ist, obwohl der jeweils eines Widerstandsstreifens 54, 64 und 74 Umlaufgewinn der beiden Kreise beider Schaltungen elektrisch verbunden sein. Die Widerstände 54, 64 gleich ist. Dies ist jedoch nur eine unbedeutende und 74, die von aufgedampften Chromnickelfilmen Begrenzung im Vergleich zu den großen Vorteilen, gebildet werden können, dienen als Lastwiderstände die durch die Eliminierung des Wirkwiderstände 50 R_L1 , R_L2 und R_LS (F i g. 6) für die Dünnschichtaufweisenden Rückkopplungsnetzwerkes erwachsen. Feldeffekttransistoren 50, 60 und 70. Die jeweiligen

Die im vorstehenden beschriebenen Schaltelemente Emitterelektroden 56, 66 und 76 der Dünnschichtkönnen leicht als integrierte Anordnungen ausgebildet Feldeffekttransistoren sind elektrisch mit dem Massewerden, d.h., daß alle Schaltlemente auf einem einzigen leiter 44 mittels eines leitenden Streifens 57, eines Träger zusammengefaßt sind. Eine solche Anordnung 55 Widerstandsstreifens 67 bzw. eines Widerstandsstreifür einen dreistufigen, rückgekoppelten Verstärker fens 77 verbunden. Der Leiter 57 kann aus dem ist in F i g. 5 dargestellt. Das Ersatzschaltbild dieser gleichen Werkstoff bestehen wie die Leiter 42 und 44, Anordnung zeigt Fig. 6. Bei dem Verstärker nach während die Widerstände 67 und 77 aus dem gleichen den F i g. 5 und 6 sind Dünnschicht-Feldeffekttran- Werkstoff sein können wie die Widerstandsstreifen 54, sistoren 50, 60 und 70 an voneinander entfernten 60 64 und 74. Die Kollektorelektrode 52 des Dünn-Stellen auf der Oberfläche eines isolierenden Trägers 40 schicht-Feldeffekttransistors 50 der ersten Stufe ist gebildet. Die Transistoren 50, 60 und 70 können aus mit der Gattelektrode 68 des Dünnschicht-Feldeffektden gleichen Werkstoffen bestehen wie der Transistor transistors 60 der zweiten Stufe mit HiHe eines leiten-10 und können mit Hilfe der gleichen Bedampfungs- den Streifens 45 verbunden. Ein gleichartiger leitender und Abdecktechniken hergestellt sein, die bei der 65 Streifen 46 verbindet die Kollektorelektrode 62 des Erstellung des Transistors 10 benutzt worden sind. Dünnschicht-Feldeffekttransistors 60 mit der Gatt-Leitende Streifen 42 und 44 von relativ großer Breite elektrode 78 des Dünnschicht-Feldeffekttransistors 70 sind auf den Träger 40 durch Aufdampfen eines der dritten Stufe.

Claims

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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung Verstärkerstufen, die in Kaskade geschaltet und mit ist der Dünnschicht-Feldeffekttransistor 50 der ersten A₁ bis A_e bezeichnet sind. Die Gattelektrode des ersten Stufe ebenso aufgebaut wie der Tranistor 10 nach Dünnschicht-Feldeffekttransitors A₁ kann in drei Fig. 3, d.h., er besitzt eine Hauptgattelektrode 58 a Abschnitte unterteilt sein, von denen der Hauptabschnitt und eine Hilfsgattelektrode 586, die den Gattelektro- 5 gj zum Empfang des Eingangssignals geschaltet ist, den 16a und 166 des Transistors 10 entsprechen. Das während der zweite Gattelektrodenabschnitt g-l zum zu verstärkende Eingangssignal wird mittels eines Empfang des negativen Rückkopplungssignals von der leitenden Streifens 47 der Hauptgattelektrode 58 a zu- dritten Stufe A₃ und der dritte Abschnitt g_t" zum geführt, während das Ausgangssignal von der Kollek- Empfang eines positiven Rückkopplungssignals von torelektrode 72 des Dünnschicht-Feldeffekttransistors io der sechsten Stufe A_e geschaltet ist. Die Längen der 70 der dritten Stufe, das auf dem Ausgangsleiter 48 verschiedenen Gattelektrodenabschnitte sind in Übererscheint, der Hilfsgattelektrode 586 des ersten Tran- einstimmung mit den an Hand F i g. 3 erläuterten sistors 50 über einen leitenden Streifen 49 zugeführt Grundsätzen so gewählt, daß sich für die dem entwird. Die leitenden Streifen 45, 46, 47, 48 und 49 sprechenden Elektrodenabschnitt zugeführten Signale können aus dem gleichen Material bestehen wie die 15 das gewünschte Rückkopplungsverhältnis β ergibt. Leiter 42 und 44, obwohl ihre Breite geringer sein In gleicher Weise ist die Gattelektrode des Dünnfilmkann als die Breite der Leiter 42 und 44 im Hinblick Feldeffekttransistors der zweiten Stufe A₂ in einen darauf, daß sie geringere Ströme führen. Hauptabschnitt g₂ zum Empfang des Ausgangssignals

Zwischen der Hilfsgattelektrode 586 und dem von der Kollektorelektrode der ersten Stufe A₁, eine Rückkopplungsleiter 49 ist ein Koppelkondensator 80 20 erste Hilfsgattelektrode g₂' zum Empfang eines angeordnet, der dadurch hergestellt ist, daß zunächst positiven Rückkopplungssignals von der dritten Stufe auf den Träger 40 ein leitender Abschnitt 82 aufge- A₃ und eine zweite Hilfsgattelektrode g₂" unterteilt, bracht wird, dann auf diesen leitenden Abschnitt an die das negative Rückkopplungssignal von der eine isolierende Schicht und endlich auf die isolierende vierten Stufe A₄, angelegt ist. Die Gattelektrode g₃ der Schicht ein zweiter leitender Überzug 84. Die untere 25 dritten Stufe A₃ ist als einziges Stück ausgebildet, leitende Schicht 82 ist elektrisch mit dem Rück- da an diese Stufe keine Rückkopplungssignale angekopplungsleiter 49 verbunden, während die obere legt werden. Die Gattelektrode der vierten Stute A₄, leitende Schicht 84 mit der Gattelektrode 586 ver- besteht aus zwei Abschnitten, ähnlich wie bei dem bunden ist. Der Rückkopplungskondensator 80, der Dünnschicht-Feldeffekttransistor 10 nach F i g. 3. Die eine größere Kapazität aufweist als die Kapazität der 3° Hauptgattelektrode g₄ empfängt das Signal von der Hilfsgattelektrode, ermöglicht eine gleichstrommäßige Kollektorelektrode der dritten Verstärkerstufe A₃ und Trennung des Ausgangssignals von dem Signal an die Hilfsgattelektrode g₄ ein negatives Rückkoppder Gattelektrode 586, um den Frequenzbereich des lungssignal von der sechsten Verstärkerstufe A₆. Die Verstärkers nach unten zu erweitern. Es sei jedoch Gattelektrode des Dünnschicht-Feldeffektransistors, betont, daß in manchen Fällen, beispielsweise bei 35 der in der fünften Stufe A₅ enthalten ist, ist ebenso einem Gleichstromverstärker, der Kondensator 80 aufgebaut wie die Gattelektrode der Stufe A₄, so daß fortgelassen und die Rückkopplungsleitung 49 un- eine positive Rückkopplung von der sechsten Stufe A₈ mittelbar an die Gattelektrode 586 angeschlossen der Hilfsgattelektrode g_s' des Transistors der Stufe A₅ sein kann. Wenn weiterhin das Eingangssignal auf zugeführt werden kann. Die Endstufe A₆ enthält dem Leiter 47 von einer anderen Schaltung als einer 40 einen Dünnschicht-Feldeffekttransistor, dessen Gattvorhergehenden Verstärkertufe empfangen wird, kön- elektrode g_e als einziges Stück ausgebildet ist.
nen zusätzliche Mittel erforderlich sein, um eine Es ist erkennbar, daß die Grundsätze der vorgeeignete Gleichstromvorspannung zwischen der Gatt- liegenden Erfindung dazu benutzt werden können, elektrode 58 α und der Masseleitung 44 zu erzeugen. um eine Rückkopplung sowohl bei Oszillatoren als

Die geteilte Gattelektrode 58 a, 586 in der Schaltung 45 auch bei Verstärkern zu erzeugen. Beispielsweise kann

nach F i g. 5 wirkt in der gleichen Weise wie die Gatt- die Schaltung nach F i g. 2 in einen Oszillator ver-

elektrode der Schaltung nach F i g. 2 und erzeugt wandelt werden, indem der Widerstand 28 durch

eine Rückkopplung ohne die Notwendigkeit für eine einen Resonanzkreis ersetzt wird, der auf die Frequenz

Wirkwiderstände aufweisende Rückkopplungsschal- abgestimmt ist, auf der der Oszillator schwingen soll,

tung. Es ist jedoch zu beachten, daß im Gegensatz zu 50 und indem der positive Rückkopplungsfaktor β ge-

der zweistufigen Schaltung nach F i g. 2, die wegen nügend groß gemacht ist, um Schwingungen aufrecht-

der Phasenverschiebung von 180° des Signals beim zuerhalten. Die Gattelektrode 16a kann dann dazu

Durchlaufen jeder der Stufen 10 und 20 eine positive benutzt werden, um eine Gleichspannung anzulegen

Rückkopplung erzeugt, bei der dreistufigen Schaltung und eine Temperaturstabilisation zu erzielen,

nach F i g. 5 eine negative Rückkopplung vorhanden 55 ν + ·· u

ist, weil die Phase des Rückkopplungssignals in bezug ratentansprucne:

auf das Eingangssignal insgesamt um 540° verschoben 1. Mehrstufige, rückgekoppelte, integrierte Kas-

ist. kaden- oder Hintereinanderschaltung von Dünn-

Es ist ersichtlich, daß Dünnschicht-Feldeffekt- schicht-Feldeffekttransistoren auf einem gemeintransistoren mit unterteilten Gattelektroden nach der 60 samen Träger, von denen wenigstens einer mehrere Erfindung in einer Vielzahl sehr unterschiedlicher Gattelektroden aufweist, dadurch gekenn-Rückkopplungsanordnungen benutzt werden können. zeichnet, daß die Rückkopplungsspannung Als Beispiel ist noch in F i g. 7 ein sechsstufiger unmittelbar einer speziellen Gattelektrode (166) Verstärker mit mehreren Rückkopplungsschleifen des ersten Dünnschicht-Feldeffekttransistors (10) dargestellt. Rückkopplungsanordnungen dieser Art 65 zugeführt und die Größe dieser Gattelektrode so sind beispielsweise nützlich, um eine gewünschte bemessen ist, daß sich der gewünschte RückStabilität in einem gegebenen Frequenzbereich zu kopplungsgrad ergibt,
erzielen. Der Verstärker nach F i g. 7 umfaßt sechs 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet, daß der Dünnschicht-Feldeffekttransistor (10) der ersten Stufe zwei Gattelektroden aufweist und der ersten Gattelektrode (16a) das Eingangssignal und der zweiten Gattelektrode (16 b) das Rückkopplungssignal zugeführt wird und das Verhältnis (ß) der wirksamen Fläche (L") der zweiten Gattelektrode (16 b) zur Summe der wirksamen Flächen (L' +L") beider Gattelektroden (16 a, 16 b) den Rückkopplungsanteil des Ausgangssignals des Verstärkers bestimmt.

3. Dünnschicht-Feldeffekttransistoren zur Verwendung in der Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterelektroden (12; 22) und die Kollektorelektroden (14; 24) durch einen halbleitenden Werkstoff (34) voneinander getrennt sind und eine niedrigere bzw. höhere Austrittsarbeit aufweisen als dieser Werkstoff.

4. Dünnschicht-Feldeffekttransistor zur Verwendung in der Schaltung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß er zwei Schichten (12 und 14) aus elektrisch leitendem Material aufweist, die im Abstand nebeneinander auf einem isolierenden Träger (32) angeordnet sind, daß auf dem isolierenden Träger (32) zwischen den beiden leitenden Schichten (12 und 14) eine Schicht aus einem halbleitenden Werkstoff (34) angeordnet ist, die dicker ist als die leitenden Schichten und diese Schichten zum Teil überlappt, daß die halbleitende Schicht von einer Isolierschicht (36) bedeckt und auf der Isolierschicht eine weitere leitende Schicht (16 a, 16 έ) angeordnet ist, die sich im wesentlichen über die gleiche Länge erstreckt wie die ersten beiden leitenden Schichten (12 und 14) und wenigstens einen Spalt (17) in Querrichtung aufweist, der die dritte leitende Schicht in voneinander isolierte Stücke (16a und 166) trennt, und daß das eine Stück (16a) zur Aufnahme des Eingangssignals und das zweite Stück (160) zur Aufnahme des Rückkopplungssignals dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen