DE1906324A1 - Schaltung mit Feldsteuerungstransistoren - Google Patents

Schaltung mit Feldsteuerungstransistoren

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Description

Dipi.-Ing. Egon Prinz 8000 Münehen 60, 7 c . Df. Gertrud HaUSer Ernsbergerstrasse 19 i- f · Γ80, 1969
|. Gottfried Leiser
Patentanwälte 1906324
Telegramme: Labyrinth MOnchen
Telefon: 83 15 10 Postscheckkonto: MOnchen 117078
Unser Zeichen: C 2634
THOMSOK-CSF
101, Boulevard Murat, Paris l6e/Frankreieh
Schaltung mi tf1 Felds teuerungstrans is tor en
Die Erfindung betrifft elektronische Schaltungen ,mit zwei Anordnungen von Feldsteuerungstransistoren, deren. Eigenschaften so ähnlich wie möglich sein sollenv
Schv/ierigkeiten können auftreten, wenn es sich um die Herstellung von zwei solchen Transistoranordnungen handelt, auch wenn diese auf dem gleichen Halhleiterptättchen integriert sind. Die physikalischen Eigenschaften des Halbleitersj
90 9 836/1131
welche die Eigenschaften des Feldsteuerungselements bestimmen, sowie diejenigen der isolierenden Schicht, wenn es sich um Transistoren vom Typ Metall-Oxid-Halbleiter oder MOS mit vom Träger isolierter Steuerelektrode handelt, können sich von einem Punkt zu einem andern auf der verwendeten Oberfläche ändern.
Es handelt sich dabei um den- spezifischen Oberfl£.chenwiderstand des Siliciums und um die in der 'isolierenden Schicht gespeicherte Ladungsmenge.
Die Erfindung'bezweckt die Vermeidung dieses Nachteils sowie die Schaffung einer Schaltung mit Feldsteaerungstransis-. toren, welche zwei Anordnungen mit. vollständig; gleichen Eigenschaften aufweist. ' . . ■ ■ .-.
Die erfindungsgemäße Schaltung weist einen Träger und zwei . auf diesem Träger integrierte Paare von Feldsteuerungstransistoren auf, wobei die Quellen, die Senken.bzw. die Steuerelek-t ro, el en (Gitter) der Transistoren eines Paares jeweils miteinander verbunden sind und wobei die beiden Transistoren eines Paares bezüglich eines Punktes symmetrisch sind, welcher für die beiden Paare der gleiche Punkt ist, -".,."..
Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise, näher,, erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine Draufsicht auf. eine erste Ausführungsform, .
Figur 2 ein Element im Schnitt längs der Ebenes deren Spur : bei 2-2' in. Figur 1 gezeigt ist, -. '. ■ ' -
Figur 3 und Figur h jeweils die Draufsicht auf eine zweite
038 38/1.1 3 1
BAD ORIGINAL
bzw. eine dritte Ausführungsform und
Figur 5 einen Schnitt,längs der Ebene, deren Spur bei 5-5' in Figur 4 dargestellt ist.
Die Erfindung beruht auf der folgenden Feststellung: ·
Man betrachte einen Punkt M auf der Oberfläche eines Si- . lieiumplättchens sowie zwei zu M symmetrische Punkte M1 und M2, welche sehr nahe aneinander liegen. Wenn man in M1 und M2 zwei Feldsteuerungstransistoren mit gleichen Abmessungen anordnet und die beiden parallel schaltet, indem man ihre Quellen, Steuerkreise bzw. Senken miteinander verbindet,, so werden die Eigenschaften des so erhaltenen Elements durch die Werte der physikalischen Parameter des Plättchens im Punkt M bestimmt.
Figur 1 zeigt eine erste Anwendung dieser Feststellung.
In dieser Figur sind vier geometrisch gleiche Elemente vom Typ MOS (Metall-Oxid-Halbleiter) auf den vier Ecken eines Rechtecks mit dem Mittelpunkt M gemittet. Die diagonal.gegenüberliegenden Elemente A-D bzw. B-C sind jeweils parallel geschaltet.
Die Elemente A5 B, C und D sind alle gleich ausgebildet. Sie sind Elemente von Typ MOS. Das Im Schnitt löngs der Ebene 2-2' in Figur 1 dargestellte Element B weist in bekannter Weise einen Tröger 13 aus Silicium vom Typ η auf (Figur 2), Die Quelle l\ und die Senke 6 sind durch Diffusion eines dotierenden Elements vom Typ p+ gebildet. Eine Schicht 1*1 aus Siliciumdioxid ist auf die Oberfläche des Plättchens aufge-
bracht 9 0 9 8 3 6/1131
bracht. Sie ist in.bekannter Weise an den Stellen der ver-, schiedenen Quellen und Senken unterbrochen. Ein metälli-: scher Wiederschlag 5 ist zwischen der Quelle 4 und der Senke β auf dieser Schicht angebracht. Dieser Niederschlag, bildet die Steuerelektrode oder das Gitter des Elements. DaS Element A hat eine Quelle.1, ein Gitter 2 und eine Senke 3· ' Das Element B hat eine Quelle 4, ein Gitter'5 und eine Senke 6. Das Element .C hat. eine Quelle 7, ein Gitter 8 und eine Senke 9 und das Element D hat eine Quelle 10, ein Gitter 11 und eine Senke 12. . ·
Die folgende Tabelle gibt die die Parallelschaltung bewirkenden Verbindungen dieser verschiedenen Elemente, wieder:
1 - 10, 2 - 11/ 3-12 .
Der gegenwärtige Stand der Technik ermöglicht in einfacher , Weise die Herstellung von Elementen, welche in Abständen von 200 Mikron angeordnet sind. Man erhält so eine zusammengesetzte Struktur von zwei Anordnungen A-D und B-C mit nahezu vollständig gleichen Eigenschaften.
Man hat die Sättigungsströme I der beiden Elemente, wie der Elemente A-D und B-C, für eine Polarisation der Steuerelektrode von -6 V gemessen. Man hat bei einer längeren Versuchsreihe festgestellt, daß 75 % der Elemente Stromunterschiede unterhalb 10 Mikroampere für Werte von I bis zu 300 yuA aufweisen.
Man hat außerdem sehr geringe Unterschiede in den Wärmeabweichungen festgestellt.
Figur 5 90 9B.-36 Al 1-3 1
-..&■>.
Figur 3 zeigt- eine zweite
Die gleichend Teile sind mit? den gleichen Bezjugszeiohen ver-sehen wie in den-Figuren i und 2.:
Die Elemente A und D, B und G sind hier bezüglich M zueinander symmetrisch und gehen nicht wie bei Figur 1 durch Verschiebung aus einander hervor. ■:
Die Verbindungen zur Parallelschaltung sind wie in Figur 1 hergestellt.
Figur 4 und Figur 5■stellen, eine Ausführungsform dar, welche insbesondere für eine Eingangsstufe eines Differenzialverstärkers bekannter Bauart bestimmt ist. Dazu wird bemerkt, daß die MOS-Elemente,insbesondere für die Herstellung von Differenzialverstärkern bekannter Bauart geeignet sind.
Die Eingangsimpedanz d,er MOS-Elemente ist praktisch unendlich« Sie sind daher geeignet, praktisch ohne Änderung der Schaltung die bekannten Röhren in allen ihren Anwendungsarten zu ersetzen. Da die Herstellung von Differenzialverstärkern die Verwendung·von Elementen erfordert, deren Eigenschaften so ähnlich wie möglich sind, ist ersichtlich, daß die Erfindung auf dieselben insbesondere anwendbar ist.
In den Figuren k und 5 haben die vier Elemente A-B und C-D eine gemeinsame Quelle 20, welche sich in einer der Symmetrieachsen der Anordnung erstreckt, und die Parallelschaltung ist wie in Figur 1 durchgeführt. Das Element A weist die Quell· 20, die Senke 21 und das Gitter 25 auf. Das Element B weist die Quelle 20, die Senke 22 und da» Gitter 26 auf. Die EIe-
908836/11 3 t BAD
ία und B'sind im Schmitt in\ Figucci 5 dangest-eii^.;-
Das Element C weist: die Quelle 2Ö5, das:G$£t&&2T und; Senke 23: auf.
Das Element D weist die Quelle 2Q/ 4as Gitter^ 28 und die Senke 24: auf.
90983-67"

Claims (3)

Patentansprüche
1.!Schaltung mit Feldsteuerungstransistoren, gekennzeichnet durch einen Träger und zwei Paare von auf diesem Träger integrierten Feldsteuerungstransistoren, wobei die Quellen, die Senken bzw. die Steuerelektroden (Gitter) der Transistoren eines Paares jeweils miteinander verbunden sind und wobei die beiden Transistoren eines Paares bezüglich eines Punktes symmetrisch sind, welcher für die beiden Paare der gleiche Punkt ist..
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren jeweils auf den vier Ecken eines Parallelogramms angeordnet sind, wobei die Transistoren eines Paars jeweils diagonal einander gegenüberliegen.
3. Schaltung nach Anspruch I4 dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren durch Verschiebung auseinander hervorgehen.
1J. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die. Transistoren vom Typ MOS (Metall-Oxid-Halbleiter) sind.
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Le e rs e iie
DE19691906324 1968-02-09 1969-02-08 Integrierte Halbleiteranordnung mit vier auf dem gleichen Halbleitersubstrat angeordneten und elektrisch miteinander verbundenen Feldeffekttransistorelementen Expired DE1906324C3 (de)

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DE1906324A1 true DE1906324A1 (de) 1969-09-04
DE1906324B2 DE1906324B2 (de) 1979-11-29
DE1906324C3 DE1906324C3 (de) 1983-12-29

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GB (1) GB1223543A (de)
NL (1) NL6901879A (de)

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FR1563879A (de) 1969-04-18
NL6901879A (de) 1969-08-12
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