DE2061981A1

DE2061981A1 - Dioden Phasenschieber

Info

Publication number: DE2061981A1
Application number: DE19702061981
Authority: DE
Inventors: Ronald Port Marly Funk (Frank reich)
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1969-12-16
Filing date: 1970-12-16
Publication date: 1971-06-24
Also published as: NL7018245A; FR2071043A5; GB1322386A; US3750055A

Description

101 BA.Murat Paris I6erae, Frankreich

Dioden-Phasenschieber

Die Erfindung betrifft einen in Form einer monolithisch integrierten Mikroschaltung gebildeten Dioden-Phasenschieber.

Es sind Dioden-Phasenschieber bekannt, die mehrere entlang einer Übertragungsleitung angeordnete Phasenschieberglieder enthalten. Jedes Phasenschieberglied enthält zwei Hindernisse, die voneinander in einem solchen Abstand liegen, daß sich ihre Wirkungen kompensieren, und jedes Hindernis enthält einen Übertragungaleitungaabschnitt und eine entweder in die Durchlaßrichtung oder in die Sperrichtung vorspannbare Diode- Je nachdem, ob die Dioden durchlässig oder gesperrt sind, kann das Phasenschieberglied zwei verschiedene Blindwiderstandswerte annehmen, die an die quellenseitige und an die lastseitige Impedanz der Übertragungsleitung angepaßt sind, und die Pha3e der austretenden Welle in Bezug auf die Phase der eintretenden Welle ist je nach dem einen oder dem anderen Leitfähigkeitszustand der Dioden verschieden. Somit haben die entsprechenden austretenden Wellen je nachdem, ob die Dioden im Durchlaßzustand oder im Sperrzustand sind, relativ zueinander eine bestimmte Phasendifferenz oder unterschiedliche Phasenverschiebung. Da der vollständige Phasenschieber aus mehreren Phasenschiebergliedern zusammengesetzt ist, kann man die Phasenverschiebung der austretenden

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Welle dadurch stufenweise ändern, daß eine mehr oder weniger große Anzahl der Phasenschieberglieder in die Durchlaßrichtung vorgespannt wird. Die bekannten Diod en-Phasenschieber sind im allgemeinen aus einer Anordnung von getrennten Bauelementen aufgebaut : gekapselten Dioden und Hohlleitern oder anderen Formen von klassischen Übertragungsleitungen.

Das Zj[el der Erfindung ist die Schaffung eines Dioden-Phasenschiebers in Form einer monolithischen Mikroschaltung. Diese Ausbildungsform erübrigt die für den Zusammenbau erforderlichen Operationen und ermöglicht die Schaffung von Anordnungen mit sehr kleinen Abmessungen. Dadurch ergibt sich eine Verringerung der Herstellungskosten sowie die Möglichkeit, die Phasenschieber in Anordnungen mit kleinen Abmessungen zu verwenden. Ferner besitzt der Phasenschieber eine grosse Zuverlässigkeit, und er kann bei sehr hohen Frequenzen arbeiten.

Ein Dioden-Phasenschieber mit einer Übertragungsleitung, an der entlang mehrere Phasenschieberglieder angeordnet sind, von denen jedes aus zwei Elementarschaltungen gebildet ist, die als Querzweige an die leitung in Intervallen angeschlossen sind, bei denen sich ihre Wirkungen kompensieren, wobei jede Elementarschaltung im wesentlichen eine Kapazität in Serie mit einer in die Durchlassrichtung oder in die Sperrichtung vorspannbaren Diode enthält, ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber aus einem Plättchen aus einkristallinem Silizium mit sehr hohem spezifischem Widerstand gebildet ist, dessen Haupt flächeη Metallbeläge tragen, die eine Mikrobandleitung bilden, daß der eine Metallbelag auf eine auf derünterseite de3 Plättchens gebildete Oxidschicht aufgebracht ist und eine Ma3se-Ebene bildet, daß

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der andere Metallbelag ein in der Längsrichtung verlaufender Metallstreifen ist, der auf einer auf der Oberseite des Plättchens gebildete Oxidschicht aufgebracht ist und einen Mittelleiter bildet, und daß die Phasenschieberglieder wenigstens auf einer Seite des Mittelleiters in Form von zwei jeweils eine PIN-Diode und eine MOS—Kapazität enthaltenden Elementarschaltungen gebildet sind, die an den Mittelleiter an Punkten angeschlossen sind, die in einem vorbestimmten Abstand voneinander liegen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen: i

Flg.1 das Prinzipschema eines Dioden-Phasenschiebers bekannter Art,von dem die Erfindung ausgeht,

Flg.2 eine Oberansicht eines Phasenschiebers nach der Erfindung,

Fig.3 einen Schnitt durch den Phasenschieber von Pig.2,

Pig.4 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform des erfindungsgemässen Phasenschiebers,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform {

des erfindungsgemäßen Phasenschiebers,

Pig.6 die Oberansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Phasenschiebers,

Fig.7 einen Schnitt durch den Phasenschieber von Fig.6, und

Fig.8 die Oberansicht eineirabgeänderten Ausführungsform des Phasenschiebers von Fig.6 und 7.

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*Fig.1 zeigt in perspektivischer Darstellung das Ersatzschaltbild eines Dioden-Phasenschiebers, der nach xler Erfindung in Form einer monolithisch integrierten Mikroschaltung hergestellt werden soll. Die Zeichnung zeigt eine Übertragungsleitung L, M, wobei M der Masseleiter der Schaltung ist. Entlang der Leitung sind zwei aufeinander folgende Phasenschieberglieder K1, K2 angeordnet. Jedes Phasenschieberglied enthält zwei Übertragungsleitungsabschnitte T1, T2 bzw. T11, T12, die jeweils an einem Ende über eine Diode D1, D2, D11, D12 in Serie mit einer Kapazität 01, 02, C11, C12 geschlossen sind.

Das andere Ende jedes Übertragungsleitungsabschnitts ist an die Hauptleitung an Punkten P, Q bzw. Q, R angeschlossen, die in einem Abstand d voneinander liegen. Es ist zu erkennen, daß der Punkt Q den beiden Phasenschiebergliedern K1, K2 gemeinsam ist, und daß diese Phasenschieber glieder zu beiden Seiten der leitung angeordnet sind. Natürlich ist diese Auordnung nur der Bequemlichkeit halber gewählt und keineswegs zwingend. Gestrichelte Linien deuten an, daß die Leitung L, M noch langer sein kann, und daß über die ganze Länge der Leitung jede gewünschte Anzahl von gleichen oder verschiedenen Phasenschiebergliedern angeordnet sein können. Die beiden zum gleichen Phasenschieberglied gehörenden Dioden D1, D2 bzw. D11, D12 können dadurch in die D_urchlaßrichtung oder in die Sperrichtung vorgespannt werden, daß ein Potential u an die Punkte S1, S2 angelegt wird, an denen die Dioden mit den Kapazitäten 01, 02 usw. verbunden 3ind.

Ein nach der Erfindung ausgeführter Phasenschieber der in Fig.1 gezeigten Art ist in Pig.2 in Oberansicht und in Fig.3 in einem Schnitt nach der Linie A-A von Fig.2 dargestellt. Der Phasenschieber enthält ein Trägerplättchen 1 aus eigenleitendera oder sehr hochohmigem einkristallinem Silizium, auf dem Metallbeläge M, L, T1, T2, T11, !Γ12 usw. angebracht sind, welche die in Fig.1 schematisch darge-

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stellten Leiter in Form van Mikrobandleitungen bilden. Ferner enthält das Siliziumplättchen Zonen der Leitungstypen P+ und H+, die durch Eindif fund leren von Störstoffen von den beiden einander gegenüberliegenden Hauptflächen des Plättchens 1 aus gebildet sind. Diese Zonen sind voneinander durch eine gewisse Dicke des eigeoleiteBden Materials getrennt,· und sie bilden zusammen PIM-Bioden DI, D2, Dt 1, D12 usw.

Die Maaseebene M bedeckt die gesamte Unterseite des Plättchens 1,und sie ist von dieser Unterseite durch eine Siliziumoxidschieht 2 getrennt. Der Leiter I der Hauptleitung ist ein Metallstreifen, der sich in der Mittender Oberseite d.es Plättchens 1 in der Längsrichtung erstfielet, Die Leiter TI, T2 ... der zu den verschiedenen Phasensehiebergliedern gehörenden Leitungsabschnitte sind Metallstreifen, die an den Haupt leiter L an Punkten P, Q, R angeschlossen sind, die jeweils im Abstand d voneinander liegen. Diese Metallstreifen erstrecken sich in der" Querrichtung und enden an Punkten, an denen sich nahezu punktförmige Zonen des Leitungstyps P+ befinden, welche die Änodenzonen der verschiedenen Dioden D1, D2 usw. bilden. Eine Oxidschicht 3 bedeckt die ganze Oberseite des Plättchens, so daß sie zwischen dieser Oberseite und den darauf gebildeten Leitern L1, TL.. liegt, doch enthält diese Oxidschicht Öffnungen, über welche die Enden der Querstreifen T1, T2 mit den Anodenzonen der Dioden verbunden sind. Die Katodenzonen sind jeweils zwei zum gleichen Phasensohieberglied gehörenden Dioden D1, D2 gemeinsam; sie sind durch Inseln vom Leitungstyp N+ gebildet, die voneinander durch eigenleitende Gebiete getrennt sind und auf der Unterseite des Plättchens von dem einen bzw. dem anderen Rand ausgehen und vor Erreichen desGebietes enden, das unter dem Hauptleiter L liegt.

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Kerben 4, die an den beiden Läng3kanten des Plättchens T vorgesehen sind, bringen die jeweils zwei Dioden D1, D2 gemeinsam Katodenzone jedes Phasenschieberglieds mit der Oberseite des Plättchens 1 in Verbindung. Die Kerben 4 sind mit einer Metallschicht Sa überzogen, welche die Katodenzone von der Oberseite des Plättchens her zugänglich macht und das Anlegen eines elektrischen Potentials ermöglicht, das zaffl gleichzeitigen Vorspannen der beiden Dioden D1, D2 des gleichen Ph,asenschieberglieds dient.

Eine erste Abwandlung dieser Ausführungsform, die sich in der Oberansicht nicht in der Darstellung von Fig.1 unterscheidet, ist in Fig.4 in einer Schnittansicht dargestellt, die entlang der Linie B-B von P ig.2 verläuft, und die in der Richtung des Pfeils 5 gesehen wird. Bei dieser Abwandlung -stehendie Katodenzonen N+ mit der Oberseite des Plättchens über eine Zone 6 des gleichen Leitungstyps in Verbindung, die von der Oberseite her eindiffundiert ist. Der Vorspannungskontakt Sb ist dann direkt auf der Oberseite befestigt. Von der Unterseite her sind Kerben 7 gebildet, damit sehr tiefe Diffusionen des Leitungstyps N+ vermieden werden.

Eine zweite Abwandlung, deren Oberansicht wiederum nicht von der Darstellung von Pig.2 verschieden ist, ist in Pig. wiederum in einem Schnitt entlang der Linie B-B von Pig.2, gesehen in der Richtung des Pfeils 5, dargestellt. Bei dieser Abwandlung sind die Katodenzonen de3 Leitungstyps N+ dadurch näher an die Oberseite des Plättchens 1 gelegt, daß von der Unterseite her eine Kerbe 7 gebildet i3t, und sie stehen mit der Oberseite des Plättchens durch eine von der Oberseite aus eindiffundierte Zone 6 des gleichen Leitung3typs in Verbindung. Der Vorapannung3kontakt Sb ist dann wiederum direkt auf der Oberseite befestigt. Diese Maßnahme wird im Fall eines Plättchens großer Dicke angewendet; sie ermöglicht die Bildung von Dioden mit guten Eigenschaften unter %?meidung von sehr tiefen Diffusionen.

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Natürlich kann die Lage der Anodenzonen und der Katodenzonen !vertauscht werden , also den Zonen P+ und N+ der Dioden jeweils" der entgegengesetzte Leitungstyp erteilt werden.

Zur Verwendung kann der Phasenschieber in einem dichten Gehäuseuntergebracht werden, das mit zwei koaxialen Anschlüssen versehen ist, die jeweils mit einem Ende der Übertragungsleitung verbunden sind. Der Phasenschieber kann jedoch auch Anschlüsse aufweisen, die so ausgebildet sind, daß er mit Mikro band-oder Dreifachband-Übertragungsleitungen verbunden werden kann.

Die Herstellung der beschriebenen integriertenMikroschaltung ruft kein besonderes technologisches Problem hervor. Das Trägerplättchen 1 besteht aus Silizium des Leitungstyps P oder N mit einem spezifischen Widerstand von mehr als 1GOO Ohm · cm. Die PIN-Dioden werden in der Planartechnik dadurch gebildet, daß von jeder Seite des Plättchens aus Störstoffe eindiffundiert werden, die Zonen des Leitunggstyps P+ bzw. des Leitungstyps überzeugen. Die für die Vorspannungskontakte vorgesehenen Kerben 4(?ig.3) oder 7 (Fig.4) werden durch selektives chemisches Ätzen erhalten. Nachdem das Plättchen auf beiden Seiten oxidiert worden ist und die erforderlichen Öffnungen in der die eine Seite bedeckenden Oxidschicht gebildet worden sind, werden die Leiter durch Aufbringen von Metallbelägen erhalten, beispielsweise durch Vakuumaufdampfen über eine metallische Maske oder durch Bedampfen der ganzen Oberfläche des Plättchens mit nachfolgendem Gravieren durch Lichtdruck.

Die Katodenaonen des Leitungstyps N+ und die Oxidschicht bilden zusammen mit dem als gemeinsame Elektrode dienenden

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Masseleiter M mehrere MOS-Kondensatoren, und zwar jeweils einen für jedes Phasenschieberglied, wobei jeder dieser Kondensatoren die BoUeder beiden parallel geschalteten Kondensatoren 01, G2 .... eines Phasenschieberglieds von Fig.1 spielt. Auf diese Weise ist die ganze Schaltung gleichstrommäßig gegen Masse entkoppelt.

Beim Betrieb dieser integrierten Mikroschaltung bilden die als Querzweige an die Hauptleitung angeschlossenen und durch PIN-Dioden abgeschlossenen Leitungsabschnitte veränderliche Blindwiderstands-Hindernisse. Die Dioden können entweder in der Durchlaßrichtung vorgespannt sein, wobei sie dann einem sehr kleinen Widerstand, praktisch sogar einem Kurzschluß äquivalent sind, oder sie können in der Sperrichtung vorgespannt sein, wobei sie dann einer Kleinkapazität oder einemLeerlauf äquivalent sind, je nachdem, wie die Diode in die Leitung integriert ist: in der monolithischen . Technik wird nämlich angenommen, daß eine parallel an eine Übertragungsleitung angesnhlossene und in der Sperrichtung vorgespannte Diode eine Kapazität Null ergibt, wenn sie einen integrierenden Bestandteil der Leitung bildet, d.h., wenn die Diode einen Kapazitätsbelag aufweist, der demjenigen der Leitung gleich ist.

Zur Erzielung der Anpassung und der gewünschten Phasenverschiebung kann man auf die Länge, den Abstand und die Impedanz der Leiter T1, T2... einwirken, die zu den verschiedenen von der Hauptleitung abgehenden Leitungsabschnitten ©hören, sowie auf die Kapazität in die der Sperrichtung vorgespannten Dioden. Zwei Arten einer einfachen räumlichen Ausbildung werden nachstehend als Beispiel abgegeben;

Man kann die Länge der Leiter T1,T2... gleich dem Wert λ/8 machen ( wenn λ die Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz ist), wobei die Kapazität der Dioden gleich dem Kapaeitätsbelag der Leiter T1, T2... ist. Der Abstand d zwischen zwei

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• ·

zum gleichen Phasenschieberglied gehörenden Leitungsabschnitten ist dann gleich λ/4. Diese räumliche Ausbildung ermöglicht die Erzielung einer Phasenverschiebung, die im ganzen Betriebsband so konstant wie möglich ist. Die Übertragungsleitung L„M hat eine niedrige Impedanz, damit die Verluste auf dieser L itung verfingert werden, und damit kleine Phasenverschiebungen pro Stufe, d.h. pro Phasenschieberzelle erzielt werden können. Das Verhältnis zwischen der Impedanz der Leitungsabschnitte und der Impedanz der Hauptleitung ist nämlich umso größer , je kleiner die Phasen Verschiebungsstufe ist.

Die Länge der Querleiter T1, 22... kann auch zu Null gemacht werden. Zu diesem Zweck werden die in Fig.6, 7 und 8 dargestellten Ausführungsformen angewendet. ■ '

Bei diesen Ausführungsformen sind die in Serie mit den Kapazitäten C1, C2 ... geschalteten Dioden D1, D2 ... direkt parallel an die Übertragungsleitung L,M angeschlossen. Zur Erleichterung der Vorspannung der Dioden ist aber die. Reihenfolge des Anschlusses der Dioden und der Kapazitäten umgekehrt. Jede Kapazität, beispielsweise die Kapazität C12 in Pig.6, ist durch die Anodenzone P+ einer Diode, den über dieserZone liegenden Abschnitt des Mitteleiters L und die zwischen der Zone P+ und dem Mitteleiter L liegende Oxidschicht 2 gebildet. Die Aus führungsformen. von Pig.6 bis 8 weisen also, wie im Fall von Pig.1,einen Kondensator pro Diode auf,und nicht einen Kondensator, der den beiden Dioden des gleichen Phasenschieberglieds geraeinsam ist, wie im Pail von Pig.2 gezeigt worden ist.

Die Anodenzonen P+ der Dioden werden durch Eindiffundieren von der Oberseite des Plättchens 1 aus erhalten. D^e Katodenzonen N+ werden durch Eindiffundieren von der Unterseite her gebildet, und sie stehen in direktem Kontakt mit der

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Masseebene M, wobei zu diesem Zweck eine Öffnung in der Oxidschicht 2 vorgesehen ist. JedeZone N+ kann mit Hilfe einer Ausnehmung 8 ( die, wie bei den anderen Ausführungsformen auf chemischem Wege erhalten werden kann) näher an die Oberseite gelegt werden. Eine solche Ausnehmung vermeidet sehr tiefe Diffusionen und ermöglicht somit die Bildung von Dioden guter Qualität in verhältnismäßig dicken Plättchen.

Dadurch, daß die Katodenzonen N+ praktisch auf die Oberfläche der Dioden begrenzt sind und bei den beiden Dioden des gleichen Phasenschieberglieds nicht in Kontakt miteinander stehen, wird vermieden, daß diese Zonen N+ die Übertragungsleitung stören.

Die Diodenvorspannung wird über Querleiter S zugeführt, die mit einem Ende durch eine Öffnung in der Oxidschicht 3 hindurch in Kontakt mit den Anodenzonen P+ der Dioden stehen, während sie mit dem anderen Ende an eine Kapazität angeschlossen sind, die bei Höchstfrequenzen eine sehr kleine Impedanz hat. Diese Kapazität kann ausserhalb des Phasenschiebers liegen. Sie kann auch in den Phasenschieber integriert sein, wie im Fall von Fig.6 bis 8 dargestellt ist. Zu diesem Zweck werden von den beiden Seiten des Plättchens her zwei Diffusionen des gleichen Leitungstyps (P+ oder N+) gebildet, die sich vereinigen und eine sehr gut leitende Zone bilden. Die Vorspannungskapazität CP- ist durch diese Zone 10, die Oxidschicht 3 und eine auf diese Oxidschicht aufgebrachte und mit den beiden Querleitern des gleichen Phasenschieberglieds verbundene Metallschicht 9 gebildet. Die Vorspannung wird an die Metallschicht 9 angelegt. Man kann unter der Zone 10 eine Ausnehmung 11 vorsehen, damit die Diffusionstiefe verringert wird. Die Z_one 10 steht in Kontakt mit der Masseebene M über eine Öffnung, die in der an die Masseebene anschliessenden Oxidschicht 2 gebildet ist.

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Der wesentliche Unterschied , der zwischen den in 3?ig*6 und in Fig.8 dargestellten Ausführungsformeη vorhanden ist, besteht darin, daß bei der Ausführungsform von Fig.6 der Mitteleiter L an der Stelle der Dioden D1 ... eingeschnürt ist, während er in Fig.8 an diesen Stellen verbreitert ist. Es ist zu erkennen, daß auch ein Mittelleiter 1 mit gleichförmiger Breite verwendet werden kann.

Zur Erzielung der Anpassung und der gewünschten Phasenverschiebung kann man auf den Wert der Kapazitäten 01, 02 und der Kapazitäten der Dioden D1 und D2 sowie auf den Abstand dieser Hindernisse einwirken. Die zur Zuführung der Vorspannung dienenden Querleitungen S können als Übertragungsleitungen angesehen werden. Ihre Länge und ihre Impedanz können so bemessen werden, daß die Verluste des Phasenschieberglieds in den beiden Vorspannungszuständen ausgeglichen werden und eine konstante Phasenverschiebung im ganzen Betriebsband erhalten wird.

Man kann der Länge der Leiter S auch den Wert λ/4 geben, wobei die Dioden eine von Null verschiedene Kapazität parallel zu diesen leitern ergeben. Der Abstand d zwischen zwei zum gleichen Phasenschieberglied gehörenden Leitungsabschnitten erhält dann den Wert

χ Ρ +

2n ⁽ —

wobei /^, 0 die Phasenverschiebungsstufe ist. Diese räumliche Ausbildung ermöglicht den Abgleich der von den Dioden stammenden Verlaste für die beiden Zustände des Phasenschieberglieds.Das Verhältnis zwischen der Impedanz der Leitungsabschnitte ιιηά der Impedanz der Mittelleitung ist umso größer, je kleiner die Phasenverschiebungsstufe ist, und je kleiner die Kapazität der Diode ist. Es kann

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daher notwendig werden, eine Übertragungsleitung L, M von niedriger Impedanz zu wählen.

Nach der Bestimmung der Phasenverschiebungsstufe, die man mit einem Pha.senschieberglied zu erhalten wünscht, kann man einen Phasenschieber konstruieren, der gleiche oder verschiedene Phasenschieberglieder in so großer Anzahl enthält, daß die Phasenverschiebung stufenweise bis zu einem beliebigen gewünschten Wert, beispielsweise 90° verändert werden kann , je nach der Zahl der in der Durchlaß- .

richtung vorgespannten Phasenschieberglieder.

Bei einer besonderen Ausführungsform wird ein von Null bis 90° veränderlicher Phasenschieber der zuvor beschriebenen Art in Verbindung mit. einem Phasenschieber verwendet, der durch Reflexion gine Phasenverschiebung erzeugt, die entweder 0° oder 180° beträgt. Die Phasenverschiebung jedes Phasenschieberglieds wird dann infolge der Reflexion verdoppelt. Der 0°-oder 180⁰-Pha^senschieber ist. '

durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Diode gebildet, die parallel an der Ausgangsseite der Übertragungsleitung angeschlossen ist. Die Diode kann entweder in der Durchlaßrichtung vorgespannt sein, wobei dann die Übertragungsleitung kurzgeschlossen ist, oder in die Sperrichtung, wobei dann die Übertragungsleitung im Leerlauf arbeitet.

Man kann die Wirkung einer evtl. Kapazität der Diode dadurch kompensieren, daß in Serie mit der Diode eine Induktivität geschaltet wird, die durch eine Einschnürung des Mittelleiters vor dem Anschlußpunkt der Diode erhalten wird, wobei die Länge dieser Einschnürung klein gegen die Betriebswellenlänge des Phasenschiebers ist, so daß die Impedanz der Übertragungsleitung örtlich erhöht wird.

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Die vorstehende Beschreibung läßt erkennen, daß sich die Erfindung auf Dioden-Phasenschieber bezieht, die in Form von monolithisch integrierten Mikroschaltungen gebildet sind, die einen besonders einfachen Aufbau haben und unter Anwendung der bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen gebräuchlichen Ferfcigungsverfahren leicht hergestellt werden können. Diese Ausführungsform ergibt den Vorteil, daß alle Bestandteile der Schaltung auf dem gleichen Halbleiterplättchen zusammengefaßt sind, so daß alle Operationen für den Zusammenbau oder die Herstellung von Verbindungen entfallen. Die so gebildeten Phasenschieber können für den Betrieb bei sehr hohen Frequenzen vorgesehen werden, für welche so kleine Abmessungen der Schaltungen notwendig sind, daß sie mit anderen Fertigungsverfahre η praktisch nicht realisierbar wären. Sie können daher auch zur Ausrüstung von Geräten verwendet werden, die sehr kleine Abmessungen haben müssen*

D±e beschriebenen Dioden-Phasenschieber eignen sich insbesondere für die Speisung der Quellenanordnungen, welche Radarantennen mit elektronischer Strahlablenkung bilden.

Patentansprüche

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Claims

-H-

Patentansprüche

( 1J Dioden-Phasenschieber mit einer Übertragungsleitung, an der entlang mehrere Phasenschieberglieder angeordnet sind, von denen jedes aus zwei Elementarschaltungen gebildet ist, die als Querzweige an die leitung in Intervallen angeschlossen sind, bei denen sich ihre Wirkungen kompensieren, wobei jede Elementarschaltung im wesentlichen eine Kapazität in Serie mit einer in die Durchlaßrichtung oder in die Sperrichtung vorspannbaren Diode enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber aus einem Plättchen (1) aus einkristallinera Silizium mit sehr hohem spezifischem Widerstand gebildet ist, dessen Hauptflächen Metallbeläge tragen, die eine Mikrobandleitung bilden, daß der eine Metallbeläg (M) auf eine auf der Unterseite des Plättchens (1) gebildete Oxidschicht (2) aufgebracht ist und eine Masse-Ebene bildet, daß der andere Metallbelag (L) ein in der Längsrichtung verlaufenden Metallstreifen ist, der auf eine auf der Oberseite des Plättchens (1) gebildete Oxidschicht (3) aufgebracht ist und einen Mittelleiter bildet, und daß die Phasenschieberglieder wenigstens auf einer Seite des Mittelleiters (L) in Porm von zwei jeweils eine PIN-Diode und eine MOS-Kapazität enthaltenden Elementarschaltungen gebildet sind, die an den Mittelleiter (L) an Punkten (P, Q) angeschlossen sind, die in einem vorbestimmten Abstand (d) voneinander liegen.

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2. Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Diode zwei einander gegenüberliegende stark'dotierte Zonen aufweist, von denen die eine Zone vom einen Leitungstyp (P+) von der Oberseite des Plättchens (1) aus und die andereZone vom entgegengesetzten Leitungstyp (N+) Von der Unterseite des Plättchens aus gebildet sind, daß die beiden stark dotiertenZonen durch eine unveränderte Zone (I) des Plättchens voneinander getrennt sind, und daß die MOS-Kapazität 'durch einen der Metallbeläge (L, M), eine der stark dotierten Zonen (P+, N+) und die dazwischen liegende Oxidschicht (2,3) gebildet ist. ^: ' ^: '-■■
3. Phasenschieber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den PIN-Dioden die stark dotierte Zone vom ersten Leitungstyp (P+) praktisch punktförmig und mit dem Mittelleiter (L) durch einen metallischen Querstreifen (T-p.·.) verbunden ist, der auf die die Oberseite des Plättchens bedeckende Oxidschicht (3) aufgebracht ist, daß in der Oxidschicht eine Öffnung vorgesehen ist, die den Kontakt zwischen dem metallischen Q_uerstreifen und derZone ermöglicht, daß die stark dotierte Zone vom entgegengesetzten Leitungstyp (N+) den beiden zürn gleichen Phasenschieberglied gehörenden Dioden geraeinsam ist, und daß die verschiedenen. Zonen vom entgegengesetzten Leitungstyp (N+) keinen Kontakt miteinander haben und sich außerhalb des unter dem Mittelleiter liegenden Bereichs des Plattehens befinden.
4. Phasenschieber nach Anspruchs» dadurch gekennzeichnet, daß von der Oberseite des Plattehe ns aus Hohlräume (4) bis zu jeder der Zonen des entgegengesetzten Leitungstyps (N+) gebildet sind.

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5. Phasenschieber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Zonen (6) des entgegengesetzten Leitungstyps (M+), die von der Oberseite des Plättchens her eindiffundiert sind, sich mit einem Abscfcnitt jeder der an der Unterseite vorgesehenen Zonen des entgegengesetzten Leitungstyps (N+) vereinigen.
6. Phasenschieber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen (1) durch Hohlräume (7) » die von der Unterseite des Plättchens gegenüber den von der Oberseite her eindiffundierten Zonen (6) gebildet sind, örtlich dünner gemacht ist.
7. Phasenschieber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen (1) örtlich dadurch dünner gemacht ist, daß Hohlräume (17) von der Unterseite des Plättchens her so gebildet sind, daß sie sich sowohl unter den von der Oberseite her eindiffundierten Zonen (6) wie auch unter den zu jeder dieser Zonen gehörenden Dioden (D1, D2) erstrecken.
8. Phasenschieber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Querleiter (TL..) eine Länge haben, die etwa gleich einem Achtel der Betriebswellenlänge des Phasenschiebers ist.
9. Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den PIN-Dioden die Zone des ersten Leitungstyps (P+) unter der auf der Oberseite befindlichen Oxidschicht (3) an einer Stelle angeordnet ist, an der sie teilweise unter dem Mittelleiter(l) liegt, daß in der Oxidschicht eine Öffnung angebracht ist, über welche ein als Vorspannungsleiter dienender, in der Querrichtung" verlaufender Metallstreifen (S) in Kontakt mit der Zone steht, und daß die Zone des entgegengesetzten Leitungstyps (N+) direkt in Kontakt mit der Masseebene (M)

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. über eine öffnung steht, die zu diesem Zweck in der auf der Unterseite befindlichen Oxidschicht (2) angebracht ist.
10.Phasenschieber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen an der Stelle der Zonen des entgegengesetzten Leitungstyps (N+3 dadurch dünner gemacht ist, daß Hohlräume (8) von der Unterseite des Plättchens her gebildet sind. '
11.Phasenschieber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zum gleichen Phasenschieberglied gehörenden Vorspannungsleiter (S) mit einer Metallschicht (9) verbunden sind, die auf die Oxidschicht (2) derOberseite aufgebracht ist und über einer Zone (10) des Plättchens liegt, die von einem beliebigen Leitungstyp (P+¹, oder N+) mit starker Störstoffkonzentration ist und durch die ganze Dicke des Plättchens hindurch bis zu der Masseebene (M) verläuft, wobei sie durch eine in der Oxidschicht (2) der Unterseite vorgesehene Öffnung hindurchgeht.
12. Phasenschieber nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen an der Stelle der Z_onen (10) dadurch dünner gemacht ist, daß Hohlräume (11) von der Unterseite des Plättchens her gebildet sind.
13. Phasenschieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß die Phasenschieberglieder abwechselnd auf beiden Seiten des Mittelleiters angeordnet sind.
14. Phasenschieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß die beiden zum gleichen Phasenschieberglied gehörenden Dioden in einem Abstand (d) voneinander liegen, der gleich einem Viertel der Betriebswellenlänge des Phasenschiebers 1st.

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