DE2438693A1

DE2438693A1 - Feldeffekt-transistor

Info

Publication number: DE2438693A1
Application number: DE2438693A
Authority: DE
Inventors: Takaaki Yamada
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1973-08-11
Filing date: 1974-08-12
Publication date: 1975-02-20
Also published as: JPS563675B2; JPS5039878A; CA1016665A; FR2240531B1; GB1481724A; IT1019875B; NL7410799A; FR2240531A1

Description

SOET COEPORATION, Tokyo, Japan

Feldeffekt-Transistor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Feldeffekt-Transistor und insbesondere auf einen solchen Feldeffekt-Transistor, dessen Dämpfungscharakteristik linear ausgebildet ist und dessen Klirrfaktor derart verbessert ist, daß beispielsweise bei Verwendung als Dämpfungsglied ein Signal in' gutem Zustand übertragen wird.

Venn beispielsweise ein Metall-Oxid-Silizium-Feldeffekt-Transistor als ein Element mit veränderbarer Impedanz verwendet wird und auch in einer Dämpf ungsschaltung eingesetzt wird, läßt sich allgemein eine Schaltungsanordnung verwenden, wie sie in der Fig. 1 dargestellt ist. Nachfolgend wird ein Feldeffekt-Transistor kurz als FET bezeichnet. Weiterhin wird nachfolgend zur Vereinfachung ein Metäll-Oxid-Silizium-Transistor kurz als MOS-Transistor bezeichnet, wobei ein solcher Transistor angesprochen ist, der ein isoliertes Tor haben kann.

In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Widerstand, der zwischen der Eingangsklemme 2 und der Ausgangsklemme 3 eines Signalübertragungspfades 1 angeordnet ist, und ein Signal S^, mit welchem die Eingangsklemme 2 beaufschlagt ist, wird nach einer entsprechenden Übertragungsfunktion in seiner Dämpfung durch einen FET 10 gesteuert, der parallel zu dem Übertragungspfad 1 angeordnet ist. Mit anderen Worten, die Impedanz zwischen der Quelle und der Senke des FET 10 wird durch eine Steuerspannung (Torspannung) Vq geregelt bzw.'

503808/0912

gesteuert, welche an das Tor 4 angelegt ist, so daß dadurch das Dämpfungsmaß des Signals S^. in entsprechender Weise gesteuert bzw. geregelt wird.

In diesem Zusammenhang ist es an sich bekannt, daß das Dämpfungsmaß eines Ausgangssignals Sp, welches durch den FET 10 gesteuert bzw. geregelt ist, d. h., seine Verstärkung g^, sich durch folgende Beziehung ausdrucken läßt:

^S1

wobei R der Widerstandswert des Widerstandes 1 ist und ß die Proportionalitätskonstante ist, welche dazu dient, den Kanal leitwert des I¹ET zu bestimmen, der sich aus der folgenden Gleichung ergibtί

OX

wobei Eqy die Dielektrizitätskonstante der Toroxidschicht ist, wobei weiterhin Tq_x die Dicke der Toroxidschicht ist, wobei /U die Beweglichkeit eines Trägers ist, wobei L die Länge des Kanals ist und wobei W die Breite des Kanals ist.

Demgemäß läßt eish. die Gleichung (1) durch Kurven gemäß Fig. darstellen, wobei auf der Abszisse die Tor spannung Vq. aufgetragen ist und auf der Ordinate die Verstärkung oder das Dämpfungsmaß g aufgetragen ist. Eine Kurve 11 stellt die Dämpfungskurve im Falle von ß « 1,0 miyv und R « 3>4 kSl dar, und eine Kurve 12 stellt die Dämpfungskurve für den Fall dar, daß nur der Wert von R auf 680 kQ abgeändert ist.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, ist beispielsweise eine Kurve 12 für ein großes Dämpfungsmaß charakteristisch, wenn

509808/0912

Jedoch die St euer spannung Vq'klein ist, d. h., wenn die Steuerspannung V_& in den Bereich der Schwellenspannung V., des FET 10 abnimmt, wird das Dämpfungsmaß derart rasch

geändert, daß der Klirrfaktor zunimmt.. Da andererseits im Falle der Kurve 11 das Dämpfungsmaß nicht so rasch verändert wird, wird der Klirrfaktor nicht so stark beeinflußt. Jedoch besteht der Nachteil, daß sich die Linearität verschlechtert und auch das Dämpfungsmaß der gesamten Einrichtung nicht ' gesteigert werden kann. . .

Jedenfalls ist die Dämpfungsschaltung gemäß Fig. 1 nicht in der Lage, die Anforderungen an die Linearität', das Dämpfungsmaß und den Klirrfaktor alle zu erfüllen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Feldeffekt-Transistor zu schaffen, der bei besonders einfachem Aufbau und geringen Kosten zugleich besonders gute Eigenschaften hinsichtlich der Linearität, des Dämpfungsmaßes und des Klirrfaktors aufweist;

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß ein Quellen-, ein Senken- und ein Kanalbereich vorgesehen sind, daß weiterhin eine Quellenelektrode vorhanden ist, daß weiterhin eine erste und eine zweite .Senkenelektrode auf dem Senkenbereich in einer Richtung ausgebildet sind;, daß der Kanalstrom durchquert wird, und daß weiterhin ein Tor vorhanden ist, welches zur Steuerung des Leitwertes des Kanals dient.

Gemäß der Erfindung wird somit ein Feldeffekt-Transistor geschaffen, der zwei Elektroden aufweist, zwischen denen ein verteilter Widerstand vorgesehen ist. Diese Einrichtung wird als Dämpfungsglied verwendet, wenn ein Hauptsignal an eine Senkenelektrode und eine Quelle gelegt wird, wobei eine

509808/0912

Steuerspannung zwischen einem Tor und der Quelle angelegt ist. Das Ausgangssignal steht an der anderen Senkenelektrode zur Verfügung.

Die Erfindung wird nachfolgend "beispielsweise anhand der Zeichnung "beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 ein Schaltschema, welches ein Ausführungsbeispiel einer Dämpfungsschaltung darstellt, in welcher ein bekannter FET verwendet ist,

Fig. 2 eine grafische Darstellung, welche die Dämpfungseigenschaften veranschaulicht,

Fig. 3' einen Grundriß, der ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen FET darstellt,

Fig. 4· einen Querschnitt entlang einer Linie .1-I¹ in der Fig. 3,

Fig. 5> eine Darstellung, welche den erfindungsgemäßen FET symbolisiert,

Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen FET,

Fig. 7 ein Schaltschema, welches ein weiteres Ausführungs beispiel des erfindungsgemäßen FET darstellt, wenn er als Dämpfungselement verwendet wird,

Fig. 8 ein Schaltschema, welches ein weiteres Ausführungs beispiel des erfindungsgemäßen FET darstellt, wenn er als Verstarkungselement verwendet wird,

509808/0912

Fig. 9 eine Darstellung, welche den Aufbau eines FET' mit einem Widerständstor veranschaulicht, der dazu geeignet ist, den Grundgedanken der Erfindung zu verwirklichen,

Fig. 10 eine Darstellung, welche einen Widerstandstor-FET symbolisiert, bei welchem der Erfindungsgedanke verwirklicht ist, ■

Fig. 11 einen Grundriß, der ein weiteres Ausführungsbeispiel, des erfindungsgemäßen FET darstellt,

Fig. 12 einen Querschnitt entlang der Linie II-II¹ in der Fig. 11, . ■

Fig. 15 eine Darstellung, welche den FET gemäß Fig. 12 symbolisiert, und

Fig. 14- einen Grundriß, weicherden Widerstandstor-FET gemäß Fig. 10 darstellt.

509808/0912

2438633

Nachfolgend wird eine Ausführungsform eines FET gemäß der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

Die Fig. 3 ist ein Grundriß, der eine Grundkonstruktion eines FET nach der Erfindung darstellt, und die Fig. 4 ist ein Querschnitt entlang der Linie I-I' in der Fig. 3, in welchem ein Grundgedanke der Erfindung in einem FET vom MOS-Typ eingeführt ist.

Zur Erleichterung der Erläuterung wird nachfolgend zuerst die Fig. 4 erläutert. Die Querschnittsdarstellung. der Fig. ist im wesentlichen dieselbe im Aufbau wie ein normaler MOS-FET, so daß sich eine Erläuterung im einzelnen erübrigt.. Jedoch bezeichnet das Bezugszeichen 30 einen FET in seiner Gesamtheit, und mit 21 ist ein Halbleitersubstrat mit η-Leitfähigkeit (oder p-Leitfähigkeit) bezeichnet. Eine p-Verunreinigung (,oder n-Verunreinigung) ist von der Oberfläche 21a des Substrates 21 an vorgegebenen Stellen eindiffundiert, wobei ein vorgegebener Abstand dazwischen eingehalten ist, um einen Quellendiffusionsbereich 22 und einen Senkendiffusionsbereich 23 zu bilden, die nachfolgend jeweils als Quellenbereich und als Senkenbereich bezeichnet werden. Jedoch sind die Bereiche, welche in diesem Beispiel durch Diffusion erzeugt werden, im diffundierten Bereich derart verschieden ausgebildet, daß der Senkenbereich 23 kleiner ist als andere, weil die Ableitbereiche der Senkenelektrode außerhalb ihres Kanals angeordnet sind, wie es in der Fig. dargestellt ist. Die Verunreinigungskonzentration des Senkenbereiches 23 gegenüber vom Kanal ist im wesentlichen dieselbe oder geringer als diejenige- von anderen Teilen des Senkenbereiches, aus denen die Elektroden D. und Dp herausführen, jyiit dem Bezugszeichen 24 ist eine Isolierschicht aus SiOp oder einem ähnlichen Material bezeichnet, und 2i? bezeichnet eine Isolierschicht aus SiOp oder einem ähnlichen Material,

509808/0912

welche derart ausgebildet ist, daß sie eine vorgegebene Dicke hat, um als Toroxidfilm zu dienen, was "an sich bekannt ist. Auf der Oberseite der Isolierschicht 25 ist durch Abscheidung eine leitende Schicht 26 aufgebracht, beispielsweise aus . Aluminium oder einem ähnlichen Material, die als Torelektrode G dient, und in ähnlicher Weise ist auf der Oberseite des Quellenbereiches 22 durch Abscheidung eine leitende Schicht 27 vollständig über ihre gesamte Oberfläche aufgebracht, die als Quellenelektrode S dient.

In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Senken D,. und Pq jeweils von den gegenüberliegenden Seiten des Senkenbereiches 23 in einer Richtung der Eanalbreite oder der y-Richtung in der Fig. 3 herausgeführt. In diesem Falle sind die Senken D. und Dp leicht aus solchen Lagen herausgeführt, die jeweils außerhalb des Kanals liegen, der zwischen der Quelle und der Senke angeordnet ist. In der Fig. 3 dient die JLinke .elektrode als erste Senke bzw. als erste Senkenelektrode D_-., und die rechte Elektrode dient als zweite Senke bzw. als zweite Senkenelektrode D^,- Um das Verständnis zu erleichtern, sind in der Fig. 3 der Quellenbereich 22 und der Senkenbereich 23 durch unterbrochene Linien angedeutet, während die leitenden Schichten 26 und 27-durch durchgezogene Linien angegeben sind und die Fenster 28a und 28b, die zur Herausführung der ^₆ Elektroden D_-. und D₂ vorgesehen sind,, jeweils durch Strichpunktier/ Linien dargestellt - sind. Der in'der Fig. 3 dargestellte FET wird symbolisiert, wie es-beispielsweise in der Fig. 5 dargestellt ist. ' -

Für den Fall, daß der FET 30 als ein Dämpfungselement für eine Dämpfungsschaltung verwendet wird, wie es in der Fig. A gezeigt ist, ist der FET 30 in Reihe zu dem Signalübertragungspfad 1 geschaltet, d. h. die erste Senke D_-. ist direkt mit der Eingangsklemme 2 verbunden, und zwar nicht über den ■

509808/0912

Widerstand 1 und die zweite Senke D₂ ist mit der Ausgangsklemme 5 verbunden, wobei die Quelle S geerdet ist, wie es in der Fig. 5 dargestellt ist. Mit dem Bezugszeichen 13 ist eine Sperrtorklemme bezeichnet.

Wenn in der obigen Anordnung die Steuerspannung V^ verändert wird, wird die Verstärkung gp des Ausgangssignals linear geändert, das Dämpfungsmaß wird groß und dann wird der Klirrfaktor verbessert. Der Grund für die obige Peststellung wird nachfolgend anhand der Ersatzschaltung 40 des FET 30 erläutert, die in der Fig. 6 dargestellt ist. Eine seitliche Widerstandsgruppe 15, welche die Widerstände 15a* 15b, .., 15n aufweist, ist ein Widerstand des Senkenbereiches 23 in seiner Kanalbreitenrichtung oder y-Richtung und bildet eine Art von Diffusionswiderstand. Eine longitudinale Widerstandsgruppe 16, welche Widerstände 16a, 16b, ... ,16n aufweist, ist eine Kanalleitfähigkeit von Jedem Teil. Der Widerstandswert von jedem Element der Widerstandsgruppe 15 ist mit dB. angegeben, und der Leitwert von jedem Element der Widerstandsgruppe 16 ist mit dG angegeben. Wenn der durch den Widerstand 15c fließende Strom IpCy) beträgt, so beträgt die Spannung daran Vj)Cy)» ^un<i für einen Strom, der durch den Widerstand 16b in der Größe von dlpCy) fließt, gelten die nachfolgenden Beziehungen:

I_D(y) dE « dV_DCy) (2)

cLlpCy) ■-- V_D(y) . dG (3)

dR « -§- . dy, Uq⁰* *

ßV_r _

dG - ·—£ . dy, CJ"o^dG -

509808/0912

wobei R ein Kanalwiderstand ist und ß eine Proportionalitäts konstante des FET 30 ist, welche dieselbe ist wie ß nach Fig.. 1.

Wenn die Gleichung (2) durch dy dividiert wird, so ergibt sich:

dy" - ~ΈΪ .

Wenn die Gleichung (4·) in die Gleichung (6) eingeführt wird, so ergibt sich:

4-

Wenn weiterhin die Gleichung (7) nach y differenziert wird, erhält man die folgende Gleichung:

Wenn andererseits die Gleichung (3) durch dy dividiert wird, so ergibt sich: ·

(9)

dy

Wenn somit die Gleichung (9) in die Gleichung (8) eingeführt wird, ergibt sich nach entsprechender Substitution die folgende Differentialgleichung:

ffi . τ_β . V,) - 0 (10)

w^

Die allgemeine Lösung der obigen Differentialgleichung ergibt sich somit durch folgende Beziehung:

509808/0912

^C1 - ^e + ^C2 · ^e

Für den Pail, daß Vp(O) » V^ und V_D(W) « V₂ und die Abbildung in Betracht gezogen wird, wenn die Konstanten C_-, und C_? unter den Grenzbedingungen von V_D(2W) - V^ eliminiert sind, nimmt die Gleichung (11) folgende Form an:

T.

² cosh /ßEVJT (12)

Aus der obigen Gleichung (12) ist ersichtlich, daß die Spannungsverstärkung go (gp " ^p/V,·) den reziproken Wert von cosh ausdrückt, d. h. das Dämpfungsmaß (dB), und somit läßt sich der Term 1/coshißEV^ durch die Kurve 18 in der Fig. 2 darstellen.

Dies führt zu dem Ergebnis, daß die Kurve 18 von cosh, wobei sich dieser Wert gemäß der Steuerspannung Yn. ändert, die folgenden Merkmale zeigt:

1. Die Dämpfungseigenschaften sind gut, da die Linearität verhältnismäßig ausgezeichnet ist;

2. Das Dämpfungsmaß wird sehr groß, beispielsweise etwa -80 dB bei Yn « 15 V; und

3. Die rasche Veränderung der Dämpfung wird selbst dann nicht hervorgerufen, wenn eine verhältnismäßig geringe Steuerspannung Yq vorliegt, wie es im Bereich der Schwellenspannung V,, der Fall ist, und folglich wird auch der Klirrfaktor verbessert.

Gemäß der obigen Ausführungen ist nach der Erfindung der FET 30 mit zwei Senken bzw. Senkenelektroden (d-Polen) ausgestattet, d. h. die erste und die zweite Senke D_-* und Dp sind jeweils von einander entgegengesetzten Enden bzw. Seiten des Senkenbereiches 23 in einer Richtung der Kanalbreite oder der

509808/0912

y-Richtung herausgeführt. Da die Signalverstärkung gp im ' Reziprokwert von cosh proportional ist, wie es durch die Gleichung (12) angegeben ist, sind durch den oben erläuterten Aufbau große Vorteile erreichbar, und zwar in der Weise, daß die Dämpfungscharakteristiken eine gute Linearität aufweisen, daß sein Dämpfungsmaß im Vergleich zu einem herkömmlichen MOS-FET vergrößert ist und daß sein Klirrfaktor ebenfalls verbessert ist. Natürlich ist der FET 30 so einfach aufgebaut, daß er zu einem niedrigen Preis hergestellt werden kann. ^:

Der grundlegende Aufbau, die Arbeitsweise und die Eigenschaften des erfindungsgemäßen I¹ET 30 sind oben beschrieben worden. Kachfolgend wird eine Beschreibung verschiedener Arten von abgewandelten Ausführungsbeispielen gegeben, in welchen die oben genannten Eigenschaften auf der Basis des Grundgedankens verbessert sind. Die Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, in welcher die erste und die zweite Saugspannung, bzw. Senkenspannung V_D-. bzw. Vßp jeweils über Widerstände 27 bzw. 28 an"das Tor G rückgeführt sind. Diese Maßnahme . dient dazu, den Klirrfaktor zu verbessern. Es ist an sich bekannt, daß die Klirreigenschaften normalerweise verbessert werden, wenn eine Spannung an das Tor rückgeführt wird, so daß eine ■ entsprechende Beschreibung im einzelnen nicht erforderlich erscheint.

In demjenigen Falle, in welchem der FET 30 nicht als Dämpfungselement verwendet wird, sondern als Verstärkungselement, und zwar in derselben Weise wie der normale FET, wie es in der Fig. 8 dargestellt ist, so ist eine. Eingangssignalquelle 31 in Reihe zu einer Steuerspannungsquelle 29 geschaltet, deren Spannung dem Tor G zugeführt wird, und weiterhin ist die erste Senke Dy. über eine Spannungsquelle· 32 geerdet, während die Ausgangsklemme 3 aus der zweiten Senke ¹D^ herausgeführt

509808/0912

ist, wobei die Signalquelle 31 zwischen dem Tor und den Quellen angeordnet ist, derart, daß der FET 30 als Verstärkerelement arbeitet. Da das Gebiet des Senkenbereiches 23 auf etwa 1/4 der herkömmlichen Größe vermindert ist, ist somit dessen Kapazität ebenfalls vermindert, was zu dem Ergebnis führt, daß der I¹ET 30 zur Verwendung für eine Verstärkung eines Hochfrequenz-Eingangssignals geeignet ist und auch als Verstärkungselement für eine Schaltung mit automatischer Verstärkungsregelung geeignet ist, und zwar wegen seines hohen Verstärkungsfaktors. Es erübrigt sich, ausdrücklich darauf hinzuweisen, daß der FET 30 als Verstärkungselement in einem Frequenzmischer verwendbar ist, daß er weiterhin als Funktionsgenerator dienen kann oder als ähnliche Einrichtung verwendbar ist, und zwar zusätzlich zu der oben genannten Schaltung mit automatischer Verstärkungsregelung. Wenn zwei Feldeffekttransistoren 30 direkt miteinander verbunden sind, entsteht ein direkt gekoppelter Verstärker, der nicht näher im einzelnen erläutert wird.

Die Beschreibung der obigen* Ausführungsbeispiele bezieht sich auf den normalen MOS-FET, während anhand der Fig. 10 und eine weitere Ausführungsform beschrieben wird. In der Fig. ist ein Quellendiffusionsbereich 51 vom p⁺~Typ vorgesehen, dessen Quelle oder dessen Quellenelektrode mit S bezeichnet ist, und es ist weiterhin ein Senkendiffusionsbereich 52 vom p⁺-Typ vorgesehen, der- zwei Senken oder Senkenelektroden D^. und Do aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Widerstandstorbereich 53 vorgesehen, der aus einer polykristallinen Siliziumschicht gebildet ist, um an seinen gegenüberliegenden Enden erste und zweite Torelektroden G_-. und Gp in einer Richtung auszubilden, daß sein Kanalstrom überquert wird. Dieser FET ist in der Fig. 10 symbolisiert, in welcher das Bezugszeichen 50 den FET in seiner Gesamtheit bezeichnet. Die Steuerspannung Vo, wird gemeinsam den Toren G„. und Gg zugeführt,

509808/0912

während eine vorgegebene Spannung V derart beschaffen ist, daß sie dazwischen angelegt wird. Wenn die Spannung V^ von. dem Schwellenspannungswert V^ auf V^ - V_& verändert wird, so wird der Kanal zuerst an einer Seite von Dp erzeugt und dann allmählich zu der Seite, von D- ausgedehnt.. Wenn die Elektrode D₁,. als Eingangsseite und die Elektrode Dp als Ausgangsseite genommen wird, werden die Dämpfungscharakterik dieses S¹ET 50 und sein Klirrfaktor ganz ausgezeichnet. Wei-? terhin weist der FET 50 einen hohen Eingangswiderstand und einen niedrigen .Ausgangswiderstand auf.

In diesem Beispiel wird der FET verwendet, wenn eine Potentialdifferenz an dem Widerstandstor liegt, er kann jedoch auch verwendet werden, wenn das Torpotehtial keine bestimmte Form aufweist, indem die Schwellenspannung V. τ. durch den Kanal-. abschnitt oder den Torisolierfilm lokal verändert ist.

Nachfolgend wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, und zwar bei einem neuartigen FET, der einen günstigen Klirrfaktor seines Elementes selbst aufweist. Dieser neuartige FET entspricht einem Vorschlag der Anmelderin und weist ein Widerstandstor auf, in weichem eine Schicht mit hohem Widerstand zwischen der Isolierschicht 25 und einer leitenden Schicht 26 angeordnet ist, wie es in der Fig. 4 dargestellt ist, und zwar zum Unterschied gegenüber dem normalen MOS-FET. Dieser neuartige FET wird nachfolgend kurz als SRG bezeichnet, und sein Aufbau ist in der Fig. 9 schematisch dargestellt.

In der Fig. 9 bezeichnet das Bezugszeicheh 40 einen SEG in seiner Gesamtheit, und mit 41 ist ein Halbleitersubstrat des ersten Leitfähigkeitstyps bezeichnet, d. h. des η-Typs (oder p-Typs). Einer größeren Fläche 41a des Hälbleitersubstrates zugewandt, sind erste und zweite Bereiche 42 und 43 des zweiten

509808/0912

Leitfähigkeitstyps oder des p-Typs (oder des η-Typs), d. h. Quellen- und Senkenbereiche, wobei ein vorgegebener Abstand L dazwischen eingehalten ist. Weiterhin ist auf der Fläche 41a zwischen diesen Bereichen 42 und 43 eine Torisolierschicht 44 vorgesehen, die beispielsweise aus SiO₂ hergestellt ist. Weiterhin ist auf dieser Isolierschicht 44 eine Widerstandsschicht 45 ausgebildet. Auf den Bereichen 42 und 43 sind jeweils eine Quellenelektrode 46 und eine Senkenelektrode 47 in ohm¹sehen Kontakt mit diesem Element vorgesehen, und es sind weiterhin auf der Widerstandsschicht 45 eine erste Torelektrode bzw. ein erstes Tor 48 und eine zweite Torelektrode bzw. ein zweites Tor 49 jeweils an den Seiten der Bereiche 42 und 43 angeordnet. Wenn bei dem obigen Aufbau die Potentiale der Quellen- und der Senkenbereiche 42 bzw. 43 jeweils mit Vg bzw. Vj. angenommen sind, wird dem ersten bzw. dem zweiten Tor 48 bzw. 49 jeweils eine Spannung zugeführt, die durch Überlagerung des Potentials Vg bzw. V^ und der Torsteuerspannung Voq erreicht wurde. Obwohl keine theoretische Erklärung dieser Anordnung gegeben wurde, ist die gleichförmige Spannung Yqq stets vollständig über den gesamten Kanal angelegt, um eine Modulation in Abhängigkeit von der Senkenspannung bzw. Saugspannung zu vermeiden, so daß ein FET oder SRG mit einer strengeren Linearität und einem verbesserten Klirrfaktor erreichbar ist.

Mit anderen Worten, wenn ein Potentialgradient zwischen der Quelle und der Senke in einem Kanal in Längsrichtung oder in x-Richtung vorhanden ist, wird dazwischen ein linearer Widerstand erreicht, und sein Widerstandswert kann in veränderbarer Weise durch die Spannung V^ gesteuert werden.

In einer Ausführungsform gemäß Fig. 11 bis 13 ist ein Potentialgradient zu den Torelektroden in Kanallängsrichtung vorhanden, und es ist weiterhin ein Gradient zu der Senkenbereichsseite

509808/0912

in Kanalbreitenrichtung vorgesehen, so daß dadurch ein linearer Widerstand zwischen der ersten und der zweiten Senkenelektrode Dy. und Dp erreicht wird. Die Fig. 11 ist ein Grundriß, welcher den neuartigen FET 60 darstellt, die Fig. 12 ist ein Querschnitt entlang einer Linie II-II¹ in der Fig._v11, und die Fig. 13 ist eine Darstellung, welche diesen FET 60 symbolisiert. ; .

In diesem Ausführungsbeispiel sind gemäß Fig. 11 ein Quellenbereich 61 und ein Senkenbereich 62 vorhanden, zwischen denen ein Abstand L eingehalten ist. Der Senkenbereich 62 ist derart ausgebildet, daß er kleiner ist als der Quellenbereich 61, was aus der Fig. 11 ersichtlich ist. Um jedoch die Senkenelektroden an gewünschten Stellen herausführen zu können, beispielsweise an vier Stellen, hat ein streifenähnlich ausgebildeter Hauptsenkenbereich 62a gegenüber vom Kanal bandähnlich oder streifenähnlich ausgebildete Elektrodenr-Herausführbereiche 62b und 62e, welche sich von seinen beiden S_eiten aus nach außen und parallel zu der Kanallängsrichtung erstrek— ken. Weiterhin weist der Hauptsenkenbereich 62a planähnliche oder wegähnliche Elektroden-Herausführbereiche 62c und 62d auf, welche die Form eines umgekehrten L aufweisen und welche an ihren im wesentlichen auf gleichen Abständen angeordneten Stellen in der Kanalbreitenrichtung sich nach außen erstrecken. Diese Elektroden-Herausführbereiche 62b bis 62e werden gebildet, indem sie als integraler Bestandteil zu dem Hauptbereich 62a durch Abscheidung oder Beschichtung hergestellt werden. Der Quellenbereich 61 sowie der Senkenbereich 62 sind jeweils durch unterbrochene Linien dargestellt. Aus der Fig.- 12 ist ersichtlich, daß eine Widerstandsschicht 63, die. aus polykristallinem Silizium oder einem ähnlichen Material besteht, dadurch gebildet ist, daß sie teilweise über dem Quellenbereich 61 und im wesentlichen vollständig über dem gesamten Senkenbereich

509808/0912

aufgebracht ist, während jedoch Verunreinigungen in die Schicht gegenüber von den Bereichen 61 und 62 eindiffundiert sind, um nur diese Teile als Schichten 63b und 63c mit geringem Widerstand zu erzeugen, wobei ein vorgegebener Widerstandswert eingehalten ist. Es erübrigt sich, besonders darauf hinzuweisen, daß eine Schicht 63a mit einem hohen Widerstand im Vergleich zu den Schichten 63b und 63c mit niedrigem Widerstand einen ausreichend hohen Widerstandwert aufweist.

Auf dem Quellenbereich 61 und den Senken-Herausführbereichen 62b bis 62e sind jeweils eine Quellenelektrode S und erste bis vierte Senkenelektroden D„· bis D^. vorgesehen. Auf der Torschicht 63c mit niedrigem Widerstand, welche dem Quellenbereich 61 entspricht, und der Torschicht 63b mit niedrigem Widerstand, welche den Senken-Herausführbereichen 62b bis 62e entspricht, sind jeweils Tor elektroden Gg und G-p. bis Gj^, angeordnet. Zwischen jeder der Senkenelektroden D,. bis D^ und der entsprechenden TorelektrodenG^ bis G-^, sind $weils Kondensatoren 64a bis 64-d von außen in der Weise angeschlossen, wie es in der Fig. 13 dargestellt ist. Wenn die Torschicht 63c mit geringem Widerstand eine ausreichend große Flächenausdehnung hat, sind die obigen externen Kondensatoren nicht erforderlich. Das Bezugszeichen 65 in der Fig. 13 stellt den Widerstand der Torschicht 63a mit hohem Widerstand dar.

Wenn die Tore bzw. die Torelektroden des FET 60 mit der Vorspannung Vq₀ gemeinsam beaufschlagt sind und die Kanalleitfähigkeit bzw. der Kanalleitwert gleichförmig ausgebildet ist, wie es anhand der Fig. 9 erläutert wurde, ist für den Fall von Vg μ ο die folgende Beziehung erforderlich?

* ^VG0 ⁺

⁷GS - ^VG0

509808/0912

wobei Vß-ß ein To.rpotential auf der Senkenseite ist und V™ ein Torpotential auf der Quellenseite ist. Das Senkenpotential. V_D ist entlang der y-Richtung gleichförmig verändert, jedoch ist das Potential "V^-n nur in einer linearen Weise in dem Bereich verändert, an den eine Vorspannung angelegt ist. Um somit den Wert von V^ derart zu wählen, daß die Gleichung (13) erfüllt ist, und zwar unabhängig von dem Wert von y, müssen so viele Zwischenabgriffe wie möglich vorgesehen sein, und zwar in ähnlicher Weise wie im Falle von G^ und G^, dieses Beispiels. Die Dämpfungseigenschaften und der Klirrfaktor dieses FET 60· sind außerordentlich gut.

Gemäß der obigen Beschreibung dient die Erfindung dazu, mehr als zwei Elektroden im Senkenbereich vorzusehen. In diesem Falle kann selbst bei einer ähnlichen Konstruktion im'Quellenbereich ein ähnlicher Effekt erwartet werden. Es ist auch möglich, daß eine Vielzahl von Elektroden sowohl im Senkenais auch im Quellenbereich verwendet werden, wobei eine Eingangsschaltung zwischen der Quelle und den Senkenvorgesehen ist, und zwar für die eine Seite, während eine Ausgangsschaltung zwischen der Quelle und den Senkenfür die andere Seite ■ vorhanden ist. .

Wenn die Erfindung- auch unter Bezugnahme auf einen FET vom MOS-Typ beschrieben wurde, so ist ersichtlich, daß auch die , Konstruktion eines Sperrschicht-Feldeffekt-Transistors möglich ist. / .

Obwohl der Grundgedanke der Erfindung anhand spezieller Ausführungsformen und bestimmter Abwandlungen dieser Ausführungsformen erläutert wurde, sei darauf hingewiesen, daß diese Beschreibung nur als Beispiel dient und keine Begrenzung für den Rahmen der Erfindung darstellt.

509808/0912

Claims

Patentansprüche

Feldeffekt-Transistor, dadurch gekennzeichnet, daß ein Quellen-, ein Senken- und ein Kanalbereich vorgesehen sind, daß weiterhin eine Quellenelektrode vorhanden ist, daß weiterhin eine erste und eine zweite Senkenelektrode auf dem Senkenbereich in einer Richtung ausgebildet sind, daß der Kanalstrom durchquert wird, und daß weiterhin ein Tor vorhanden ist, welches zur Steuerung des Leitwertes des Kanals dient.
2. Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tor gegenüber dem Kanalbereich isoliert ist.
3· Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tor eine Widerstandsschicht aufweist.
4·. Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Torelektroden vorhanden sind, wodurch eine Potentialdifferenz parallel zu der Kanalstromrichtung erzeugt wird.
5- Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß zwei Torelektroden vorhanden sind, wodurch eine Potentialdifferenz senkrecht zu der KanalStromrichtung erzeugt wird.
6. Transistorschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Feldeffekt-Transistor vorgesehen ist, der eine Quelle, eine erste Senke, eine zweite Senke und ein Tor aufweist, daß zwischen der ersten und der zwiten Senke ein Widerstand angeordnet ist, daß weiterhin eine Einrichtung vorhanden ist, welche dazu dient, eine Eingangsschaltung mit der

509808/0912

ersten Senke und der Quelle zu verbinden, daß weiterhin eine Einrichtung vorhanden ist, welche dazu dient, eine Ausgangsschaltung mit der zweiten Senke und der Quelle zu verbinden, und daß eine Einrichtung vorhanden ist, welche dazu dient, eine Steuerspannung zwischen dem Tor und der Quelle anzulegen.

Transistorschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Feldeffekt-Transistor vorgesehen ist, der eine Quelle, eine erste Senke, eine zweite Senke und ein Tor aufweist, daß zwischen den Senken ein Widerstand angeordnet ist, daß weiterhin eine Einrichtung vorhanden ist, welche dazu dient, eine Eingangsschaltung mit dem Tor und der Quelle zu verbinden, daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, welche dazu dient, eine Ausgangsschaltung mit der zweiten Senke und der Quelle zu verbinden, und daß eine Einrichtung vorhanden ist, welche dazu dient, eine Spannung zwischen der ersten Senke und der Quelle anzulegen«,

509808/0912

Leerseite