DE1947265A1

DE1947265A1 - Signalwandlerschaltung

Info

Publication number: DE1947265A1
Application number: DE19691947265
Authority: DE
Inventors: Tomisaburo Okumura
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1968-09-19
Filing date: 1969-09-18
Publication date: 1970-03-26
Also published as: GB1280047A; US3609412A; DE1947265C3; CH514955A; SE347393B; FR2018412A1; DE1947265B2

Description

PATENTANWÄLTE,,:¹: :

1-947

Dr. D. Thomsen H. Tiedtke G- Bühling

Dipl.-Chem. Dipl.-Ing. Dipl.-Chem.

8000 MÜNCHEN 2

TAL 33

TELEFON 0811 /226894

TELEGRAMMADRESSE: THOPATENT

MÖNCHEN ¹⁸· ^SeP^fc· ¹⁹⁶⁹

Case 19375/T 3297

Matsushita Electronics Corporation Osaka, Japan

Signalwandlerschaltung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Signalwandlerschaltung, die drei Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gatter verwendet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Frequenzwandlerschaltung in wirkungsvoller Weise mit einer örtlichen Schwingung niedriger Spannung zu betreiben.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Quellenelektroden und die Abflußelektroden zweier Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gatter vereint werden und an die Abflußelektrodenseite ein weiterer Feldeffekttransistor mit isoliertem Gatter in Kaskade angeschlossen wird,

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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 ist eine Darstellung, die de.n prinzipiellen Aufbau einer Signalwandlerschaltung nach der Erfindung verdeutlicht;

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße integrierte Festkörperschaltung;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht durch diese Schaltung;

Fig. 4 bis 6 zeigen die Anordnungen weiterer Schaltungen für die Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Prinzips.

Die Fig. 1 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Schaltung; Tl, T2 und T3 sind aktive Elemente oder Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gatter (im folgenden als IGFET bezeichnet), die die erfindungsgemäße Vorrichtung) .bilden. Das Element Tl hat eine Quelle 1, ein Gatter 2 und einen Abfluß 3, das Element T2 hat eine Quelle H, ein Gatter 5 und einen.Abfluß 6; das Element . T3 hat eine Quelle 7, ein Gatter 8 und einen Abfluß 9. - ·

In der Fig. 1 ist jeder IGFET Tl, T2 und T3 in der folgenden Weise geschaltet: Die Quellenelektroden 1 und % von Tl und T2 sind verbunden, während die Abflußelektroden 3 und 6 gemein- ' sam an die Quellenelektrode 7 von T3 angeschlossen sind.. Es

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führen daher lediglich fünf Klemmen aus der Vorrichtung heraus, nämlich die gemeinsame Quellenelektrodenklemme a von Tl und T2, die Gatterelektrodenklemme b von Tl, die Gatterelektrodenklemme c von T2, die Gatterelektrodenklemme d von T3 und die Abflußelektrodenklemme <e von T3. Es sind daher die herausführenden Anschlußdrähte in ihrer Anzahl so klein wie möglich gehalten, so daß die Vorrichtung leicht hergestellt werden kann.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Draufsicht und einen Teilschnitt durch eine Ausführungsform einer integrierten Schaltung, die durch Integrieren der Elemente in Fig. 1 erhalten wurde.

Es folgt nunmehr eine Erläuterung durch Vergleich der Fig. 1 und 2. Das Bezugszeichen 10 der Fig. 2 entspricht dem gemeinsamen Quellenbereich 1, 4 von Tl, T2 gemäß Fig. 1, das Bezugszeichen 11 der Fig. 2 entspricht dem Gatter 2 von Tl in Fig. 1 und die Bezugszeichen 12, 13, 14 und 15 der Fig. 2 entsprechen dem gemeinsamen Bereich, der den Teilen 3, 6 und 7, dem Gatter 5 von T2, dem Gatter 8 von T3 und dem Quellenbereich 9 von T3 entspricht. Der erste und der zweite Transistor sind in der Peripherie angeordnet, so daß sie den in Kaskade angeschlossenen dritten Transistor umgeben. Die Bereiche 16 und 17 in Fig. 2 sind für einen besonderen Zweck ausgebildet worden, der für das Integrieren der Elemente nach Fig. 1 nützlich ist. In der Fig. 2 müssen die Gatterelektrode 11 (entspricht dem Tor 2 von Tl in Fig. 1) und die Patterelektrode 13 (entspricht ' dem Gatter 5 von T2 in Fig. 1) voneinander isoliert werden, wobei die Elektroden selbst getrennt voneinander auf einem Isolierfilm der Substratoberflache angeordnet sind. Unter diese-'

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Isolierfilm wird ohne Schwierigkeit auf der Substratoberfläche ein inaktiver Leitkanal gebildet, wobei ein zwischen den Bereichen 10 und 12 laufender Strom durch die Gatterelektroden 11 und 13 nicht gesteuert wird. Um zu verhindern, daß sich ein inaktiver Leitkanal bildet, werden in dem Substrat unter dem Isolierfilm an den de^m Bereich zwischen den Gatterelektroden 11 und 13 entsprechenden Stellen Bereiche 16 und 17 hoher Störstellenkonzentration mit der gleichen Leitfähigkeit wie das Substrat gebildet. Die Fig. ..3 zeigt eine Schnitt ansicht durch die Vorrichtung entlang der Linie III-III in Fig. 2, wobei dieselben Bezugszeichen dieselben Teile bezeichnen. Zusätzlich ist ein Halbleitersubstrat 18 und ein Isolierfilm 19 gezeigt.

Die vorbeschriebenen Bereiche 16 und 17 sind insbesondere

notwendig, wenn ein sogenannter Verarmungs-IGFET benutzt wird. Man kann hierauf verzichten, wenn z.B. ein N-Kanal-Verarmungs-MOS-Transistor verwendet wird. Diese Bereiche sind jedoch für den Fall einer als sogenannte Anreicherungsart bezeichneten charakteristischen Teilung nicht immer notwendig.

Es wird nunmehr die Arbeitsweise der vorbeschriebenen Schaltungen nach der Erfindung erläutert. In der Schaltung nach* Fig. 1 wird an die Elektrodenkleme b des Gatters 2 von Tl eine Hochfrequenzspannung angelegt, während an die Elektrodenklemme c des Gatters 5 von T2 eine örtliche Schwingspannung angelegt wird und _an di._e Elektrodenklemmen b, c und e mit 3ezug auf die Klemme a geeignete Spannungen angelegt wer-

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Dann wird die Hochfrequenzspannung bei Tl verstärkt, die örtliche Schwingspannung bei T2 verstärkt und diese werden nach T3 geschickt. Das Gatter 8 von T3 ist durch einen Wechselstromanschluß geerdet, wobei T3 eine Betriebsweise der Bauart mit gemeinsamem Gatter vollzieht.

Wie man aus der Vorbeschreibung ersieht, werden die Hochfrequenzspannung und die örtliche Schwingspannung soweit verstärkt, bis in einer Frequenzwandlerschaltung gemäß der Erfindung die Frequenzwandlung vollzogen ist. Es genügt daher eine niedrige örtliche Schwingspannung. Das Problem der Strahlung unnötiger elektromagnetischer Wellen vom örtlichen Oszillator, wie es be.i einer bekannten Schaltung auftritt, ist damit gelöst. Bei einem Versuch brachte der gemischte Ausgang für Tl Eingang oder das Verhältnis der mittleren Frequenzspannungen den Faktor 29, wenn die Schwingspannung 0,3V betrug. Da ferner eine kleine Örtliche Schwingspannung bei der Erfindung ausreicht, kann die Kopplung zwischen dem örtlichen Oszillator und T2 lose ,-.sein, wobei die Stabilität der Oszillationsfrequenz der örtlichen Oszillation in hohem Maße eingehalten werden kann.

Obwohl T2 für die Verstärkung der örtlichen Schwingung bei der vorgenannten Ausführungsform benutzt wird, ist es selbstverständlich, daß auch T2 als örtlicher Oszillator verwendbar

Die Fig. 4 bis 6 zeigen weitere Ausführungsformen der Er-

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findung, die einen Doppelgatter-IGFET (Tetroden-MOS-Transistor) verwenden. Durch diese Vorrichtungen können die Strahlungen von örtlichen Schwingungen weiter unterbunden werden.

Die Signalwandlerschaltung nach der Erfindung ermöglicht es, eine Frequenzwandlerschaltung mit niedriger örtlicher Schwingspannung stabil zu betreiben; der Aufbau dieser Schaltung ist für Integrierungszwecke besonders vorteilhaft.

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Claims

Patentansprüche

1 f l\ Signalwandlervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellenelektroden (1,¹O und die Abflußelektroden (3,6) von zwei Feldeffekttransistoren (Tl, T2) mit isoliertem Gatter verbunden sind und an die Abflußelektrodenseite in Kaskade ein weiterer Feldeffekttransistor (T3) mit isoliertem Gatter angeschlossen ist.·
2. Integrierte Signalwandlerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Transistor in einem einzigen Halbleitersubstrat ausgebildet ist, daß der erste und der zweite Transistor (Tl, T2) parallel geschaltet und in der Peripherie angeordnet sind und den in Kaskade angeschlossenen dritten Transistor (T3) umgeben, wobei Diffusionsbereiche (16,17) hoher Störstellenkonzentration (Bereiche, die die Bildung von Leitkanälen verhindern), die dieselbe Leitfähigkeit wie diejenigen des Substrats haben, unmittelbar unter den Seitenabschnitten der Gatterelektroden des ersten und des zweiten Transistors angeordnet sind, um die Zwischenwirkung zwischen den Transistoren zu eliminieren.

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3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der drei Transistoren ein Doppelgatter-Feldeffekttransistor mit isoliertem Gatter ist.

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