DE2333191C2 - Elektronisches Halbleiter-Koppelpunktpaar - Google Patents

Elektronisches Halbleiter-Koppelpunktpaar

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DE2333191C2 DE19732333191 DE2333191A DE2333191C2 DE 2333191 C2 DE2333191 C2 DE 2333191C2 DE 19732333191 DE19732333191 DE 19732333191 DE 2333191 A DE2333191 A DE 2333191A DE 2333191 C2 DE2333191 C2 DE 2333191C2
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Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Halbleiter-ICoppelpunktpaar, das zur zweiadrigen Durchschaltung •ines Verbindungsweges, insbesondere in einem Ferniprech-Vermittlungssystem, geeignet ist.
In der Druckschrift »Siemens, Informationen, Fernsprech-Vermittlungstechnik« 3-67, S. 154 bis 161, insbesondere Bild 2 und 4, ist ein elektronisches Halbleiter-Koppelpunktpaar zur zweiadrigen Durchschaltung eines Verbindungsweges gezeigt, bei dem die Steuerelektroden der Koppelpunkte des Paares miteinander verbunden sind und bei dem in diese Verbindung der Steuerstrom zur Steuerung der Koppelpunkte einzuspeisen ist. Durch die Einspeisung des Steuerstromes werden die Koppelpunkte in ihren leitenden Zustand gesteuert, so daß dann der Verbindungsweg über das Koppelpunktpaar durchgeschaltet ist. Die Halbleiterkoppelpunkte werden hier jeweils durch Transistoren gebildet Die einzelnen Transistoren und auch die übrigen Bestandteile des bekannten Paares sind jeweils aus konzentrierten, einzelnen Bauelementen aufgebaut. Im übrigen sind diese Bilder jeweils schematische Darstellungen, welche zeichnerische Vereinfachungen enthalten. Unabhängig vom wirklichen Aufbau des Paares in der Realität ist hier durch die schematische Darstellung
ίο ein symmetrischer Aufbau in bezug auf die Mitte zwischen den Koppelpunkten des Paares dargestellt, wenn dies auch in der Realität offenbar nicht mit dieser Strenge vorgesehen ist.
Die Erfindung geht ebenfalls von einem elektronisehen Halbleiter-Koppelpunktpaar zur zweiadrigen Durchschaltung eines Verbindungsweges aus, bei dem die Steuerelektroden der Koppelpunkte des Paares miteinander verbunden sind und bei dem in diese Verbindung der Steuerstrom zur Steuerung der Koppeiao punkte einzuspeisen ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist, dieses Paar raumsparend in integrierter Technik auszubilden und die dabei durch die dann sehr geringen Abstände zwischen den einzelnen Bestandteilen des Paares vergrößerte Gefahr unerwünschter Kopplungen möglichst weitgehend zu vermeiden
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Paar, in integrierter Technik hergestellt, in räumlicher Hinsicht symmetrisch in bezug auf die Mitte zwischen den beiden Koppelpunkten ist. Beim erfindungsgemäßen Paar ist also die Symmetrie in Realität eingehalten und nicht nur als zeichnerischer Effekt vorgetäuscht. Die Erfindung wird also durch bewußte und sorgfältige Dimensionierung und räumliche Gestaltung der Leitungsführung und der Koppelpunktanordnung auf dem integrierten Baustein in die Wirklichkeit umgesetzt.
Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigt
4.0 F i g. 1 schc-matisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Verbindungswegadern untereinander parallel sind und fluchten,
F i g. 2 ein Schaltbild zur Erläuterung der Funktionen der in F i g. 1 und 3 gezeigten Bestandteile und
F i g. 3 schematisch eine andere Weiterbildung der Erfindung, bei der die ankommenden und abgehenden Verbindungswegadern sich gegenseitig kreuzen.
Das in F i g. 1 gezeigte Schema ist stark vereinfacht, um das Wesen der Erfindung besonders deutlich zu ma· chen. Der Aufbau der beiden Koppelpunkte Ka, Kb dieses Paares kann grundsätzlich sehr viel komplizierter sein, jedoch wird der Fachmann auf Grund der Offenbarung trotz der schematischen Darstellung in F i g. 1 in der Lage sein, die hier angestrebte Symmetrie jeweils unabhängig davon zu verwirklichen, wie er im einzelnen die Koppelpunkte Ka, Kb in der Realität gestaltet. Insbesondere ist in F i g. 1 zur Verbesserung der Übersichtlichkeit auch das Substrat nicht eingezeichnet, auf welchem das Paar angebracht ist. — Die gleichen Vereinfachungen wurden bei der in F i g. 3 gezeigten Weiterbildung getroffen, um auch dort möglichst übersichtlich das Wesentliche zu zeigen.
Das in F i g. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel enthält als Koppelpunkte jeweils Transistoren, deren Basisschichten in der Halbleiterschicht V mit enthalten sind. Diese Halbleiterschicht V enthält gleichzeitig die Verbindung zwischen den Steuerelektroden beider Koppelpunkt-Transistoren sowie die Steuerelektroden der
Koppelpunkt-Transistoren. Der ohmsche Längswiderstand der Halbleiterschicht, gemessen zwischen den (seiden Koppelpunkten Ka, Kb, entspricht dem Eigenwiderstand dieser Halbleiterschicht V. Wegen der Dünne, wegen der Schmalseite und wege ι der Länge der Halbleiterschicht V ist der Eigenwiderstand so groß, daß die beiden Koppelpunkte Ka, Kb galvanisch voneinander genügend entkoppelt sind, sobald die Koppelpunkte Ka, Kb in ihren leitenden Zustand gesteuert sind. Dieser hohe Eigenwiderstand der Halbleiterschicht V entspricht den in F i g. 2 gezeigten Entkopplungswiderständen RB, welche auch in die Verbindung zwischen den Steue'elektroden des bekannten, in Bild 4 gezeigten Paares eingefügt sind. Bei dem in F i g. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Paar sind also die Koppelpunkte Ka, Kb einander symmetrisch gegenüber angeordnet, einschließlich der die Verbindung zwischen den Steuerelektroden entsprechenden Mit'el. Wie jedoch in der Realität auch immer die Koppelpunkte Ka, Kb und die Verbindung zwischen den Steuerelektroden ao dieser beiden Koppelpunkte gestaltet sein mögen, in jedem Fall ist das in integrierter Technik hergestellte Paar symmetrisch in bezug auf die Mitte zwischen den beiden Koppelpunkten ausgebildet.
Bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel as wird die Halbleiterschicht V von den — jedenfalls in diesen Bereich aus einem Halbleitermaterial bestehenden — Verbindungswegadem a, b, x, y berührt. Die Halbleiterschicht V weist den entgegengesetzten Le;tfähigkeitstyp auf als die hier in den Adern a, b. x, y enthaltenen, die Schicht V berührenden Halbleiter. Hierdurch wird erreicht, daß die Koppelpunkte Ka, Kb jeweils Transistoren sind. Zur Verringerung des Längswiderstands der Verbindungswegadern a, b, x, y können diese auf jener Oberfläche mit Metall beschichtet werden, welche der d<e Halbleiterschicht V berührenden Oberfläche gegenüberliegt.
Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl die ankommenden Verbindungswegadem a, b als auch die abgehenden Verbindungswegadem x, y jeweils untereinander parallel. Dies ist auch bei dem in F i g. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Fall, bei dem sich die ankommenden und die abgehenden Verbindung wegadern gegenseitig kreuzen. Die H nweiszeichen in den F i g. I und 3 sind identisch, soweit es sich um Bestandteile mit identischen Funktionen handelt.
Auch bei dem in F i g. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Koppelpunkte Ka, Kb in bezug auf die Mitte zwischen diesen beiden Koppelpunkten symmetrisch aufgebaut, wobei hier die Koppelpunkte ebenfalls durch Transistoren gebildet sind. Auch hier wird durch diesen symmetrischen Aufbau erreicht, daß unerwünschte Kopplungen weitgehend vermieden sind, indem übersichtliche Verhältnisse erzeugt sind, so daß unerwünschte induktive oder kapazitive Kopplungen zwischen den Verbindungswegadem des Verbindungswegs untereinander und zwischen Verbindungswegadem verschiedener, einander benachbarter Koppelpunktpaare durch diese Übersichtlichkeit wie bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weitgehend vermeidbar sind. Mangels unerwünschter Kopplungen, d. h. wegen der Symmetrie, hat beim in F i g. 3 wie beim in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel die erste Verbindungswegader al χ elektrisch praktisch die gleichen Eigenschaften wie die zweite Verbindungswegader bly.
In F i g. 2 ist ein Schaltbild gezeigt, das die Wirkung des erfindungsgemäßen Paares weiter veranschaulicht. Die in F i g. 2 gezeigten ankommenden Verbindungswegadem a, b sind über die Koppelpunkttransistoren Ka, Kb mit den abgehenden Verbindungswegadem x, y verbunden. Die Steuerelektroden beider Koppelpunkte sind über Entkopplungswidersiände RB miteinander verbunden. Die Basisschicht der Koppelpunkttransistoren Ka, Kb sowie deren gegenseitige Verbindung über die Entkopplungswiderstände RB ist durch die gemeinsame Einheit V gebildet, welche gemäß F i g. 1 und 3 dort jeweils durch die Halbleiterschicht V gebildet ist. Symmetrisch in bezug auf die Mitte zwischen den beiden Koppelpunkten Ka, Kb wird die Steuerleitung_ sab eingefügt, die in den F i g. 1, 2 und 3 gezeigt ist Ober diese Steuerleitung sab wird den Steuerelektrcden der Koppelpunkte Ka, Kb der Steuerstrom zugeleitet, welcher die Koppelpunkte in den leitenden Zustand steuert.
Diese Steuerleitung sab ist in den F i g. 1 und 3 nur schematisch angedeutet, um die Übersichtlichkeit dieser Figuren nicht zu stören. Grundsätzlich kann jedoch diese Steuerleitung in integrierter Technik eingefügt sein, dabei ist es vorteilhaft, diese Steuerleitung sab zur Vermeidung unerwünschter Kopplungen symmetrisch in der Mitte zwischen zwei Verbindungswegadem, also symmetrisch zwischen den Verbindungswegadem alb oder zwischen den Verbindungswegadem xly einzufügen, und zwar so, daß die Steuerleitung sab parallel zu den betreffenden Verbindungswegadem verläuft. Durch eine solche Gestaltung der Steuerleitung sab sind insbesondere unerwünschte kapazitive Kopplungen weitgehend vermeidbar. Auch induktive Kopplungen, welche bei Änderungen des Steuerstroms in der Steuerleitung sab Störspannungen in den Verbindungswegadem erzeugen könnten, werden sich in den betreffenden, parallel verlaufenden Verbindungswegadem gegenseitig wegen der Symmetrie der Verhältnisse so kompensieren, daß die Empfänger der über den Verbindungsweg geleiteten Nutzsignale keine unerwünschten Störungen empfangen.
Soweit in integrierter Technik weitere Bauteile beim Paar angebracht werden, vgl. z. B. das Bauelement Dab in F i g. 3, ist es vorteilhaft, nach Möglichkeit auch dieses Bauelement symmetrisch in bezug auf die Mitte zwischen den zwei Koppelpunkten Ka, Kb anzuordnen, um unerwünschte Kopplungen weitgehend zu vermeiden. Bei dem in F i g. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wurde angenommen, daß das Bauelement Dab eine bistabile Vierschichtdiode ist, welche den Steuerstrom schaltet.
Bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die außerhalb der hinsichtlich Kopplung kritischen Nähe angebrachten, nicht mehr zum Paar gehörenden Teile der ankommenden und abgehenden Verbindungswegadem a, b und x, y nicht nur untereinander parallel angeordnet, sondern sie fluchten zusätzlich, wodurch die Symmetrie zwischen den Verbindungswegadem nicht nur eine Spiegelsymmetrie, sondern auch eine Radialsymmetrie darstellt. Bei dem in F i g. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel kreuzen sich hingegen die jeweils unter sich parallelen ankommenden und abgehenden Verbindungswegadern a, b und Ai, y. Hier ist die Symmetrie direkt zwischen den Koppelpunkten eine Radialsymmetrie, teilweise zusätzlich eine Spiegelsymmetrie, wohingegen die Symmetrie zwischen den entfernter angebrachten Teilen der Verbindungswegadem eine Spiegelsymmetrie ist jeweils in bezug auf eine Spiegelebene, die den Mittelpunkt zwischen den beiden Koppelpunkten enthält. Durch das Fluchten der in F i g. 1 gezeigten Verbindungswegadem. d. h. durch die
hier besonders starke Symmetrie, herrschen besonders einfache Verhältnisse, welche hinsichtlich Kopplungen besonders übersichtlich sind, so daß hier entsprechend gut die unerwünschten Kopplungen vermieden sind.
Aber gerade auch das in F i g. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel ist hinsichtlich unerwünschter Kopplungen besonders vorteilhaft durch symmetrische Gestaltung in bezug auf die Mitte zwischen den beiden Koppelpunkten Ka, Kb ausbildbar: Dort sind nämlich symmetrisch in bezug auf den Mittelpunkt zwischen den beiden Koppelpunkten Ka, Kb zwei Kreuzungspunkte C der Verbindungswegadern, an denen keine Koppelpunkte vorgesehen sind. Statt dessen ist dort jeweils eine Isolierschicht / angebracht, wobei beide Isolierschichten wiederum symmetrisch in bezug auf die Mitte zwischen den beiden Koppelpunkten Ka, Kb sein können. Diese Isolierschichten / sind in integrierter Technik hergestellt und jeweils gleich dick. Es sind also hier auch streng symmetrische Verhältnisse in bezug auf die Mitte zwischen den beiden Koppelpunkten Ka, Kb er- ao reichbar. Wegen des gleichartigen Aufbaus dieser Isolierschichten / stellen die Kreuzungspunkte C jeweils sozusagen untereinander gleich große Kondensatoren Cdar, welche an den Kreuzungspunkten eingefügt sind, wobei deren Dielektrikum jeweils durch die Isolier- »5 schichten /gebildet ist.
Diese Isolierschichten / verhindern zunächst Kurzschlüsse zwischen den sich kreuzenden Verbindungswegadern an diesen Kreuzungspunkten C. Darüber hinaus kann besonders dann, falls die durch die Isolierschichten gebildeten Kapazitäten C zumindest angenähert gleich groß wie die Sperrkapazität eines nicht leitenden Koppelpunktes Ka oder Kb ist, eine unerwünschte kapazitive Kopplung besonders gut vermieden werden: Bei erdsymmetrischer Einspeisung der Nutzsignale in die beiden ankommenden Verbindungswegadern a, b werden einerseits durch den nichtleitenden Koppelpunktkontakt Kb, nämlich durch dessen Sperrkapazität, sowie durch die Kapazität C an dem Kreuzungspunkt der Verbindungswegadern aly jeweils gleich große kapazitive Kopplungen und damit sich gegenseitig kompensierende Störspannungen in der abgehenden Verbindungswegader y erzeugt. Gleichartiges tritt in der abgehenden Verbindungsleitung * auf, indem nämlich auch dort die kapazitiv eingekoppeltei Störspannungen im sperrenden Zustand des Koppel Punktes Ka sich gegenseitig kompensieren. In den ab gehenden Verbindungswegadern x, y werden daher be der zuletzt genannten Dimensionierung der Kapazitä C von dieser Weiterbildung des erfindungsgemäßei Paares keine kapazitiven Störspannungen erzeugt wenn kein Verbindungsweg durchgeschaltet ist. — Fü sich ist bereits aus dem DT-Gbm 1 906 061, d. h. alsc seit rund zehn Jahren, bekannt, bei Koppelpunktpaarei mit sich kreuzenden ankommenden und abgehende! Verbindungswegadern an den nicht mit Koppelpunktei auszustattenden Kreuzungspunkten dieser Adern Kon densatoren anzubringen, die die gleiche Kapazität wu die Spcrrkapazität der Koppelpunkte aufweisen, dami im sperrenden Zustand der Koppelpunkte keine uner wünschten kapazitiv gekoppelten Störsignale in der abgehenden Verbindungswegadern auftreten. Eint ähnliche Maßnahme ist für integrierte Koppelpunkt paare in der DT-AS 1 537 775 angegeben.
Die Erfindung wurde bisher an Hand von Ausfüh rungsbeiispielen erläutert, bei denen die Koppelpunkte durch Transistoren gebildet werden. Die KoppelpunktE können jedoch auch durch andere steuerbare Halbleiterbauelemente gebildet werden, z. B. durch Thyristoren. Insbesondere auch bei Thyristoren ist die ir F i g. I gezeigte Schicht V anbringbar, weiche für siel· nicht nur die Verbindung zwischen den Steuerelektroden darstellt, sondern gleichzeitig die in dieser Verbindung enthaltenen Entkopplungswiderstände RB, vgl F i g. 2, sowie die gesteuerten Basisschichten der beider Thyristoren. Auch dort ist diese Verbindung zusammer mit diesen Basisschichten als eine einzige Halbleiter schicht V herstellbar.
Insbesondere die Weiterbildung der Erfindung, wel ehe sich kreuzende ankommende und abgehende Verbindungswegadern aufweist, eignet sich zur Verwen dung in einer Koppelvielfachmatrix. Insbesondere kön nen eine Mehrzahl von solchen erfindungsgemäßer Weiterbildungen zu einer solchen Matrix vereinig! werden, wobei auch diese Mehrzahl von erfindungsgemäßen Weiterbildungen auf einem gemeinsamen Sub strat in integrierter Technik angebracht sein können.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Elektronisches Halbleiter-Koppelpunktpaar zur zweiadrigen Durchschaltung eines Verbindungsweges, bei dem die Steuerelektroden der Doppelpunkte des Paares miteinander verbunden sind und bei dem in diese Verbindung der Steuerstrom zur Steuerung der Koppelpunkte einzuspeisen ist, insbesondere für ein Fernsprech-Vermittlungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß es (Ka, Kb), in integrierter Technik hergestellt, in räumlicher Hinsicht symmetrisch in bezug auf die Mitte zwischen den beiden Koppelpunkten (Ka, Kb) ist (F i g. 1 und 3).
2. Paar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (sab), über die der Steuerstrom der Verbindung (V) zugeleitet wird, in der Mitte zwischen zwei Verbindungswegadern (alb oder xly) und parallel zu diesen Verbindungswegadern angebracht ist.
3. Paar nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es (Ka, Kb) eine zusammenhängende Halbleiterschicht (V) enthält, welche sowohl die Verbindung zwischen den Steuerelektroden als auch die Steuerelektroden als auch die mit den Steuerelektroden verbundenen Basisschichten der steuerbaren Halbleiter-Koppelpunkte bildet.
4. Paar nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungswegadern (a, b, x, y) untereinander parallel sind und fluchten (F ig. 1).
5. Paar nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ankommenden und die abgehenden Verbindungswegadern (a, b, x, y) sich gegenseitig kreuzen (Fig. 3).
6. Paar nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an nicht mit Koppelpunkten auszustattenden Kreuzungspunkten (a/y, blx) von Verbindungswegadern (a, b und x, y) Isolierschichten (I) zwischen den sich kreuzenden Verbindungswegadern eingefügt sind und daß die durch die Isolierschichten gebildete Kapazität (C) zwischen diesen Verbindungswegadern zumindest angenähert gleich groß wie die Sperrkapazität eines Koppelpunktes (Ka oder Kb) ist.
7. Paar nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß es in einer Koppelvielfachmatrix verwendet wird.
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