DE2419064A1

DE2419064A1 - Analoginverter

Info

Publication number: DE2419064A1
Application number: DE2419064A
Authority: DE
Inventors: Robert Joseph Strain; Robert Henry Walden
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1973-04-23
Filing date: 1974-04-20
Publication date: 1974-11-14
Also published as: GB1433458A; US3935477A; CA983618A; JPS5014282A; JPS5842629B2; BE813981A; DE2419064C2

Description

BLUMBACH ■ WESER « BcRGF.N -& KRAMER

PATENTANWÄLTE IN WIESBADEN UND MÜNCHEN

D1PL.-ING. P. G. BLUMBACH ■ DIPL.-PHYS. DR. W. WESER · DIPl.-ING. DR. JUR. P. BERGEN DIPL.-ING. R. KRAMER

WIESBADEN·· SONNENBERGER STRASSE 43 · TEL. (06121) 5629«, 561998 MÖNCHEN

Western Electric Company-Incorporated
New York, N. Y., U.S.A. Strain 9-5 353 629

Analoginve rte r

Die Erfindung betrifft einen Analoginverter zur Verwendung in einer Ladungstransporteinrichtung mit einem Speichermediuin, bei dem eine Isolierschicht auf wenigstens einem Teil einer Hauptfläche gebildet ist, einer Quellenelektrode zum Injizieren von beweglichen Ladungsträgern in das Speichermedium,

einer Bezugselektrode, einer Signalelektrode und einer ersten Steuerelektrode zwischen der Quellen- und der Bezugselektrode und

einer Ausgangselelctrode zum Sammeln von Ladungsträgern aus dem Speichermedium.

Bei einem bekannten und in der Fig. 1 dargestellten Verzögerungsleitungsfilter für Analogsignale durchläuft ein Eingangs -

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signal eine Verzögerungsleitung und wird über einen Analoginverter zum Verzögerungsleitungseingang rückgekoppelt, wobei das Signal am Inverte rausgang komplementär zum Signal am Exverte reingang ist. D.h., wenn die Eingangs spannung V des Analoginverters gegeben ist durch

V=A + B(t), (1)

wobei A irgendein GLeichspannungspegel und B(t) der zeitveränderliche Teil der Eingangs spannung ist, dann ist die Ausgangsspannung V* des Inverters gegeben durch:

V^K = A^s - B(t). (2)

Dabei ist A* ein anderer Gleichspannungspegel, der auf den Pegel A bezogen seh kann oder nicht. Das invertierte Signal wird in einem Summierer zu dem Eingangssignal addiert. Die dabei entstehende Summe bildet das Verzögerungsleitungseingangssignal. Die Anordnung als ganze arbeitet als Bandpaßfilter mit einem Frequenzgang, der in der Fig. 2 dargestellten Art.

üö84ö/ü//7

Die Verzögerungsleitung ist beispielsweise eine Ladung str ans ρortvorrichtung (CTD) in Form, eines dynamischen Schieberegisters. Die Ladungstransportvorrichtung kann dann wiederum entweder eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD), eine leitend verbundene ladungsgekoppelte Vorrichtung oder eine Eimerkettenvorrichtung (BB) sein. Der Gebrauch einer Eimerkettenvorrichtung als Verzögerungsleitung für Analogsignale wird in einem Aufsatz von L. Boonstra und anderen in Electronics Band 45, Seiten 64 - 71 (28. Februar 1972) beschrieben.

Wenn man eine Analogsignal-Inverterschaltung und eine Analogsignal-Verzögerungsleitung der oben angesprochenen Art miteinander kombiniert, um ein Bandpaßfilter zu realisieren, dann entstehen Anpassungsprobleme wie z. B, Impedanzfehlanpassung und kapazitive Aufladung durch Streukapazitäten. Außerdem beansprucht eine solche Anordnung vielPlatz und wird voluminös. Deshalb ist es schwierig, einen solchen Bandpaßfi^ter herzustellen.

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Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, diese Schwierigkeiten und Nachteile zu beheben.

Zur Lösung der Aufgabe geht die Erfindung von einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art aus tind ist dadurch ge kennzeichnet, daß die Bezugselektrode an eine Potentialquelle zum Erzeugen einer Bezugspotentialmulde im Speichermedium unter der Bezugselektrode angekoppelt ist, eine Zweiphasen-Taktimpulsquelle an die erste Steuerelektrode angekoppelt ist, damit während der ersten Hälfte eines Taktzyklus bewegliche Ladungsträger von der Quellenelektrode in die Bezugspotentialmulde injiziert werden, wodurch mindestens während des nächsten halben Zyklus das zu invertierende elektrische Signal an die Signalelektrode angelegt wird und dadurch eine Ladungsmenge, die proportional zum Betrag der analogen Inversion des Signals ist, von der Bezugspotentialmulde zur Kollektorelektrode übertragen wird.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß keine Anpassungs-

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Probleme entstehen, wenn ein Analoginverter mit einer anderen Schaltungsanordnung wie etwa einer Verzögerungsleitung gekoppelt wird.

Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein einfacher und wirtschaftlicher Analoginverter realisiert werden kann. Ein schließlicher erfindungsgemäßer Vorteil ist darin zu sehen, daß ein Analoginverter realisiert werden kann, in dem die Technologie iitegrierter Schaltungen angewendet wird.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein bekanntes Verzögerungsleitungsbandpaß

filter für Analogsignale,

Fig. 2 eine als Beispiel gewählte Durchlaßkennlinie

des Filters in Fig. 1,

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Fig. 3 eine in Schnittansicht dargestellte Struktur,

anhand derer die Analogs ignalinve rs ion definiert wird,

Fig. 4 Teildiagramme A und B des Oberflächenpo

tentials im Speichermedium, das in der Fig. dargestellt ist,

Fig. 5 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen

Ausführungsbeispiels mit zusätzlichen Schaltungsverbindungen zu verschiedenen Spanntmgsquellen,

Fig. 6 in den Teildiagrammen A und B die Änderung

des Oberflächenpotentials während aufeinander folgender Zyklusteile beim in der Fig. 5 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel,

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Fig. 7 eine Schnitt ansicht eines Teiles eines alter

nativen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles, bei dem ein ortsbezogener (localized) Teil einer nichtbeweglichen Ladung dazu verwendet wird, eine unsymmetrische Potentialmulde unter einer Kollektorelektrode C* zu bilden, und

Fig. 8 eine Schnittansicht eines Teiles eines anderen

erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, bei • dem eine abgestufte isolierende Schicht verwendet wird, um eine unsymmetrische Potentialsenke unter der Kollektorelektrode C* * zu bilden.

Der Analoginverter weist in einer Aus führung s form ein Ladungsspeiche rmedium auf, an das über mehrere Elektroden verschiedene Spannungen angelegt werden. Diese Elektroden sind beispielsweise: eine Quellenelektrode, eine erste Steuerelektrode,

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eine Bezugselektrode, eine zweite Steuerelektrode, eine Signalelektrode und eine Kollektorelektrode, die in der angeführten Reihenfolge hintereinander angeordnet sind. Analogsignalinversion, die eine Form einer komplementären Funktion darstellt, erfolgt, indem ein zu invertierendes elektrisches Signal an die Signalelektrode angelegt wird und die Steuerelektrode getrennte Phasen eines Zweiphasen-Taktgebers angeschaltet werden. Während der ersten Phase des Taktzyklus wi rd eine Spannung an die erste Steuerelektrode angelegt, die dahingehend wirkt, daß eine feste Ladungsmenge von der Quelle zu einer Besugspotentialmulde unter der Bezugselektrode transportiert wird. Während der zweiten Phase des Taktzyklus wird eine Spannung an die zweite Steuerelektrode angelegt, die bewirkt, daß das Oberflächenpotential unter der Steuerelektrode anwächst und daß Ladung in eine Potentialmulde unter der Kollektorelektrode transportiert werden kann, welch letztere ebenfalls mit der zweiten Phase des Taktgebers verbunden ist. Diese Ladung baut ein neues Oberflächenpotential auf, das abgesehen von einer additiven Konstanten gleich der

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Spannung des in ve χ-tier ten Signales ist. Bei anderen Ausführungsbeispielen, bei denen sich das analoge Signal nicht selbst justiert, ist keine zweite Steuerelektrode erforderlich.

Ehe die verschieden strukturierten Ausführungsbeispiele diskutiert werden, soll zunächst die Analogsignalinversion in der später verwendeten Form definiert werden. Man betrachte dazu die Fig. 3, die eine Bezugs-, Signal- und Kollektorelektrode zeigt, die hintereinander auf einem dünnen Isolator angeordnet sind, welch letzterer dann wiederum auf einer Hauptfläche eines p-leitenden Speichermediums gebildet ist. Weil es praktischer ist und eine Vereinfachung bedeutet, wurden die folgenden Annahmen gemacht: daß (1) der Spannungsabfall über dem Isolator vernachlässigbar ist, sodaß das Oberflächenpotential in dem Speicher medium unter jeder Elektrode gleich der an diese Elektrode angelegten Spannung ist, daß (2) die Kapazität der Bezugs- und der Kollektorelektrode gleich C ist, daß (3) die an die Signalelektrode

angelegte Signalspannung V . einen als V . bezeichneten ^{to fa fa x &} sig min

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minimalen Betrag aufweist, und daß (4) dieselbe Spannung V an die Bezugs- und die Kollektorelektrode angelegt wird. Außerdem sollte V groß gentig sein, um eine Inversion über den gesamten Spannungsbereich V . hinweg zu ermöglichen, d.h. V sollte der Ungleichung genügen: V + V .

Im übrigen könnte Ladung, die von der Bezugspotentialmulde zur Kollektorpotentialmulde transportiert worden ist, in die Referenzpotentialmulde zurückfließen, wenn das in der Ungleichung (3) verwendete Ungleichheitszeichen umgedreht wird.

Man nehme nun an, daß eine Ladungsmenge Q mit hier nicht dargestellten Hilfsmitteln zu einer Zeit, wenn V . gerade gleich V . ist, in die Bezugspotentialmulde transportiert wird. Diese Ladung bewirkt, daß das Oberflächenpotential entsprechend dem Diagramm A in der Fig. 4 von V auf V . abnimmt. Die Änderung ά V ist gegeben durch:

409846/07??

^AVT

Man nehme nun an, daß, wie das Diag.= ■··.. mm B in der Fig. 4

zeigt. V . größer als V . geworden ist. Dann wird ir-^& sig min ^&

gendeine Ladungsmenge, die als Q. bezeichnet wird, von der Bezugsmulde zur Kollektormulde transportiert. Die in der Bezugsmulde verbleibende Ladungsmenge Q . steht in Beziehung zur Signalspannung V . und ist gegeben durch:

Q . = ÄV . C = (V - V . )C . (5)

SIg SIg O O SIg O

Auf der anderen Seite ist die zur Kollektormulde übertragene Ladung Q. auf die Analoginversion oder das Komplement des angelegten Signales bezogen und gegeben durch:

inv ο ο αην ο

'Dabei ist V. die Spannung, bis zu der das Potential unter der Kollektorelektrode auf den Transport einer Ladung Q

^fa inv

hin abnimmt. Man halte fest, daß Q_m = Q +Q

T ^s ig inv

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2 Λ Ί 9 O 6 A

Um zu demonstrieren, daß die Inversion so erfolgte, wie sie durch die Gleichungen (1) und (2) definiert ist, betrachte man

die Gleichung (1) mit V = V . . A = V . und B(t) = V . ^& ' sig^J man ' sxg

V . . So ist:
min

V = A + B(t) und (1)

sig min sig min

Auf der anderen Seite ist:

Q.

V. = V - AV. = V - -g¹— (8)

inv ο Hiv ο C '

(Q.P - Q · ) £V„C -Δν . c

= V - (&V_m -AV_-=V - (V . - V . ) (10) ο T *- sig) ο sig min

V* = A^s - B(t) (2)

Dabei ist V* = V. tind A* = V . Es erfolgt also tatsächlich eine inv ο

Analogs ignalinve r s ion.

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Wie die zuvor beschriebenen Grundlagen der Analogsignalinversion in einem Ausführungsbeispiel realisiert werden, soll nun unter Bezug auf die Fig. 5 und 6 beschrieben werden. Die in der Fig. 5 dargestellte Teilschnittansicht einer Ausführungsform des Analoginverters 10 umfaßt ein Speichermedium 11, das vorzugsweise ein Halbleiter wie etwa Silizium ist, und eine Vielzahl von Elektroden einschließlich einer Quellenelektrode S, einer Kollektorelektrode C und vier zwischen der Quellen- und Kollektorelektrode hintereinander angeordnete Gate-Elektroden Gl, G2, G3 und G4. Die Gate-Elektrode G2 bzw. G4 wird später als Bezugs- bzw. Signalelektrode erwähnt, wohingegen die Gate-Elektroden Gl und G3 zu den Steuerelektroden gerechnet werden. Weil die letzteren Elektroden nicht dafür verwendet werden, Ladung zu speichern, sondern in erster Linie als Gate-Elektroden wirken, können sie im Einklang mit einer bereits vorhandenen HerstelLungstechnik und vereinbar mit der Definition einer geeigneten Potentialschwelle zum S-J- euern des Ladungstransportes in die Bezugspotentialmulde und aus dieser heraus so schmal wie möglich

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14
hergestellt werden.

Wie die Fig. 5 zeigt, ist das Speicher medium Il beispielsweise ein ρ -leitender Halbleiter,auf dem eine dünne iso- ' lierende Schicht 12 aus thermisch aufwachsengelassenem Siliziumdioxid gebildet ist. In die isolierende Schicht wird mit Hilfe bekannter fotolithografischer Verfahren ein Fenster geschnitten, damit durch Eindiffundieren eine η -Zone 14 in dem ρ -leitenden Medium 11 gebildet werden kann. Der dabei im Speichermedium gebildete pn-übergang wirkt als Quelle, wenn eine geeignete Spannung über die in dem Fenster der isolierenden Schicht 12 gebildete Metallelektrode S daran angelegt wird. Dieser pn-übergang ist gegenüber dem Medium 11 in Sperrichtung vorgespannt und es wird von der Gleichspannungsquelle 20 eine geeignete Bezugs spannung V aufrecht erhalten. Die Elektroden Gl, G2, G3, G4 und C

werden auf der anderen Seite nach Art eines MOS-Feldeffekttransistors direkt auf dem Isolator 12 gebildet. Die Bezugselektrode G2 ist auch an die Gleichspannungsquelle 20 ange-

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schaltet, damit sich im Speichermedium 11 unter G2 eine Bezugspotentialmulde mit einer maximalen Spannung V aufbaut. Die Steuerelektrode Gl bzw. G3 ist mit der Phase 1 bzw. Phase 2 der Zweiphasen-Takteinrichtung 40 verbunden, deren Spannungspegel zwischen V und V schwankt (V <' V < V ). Es sei festgestellt, daß positivere Spannungen bei einer Vorrichtung mit einem η-Kanal (p -leitendes Medium 11) das Oberfläche npotential des Mediums 11 erhöhen. Die Signalelektrode G4 ist an eine Signalquelle 30 angeschaltet, die beispielsweise entweder ein PAM-Aus gangs signal I des von einer Ladungstransport-vorrichtung erzeugten Typs oder ein rein analoges Signal II liefert. Außerdem kann sich das zu invertierende Signal entweder selbst justieren, z.B. das P AM-Aus gangssignal einer Eimerkettenvorrichtung bzw. einer leitend verbundenen, ladungsgekoppelten Vorrichtung., oder es kann sich nicht selbst justieren (z.B. ein PAM-Ausgangssignal einer konventionellen ladungsgekoppelten Vorrichtung oder ein rein analoges Signal II).

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Das PAM-Signal I (Fig. 5) einer Ladungstransportvorrichtung hat aktive Phasenabschnitte, durch die Information in Form eines amplituden modulierten Pulses übertragen wird und sogenannte Ruhephasenabschnitte, die keine Information übertragen. Es ist festzustellen, daß der Terminus "Phase" bzw. "Phasenabschnitte" mit den beiden Modifikationen "ruhend" und "aktiv" eine Hälfte der PAM-Signalperiode bezeichnet und von den Ausdrücken Phase 1 und Phase 2 zu unterscheiden ist, die die beiden gegeneinander um 180 versetzten Phasenlagen einer Taktgebereinrichtung 40 kennzeichnen.

Ein PAM-Signal I, wie es anschließend verwendet wird, ist als selbstjustierend zu betrachten, wenn es zwei Bedingungen genügt: (1.) Es fällt mit dem an die zweite Steuerelektrode G3 angelegten Taktsignal zusammen (d.h. der -.aktive Phasenabschnitt des Signals I fällt mit dem aktiven Phasenabschnitt der Phase 2 zusammen), und (2. ) die Spannung während des ruhenden Phasenabschnittes von Signal I ist ausreichend Idein (bezüglich dem Oberflächenpotential der Bezugspotentialmulde,

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wenn sie mit Ladung gefüllt ist), daß während der sogenannten Ruhephasenzeit wenig, wenn überhaupt, Ladungen von der Bezugspotentialsenke zum Kollektor transportiert wird. Diese Spannung entspricht dem später unter Bezug auf die Fig. 6

definierten V . .
min

Ein Signal, das keiner der beiden obengenannten Bedingungen genügt, wird nicht-selbstjustierend genannt. Ein solches Signal könnte ein PAM-Signal sein, das mit dem an die Steuerelektrode G3 angelegten Taktsignal zusammenfällt, aber während seiner Aktivphase eine niedrigere Spannung als während seines Ruhephasenabschnittes zuführt. Ein solches Signal würde bewirken, daß ein unerwünschter Strom von der Bezugspotentialmulde zum Kollektor fließt, wenn keine zweite Steuerelektrode G3 verwendet würde, um darunter während der Ruhephase ein relativ kleines Oberflächenpotential aufrecht zu erhalten.

Im Zusammenhang mit der sich unmittelbar anschließenden Beschreibung wurde angenommen, daß das zu invertierende Signal

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sich nicht selbst justiert und ein PAM-Signal I ist, das mit der Phase 2 einer Taktgebereinrichtung 40, die in der Fig. 5 dargestellt ist, zusammenfällt. In diesem Falle wird eine Steuerelektrode G3 verwendet. Man nehme ferner der Einfachheit halber an, daß der Spannungsabfall über der isolierenden Schicht 12 vernachlässigbar ist, so daß das Oberflächenpotential gleich der angelegten Spannung ist. Dann kann das Oberflächenpotential zunächst durch die im Teildiagramm A, Fig. 6 abgebildete ausgezogene Linie dargestellt werden. Im Betrieb erhöht sich die an die Steuerelektrode Gl angelegte Spannung während der ersten Hälfte (Phase 1) des Zweiphasen-Taktzyklus von V„ < V auf V„ < V . Dadurch wird eine La- ^J I s 2 s

dungsmenge Q in die Bezugspotentialsenke unter Gl und G2 transportiert. Diese Ladung bewirkt, daß das Oberflächenpotential unter Gl und G2 auf V abnimmt, wie das durch die höher liegenden der unterbrochen abgebildeten Linien dargestellt ist. Zur selben Zeit wird die entgegengesetzte Phase (Phase 2) an G3 und C angelegt, so daß das Oberflächenpotential darunter bei V liegt. Weil das Oberflächenpotential unter

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G3 (V } kleiner als das unter G2 (V ) ist, wird keine Ladung

J. S

in den Kollektor transportiert. Doch nimmt, wie das Teildiagramm B in der Fig. 6 zeigt, während der nächsten Hälfte des Taktzyklus (Phase 2) die an Gl angelegte Spannung von

V₀ auf V ab, um das Aufladen der Bezugspotentialmulde zu ² 1

beenden. Gleichzeitig steigt die an die Kollektorelektrode C und Steuerelektrode G3 angelegte Spannung von V auf V und

L Lt

die an die Signalelektrode G4 angelegte Spannung von V .

auf V . > V . . Folglich muß die in der Bezugspotentialsig mm ^{& &} ^

mulde unter den Elektroden G3 und G4 verbleibende Ladungsmenge abnehmen, damit das Oberflächenpotential darunter auf V . sinken kann, wie das in der oberen gebrochen ausgezeichneten Linie in Fig. 6, Diagrammteil B, dargestellt ist. D.h., daß die verbleibende Ladungsmenge Q . ist und eine Ladungsmenge Q. , die proportional zum invertierten Signal ist, in den Kollektor transportiert wird. Q. bewirkt dann wiederum,

^ inv . *

daß das Oberflächenpotential unter dem Kollektor von V auf

Ct

V. abnimmt.

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Die Ladung Q. steht am Ausgang des Inverters 10 zur Ver-

^fa inv ^{b b}

fügung und kann in den Eingang einer Ladungstransportvorrichtung 15 eingekoppelt werden, die in der Fig. 5 beispielsweise als ladungsgekoppelte Vorrichtung widergegeben ist. Die Ladungstransportvorrichtung 15 (CTD) kann eine in einem Analogfilter des in der Fig. 1 gezeigten Typs verwendete Verzögerungsleitung sein. Unter solchen Umständen sollte die erste Stufe der Ladungstransportvorrichtung 15 mit derselben Phase einer Taktgebereinrichtung 40 wie der Kollektor C verbunden sein, d. h. im obigen Ausführungsbeispiel mit Phase 2. Tatsächlich kann das an die Signalelektrode G4 des Inverters 10 angelegte Signal sehr wohl das Ausgangssignal einer solchen Ladungstransport vor richtung 15 sein, - wiederum in der Form, wie sie beim Filter in der Fig. 1 dargestellt ist . Man beachte, daß eine solche Ladungstransportvorrichtung dem Inverter über eine geeignete Spannung, die an der Elektrode G4 anliegt, eine Ladungsmenge Aq. liefert. Dann ist die ausgangsseitige Ladungsmenge AQ des Inverters im allgemeinen

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241906t

Dabei ist k eine positive Konstante. Wenn die Elektroden G2 und G3 in Bezug auf die Elektroden der Ladungstransportvorrichtung klein sind,, dann ist k größer als 1 und umgekehrt. Der Betrag der Konstanten k ist steuerbar. Tatsächlich wird ein Wert k = 1 bevorzugt, der erreicht werden kann, indem man den Inverter 10 so auslegt, daß die Kapazitäten von G2 und G3 ungefähr der Beziehung genügen: ^C(G2 + G3) ^{= 2C}CTD*

Dabei ist C die Kapazität der Ausgangsstufe, d.h. des

V-» X JL/

Speicherplatzes der Ladungstransportvorrichtung.

Wenn das zu invertierende Signal ein PAM-Signal I (Fig. 5) ist, das sich nicht selbst justiert, erfolgt die Inversion in der oben beschriebenen Weise. Im Falle eines rein analogen Signales II (Fig. 5) ist das Ausgangssignal einer mit einer Abtastgeschwindigkeit abgetasteten Version des invertierten

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Analogsignales, die der Taktzyklusfrequenz entspricht.

Wenn sich das Signal jedoch selbst justiert, und mit der Phase 2 zusammenfällt, dann kann auf die Steuerelektrode G3 verzichtet werden, d.h. G2 und G4 können nebeneinander angeordnet werden.

In jedem Fall kann man die Wahrscheinlichkeit einer Verzerrung, die durch Rückfließen von Ladung vom Kollektor in die Potentialsenken unter G4, G3 und/oder G2 auftreten könnte, herabsetzen, indem man unter der Kollektorelektrode C ein unsymmetrisches Potentialprofil bildet. Jedes der beiden alternativen Ausführungsbeispiele, die in der Fig. 7 bzw. 8 dargestellt sind, kann in dieser Weise wirken. In beiden Fällen soll festgehalten werden, daß die Kollektorelektrode C (Fig. 5) ersetzt wurde. In Fig. 7 durch eine Elektrode C * und eine Zone 20 mit unbeweglichen Ladungsträgern, die im Speichermedium 11 asymmetrisch unter der Elektrode C" angeordnet ist, und in der Fig. 8 durch eine Elektrode C^%"

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sowie eine ungleichmäßig dicke isolierende Schicht 35 unter dieser Elektrode. Über den Eiifluß dieser Anordnungen auf die Bildung eines asymmetrischen Potentialprofiles ist Näheres in der US-Patentschrift 3. 651. 394 ausgesagt.

Die oben beschriebenen Anordnungen dienen nur als Beispiel für die vielen möglichen speziellen Ausführungsformen, die sich in Anwendung der erfinduigs ge mäßen Grundlagen entwerfen lassen. Fachleute können ausgehend von diesen Grundlagen zahlreiche und abgewandelte andere Anordnungen entwerfen. Es soll daraufhingewiesen werden, daß die Source Zone in der oben beschriebenen Anordnung als Alternative zum Indizieren von Ladungsträgern in das Speichermedium durch geeignete injizier ende Schottky-Sperrschichtdioden und/oder eine andere gleichrichtende Sperrschichteinrichtung ersetzt werden kann. Bezugnehmend auf das Speichermedium soll ferner daraufhingewiesen werden, daß entweder mit einem η-Kanal (p-leitendes Medium) oder einem p-Kanal (η-leitendes Medium) gearbeitet werden kann, vorausgesetzt,

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daß die Spannungspolaritäten in geeigneter Weise umgekehrt werden. Darübe rhinaus können Medien verwendet werden, die keine Halbleiter sind. Z.B. werden in der US-Patentschrift 3.700.932 Ladungstransportvorrichtungen beschrieben, bei denen ein Nichthalb leiter medium verwendet wird. In einer solchen Anordnung kann das Speichermedium beispielsweise ein Isolator sein, der nicht durch irgendeinen speziellen Leitfähigkeitstyp gekennzeichnet ist. In bestimmten von diesen Isolatoren können Zonen gebildet werden, die geeignet zum Injizieren und Sammeln von Ladungsträgern sind. In anderen Isolatoren können nicht ohne weiteres geeignete Zonen gebildet werden. Im letzteren Fall können Ladungsträger in der erwünschten Weise injiziert und gesammelt werden, indem die injizierenden Kontakte ersetzt werden. Diese Kontakte, die mit der Oberfläche des Speichermediums gebildet werden, können in bekannter Weise gegen die Source und Train-Elektroden im Analoginverter ausgetauscht werden.

Schließlich soll festgestellt werden, daß der Kollektor mit

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MOS-Struktur durch eine pn-Diode ersetzt werden kann, die verwendet wird, um z.B. einen IGFET oder eine andere Vorrichtung auf demselben oder einem getrennten Plättchen, etwa durch einen Stützleiteranschluß zu betreiben.

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Claims

BLUM BACH ■ WESER · BERGEN & KRAMER

PATENTANWÄLTE IN WIESBADEN UND MÜNCHEN

DIPL-ING. P. G. BLUMBACH · DIPL-PHYS. DR. W. WESER · DIPL-ING. DR. JUR. P. BERGEN DIPL-IN

«2 WIESBADEN · SONNENBERGER STRASSE 43 · TEL. (06121) 562943, 561998 MÖNCHEN

PATENTANSPRÜCHE

!(STR. KRAMER

^/ 1. Analoginverter (10) zur Ve rwendung in einer Ladungstransporteinrichtung mit

einem Speichermedium 11, bei demeine Isolationsschicht (12) auf wenigstens einem Teil seiner HauptfLäche gebildet ist,

einer Quellenelektrode (S) zum Injizieren von beweglichen Ladungsträgern in das Speichermedium, einer Bezugselektrode (G2), einer Signalelektrode (G4) und einer ersten Steuerelektrode (Gl) zwischen der Quellen- und der Bezugselektrode und

einer Ausgangselektrode (C) zum Sammeln von Ladungsträgern aus dem Speichermedium, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugselektrode (G2) an .eine Potentialquelle (20) zum Erzeugen einer Bezugspotentialmulde im Speichermedium

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(11) unter der Bezugselektrode angekoppelt ist, eine Zweiphasen-Taktimpulsquelle (40) an die erste Steuerelektrode (Gl) angekoppelt ist, damit während der ersten Hälfte eines Taktzyklus bewegliche Ladungsträger von der Quellenelektrode (S) in die Bezugspotentialmulde injiziert werden, wodurch mindestens während des nächsten halben Zyklus das zu invertierende elektrische Signal (I oder II) an die Signalelektrode (G4) angelegt wird und dadurch eine Ladungsmenge, die proportional zum Betrag der analogen Inversion des Signals ist, von der Bezugspotentialmulde zur Kollektorelektrode (C) übertragen wird.
2. Analoginverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorelektrode (C) während des nächsten halben Taktzyklus an die Taktimpuls quelle (40) angekoppelt ist, um in dem Medium (11) eine Sammelpotentialmulde zu bilden und das Oberflächenpotential darunter

k 0 9 B k 8 / U 7 7 7

auf einen höheren Wert als das unter der Signalelektrode (G4) anzuheben.
3. Analognverter nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Inverter ferner eine zweite Steuerelektrode (G3) aufweist, die auf der isolierenden Schicht gebildet und zwischen der Bezugselektrode (G2) und Signalelektrode (G4) angeordnet ist.
4. Analoginverter nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Taktimpulsquelle (40) während des nächsten halben Taktzyklus eine Spannung an die zweite Steuerelektrode (G3) anlegt, um das Oberflächenpotential unter der Steuerelektrode zu erhöhen und damit die invertierte Ladung von der Bezugspotentialraulde zur Kollektorelektrode transportiert werden kann.

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,/ 4 I 3 υ ΰ 4
5. Analoginverter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte der Bezugselektrode (G2) und der zweiten Steuerelektrode (G3) zugeordnete Kapazität ungefähr doppelt so groß wie die Kapazität eines Ladungsspeicherplatzes einer Ladungstransportvorrichtung ist, die das zu invertierende elektrische Signal liefert.

Analoginverter nach Anspruch 2₃ dadurch gekennzeichnet, daß die der Bezugselektrode (G2) zugeordnete Kapazität ungefähr doppelt so groß wie die Kapazität eines Ladungs Speicherplatzes einer Ladungstransportvorrichtung ist, die das zu invertierende elektrische Signal liefert.

4 ο k- O / U / /