DE1789152A1 - Signaluebertragungsschaltung - Google Patents

Signaluebertragungsschaltung

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Description

(Ausscheidung aus P 14 64 396.0-33) 6O34-63A/Sch/Ba
- HGA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.) Signalübertragungsschaltung
Die Erfindung betrifft eine Signalübertragungsschaltung mit einem Isolierschicht-Feldeffekttransistor, der an einem mit einer Substratelektrode kontaktierten Halbleiterkörper eines ersten Leitungstyps unter Bildung von pn-Übergängen angrenzende, ebenfalls mit Elektroden kontaktierte Source- und Drainbereiche des entgegengesetzten Leitungstyps aufweist, zwischen denen an der Oberfläche des Halbleiterkörpers ein unter Zwischenlage einer Isolierschicht mit einer Gateelektrode versehener Kanal verläuft und die in Reihe mit einer Last an eine Stromquelle geschaltet sind, während zwischen Gateelektrode und Sourceelektrode ein Signaleingangskreis geschaltet ist.
Aus den US-Patentschriften 2791 758 und 2 791 760 sind ähnlich wie Isolierschicht-Feldeffekttransistoren aufgebaute Halbleiterschalterelemente bekannt. Diese Schalterelemente zeichnen sieh durch einen Speichereffekt aus, der auf der Polarisierbarkeit eines ferroefektrischen Dielektrikums beruht, welches zwischen der Gateelektrode und dem Halbleiterkörper vorgesehen ist. Zur stetigen Signalübertragung eignen sich diese Schalterelemente, welche außerdem mit einem durch das Ferroelektrikum bedingten Hystereseeffekt behaftet sind, nicht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht dagegen in der Schaffung einer Signalübertragungsschaltung unter Verwendung mindestens eines Isolierschicht-Feldeffekttransistors, wobei hinsichtlich der Verstärkungsregelung eine größere Freizügigkeit erreicht werden soll, als es mit Feldeffekttransistoren bisher möglich gewesen ist. Diese Aufgabe wird bei einer Signalübertragungsschaltung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
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zwischen der Source- oder der Drainelektrode und der Substratelektrode eine Yorspannungsschaltung zur Bestimmung der an den pn-Übergängen wirksamen Vorspannung und/oder der Leitfähigkeit des Kanals vorgesehen ist.
Infolge der Heranziehung der Substratelektrode zur zusätzlichen Beeinflussung ,der Übertragungseigenschaften der erfindungsgemäßen Schaltung läßt sich ein wesentlich besseres Regelverhalten erzielen, als wenn man lediglich die Gateelektrodenvorspannung hierzu benutzt. Der Grund dafür liegt in dem für eine Gateelektrodenvorspannungsregelung relativ ungünstigen Verlauf der Steilheitskennlinie bei Feldeffekttransistoren, die einen relativ scharfen Anfangsknick hat.
Einzelne Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den ünteransprüchen gekennzeichnet. Im folgenden ist die Erfindung anhand einiger Schaltungsbeispiele im einzelnen erläutert. Ss zeigt:
Pig. 1 ein Schaltbild einer einfachen Verstärkerschaltung; Pig. 2 eine abgestimmte HP-Stufe;
Pig. 3 eine Hochfrequenzverstärkerstufe mit zwei parallel geschalteten Feldeffekttransistoren, die eine zusammengesetzte Steilheitskennlinie ergeben;
Pig. 4 eine schematische Schaltung eines Hochfrequenzempfängers mit einer geregelten HP-Verstärkerstufe;
Pig. 5 eine HP-Verstärkerstufe mit verzögerter Regelung; Pig. 6 eine weitere HP-Verstärkerstufe; und
; Pig. 7 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Abhängigkeit der
,
Steilheit von der Gatevorspannung für einen einzelnen
Feldeffekttransistor und für die Kombination zweier Feldeffekttransistoren mit unterschiedlichen Kennlinien.
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Pig. 1 zeigt ein Schaltbild einer Signalübertragungsschaltung in Form einer Verstärkerschaltung, die einen Feldeffekttransistor 40 mit isoliertem Gate enthält. Der Transistor 4-0 hat eine Sourceelektrode 42, eine Drainelektrode 44, eine Gateelektrode 46 und einen Substrat in Form eines Halbleiterkörpers 48. Die Sourceelektrode 42 ist an ein Bezugspotential, z.B. Masse, angeschlossen. Die Drainelektrode 44 ist über einen Widerstand mit einer positiven Klemme einer Vorspannungsquelle 60 verbunden. Die negative Klemme der Vorspaiinungs quelle 60 liegt an Masse.
Im vorliegenden Falle ist die Elektrode 44 räumlich weiter von der Gateelektrode 46 entfernt als die Elektrode 42 und dient daher als Drainelektrode. Die Elektrode 42, die näher an der Gateelektrode liegt, ist die Sourceelektrode. Man beachte, daß die Elektrode 44 als Sourceelektrode und die Elektrode 42 als Drainelektrode geschaltet werden könnten, dabei gehen jedoch die Vorteile, die durch die versetzte Anordnung Und die unterschiedlichen Abstände erreicht werden, verloren.
Die Gateelektrode 46 wird auf eine gewünschte Spannung vorgespannt und ist hierzu über einen Widerstand 52 an eine Klemme 54 einer nicht dargestellten Vorspannungsquelle angeschlossen. Man beachte daß: 1) Die Vorspannung"für die Gateelektrode 46 mittels eines geeigneten Spannungsteilers von der Spannungsquelle 60 abgenommen werden kann und daß 2) der Widerstand 52 nach Masse führen kann, wenn es die Drains tr om-Drainspannungs-Kennlinie des verwendeten Transistors und der vorgesehene Arbeitsbereich des Transistors zulassen.
Der Gateelektrode 46 werden über einen Kopplungskondensator 50 Eingangssignale von einer nicht dargestellten Signalquelle zugeführt. Ausgangssignale entstehen am Widerstand 56 und können über einen Kopplungskondensator 58 einem nicht dargestellten Verbraucher zugeführt werden. Der Halbleiterkörper 48 ist mit der Sourceelektrode 42 verbunden.
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Der Transistor 40 ist ein Feldeffekttransistor mit isoliertem, versetztem Gate. Wenn sich die Gateelektrode näher an der Sourceelektrode befindet, ergibt sich eine kleinere Eigenkapazität zwischen Gateelektrode und Drainelektrode und dementsprechend eine schwächere inhärente Rückkopplung über diese Kapazität, so daß auch ohne Neutralisation ein stabiles Arbeiten in einem "viel ten Frequenzbereich möglich ist. Bei sehr hohen Frequenzen kann unter Umständen eine Neutralisation erforderlich werden, die Auslegung eines solchen Neutralisationskreises ist jedoch wegen fe der herabgesetzten Ausgangs-Eingangselektroden-Kapazität nicht schwierig. Man beachte, daß die Gateelektrode 46 von dem Halbleiterkörper 48 und von der Source- und Drainelektrode 42 bzw-. 44 isoliert ist, so daß praktisch kein Gatestrom fließt.
Ein anderer Vorteil, der daraus resultiert, daß die Gateelektrode 46 näher an der Sourceelektrode 42 liegt, besteht darin, daß der größte Teil der naturgemäß vorhandenen Behinderung des Stromflusses im leitenden Kanal 61 (der zwischen der Drain und der . Sourceelektrode 44 bzw. 42 auftritt und als Widerstand darge- stellt werden kann) im Drain- oder Ausgangskreis des Transistors 40 liegt. Hierdurch wird der Verstärkungsgrad des Verstärkers erhöht, da die Gegenkopplung durch Innenwiderstände der Einrich-" tung herabgesetzt wird.
In anderen Worten gesagt wird durch das Versetzen der Gateelektrode ein größerer Teil des Kanalwiderstandes auf der Drainseite der Gateelektrode wirksam, während der Betrag des Kanalwiderstandes der im Kreis zwischen der Gateelektrode und der Sourceelektrode wirksam wird, sich verringert. Durch die Herabsetzung des Widerstandes zwischen der Gate- und Sourceelektrode, also den Eingangselektroden, wird die Signalgegenkopplung verkleinert. Da außerdem der Eingangs-Reihenwiderstand herabgesetzt wird, er^- . gibt sich eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit der Kreise, so daß ; sie bei höheren Frequenzen betrieben werden können.
Man-beachte, daß die in den Fig. T bis 7 dargestellten Schal-3 09881/0 56 1
tungsanordnungen Feldeffekttransistoren mit versetzten Gates enthalten -und daß daher bei allen diesen Kreisen der Vorteil einer höheren Eigenverstärkung infolge der beträchtlich verringerten inneren Gegenkopplung wirksam wird.
I1Ig. 2 zeigt einen Signalübertragungskreis in Form einer abgestimmten Verstärke r schaltung, die einen Feldeffekttransistor 64 mit einer Gate-, Source- und Drainelektrode 66, 68 bzw. 70 enthält.
Mit der Drainelektrode 70 ist ein abgestimmter Ausgangskreis gekoppelt, der einen Transformator 72 mit Primärwicklung 74 und Sekundärwicklung.76 enthält. Ein Ende der Primärwicklung 74 ist direkt an die Drainelektrode 70 angeschlossen, das andere Ende ist über einen Pestkondensator 78 an Masse angeschlossen. Die Sourceelektrode 68 ist geerdet.
An die Primärwicklung 74 sind ein Widerstand 80 und ein Durchführungskondensator 82 angeschlossen, um der Drainelektrode 70 von einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle eine positive Vorspannung zuzuführen. Die Gateelektrode 66 erhält durch einen Widerstand 84 und einen Durchführungskondensator 86 eine Vorspannung von einer ebenfalls nicht dargestellten Vorspannungsquelle.
Die Zuführung von EingangsSignalen erfolgt über einen Kopplungskondensator 88. Zur Neutralisation ist zwischen die Gateelektrode 66 und das untere Ende der Primärwicklung 74 des Transformators 72 ein Kondensator 90 geschaltet.
Das Heutralisationsnetzwerk enthält eine Brückenschaltung, die die Eigenkapazität zwischen Gate und Drain, die Kapazität zwi- . sehen Drain und Masse, den Kondensator 78 und den Feutralisationskondensator 90 umfaßt. Da die Eigenkapazität des Transistors 64 zwischen Gate und Drain wegen der Versetzung der Gate- , elektrode 66 in Richtung auf die Sourceelektrode 68 sehr klein · :3 ■ J
ist, bereitet die Neutralisation kaum Schwierigkeiten. Das Problem der Entwicklung und des Aufbaues eines bequem zu fertigenden Neutralisationskreises wird daher beträchtlich verkleinert.
Die in Pig. 3 dargestellte Verstärkerschaltung enthält zwei parallelgeschaltete Feldeffekttransistoren 100, 102 mit isoliertem Gate. Die Drainelektrode 104, 106 und die Sourceelektroden 108, 110 der Transistoren 100 bzw. 102 sind jeweils miteinander verbunden.
Die Gateelektroden 112, 114 der Transistoren 100 bzw. 102 sind wechselspannungsmäßig durch einen Kopplungskondensator 116 verbunden, der für die Signalfrequenzen eine niederige Impedanz darstellt und die Gateelektroden gleichstrommäßig voneinander trennt. Die Halbleiterkörper 111, 113 der Halbleitereinrichtungen 100 bzw. 102 sind mit Klemmen 115 bzw. 117 versehen.
Die von einer nicht dargestellten Quelle stammenden Eingangssignale werden über einen Kopplungskondensator 124 einem abstimmbaren Eingangskreis zugeführt, der mit Masse verbundene veränderliche Kondensatoren 118, 120 enthält, die durch eine Induktivität 122 unter Bildung eines Schwingkreises miteinander gekoppelt sind. Die Eingangssignale werden vom Eingangskreis auf die Gateelektrode 112 des Transistors 100 gekoppelt.
Mit den Drainelektroden 104, 106 ist ein abstimmbarer Ausgangskreis verbunden, der einen veränderlichen Kondensator 126 und einen Festkondensator 128 enthält, die mit einer Induktivität 130 einen auf die gewünschte Signalfrequenz abgestimmten Schwingkreis bilden.
Aus der Verstärkerschaltung können Ausgangssignale durch eine
Induktivität 131 ausgekoppelt werden, die induktiv mit der Induktivität 130 im Ausgangsschwingkreis gekoppelt ist. Die Sourceelektroden 108, 110 sind über einen Durchführungskondensator
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-7- ■■.■;■■■■■
mit einer negativen Klemme -B einer nicht dargestellten Vorspannungsquelle verbunden. Die positive Klemme +B der Vorspannungsquelle liegt an Masse. Es fließt ein Strom von Masse durch den Durchführungskondensator 134, den Widerstand 132, die Induktivität 130, die Drainelektroden 104, 106, die. Sourceelektroden 108, 110 zur negativen Klemme der Vo rspajmungs quelle B.
Zur neutralisation des Verstärkersist ein veränderlicher Kondensator 140 zwischen die Kondensatoren 120, 128 geschaltet, wie oben in Verbindung mit Pig. 2 erläutert wurde. j(
Die Gateelektroden 112, 114 werden durch Vorspannungskreise, die Widerstände 142 bzw. 146 und Durchführungskondensatoren 148 bzw. 150 enthalten, auf verschiedene Spannungswerte vorgespannt. Der Widerstand 142 und der Kondensator 148 sind mit der Gateelektrode 112 und der Widerstand I46 und der Durchführungskondensator 150 sind mit der Gateelektrode 114 verbunden.
Die Steilheitskennlinie hinsichtlich der Gatespanriung der Feldeffekttransistoren 100, 102 haben einen steilen Verlauf mit ausgeprägtem Knick bzw. Einsatzpunkt wie die Kurve A in Jig. 7 zeigt. Durch die Parallelschaltung der Feldeffekttransistoren und die unterschiedliche Vorspannimg ihrer Gateelektroden läßt ™ sich jedoch eine kombinierte Steilheitskennlinie mit Regelcharakteristik erzeugen, wie die Kurve B in Fig. 7 zeigt. Die Kurven A und B in Pig. 7 zeigen die logarithmische Abhängigkeit der Steilheit gm von einem Maximalwert der Steilheit bei einer gegebenen Gate-Source-Vorspannung an mit wachsender negativer Gate-Source-Vorspannung.
Die Steilheit ist als Änderung des Drainstromes dividiert durch die Änderung der Eingangssignalspannung für eine bestimmte Gate-Source-Vorspannung definiert. Die Kurve A in Pig. 7 zeigt, daß die gm Gate-Source-Spannungskennlinie einen ersten Teil a umfaßt, der relativ flach verläuft und einen zweiten Teil b, in dem die Kurve ziemlich scharf abfällt. Der erste Teil a beginnt am Punkt'
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maximaler Steilheit und ist ziemlich eben bis zu einem Punkt, an dem die DraJLnstrom-Drainsparinungskurven näher aneinander zu liegen beginnen.
Indem man die beiden Feldeffekttransistoren parallelschaltet und ihre Gateelektroden in der beschriebenen Weise vorspannt, läßt sich die g Gatespannungskennlinie derart verändern, daß sie praktisch linear verläuft, wie die Kurve B in Pig. 7 zeigt. Hieraus ergibt sich eine Verbesserung der Betriebseigenschaften der Einrichtung, da KreuzmodulationsVerzerrungen beträchtlich herabgesetzt werden. Es wurde gefunden, daß die beschriebene Schaltungsanordnung bessere Resultate ergibt, als eine Verstärkerschaltung mit einem Flächentransistor, da die Kreuzmodulationsverzerrungen beträchtlich kleiner sind.
Die in Fig. 4 dargestellte Signalübertragungsschaltung enthält eine Hochfrequenzverstärkerstufe 136, auf die eine Mischstufe 141 und eine erste ZF-Stufe 143 eines Hochfrequenzempfängers folgen.
Die HF-Verstärkerstufe 136 enthält einen Feldeffekttransistor 144 mit isoliertem Gate, der dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Transistor entsprechen kann. Der Feldeffekttransistor 144 hat Gate-, Source- und Drainelektroden 147» 148 bzw. 149 und ein Substrat aus Halbleitermaterial, der mit einer Klemme Sn verbunden ist. Die Source- und Drainbereiche S, D sind dotiert (n+) und der Substrat des aus Silizium bestehenden Körpers ist p-leitend, so daß zwischen den Drain- und Sourcebereichen und dem Substrat zwei gleichrichtende pn-Übergänge 152 bzw. 154 vorhanden sind. Die auf der Seite des Substrats liegenden Teile dieser "Dioden" arbeiten in der Praxis als Anode.
Die Drainelektrode 149 des Transistors 144 ist über eine Reihen- ! schaltung, die eine Induktivität 156 und einen Widerstand 158 j enthält, an eine Klemme B+ angeschlossen, die ihrerseits mit der
positiven Klemme einer nicht dargestellten Vorspannungsquelle 309881/0561
verbunden ist. Der Widerstand 158 ist über einen Kondensator 160 mit Masse verbunden. Die Drainelektrode 149 ist über einen Kopplungskondensator 162 mit der Mischstufe 141 verbunden.
Die Polung der pn-Übergänge 152, 154 ist natürlich typisch für einen Transistor, dessen Substrat bezüglich den Source- und Drainelektroden p-leitend ist. Der Transistor kann natürlich auch mit einem Substrat hergestellt werden, das bezogen auf die Source- und Drainelektroden η-leitend ist. Bei Transistoren der zuletzt erwähnten Art wurden die pn-Übergänge umgekehrt gepolt sein, so daß die Anodenseite des pn-überganges auf der Seite der Source- und Drainelektroden und die Kathodenseite auf der Seite des Substrats liegen. Die Beschreibung soll hier jedoch der Kürze halber auf Transistoren beschränkt werden, bei denen die Substratelektrode aus einem p-leitenden Material, bezogen auf die Source- und Drainelektroden, ist. Dies uMfaßt dann also auch Materialien des η-Typs, die jedoch bezüglich der stärker dotierten (n+) Quelle und Senke p-leitend sind.
Der G-ateelektrode 147 des Feldeffekttransistors 144 werden über einen Kopplungskondensator 166 Eingangssignale von einer nicht dargestellten Signalquelle zugeführt. Zwischen die Drainelektrode und die Gateelektrode des Feldeffekttransistors 144 ist zur Neutralisation ein veränderlicher Kondensator 148 geschaltet, wie in Verbindung mit Fig. 2 und 3 beschrieben worden ist. Die Sourceelektrode 148 ist über einen Widerstand 170 mit Masse verbunden« Der Sourceelektrodenkreis ist für Signalfrequenzen durch, einen Überbrückungskondensator 172, der dem Widerstand 170 parallelgeschaltet ist, geerdet. Die Klemme S„ ist über einen Kondensator 173 mit Masse gekoppelt. Zwischen die Gateelektrode 147 und die Sourceelektrode 148 ist ein Widerstand 174 geschaltet, um das Potential der Gateelektrode 147 in.Relation zu dem ; Potential der Sourceelektrode 148 zu bringen.
Der Ausgang der Mischstufe 141 ist mittels eines Kopplungskon- j densators 176 mit dem Eingang der ersten ZF-Stufe 143 verbunden,!
die einen Peldeffekttransistor 178 mit isoliertem Gate entsprechend dem Peldeffekttransistor 144 enthält. Der Transistor 178 umfaßt eine Gate-*, Source- und Drainelektrode 180, 182 bzw. 184. Die Drainelektrode 184 ist über eine Induktivität 186 und einen Widerstand 188 an eine Klemme B+ einer nicht dargestellten Spannungsquelle verbunden, hierfür kann dieselbe Vorspannungsquelle ve-rwendet werden, die die Vorspannung, für die Drainelektrode 149 des Transistors 144 liefert. Der Widerstand 188 ist durch einen Kondensator 200 nach Masse überbrückt. Die ^ Klemme 183 ist nicht an eine Vorspannungsquelle angeschlossen und der aus Halbleitermaterial bestehende Substrat des PeIdeffekttransistors 178 ist daher potentialfrei.
Die AusgangaaLgnale der ersten ZP-Stufe 143 werden einem nicht dargestellten Verbraucher über einen. Kondensator 212 zugeführt. Der Gateelektrode 180 des Transistors 178 v/erden über einen Widerstand 210 AVR-Signale zugeführt, also eine Spannung zur automatischen Verstärkungsregelung, deren Amplitude eine Punktion des mittleren Signalpegels ist. Zur Zuführung der AVR-Spannung an die HP-Verstärkerstufe 136 ist die Drainelektrode 184 des Transistors 178 mit der Klemme S des Transistors 144 über einen Leiter 214 verbunden, der an den Verbindungspunkt W zwischen der Induktivität 186 und dem Widerstand 188 angeschlossen ist.
Die Regelspannung, die von einer nicht dargestellten Quelle stammt, wird mit wachsendem Signalpegel negativer und setzt den Source-Drainstrom des Transistors 178 und damit seinen Verstärkungsgrad herab. Das Potential des Verbindungspunktes zwischen dem Widerstand 188 und der Induktivität 186 wird positiver, wenn der Drainstrom des Transistors 178 abnimmt und gelangt über den Leiter 214 zur Klemme Su des Substrats des Transistors 144. Gewünscht enf alls kann in die Leitung 214 ein Trennwiderstand eingeschaltet werden.
Wenn das Potential an der Klemme S11 positiver wird als das Poten«- tial der Source- und T>raiηelektroäen 140^ 149» werden die Sperr-!
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schichten 154, 152 leitend. Die eine Sperrschicht kann dabei zuerst leitend werden, je nachdem, ob die Drain- oder Sourceelektrode 149 bzw. 148 weniger stark positiv bezüglich des Substrats ist. Wenn das Potential an der Klemme S positiver wird als das Potential an der Sourceelektrode 148, wird die Sperrschicht 154 leitend und der Stromfluß durch den Widerstand 170 nimmt zu. Die Vorspannung der Gateelektrode 147 bezüglich der Sourceelektrode 148 bleibt jedoch gleich, da die G-ateelektrode über den Widerstand 174 mit der Sourceelektrode verbunden ist.
Wenn das Potential an der Klemme S„ positiver als das Potential der Drainelektrode 149 wird, fließt über die Sperrschicht 152 ein Strom. Bei stromführender Sperrschicht 152 wird die Drainelektrode 149 über die Sperrschichten 152, 154 und den Kondensator 173 für die Signalfrequenzen praktisch mit Masse verbunden, so daß der Verstärkungsgrad der Hochfrequenzverstärkerstufe dementsprechend abnimmt.
Pig. 5 zeigt einen Signalübertragungskreis in Formeiner HF-Verstärker stufe 1361, die der in der Verbindung mit Pig. 4 beschriebenen HP-Verstärker stufe 136 entspricht. Entsprechende Elemente sind daher mit den gleichen Bezugszahlen versehen. Der Hauptunterschied zwischen den Stufen 136 und 136' besteht in der Vorspannung der G-ateelektrode 147 bzw. 1471. Bei der HP-Verstärker stufe 136· ist die Gateelektrode 146' über einen Widerstand 216 mit einem auf einer Vorspannung liegenden Schaltungspunkt verbunden, der hier als Masse dargestellt ist.
Wenn der Signalpegel steigt, wird die über die Leitung 214'auf die Klemme S ' des Feldeffekttransistors 144' zurückgekoppelte Spannung positiver.. Wenn das Potential der Klemme S ' des Feldeffekttransistors 144' positiver wird als das Vorspannungspoten-. tial der Sourceelektrode 148', wird die Sperrschicht .154* stromführend, wodurch wiederum der Betrag des Stromflusses durch den zur automatischen Vorspannungserzeugung dienenden Widerstand 170'f steigt. Da die Spannung am Widerstand 170' zwischen der Source- ■
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und Gateelektrode liegt, ändert sich der Arbeitspunkt des Transistors infolge des zusätzlichen Stromes von der Sperrschicht 154*· Wenn die Vorspannung zwischen der Sourceelektrode und der Gateelektrode einen bestimmten Wert erreicht, wird der Feld effekttransistor 144' praktisch gesperrt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Gate elektrode 147' mit einer von Masse verschiedenen, jedoch bezüg-.lich Masse festen Vorspannung vorgespannt werden. In diesem Falle kann dann zum Sperren des Transistors 144* ein stärkerer Strom durch den pn-übergang 154* erforderlich sein.
In die in Fig. 4 "und 5 dargestellten HF-Verstärkerstufen 136, 136· ist zusätzlich zu der oben beschriebenen Regelung noch jeweils eine Spannungsverzögerung vorgesehen. Die Verzögerung in der in Pig. 4 dargestellten Schaltungsanordnung entspricht der Spannung an der Klemme S , die erforderlich ist, um die Vorspannung an der Drainelektrode 149 zur Änderung der Impedanz des pn-Überganges 152 zu überwinden. Bei der in Pig. 5 dargestellten Schaltungsanordnung ist die Verzögerungsspannung diejenige Spannung, die an der Klemme S ' nötig ist, um die Impedanz des pn-Überganges 154* zu ändern.
Pig. 6 zeigt einen Signalübertragungskreis in Porm eines Hochfrequenzverstärkers, der einen Feldeffekttransistor 220 mit einer Gateelektrode 222, einer Sourceelektrode 224, einer Drainelektrode 226 und einem Substrat 227 aus Halbleitermaterial enthält. Die Gate- und die Drainelektrode 222 bzw. 226 sind über Widerstände 228 bzw. 230 mit einer nicht dargestellten Vorspannungsquelle verbunden. Der Gateelektrode 222 werden über einen Kopplungskondensator 232 Eingangssignale von einer nicht dargestellten Signalquelle zugeführt. Die Ausgangssignale des Verstärkers werden an einem Widerstand 230 abgenommen und über einen Kondensator 234 einem nicht dargestellten Verbraucher zugeführt.
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— I J?—
.Wie oben in Verbindung mit den Fig. 1,2, 4 und 5 beschrieben vairde., sind Source- lind Drainbereich S bzw. D so dotiert, daß sie n+-leitend sind, während der Substrat aus dem Siliziumkörper 12 effektiv p-dotiert ist, so daß zwischen den Source- und Drainbereichen und dem Substrat zwei pn-Übergänge 236 bzw. 238 gebildet werden. Diese pn-Übergänge 236, 238 sind in Pig. 6 an Masse angeschlossen.
Die Sourceelektrode 224 ist über einen Widerstand 240 mit Masse verbunden, um die Verstärkerschaltung mit einer automatischen Vorspannung zu versorgen. Der Widerstand 240 ist durch einen Kondensator 244 überbrückt. Wenn ein Strom von der Drainelektrode 226 durch den leitenden Kanal 242, die Sourceelektrode 224 und den Widerstand 240 nach Masse fließt, wird das Potential an der Sourceelektrode 224 positiv bezüglich Masse und der pnübergang 236 wird in Sperrichtung vorgespannt. Hierdurch wird die Kapazität des pn-Überganges 236 herabgesetzt, so daß die gesamte Ausgangskapazität des Feldeffekttransistors 220 entsprechend sinkt und das Hochfrequenzverhalten des Verstärkers ' besser wird.
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Claims (10)

  1. (Ausscheidung aus P 14 64 396.0-33) 6034-63A/Sch/Ba
    Patentansprüche
    fI))Signalübertragungsschaltung mit einem Isolierschicht-Feldeffekttransistor, der an einem mit einer Substratelektrode kontaktierten Halbleiterkörper eines ersten Leitungstyps unter Bildung von pn-Übergängen angrenzende, ebenfalls mit Elektroden kontaktierte Source- und Drainbereiche des entgegengesetzten Leitungstyps aufweist, zwischen denen an der Oberfläche * des Halbleiterkörpers ein unter Zwischenlage einer Isolierschicht mit einer Gateelektrode versehener Kanal verläuft und die in Reihe mit einer Last an eine Stromquelle geschaltet sind, während zwischen Gateelektrode und Sourceelektrode ein Signaleingangskreis geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen der Source- oder der Drainelektrode und der Substratelektrode (67, Su) eine Vorspannungsschaltung (188,B+j230,240) zur Bestimmung der an den pn-Übergängen (152,154) wirksamen Vorspannung und/oder der Leitfähigkeit des Kanals (61,242) vorgesehen ist. ,
  2. 2) Signalübertragungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,.daß die Vorspannung so gewählt ist, daß die
    P pn-Übergänge (152,154) in Durchlaßrichtung vorgespannt sind.
  3. 3) Signalübertragungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Substratelektrode (über die Leitung 214') zugeführte Vorspannung eine Regelspannung zur Veränderung des Verstärkungsgrades der Signalübertragungsschaltung ist.
  4. 4) Signalübertragungsschaltung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Feldeffekttransistor (102) mit abweichender Steilheitskennlinie für die Gatevorspannung vorgesehen ist, dessen Source- und Drainelektroden ; (110,106) mit den entsprechenden Elektroden (108,104) des
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    ersten Feldeffekttransistors verbunden sind und die gemeinsam an die Last (126,130) und die Stromquelle (B) geschaltet sind und deren wechselspannungsmäßig (Kondensator 116) gekoppelten Gateelektroden (112,114) unterschiedliche Regelspannungen derart zuführbar sind, daß die Steilheitskennlinie der Gesamtschal tung sich aus zwei unterschiedlichen Bereichen .entsprechend den Kennlinien der einzelnen Transistoren (100,102) zusammensetzt.
  5. 5) Signalübertragungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch der zweite Feldeffekttransistor (102) ™ ein Isolierschicht-Feldeffekttransistor ist.
  6. 6) Signalübertragungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeitsverhältnisse so gewählt sind, daß bei positiver Substratvorspannung gegenüber Source- und Drainbereich zwischen diesen Bereichen ein leitender Stromweg besteht, bei negativer Vorspannung dagegen nicht.
  7. 7) Signalübertragungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsschaltung zwischen Sourceelektrode und Substratelektrode geschaltet und die Vorspannung so gewählt ist, daß der pn-übergang zwischen Sourcebereich und ί Substrat leitend vorgespannt ist.
  8. 8) Signalübertragungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierung des Halbleiterkörpers und die Polarität der Stromquelle derart gewählt sind, daß eine Majoritätsträgerleitung zwischen Source- und Drainbereich stattfindet.
  9. 9) Signalübertragungsschaltung nach Anspruch 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, da,ß die last als abstimmbarer Ausgangskreis (,126,130) ausgebildet ist, zwischen den und den abstimmbaren Eingangskreis (118,120,122) eine einen veränderbaren Kondensator (140) enthaltende Heutralisationsschaltung geschaltet ■ ist. .-'■';"
    3 0 9B81/0S61
  10. 10) Signalübertragungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sourceelektrode über einen Widerstand (170,240) mit einem Bezugspotentialpunkt (Masse) verbunden ist und die der Substratelektrode zugeführte Vorspannung derart gewählt ist, daß der pn-übergang (154|236) zwischen Sourcebereich und Halbleiterkörper gesperrt ist.
    309881/0E61
    Le-ersette
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