DE2045618A1 - Integrierte Halbleiterschaltung - Google Patents

Integrierte Halbleiterschaltung

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DE2045618A1
DE2045618A1 DE19702045618 DE2045618A DE2045618A1 DE 2045618 A1 DE2045618 A1 DE 2045618A1 DE 19702045618 DE19702045618 DE 19702045618 DE 2045618 A DE2045618 A DE 2045618A DE 2045618 A1 DE2045618 A1 DE 2045618A1
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Harry Charles West Lafayette Ind Lee (V St A)
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RCA Corp
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Description

7043-70/Kö/S
RCA 61483
Convention Date:
September 15, 1969
RCA Corporation, New York, N.Y., V.St.A.
Integrierte Halbleiterschaltung
Die Erfindung betrifft eine integrierte Halbleiterschaltung mit einem in Basisschaltung ausgelegten Bipolartransistor und einem Feldeffekttransistor, wobei der Kollektor des Bipolartransistors die Quellenelektrode (oder Abflußelektrode) des Feldeffekt transistors bildet.
Eine der vorteilhaften Eigenschaften von Feldeffekttransisto£ schaltungen (FET-Schaltungen) ist deren extrem hoher Eingangswiderstand. Dies hat den Vorteil, daß die Schaltung mit einem nur sehr niedrigen Strom, dagegen mit relativ hoher Spannung von der Eingangssignalquelle angesteuert werden muß. Zum Unterschied hie£ von haben Bipolartransistorschaltungen einen niedrigen Eingaagswiderstand, so daß sie einem verhältnismäßig hohen Eingaagsstrom benötigen und Auegangesignale niedriger Spannung liefer», Es ergeben sich daher Probleme, wenn eine Bipolartransietorschaltung oder irgendeine andere Schaltung mit vergleichbarer Ausgaagswiderstands charakteristik für die Bereitstellung der für die Ansteuerung einer FET-Schaltung erforderlichen Spannungswerte verwendet werden soll.
Ein Lösung«wec bestünde darin, daß man eine FET~Puf£^rschaltung verwendet· Für eine solche Schaltung braucht «an jedocit is» allgemeines, eine Vielzahl von Schaltungselemente«„ Die« l&t-
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bei integrierten Schaltungen unerwünscht, weil sich dadurch die Kosten für die Herstellung der Masken erhöhen, die Ausbeuten erniedrigen und insbesondere zusätzlicher Platz auf dem integrierten Schaltungsplättchen beansprucht wird, der vorteilhafterweise für anderweitige Schaltungen verwendet werden könnte. Auch muß die Pufferschaltung so ausgelegt sein, dafi sich aa hochohmigen, niederkapazitiven Eingangskreis der Pufferschaltung keine übermäßig hohen Spannungen ausbilden können. Zusätzlich zu all dem wird durch die Pufferschaltung eine unerwünschte zeitliche Verzögerung eingeführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine integrierte Halbleiterschaltung zu schaffen, welche die oben genannten Schwierigkeiten und Nachteile vermeidet.
Die Erfindung ist auf eine Schaltung mit einem Feldeffekttransistor in Verbindung mit einem Bipolartransistor anwendbar, wie sie in der USA-Patentschrift 3 286 l89 beschrieben ist. Bekannt ist eine integrierte Halbleiterschaltung mit einem erstem Bipolartransistor mit Emitter, Kollektor und Basis und einem zwei, ten Feldeffekttransistor mit einen Leitungsweg bildender Quellenelektrode und Abflußelektrode sowie einer Einrichtung zum Steuern der Stromleitung in diesem Leitungsweg. Der Ausgang des ersten fc Transistors liegt in Reihe mit dem Leitungeweg oder Kanal des zweite« Transistors. Eine solche integrierte Schaltung kann so ausgebildet sein, dafl der Emitter und der Kollektor des ersten Transistors mindestens ein erstes und ein zweites, hiervon beabstandetes Gebiet eines ersten Leitungstyps bilden, die in ein Substrat eines zweiten Leitungstyps hineinreichen. Die Quellen- und die Abflußelektrode des zweiten Transistors sind ebenfalls im Substrat auegebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungeform der Erfindung besteht entweder die Quellen- oder die Abflußelektrode des zweiten Transistors aus dem zweiten Gebiet, während die andere der beiden genannten Elektroden durch ein drittes Gebiet de« ersten Leitungstyps, das ebenfalls in das Substrat hineinreicht, gebildet wird.
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Das dritte Gebiet ist im Abstand vom zweiten Gebiet angeordnet, und dieser Teil des Substrats zwischen dem zweiten und dem dritten Gebiet bildet den Kanal des zweiten Transistors.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen, in denen gleiche Elemente jeweils mit gleichen Bezugszeichen bezeich net sind, im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Figur IA das Schaltschema einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung;
Figur IB eine Querschnittsdarstellung einer monolithischen integrierten Schaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2A das Schaltschema einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung, die sich als logisches Verknüpfungsglied verwenden läßt;
Figur 2B eine Querschnittsdarstellung eines Teils der integriertem Schaltung nach Figur 2A; und
Figur 3 einem Teilschnitt der Schaltung nach Figur 2B entlang der Schnittlinie 3-3»
Die Schaltung nach Figur IA enthält einen pnp-Bipolartransistor 12, der alt seiner Basis 14 an Masse liegt und mit seinem Emitter 16 an einen Eingangspunkt 17 angeschlossen ist. Der Eingangspunkt 17 ist über einen Widerstand 19 mit einer Signalquelle l8 verbunden. Die Signalquelle 18 kann irgendeine beliebige Stromquelle mit verhältnismäßig niedriger Ausgangsspannung sein, die ein positives Signal liefert. Der gestrichelt dargestellte Widerstaad 19 braucht nicht als eigenes Schaltungselement vorhanden zu sein, sondern wird durch die Summe der Quellenimpedanz der Signal quelle und des Basis-Emitterwiderstands des Transistors 12 gebildet. Er ist aus später noch ersichtlich werdenden Gründen im Schaltbild eingezeichnet.
Der Kollektor 20 des Traasistors 12 ist an eine Last 22 aagekoppelt. Die Last 22 enthält einen p-leitendea Metall-Oxyd-Halbleiter-Feldeffekttransistor (p-MOS-Transistor) 24, der sein Quellengebiet mit dem Kollektor 20 des Transistors 12 gemeinsam
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hat, mit seiner Abflußelektrode 26 an eine Spannungsquelle -VDD angeschlossen ist und mit seiner Steuerelektrode (Gitter) 30 an entweder eine Vorspannquelle einer Gleichspannung von der Größe -V,,- oder als Mittel zur Minimalisierung des Leistungsverbrauchs an eine Quelle eines Taktsignals, dessen maximale Vorspannung beträgt, amgeschlossen ist. Das Substrat des Transistors 24 ist mit der Basis des Transistors 12 gemeinsam, wie in Figur IB gezeigt, und an Masse angeschlossen. Der p-MOS-Transistor 24 arbeitet als Widerstand, dessen Impedanz eine Funktion der zwischen Gitter und Quellenelektrode des Transistors liegenden Durchlaßspannung ist. Obwohl der Wert des Widerstands auch von der Abfluß Quellenspannung abhängig ist, kann vorausgesetzt werden, daß der Widerstandswert hauptsächlich durch die Gitter-Quellenspannung bestimmt wird. Je negativer daher V~~, oder die Taktspannung ist,
brtr
desto niedriger ist die Abfluß-Quellenimpedanz des Transistors 24·
Figur IB zeigt im Querschnitt die Schaltung nach Figur IA in Form einer monolithischen integrierten Schaltung. Die Bezugsnummern in Figur IB entsprechen den Bezugsnummern der betreffenden Elemente in Figur IA. Das η-leitende Substrat 14 bildet das geerdete Chassis, in das sämtliche Elemente durch Eindiffundieren von p-leitenden Gebieten eingebettet sind.
Der Feldeffekttransistor (MOS-Transistor) 24 weist beabstandete p-Gebiete 20 und 26 auf, welche die Enden eines stromführenden Kanals bilden. Über dem Zwischenraum zwischen den beiden p-Gebieten 20 und 26, d.h. über dem Kanal befindet eich eine Isolier schicht 31 aus z.B. Siliciumdioxyd (SiO7), auf der eine Metallelektrode 30, die das Gitter des Transistors bildet, angebracht ist.
Bei einem p-MOS-Transistor ist die Quellenelektrode als diejenige der beiden Kanalelektroden definiert, der die positivste Spannung zugeführt ist. In Figur IA und IB entspricht daher die Quellenelektrode dem p-Gebiet 20, das normalerweise positiv in bezug auf das p-Gebiet 26 gespannt ist. Es ist jedooh zu berücksichtigen, daß ein Feldeffekttransistor ein Zweirichtungselement ist
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und daher Strom in beiden Richtungen leiten kann. Eine Kanalelektrode (20 oder 26) kann daher für die eine Stromrichtung die Quellenelektrode und für die entgegengesetzte Stromrichtung die Abfluöelektrode bilden·
Wie in Figur IB gezeigt, ist der pnp-Lateralbipolartransistor 12 dadurch gebildet, daß das p-Gebiet 16 (der Emitter des Transistors 12) vom benachbarten p-Gebiet 20 (dem Kollektor des Transistors 12) durch ein schmales Gebiet des η-leitenden Substrats 14, das die Basis des Transistors 12 bildet, getrennt ist. Der auf dem gleichen Substrat angebrachte FET-Transistor 24 besteht aus nur zwei diffundierten Gebieten, von denen eines (die Elektrode 20) beiden Transistoren gemeinsam ist.
Im Betrieb der Schaltung erzeugt die Signalquelle 18 Impulse mit einer Maximalamplitude von +V Volt und einem Minimalwert von Nullpotential (Massepotential), wie in Figur IA gezeigt. Diese Impulse bewirken, daß in das Emitter-Basisgebiet des Transistors 12 ein Emitterstrom (i ) fließt. Der Strom I ist ungefähr gleich
e e
der Amplitude des Signals (+V) minus dem Emitter-Basis-Spannungsabfall des Transistors 12 (V ,), dividiert durch den Widerstand 19, der die Quellenimpedanz der Signalquelle 18 und den Eingangswiderstand des Transistors 12 umfaßt. /~I = —= 7· Die Werte
- e Rl9 " von +V, V , und R10 können typischerweise 5>4 Volt, 0,6 Volt bzw.
2000 0hm betragen, was für I einen Wert von 2,4 Milliampere er gibt. Der Emitterstrom I ruft einen Kollektorstrom I hervor, der β e c *
gleich I mal de« gemeinsamen Basisdurchlaßstrom-Übertragungsverhältnie (α) ist, d.h. I - al .
Der Transistor 12 ist ein sogenannter Lateraltransistor, und sei« α ist im allgemeinen niedrig. Selbst wenn jedoch α nur 0,5 beträft (was ein äußerst und unwahrscheinlich niedriger Wert ist), wird trotzdem die Ausffangsspannung (V ) am Kollektor 20 immer dan» auf nahe 0 Volt angehoben, wenn der Transistor 12 leitend gemacht wird. Vc ist gleich -VDD plus al^ mal dem Abfluß-Quellenwideretand (Rjjg) de· Transistors 24 /"Vc - -VDD + αΙβ χ R DS_7· Wenn beispielsweise R03 fleich 10 KiIοohm und -VDD gleich -12 Volt
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sind, reicht ein maximaler Wert al =* I von 1,2 Milliampere aus,
e c * *
um V zwischen 0 Volt und -Vn Volt zu schalten. Da jedoch der Eingangswiderstand von an den Kollektor 20 des Transistors 12 angeschalteten p-MOS-Schaltungen (nicht gezeigt) in der Größenordnung von 10 4 Ohm beträgt, kann Rn,, viel größer als 10 Kiloohm gemacht werden. Wenn beispielsweise RßS gleich 1 Megohm (10 0hm) ist, reicht für I ei* Wert von 0,012 Milliampere aus, um de» Kollektor des Transistors 12 zwischen -Vnn und 0 Volt zu schalten.
Der von der Signalquelle erzeugte Strom fließt also in den Emitter des Transistors 12 und ruft einen Kollektorstromfluß hervor. Der Kollektorstrom fließt in eine extrem hohe Impedanz, so daß sich eine hohe Spannungsverstärkung ergibt.
Die niedrige Ausgangsspannung der Signalquelle, die entweder ein Stromerzeuger oder eine Spannungsquelle mit hohem Innenwiderstand (Quellenimpedanz) sein kann, wird somit in eine Spannung mit großer Ausschwingamplitude umgewandelt. Es können also normale Bipolar-Logikschaltkreise wie Dioden-Transistor-Verknüpfungeglieder oder Transistor-Transistor-Verknüpfungsglieder direkt an die erfindungsgemäße Zwischenschaltung angekoppelt werden· Auch können lineare Schaltungen, die mit verhältnismäßig niedrigen Speisepegeln arbeiten und niedrige Ausgangsspannungen liefern, direkt an das FET-Schaltungsplättchen angekoppelt werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung besteht darin, daß sie nach außen einen extrem niedrigen Eingangswiderstand bietet, während sie die ausgangsseitige Anschaltung sehr hoher Impedanzen ermöglicht. Die erfindungsgemäße Schaltung bietet also die Vorteile der Impedanztraneformation, während zugleich der FET-Kreis dadurch geschützt wird, daß der Aufbau von übermäßig hohen Spannungen an den Eingangsklemmen verhindert ist. Da die Spannung am Eingang niemals sehr hoch werden kann, ist es nicht mehr nötig, Schutzschaltungen über die Eingänge vom FET-Kreisen zu schalten.
Wie in Figur 2A gezeigt, kann der Pegelumsetzer als logisches Verknüpfungsglied verschaltet werden, an dessen Bingang verschie-
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dene bipolare Logikschaltkreise sich anschalten lassen und das ausgangsseitig mit den in der Schaltungsanordnung vorhandenen Spannungspegeln verträglich ist. Der Transistor 12 hat eine Vielzahl von Emittern, wobei hier für Erläuterungszwecke die Anzahl der Emitter auf drei l6a, 16b und l6c beschränkt ist. Die einzelnen Emitter sind je an eine andere Signalquelle B^, e„ bzw. e« ankoppelbar. Der Lastkreis 22 in Figur 2A enthält einen Transistor 24, der dem Transistor 24 in Figur IA entspricht, wobei jedoch in diesem Fall Gitter und Abflußelektrode zusammengeschaltet und an eine Taktsignalquelle φΐ angekoppelt sind.
Die Lastschaltung 22 enthält außerdem einen Kondensator 40, der einerseits mit dem KollektoF-Quellengebiet 20 zusammengeschal^ tet und andererseits an eine Klemme 41 angeschlossen ist, der ein Taktsignal φ2 zugeführt ist.
Das am Kollektor-Quellengebiet 20 erzeugte Ausgangssignal wird über einen Schleusentransistor 42, der mit seinem Gitter ebenfalls an die Quelle von φ2 angekoppelt ist, auf den restlichen Teil der integrierten Schaltung gekoppelt.
Die Schaltung nach Figur 2A (ohne den Transistor 42) ist in integrierter Form in Figur 2B dargestellt. Der Bipolartransistor 12 hat wie in Figur 1 ein Emittergebiet Ιό, ein Kollektorgebiet 20 und ein Basisgebiet, das durch einen/des Substrats 14 gebildet ist. Der FET-Transistor 24 benutzt ebenfalls das Gebiet 20 als entweder Quellen- oder Abflußelektrode und das Gebiet 26 als die andere dieser beiden Elektroden. Der Kondensator 40 ist durch eine dünne Isolierschicht über einem Teil des Kollektor-Quellengebiets 20 und eise metallische Elektrode 41 über diesem Gebiet gebildet. Der Kondensator 40 hat somit seine eine Belegung mit dem Kollektor des Bipolartransietors 12 und seine andere Belegung mit einer Metallelektrode, der ein Signal zuführbar ist, gemeinsam.
Figur 3 zeigt im Querschnitt (entlang der Schnittlinie 3-3 in Figur 2B) die Anordnung der einzelnen Emitter des Transistors 12.
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Durch das Taktsignal φΐ wird das Kollektor-Quellengebiet 20 vorgeladen. Die Taktsignale φΐ und φ2 wechseln von 0 Volt auf beispielsweise eine negative Spannung von -V1 Volt, die größer ist als der oben genannte Wert von -V00 Volt. Wenn φΐ auf -V schaltet, schaltet die Spannung am Kollektorgebiet 20 dann und nur dann auf annäher-nd -V Volt, wenn die den Emittern l6a, 16b und l6c zugeführte Eingangsspannung gleich oder kleiner als 0 Volt ist. Die Schwellenspannung (V ) des Transistors 24 verhindert, daß die Spannung am Kollektor-Quellengebiet 20 negativer als -/ V1 - V J wird, wenn nur φΐ zugeführt ist. Wenn irgendeinem der Emitter eine k positive Spannung zugeführt wird, wird das Kollektor-Quellengebiet 20 an Massepotential angeklammert. Wenn φΐ von 0 auf -V Volt ausschwingt, wenn sämtliche Eingänge geerdet sind, so wird die Kapazität des Kollektor-Quellengebietes 20 auf annäher-nd -V Volt vorgeladen. Wenn dagegen eines oder sämtliche Eingangssignal e ρ ο so. tiv sind, so wird die Kapazität des Kollektor-Quellengebietes 20 entladen und ist die Spannung an diesem Gebiet im wesentlichen gleich 0 Volt.
Der Schleusentransistor 42 wird während der Dauer von φ2 (d.h. nur solange φ2 die Spannung -V1 Volt hat) aufgetastet. Der Zweck von φ2 sowie des Kondensators 40 ist es, den Signalpegel zu erhöhen und einen Zeitabschnitt für die Auslesung bereitzustellen, fe die erfolgt, wenn §2 auf -V1 Volt schaltet. Wenn φ2 von 0 auf -V Volt schaltet, wird dadurch der Schleusentransistor 42 geöffnet und das Signal vom Kollektor 20 an andere Schaltkreise der p-MOS-Anordnung übertragen.
Die Rolle von φ2 und des Kondensators 40 wird am besten verständlich, wenn man die Arbeitsweise der Schaltung betrachtet. Wenn die Spannung am Kollektor-Quellengebiet 20 einen Wert von 0 Volt hat, wird das Taktsignal φ2, das von 0 auf -V Volt schaltet, über den Kondensator 40 auf das p-Gebiet 20 wechselstromgekoppelt* Wenn irgendeiner der Eingänge e-, e2 oder e~ hochpegelig (+V) ist, leitet der Transistor 12 und beträgt die Spannung am Kollektor-Quellengebiet 20 annähernd 0 Volt. φ2 erzeugt, wenn es erstmalig angelegt wird, eine scharfe negative Spannungsspitze,
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die schnell auf Massepotential entladen wird.
Wenn dagegen e-, e„ und e« niederpegelig (0 Volt) sind, ist das Kollektor-Quellengebiet bereits durch φΐ auf ein negatives Potential geladen, und die Zuleitung von φ2 bewirkt, daß eine negativere Ladung durch die Sperrkapazität des pn-Übergangs (p-Gebiet 20 und n-Substrat 14) fließt. Die Spannung am Kollektor-Quellengebiet 20 wird dadurch sogar noch negativer als -V-. Wenn der Schleusentransistor 42 aufgetastet ist, wird eine größere Spannung als -V auf die nächste Stufe gekoppelt, so daß etwaige Schwierigkeiten vermieden werden, die sich infolge der Schwellenspannungsverschiebung des Transistors 24 ergeben können, wodurch die Spannung am Kollektor-Quellengebiet 20 auf einen Schwellenspannungsabfall über -V1 begrenzt wird. Durch den Kondensator 40 und ψ2 wird somit sichergestellt, daß wohldefinierte Signale großer Amplitude für die Übertragung an die Schaltungsanordnung erzeugt werden. Die Arbeitsweise der Schaltung als logisches Verknüpfungsglied wird am besten verständlich, wenn man zunächst die Spannungspegel in logischen Äquivalenten definiert. Und zwar ist für die positiven Logikpegel (die Eingänge des Transistors 12) Massepotential eine logische "0" und eine positive Spannung +V eine logische "1", während für die negativen Logikpegel (den Ausgang des Transistors 12 und den übrigen Teil des Shaltungsplättchens) Massepotential die logische "0" und eine negative Spannung (-V1) die logische nln ist.
Aufgrund der vorstehenden Erörterung ergibt sich, daß die Aus gangsspannung (V ) am Kollektor-Quellengebiet 20 -V1 (oder mehr)
C X
Volt beträgt (logische nln), wenn die Eingangssignale ei = eo = e3»0 Volt sind (logische "0").
Die Ausgangsapannung V läßt sich also ausdrücken als V =
C C
*1 + e2 + e3* Diee iet der klassische Ausdruck für die NOR-Funktion, und der Traneistor 12 mit seinen Mehrfachemittern arbeitet somit als NOR-Glied.
Wenn mam auf der Grundlage der obigen Logikdefinitionen nur einen Emitter wie in Figur IA verwendet, arbeitet die vorliegende
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Schaltung als (logisches) Negationsglied·
Für die Herstellung des Lateraltransistors nach Figur IA9 IB sowie nach Figur 2 mit Mehrfachemittern erfordert keine zusätzlichen Verfahrensschritte beim derzeitigen p-MOS-Herstellungsverfahren.
Der in Figur 2 gezeigte Kondensator 40 läßt sich ebenfalls leicht dadurch herstellen, daß man auf einem Teil des Gebietes 20 eine Isolierschicht aufbringt und auf dieser Isolierschicht eine Metallelektrode (41) anbringt. Die zusätzliche Bereitstellung von
' φΐ und φ2 zur Vorladung des Kollektorgebietes und zum Auslesen der Information am Kollektor zu einem gegebenen Zeitpunkt ermöglicht es, daß die Impedanz des Transistors 24 "verhältnislos" gemacht werden kann. Das heißt, da φΐ das Kollektor-Quellengebiet 20 vorlädt und φ2 die Spannung am Kollektor erhöht, kann das Verhältnis der Impedanz des Transistors 24 im Hinblick auf einen gegebenen Gesichtspunkt wie Arbeitsgeschwindigkeit optimalisiert werden und ist nicht auf ein Impedanzverhältnis beschränkt, das für die Leitung oder Nichtleitung der nächsten Stufe erforderlich ist. Die Verhält nislosigkeit der Last in Verbindung mit der lateralen pnp-Negations funktion ermöglicht ein extrem schnelles Arbeiten. Mit dieser Schaltung ist es möglich, die Ausgangsgrößen von Dioden-Transistorτ
^ oder Transistor-Transistor-Verkntipfungsgliedern axt Geschwindigkeiten zu decodieren, die durch die betreffenden Verknüpfungsglieder bestimmt sind. Die erfindungsgemäße Schaltung mit Mehrfach emitter eignet sich somit vorzüglich fUr die Speicherdecodierung , die Multiplexdecodierung oder anderweitige schnelle Verknüpfungsfunktionen mit Positivspannungen für Anordnungen mit p-MOS-Pegel-Umsetzern.
Statt eines Substrates vom n-Leitungstyp mit eindiffundierten p-Gebieten zu verwenden, kann man selbstverständlich die Leitungetypen auch umgekehrt wählen. Ebenso kann man statt gitterisolierten Feldeffekttransistoren auch beliebige andere bekannte Arten von Feldeffektbauelementen in der erfindungagemäßen Schaltung anwenden·
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Claims (7)

  1. Patentansprüche
    lJ Integrierte Halbleiterschaltung mit einem Bipolartransistor mit Emitter, Kollektor und Basis und einem Feldeffekttransistor mit Quellen- und Ab&ißelektrode, die einen stromleitenden Kanal bilden, sowie mit einer Einrichtung zum Steuern der Stromleitung in diesem Kanal, wobei der Ausgang des Bipolartransistors in Reihe mit dem Kanal des Feldeffekttransistors geschaltet ist und wobei ferner der Emitter und der Kollektor des Bipolartransistors durch mindestens ein erstes bzw. ein hiervon beabstandetes zweites Gebiet eines ersten Leitungstyps, die in ein Substrat eines zweiten Leitungstyps hineinreichen, gebildet werden und die Quellen- und die Abflußelektrode des Feldeffekttransistors ebenfalls im Substrat ausgebildet sind, dadurch gekenn zeichnet, doÄ entweder die Quellenelektrode (20) oder die Abflußelektrode (26) des Feldeffekttransistors (24) aus dem zweiten Gebiet besteht und die andere dieser beiden Elektroden durch ein drittes Gebiet des ersten Leitungstyps, das ebenfalls in das Substrat (14) hineinreicht, gebild t wird, wobei das dritte Gebiet im Abstand vom zweiten Gebiet angeordnet ist und der Teil des Substrats zwischen dem zweiten und dem dritten Gebiet den Kanal des Feldeffekttransistors bildet.
  2. 2. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche des Kanals eine Isolierschicht (31) angeordnet ist und daß die Einrichtung zum Steuern der Stromleitung im Kanal aus einer auf dieser Isolierschicht angebrachten Metallelektrode (30) besteht.
  3. 3. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gebiet als AusgangsanscüLuß der Schaltung dient, daß zwischen das dritte Gebiet und das Substrat eine Erregerspannung anlegbar ist und daß an die Metallelektrode eine Spannung von solcher Polarität anlegbar ist, daß der Feldeffekttransistor durchlaßgespannt und
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    leitend gemacht wird.
  4. 4. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat an Massepotential angeschlossen ist.
  5. 5. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der beiden Leitungstypen durch p-leitendes Halbleitermaterial und der andere Leitungstyp durch η-leitendes Halbleitermaterial erzeugt werden.
  6. 6. Integrierte Halbleiterschaltung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bipolartransistor mehrere erste Gebiete, die eine entsprechende Anzahl von Emittern (16a, 16b, l6c) bilden, aufweist.
  7. 7. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Kondensator (40), der seine eine Belegung mit dem Kollektorgebiet gemeinsam hat, und durch zwei Quellen von Taktsignalen, deren eine an die Steuerelektrode (30) des Feldeffekttransistors (24) und deren andere an die zweite Belegung des Kondensators angeschlossen ist.
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MY (1) MY7400215A (de)
NL (1) NL7013553A (de)
SE (1) SE352987B (de)
ZA (1) ZA706259B (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT374976B (de) * 1974-05-10 1984-06-25 Sony Corp Fuehlerschaltung zum feststellen des widerstands- wertes eines fuehlerelementes
AT374975B (de) * 1974-05-10 1984-06-25 Sony Corp Oszillator
AT374974B (de) * 1974-04-25 1984-06-25 Sony Corp Rauscheliminierungs-stromkreis

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2039606A1 (de) * 1970-08-10 1972-02-17 Licentia Gmbh Elektrisches,dynamisch betriebenes Speicherelement
US4035662A (en) * 1970-11-02 1977-07-12 Texas Instruments Incorporated Capacitive means for controlling threshold voltages in insulated gate field effect transistor circuits
NL7107040A (de) * 1971-05-22 1972-11-24
US3787717A (en) * 1971-12-09 1974-01-22 Ibm Over voltage protection circuit lateral bipolar transistor with gated collector junction
JPS547181Y2 (de) * 1973-07-06 1979-04-04
DE2539967C2 (de) * 1975-09-02 1984-06-28 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Logikgrundschaltung
IT1073440B (it) * 1975-09-22 1985-04-17 Seiko Instr & Electronics Circuito elevatore di tensione realizzato in mos-fet
US4048649A (en) * 1976-02-06 1977-09-13 Transitron Electronic Corporation Superintegrated v-groove isolated bipolar and vmos transistors
US4038567A (en) * 1976-03-22 1977-07-26 International Business Machines Corporation Memory input signal buffer circuit
US4891533A (en) * 1984-02-17 1990-01-02 Analog Devices, Incorporated MOS-cascoded bipolar current sources in non-epitaxial structure
US5103281A (en) * 1984-02-17 1992-04-07 Holloway Peter R MOS-cascoded bipolar current sources in non-epitaxial structure
KR920007535B1 (ko) * 1990-05-23 1992-09-05 삼성전자 주식회사 식별회로를 구비한 반도체 집적회로 칩
DE102013217398A1 (de) * 2013-09-02 2015-03-05 Conti Temic Microelectronic Gmbh Elektronische Mehrkanalumschalteinrichtung
CN111554680B (zh) * 2018-12-10 2023-09-05 钰创科技股份有限公司 统一集成电路系统

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL282779A (de) * 1961-09-08
NL293292A (de) * 1962-06-11
US3278853A (en) * 1963-11-21 1966-10-11 Westinghouse Electric Corp Integrated circuits with field effect transistors and diode bias means
US3427445A (en) * 1965-12-27 1969-02-11 Ibm Full adder using field effect transistor of the insulated gate type
US3461361A (en) * 1966-02-24 1969-08-12 Rca Corp Complementary mos transistor integrated circuits with inversion layer formed by ionic discharge bombardment
US3450961A (en) * 1966-05-26 1969-06-17 Westinghouse Electric Corp Semiconductor devices with a region having portions of differing depth and concentration
US3390273A (en) * 1966-08-08 1968-06-25 Fairchild Camera Instr Co Electronic shutter with gating and storage features

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT374974B (de) * 1974-04-25 1984-06-25 Sony Corp Rauscheliminierungs-stromkreis
AT374976B (de) * 1974-05-10 1984-06-25 Sony Corp Fuehlerschaltung zum feststellen des widerstands- wertes eines fuehlerelementes
AT374975B (de) * 1974-05-10 1984-06-25 Sony Corp Oszillator

Also Published As

Publication number Publication date
JPS493312B1 (de) 1974-01-25
BE756139A (fr) 1971-02-15
MY7400215A (en) 1974-12-31
FR2061722A1 (de) 1971-06-25
ZA706259B (en) 1971-06-30
ES383456A1 (es) 1973-02-16
GB1325882A (en) 1973-08-08
FR2061722B1 (de) 1976-10-29
US3639787A (en) 1972-02-01
SE352987B (de) 1973-01-15
NL7013553A (de) 1971-03-17
AT324424B (de) 1975-08-25

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