DE2514205A1

DE2514205A1 - Mehrzweckschaltkreis

Info

Publication number: DE2514205A1
Application number: DE19752514205
Authority: DE
Inventors: Yoshio Ishigaki; Takashi Okada
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1974-04-02
Filing date: 1975-04-01
Publication date: 1975-10-16
Also published as: DE2514205B2; US3980900A; GB1500523A; IT1034799B; ES436241A1; AT373725B; BE827457A; SE7503743L; FR2266309B1; BR7501973A; ATA250475A; NL7503927A; DE2514205C3; SE399485B; AU7972775A; JPS50131475A; JPS5638064B2; CA1018613A; FR2266309A1

Description

It 3188

SONY CORPORATION Tokyo / Japan

Mehrzweckschaltkreis

Die Erfindung betrifft allgemein einen Mehrzweckschaltkreis, der z.B. zur Bildung eines Synchrondemodulators verwendet wird, und insbesondere Festkörpermehrzweckschaltkreise unter Verwendung einer neuartigen Halbleitervorrichtung mit drei Anschlüssen und verbesserter Symmetrieeigenschaft.

Es wurden verschiedene Arten von Mehrzweckschaltkreisen vorgeschlagen, die z.B. für einen Synchrondemodulator wie einen Farbdemodulator zur Demodulation eines Farbartsignals aus einem Farbfernsehsignalgemisch verwendet wird, das auf einer Modulationsachse mit einer bestimmten Phase amplitudenmoduliert ist. In solchen Kreisen ist wenigstens ein Schaltelement vorgesehen und ein erstes Signal, das geschaltet werden soll, wird auf einen Eingangsanschluß gegeben, der mit dem Schaltelement verbunden ist. Das Schaltelement wird mit einem zweiten Signal versorgt und veranlaßt, den Schaltvorgang entsprechend dem zweiten Signal durchzuführen, um das

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erste Signal intermittierend während seines leitenden oder nichtleitenden Zustands zu einem Ausgangssignal zu übertragen und dadurch das geschaltete erste Signal zu erzeugen, das Synchron mit dem zweiten Signal geschaltet wird.

Außerdem wurde ein Differentialmehrzweckschaltkreis vorgeschlagen, der zwei Eingangsanschlüsse und wenigstens einen Ausgangsanschluß hat, der mit einem Schaltelement verbunden ist, um an dem Ausgangsanschluß ein erstes und zweites Signal, die auf beide Eingangsanschlüsse gegeben werden, abwechselnd entsprechend einem dritten Signal abzugeben. Das dritte Signal wird auf das Schaltelement gegeben, um den Schaltvorgang durchzuführen.

Solche Mehrzweckschaltkreise, wie sie oben beschrieben wurden, sind allgemein symmetrisch aufgebaut, d.h., zwei Signalübertragungswege einschließlich eines Schaltelements sind symmetrisch zusammen mit einem gemeinsamen Ausgangsanschluß vorgesehen und werden abwechselnd durch ein Schaltsignal geschaltet, um eine Änderung des Gleichspannungspegels des Ausgangssignals zu vermeiden, der in Abhängigkeit von dem Schaltvorgang des Schaltelements aufzutreten neigt. Daher erfordern die Schaltkreise üblicherweise mehrere Elemente, die den Schaltvorgang bzw. das Ein- und Ausschalten durchführen, und sind außerdem relativ kompliziert im Aufbau.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen symmetrischen Mehrzweckschaltkreis zu schaffen, der eine verringerte Anzahl von Elementen zur Durchführung des Schaltvorgangs bzw. des Ein- und Ausschaltens erfordert, der einfach aufgebaut ist und dessen Symmetrieeigenschaft verbessert ist.

Durch die Erfindung wird ein symmetrischer Mehrzweckschaltkreis geschaffen, der zwei Schalt.wege hat, die mit zwei Eingangsanschlüssen verbunden sind, und bei dem eine

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neuartige Halbleitervorrichtung zwischen beide Schaltwege und einen Ausgangsanschluß geschaltet ist, um auf beide Schaltwege gegebene Signale abwechselnd entsprechend dem Schaltvorgang des Schaltweges zu übertragen. Die Halbleitervorrichtung hat drei Anschlüsse und einen Halbleiterkörper ähnlich einem üblichen Transistor und ist in der Lage Schalt- oder Verstärkungsvorgänge ähnlich einem üblichen Transistor durchzuführen. Eines der unterschiedlichen Merkmale der Halbleitervorrichtung ist die Leitfähigkeit in zwei Richtungen mit verbesserter Symmetrieeigenschaft und dieses Merkmal wirdin erster Linie bei dem Mehrzweckschaltkreis gemäß der Erfindung angewandt.

Durch die Erfindung wird somit ein symmetrischer Mehrzweckschaltkreis mit zwei Schaltwegen geschaffen, von denen jeder durch einen ersten und zweiten Transistor gebildet wird, die in Reihe geschaltet sind und mit einem Eingangssignal und einem Schaltsignal versorgt werden, und aus einer Halbleitervorrichtung mit drei Anschlüssen, wobei der erste und dritte Anschluß mit den beiden Schaltwegen verbunden ist, und der zweite Anschluß mit einem Ausgangsanschluß des Kreises verbunden ist. Die zweiten Transistoren beider Schaltwege führen den Schaltvorgang durch und werden entsprechend dem Schaltsignal abwechselnd leitend oder nichtleitend und die beiden Eingangssignale, die den ersten Transistoren der beiden Schaltwege zugeführt werden, werden über die Halbleitervorrichtung in Abhängigkeit von dem Schaltvorgang der ersten Transistoren abwechselnd zu dem Ausgangsanschluß übertragen. Die Halbleitervorrichtung hat eine Struktur ähnlich der eines üblichen Transistors und wirkt als in zwei Richtungen leitendes Element mit verbesserter Symmetrieeigens ch aft.

Die Erfindung wird nachstehen anhand der Figuren 1 bis 4 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

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Figur 1 und 2 QuerSchnittsdarStellungen eines Beispiels einer bei der Erfindung verwendbaren Halbleitervorrichtung,

Figur 3 ein Schaltbild einer Ausführungsform eines Mehrzweckschaltkreises gemäß der Erfindung, und

Figur 4 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform

eines Mehrzweckschaltkreises gemäß der Erfindung,

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Vor der Beschreibung der Erfindung wird zunächst eine Ausführungsform der neuartigen Halbleitervorrichtung beschrieben, die bei der Erfindung verwendbar ist.

Der Stromverstärkungsfaktor h„„ eines Transistors bei ge-

r hi

erdetem Emitter, der einer der Parameter zur Auswertung der Kennlinien des bipolaren Transistors ist, kann durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt werden, wenn der Stromyerstärkungsfaktor des Transistors bei geerdeter Basis mit o( bezeichnet wird:

^{h (1)}

FE - 1 - O( ·*· ⁽¹⁾

Der Faktor o( wird wie folgt ausgedrückt:

o( = o(* ρ γ ... (2)

wobei o( den Kollektorverstärkungsfaktor, [3 den Basistransportfaktor und Y den Emitterinjektionswirkunsgrad darstellen.

Wenn man nun den Emitterinjektionswirkungsgrad X eines NPN-Transistors berücksichtigt, ist Y durch die folgende Gleichung (3) gegeben:

Y - η 1

1 —

TJ-T^-

^Jn ^{+ J}P , ₊

η
wobei J die Stromdichte von Elektronen darstellt, die von dem Emitter in die Basis des Transistors injiziert werden und J die Stromdichte der Löcher ist, die von der Basis in den Emitter des Transistors injiziert werden.

Da J und J durch die folgenden Gleichungen (4) und (5) ausgedrückt werden:

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wird das Verhältnis 6 von J und J wie folgt ausgedrückt:

η ρ * -

LDP

^J J L D η
η ρ η ρ

wobei L den Diffusionsabstand der Minoritatsträger in der Basis des Transistors, L den Diffusionsabstand der Minoritätsträger in dem Emitter des Transistors, D_n die Diffusionskonstante der Minoritatsträger in der Basis, D die Diffusionskonstante der Minoritatsträger in der Basis, η die Konzentration der Minoritätsträger in der Basis im Gleichgewichtszustand, ρ die Konzentration der Minoritätsträger in dem Emitter im Gleichgewichtszustand, V eine Spannung, die auf den Emitterübergang des Transistors geqeben wird, k die Boltzmann-Konstante, T die Temperatur und Q der Absolutwert der elektrischen Ladung darstellen.

Wenn angenommen wird, daß die Verunreinigungskonzentration im Emitter des Transistors als N und diejenige in der Basis des Transistors als N angenommen wird, kann das

on Na

Glied *■— durch das Glied jr- ersetzt werden. Da außerdem L durch die Basisbreite W begrenzt wird und L = W, kann das Verhältnis S wie folgt ausgedrückt werden:

"' ^Lp ^Dn'^ ···■"'

Die Diffusionskonstanten D und D sind Träger- und Temperaturübertragungsfunktionen und können in diesem Falle als im wesentlichen konstant angenommen werden.

Wie aus den obigen Gleichungen ersichtlich ist, genügt es, um den Stromverstärkungsfaktor h_FE eines Transistors zu erhöhen, das Verhältnis S klein zu machen.

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"⁷ " 25U205

Bei einem üblichen Transistor wird daher die Verunreinigungskonzentration N seines Emitters hoch gewählt, um das Verhältnis S klein zu machen.

Wenn jedoch die Verunreinigungskonzentration des Emitters

19 ausreichend hoch gewählt wird, z.B. mehr als 10 Atome/cm _f treten Gitterfehlstellen und Gitterstörungen in dem Kristall des Halbleiterkörpers des Transistors auf und verschlechtern den Kristall. Außerdem wird infolge der Tatsache, daß die Verunreinigungskonzentration des Emitters selbst hoch ist, die Lebensdauer C der Minoritätsträger, die von der Basis in den Emitter injiziert werden, kurz.

Da der Diffusionsabstand L durch die folgende Gleichung (8) ausgedrückt wird:

wird der Diffusionsabstand L der Minoritätsträger bzw. -löcher kurz. Daher kann, wie aus der obigen Gleichung (7) ersichtlich ist_; £ nicht so sehr klein gemacht werden und damit kann der Injektionswirkungsgrad T nicht über einen bestimmten Wert erhöht werden. Daher kann der Stromverstärkungsfaktor h_utl bei einem üblichen Transistor nicht so sehr hoch gemacht werden.

Wie zuvor erwähnt wurde, ist die neue Halbleitervorrichtung, die bei der Erfindung verwendbar ist, von den soeben zuvor erwähnten Nachteilen des Standes der Technik frei. Als Halbleitervorrichtung, die bei der Erfindung verwendet wird, könnte eine vom NPN-Typ und eine vom PNP-Typ wie im Falle des bekannten Transistors in Betracht gezogen werden, es wird jedoch nun eine NPN-HaIbleitervorrichtung als bei der Erfindung verwendbar anhand der Fig. 1 und 2 beispielsweise beschrieben.

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Wie Fig. 1 seigtj? besteht die HPH-Halbleitervorrichtung aus einer ersten N -»leitenden H alia leiter zone 1 in einem N -leitenden Halbleitersubstrat S, einer zweiten P-leitenden Halbleiterzone 2 in dem Halbleitersubstrat S nahe der ersten Zone I und einer dritten N -leitenden Halbleiterzone 3 in dem Substrat S nahe der zweiten Zone 2 zur Bildung eines ersten PN-übergangs JL zwischen der ersten und zweiten Zone

1 und 2 und eines zweiten PN-übergangs J„ zwischen der zweiten und dritten Zone 2 und 3.

Bei der Halbleitervorrichtung, die bei der Erfindung anwendbar und in Fig. 1 gezeigt ist, wird an der Stelle, die dem ersten übergang J„ zugewandt und von dieser um eine Strecke entfernt, ist, die kleiner als der Diffusions abstand L der Minoritätsträger bzw. -löcher ist, die von der zweiten Zone

2 in die erste Zone 1 injiziert werden, eine Potentialschwelle mit einer Energie, die höher ist als diejenige der Minoritätsträger bzw. -löcher bzw. wenigstens die Wärmeenergie in der ersten Zone 1 erzeugt. Bei dem Beispiel der Fig. 1 wird die Verunreiiiigmgskonsentration in der ersten Zone 1 ausreichend niedrig 2.B, in der Größenordnung

ic 1 ι

von 10 ~" Atome/cm"" gewählt und die gone la mit N -Leitfähigkeit bzw. einer Vesunreinigimgskonssntration von etwa

19 3
10 Atome/cm wird in der ersten Zone 1 gebildet, um einen LH-übergang und damit die Potentialschwelle zu schaffen.

Die Verunreinigungskonzentration in der zweiten Zone 2 wird in der Größenordnung von 10 bis 10" ^s Atome/era und diejenige in der dritten Zone 3 wird ausreichend niedrig z.B.

IS 3 in der Größenordnung von 10 Atome/cm gewählt.

In dem Halbleitersubstrat S nahe der dritten Eone 3, jedoch getrennt von dem zweiten übergang J ist eine N⁺-leitende Zone 3a mit der Verunreinigungskonzentration von etwa 10¹⁹ Atome/cm³ gebildet.

Eine erste Elektrode 4E ist an der eine hohe Verunreinigungskonzentration aufweisenden Sone la in der Zone 1 in

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"⁹ ~ 25U205

ohmschen Kontakt mit dieser gebildet? eine zweite Elektrode 4B ist an der zweiten Zone 2 in ohmschen Kontakt mit dieser gebildet und eine dritte Elektrode 4C ist an der eine hohe Verunreinigungskonzentration 3a aufweisenden Zone nahe der dritten Zone 3 in ohmschen Kontakt mit dieser gebildet. Von diesen Elektroden 4E, 4B und 4C sind ein erster, ein zweiter und ein dritter Anschluß E, B und C herausgeführt. In Fig. 1 bezeichnet 5 eine Isolierschicht aus z.B. SiO-, die auf der Oberfläche des Substrats S gebildet ist.

Die in Fig. l gezeigte Halbleitervorrichtung kann als Transistor verwendet werden. Hierbei dient die erste Zone 1 als Emitterzone, die zweite Zone 2 als Basiszone und die dritte Zone 3 als Kollektorzone, wobei eine Durchlaßspannung an den Emitterübergang J„ und eine Sperrspannung an den Kollektorübergang J- angelegt wird.

Damit haben die von der Basis bzw. der zweiten Zone 2 in den Emitter bzw. die erste Zone 1 injizierten Löcher eine lange Lebensdauer, da die Emitterzone 1 eine geringe Verunreinigungskonzentration und eine gute Kristalleigenschaft hat und damit wird die Diffusionsstrecke L der Löcher in

P der Emitterzone 1 lang. Daher kann, wie aus den Gleichungen

(6) und (3) ersichtlich ist, der Emitterinjektionswirkungsgrad Y hoch gemacht werden. Wenn jedoch die Diffusionsstrecke lang gemacht wird und die in die Emitterzone 1 injizierten Löcher an der Oberfläche des Substrats S angelangen und in der Praxis mit Elektronen an der Oberfläche rekombinieren können, kann die Diffusionsstrecke L nicht

wesentlich lang gemacht werden. Da bei der Halbleitervorrichtung in Fig. 1 die Potentialschwelle in der Emitterzone 1 gebildet ist und dem Emitterübergang J„ in einem Abstand zugewandt ist, der kleiner als die Diffusionsstrecke L der Minoritätsträger ist, wird die Größe der Oberflächenrekombination verringert und die Diffusionsstrecke L kann als ausreichend lang angenommen werden.

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hi

wirkungsgrad γ erhöht,. v?ie aus der Gleichung (3) ersichtlich ist* um den Stromverstärkungsfaktor h^ hoch zu machen.

Die obige Niveaudifferenz (die Größe der Potentialschwelle) muß größer als die Energie der Löcher oder wenigstens gleich der Wärmeenergie sein. Die Wärmeenergie kann mit kT angenähert werden, jedoch sollte die obige N.iveaudifferenz mehr als 0,1 eV betragen. In der Übergangszone des Potentials die Diffusionsstrecke L der löcher nicht innerhalb der Übergangszone enden bzw« ist es erforderlich, daß die Diffusionsstrecke L der Löcher größer als die Breite der Übergangszone ist.

Wenn der LH-Übergang J„ so ausgebildet ist, wie Fig. 1 zeigt, kann eine Potentialschwelle von 0,2 eV durch geeignete Wahl der Größe der Verunreinigung und des Gradienten der eine hohe Verunreinigungskonzentration aufweisenden Zone la gebildet werden.

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Fig. 2 zeigt ein weiteres Beispiel der Halbleitervorrichtung/ die bei der Erfindung verwendbar ist und in der die gleichen Bezugsziffern und -buchstaben wie in Fig. 1 die gleichen Elemente bezeichnen, weshalb ihre Beschreibung unterbleibt.

In dem Beispiel der Fig. 2 ist zur Bildung eines PN-Übergangs J_g, der dem ersten übergang bzw. dem Emitterübergang J„ zugewandt ist, eine zusätzliche P-leitende Zone 6 in der ersten Zone 1 gebildet. Bei dem Beispiel der Fig. 2 ist der Abstand zwischen den übergängen J_g und J kleiner als die Diffusionsstrecke L der Minoritätsträger in der ersten

P
Zone 1 gewählt. Der übrige Aufbau des Beispiels in Fig. 2

ist im wesentlichen gleich dem des Beispiels in Fig. 1.

Da bei dem Beispiel der Fig. 2 die Diffusionsstrecke L der in die erste Zone 1 injizierten Löcher lang ist, wie oben beschrieben wurde, gelangen die Löcher tatsächlich bis zu der zusätzlichen Zone 6 und werden dann dadurch absorbiert. Wenn die zusätzliche Zone 6 vom elektrischen Standpunkt aus "überflutet" wird, wird ihr Potential erhöht, wenn die Anzahl der in der zusätzlichen Zone 6 ankommenden Löcher erhöht wird. Damit wird der PN-tlbergang Jg, der zwischen den Zonen 6 und 1 gebildet wird, im wesentlichen auf seine Anstiegsspannung im Durchlaßrichtung vorgespannt, und dann werden erneut Löcher von der ersten Zone 1 in die zusätzliche Zone 6 injiziert. Somit wird die Konzentration der Löcher in der ersten Zone 1 nahe der zusätzlichen Zone 6 erhöht und daher wird die Konzentrationsverteilung der Löcher zwischen den übergängen J„ und Jg in der ersten Zone gleichmäßig gemacht und deren Gradient wird graduell, um den Differenzstrom J von der zweiten Zone 2 in die erste Zone 1 zu verringern.

In dem Beispiel der Fig. 2 wird die zusätzliche Zone 6, die die gleiche Leitfähigkeitsart wie die zweite Zone 2 hat, in der ersten Zone getrennt von der zweiten Zone 2

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gebildet, as ist jedoch möglich? daß die zweite Zone 6 derart gebildet wird, daß sie sich -/on der zweiten Zone 2 aus kontinuierlich erstreckt.

Die obige Beschreibung erfolgte für den Fall, daß die erste, zweite und dritte Zone 1, 2 und 3 der Halbleitere leinen te als Emitter, Basis und Kollektor betrieben werden. Bei den obigen Halbleitervorrichtungen sind jedoch die Verunreinigungskonzentrationen der ersten und dritten Zone 1 und 3, die die zweite Zone 2 umgeben, niedriq und von etwa gleicher Größenordnung gewählt, und sie sind bezüglich der zweiten Zone 2 symmetrisch ausgebildet, so daß, wenn die erste, sweite und dritte Zone 1, 2 und 3 als Kollektor, Basis und Emitter betrieben werden, die Halbleitervorrichtungen als ein in der Betriebsrichtung su den zuvor erwähnten umgekehrter Transistor betrieben werden können.

Wenn die Symmetrie -der Halbleitervorrichtungen angewandt wird, kann sie dadurch erhöht werden, daß in der dritten Sone 3 eine Potentialschwelle gebildet wird, die dem zweiten übergang J zugewandt ist, die diesen umgibt und eine Snergie hat, die höher als diejenige der Minoritätsträger bzw. -löcher in 5er dritten Zone 3 ist, wie die Fig. 1 und 2 durch gestrichelte Linien außerhalb des Übergangs J_n zeigen. Su diesem Zweck wird die Zone 3a hoher Verunreinigungskonzentration in der dritten Zone"3 so gebildet , daß sie den Übergang J„ umgibt mid der Abstand zwischen dem übergang J_n und eier Eons, 3a wird kleiner als die Diffusionsstrecke der Minöritätetrager bswc -löcher gewählt? die in die dritte Zone 3 an de:c entsprechen den Teilen injisiert werden»

Dia Merkmale der oben beschriebenen Halbleitervorrichtungen können wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, wie folgt zusammengefaßt werden:

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1. Der Stromverstärkungsfaktor h_pE ist hoch und kann auf mehr als 3000 erhöht werden.

2. Der Stromverstärkungsfaktor h_„ ist gleichmäßig. Dies bedeutet, daß bei einem bekannten Transistor die Verunreinigungskonzentration der Emitterzone ausreichend hoch gewählt wird, um den Emitterinjektionswirkungsgrad zu verbessern, bzw. der Stromverstärkungsfaktor des bekannten Transistors hängt von der Differenz der Verunreinigunqskonzentrationen nahe dem übergang zwischen der Emitter- und Basiszone ab, so daß es erforderlich ist, die Verunreinigungskonzentration in den beiden Zonen relativ zu wählen. Dagegen wird bei den Halbleitervorrichtunaen zur Verwendung bei der Erfindung durch Bildung der Potentialschwelle in der Emitterzone 1 gegenüber dem Emitterübergang J„ die Stromkomponente der Minoritatsträger, die in die Emitterzone 1 injiziert werden, unterdrückt, um den Emitterinjektionswirkungsgrad zu erhöhen, so daß der gegenseitige Einfluß zwischen der Emitter- und der Basiszone 1 und 2 klein ist, da die Verunreinigungskonzentration der Emitterzone 1 relativ niedrig gewählt wird, und die Breite der Basiszone 2 und die Verteilung der VerunreinicTungskonzentration darin können in der beabsichtigten Weise gewählt werden und damit kann h„„ gleichmäßig werden, wie oben beschrieben wurde.

3. Dasdie Wirkung durch die Oberflächenrekombination vermieden wird, kann der Stromverstärkungsfaktor h_p„ hoch gemacht werden, selbst wenn der Strom niedrig ist.

4. Da Rauschen kann verringert werden. Da die Hauptteile des ersten und zweiten Übergangs J_E und J_c zwischen den P- und N-leitenden Zonen niedriger Verunreinigungskonzentration gebildet werden, sind die Kristallstörungen gering. Wenn die Verunreinigungskonzentration nahe der Elektrode 4B, die z.B. an der zweiten Zone 2 befestigt ist, hoch gewählt wird, kann eine Komponente des Emitterbasisstroms

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lfinga dsr Oberfläche des Pi alb IeI tsrs übst rats S verringert werden. Daher kann das Rauschen von 1/_Ä verringert werden_β Außerdem kann das Burst—Rausehsn und das Rauschen von 1/» auch dadurch verringert wsrden., da£ h^™ hoch ist. Wenn der. Basiserstreckungswiderstand y*. . ^: klein ist« kann das Rauscher· verringert wsräsn« selbst wenn die Impedans einer Sigzialquslle niedrig ist,

5. Der Stromverstärkungsfaktor h_w_ ist hinsichtlich der Temper atureigens chaf ten. gut ο

β. Die. Kalb lei tervor richtungen können als in zwei Richtungen leitende Transistoren verwendet werden und haben eine ausgezeichnete Symmetrie»

7«·. Da die Verunreinigungskonsantration in der Nähe des ersten und zweiten Übergangs J_ 'and J_r niedrig ist, ist

(Basis-Emitter-Spannung bei offenem Kollektor) für die Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen der Transistoren gleich.

8. Wenn die Halbleitervorrichtungen als Leistungstransistor verwendet werden^ ist ihre Stabilität hoch, da durch ihren verteilten inneren Widerstand in ihrer Emitterzone ihre Emission gleichmäßig gemacht wird«,

9. Die Sättigungseigenschaftsn. sind verbessert.

10. Wenn die Zone 6, die eine Injektion oder Reinjektion durchführt, gebildet wird, wird der äquivalente Widerstand der Basis niedrig gemacht.

Die Erfindung beruht darauf, daß die obige Halbleitervorrichtung eine bezüglich der zweiten Sone 2 symmetrische Struktur hat, und schafft einen Mehrzweckschaltkreis ,der eine gute Symmetrie hat und dessen Anzahl der verwendeten

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Elemente durch Verwendung der obigen Halbleitervorrichtung gering ist.

Der Kreis gemäß der Erfindung verwendet die oben beschriebene Halbleitervorrichtung (Transistor mit niedriger Emitterkonzentration) LEC und erste bis vierte Transistorelemente Q, bis Q., wie die Fig. 3 und 4 zeigen. Als erstes bis viertes Transistorelement "Q, bis Q₁ können ein üblicher Transistor, die erfindungsgemäß Halbleitervorrichtung oder ein Feldeffekttransistor verwendet werden. Bei der in Fig.3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung wird ein üblicher NPN-Transistor als erstes bis viertes Halbleiterelement Q. bis Q₄ verwendet.

Bei der Ausführungsform der Fig. 3 sind die Kollektoren des ersten und zweiten Transistors Q₁ und Q_ mit einem Spannungsquellenanschluß +V^ verbunden, die Basis des Transistors Q ist mit einer Signalquelle S verbunden und die Basis des Transistors Q₀ ist mit einer Signalquelle S_

Z D

verbunden. Die Emitter der Transistoren Q₁ und Q_ sind mit der dritten Elektrode oder dem Kollektor bzw. der ersten Elektrode oder dem Emitter der Halbleitervorrichtung LEC verbunden und auch mit den Kollektoren des dritten und vierten Transistors Q₃ und Q₄. Die Emitter der Transistoren Q- und Q₄ sind mit einer gemeinsamen Konstantstromquelle 10 verbunden. Eine Signalquelle S ist differentiell mit den Basen der Transistoren Q- und Q₄ verbunden, damit diese differentiell Schaltvorgänge durchführen. Ein Lastwiderstand R ist zwischen die Spannungsquelle +V und die

J-J CC

zweite Elektrode bzw. Basis der Halbleitervorrichtung LEC geschaltet und ein Ausgangsanschluß 11 ist von der Basis der Halbleitervorrichtung LEC herausgeführt.

Wenn bei der in Fig. 3 gezeigten Schaltung der Transistor Q_ durch die Signalquelle S eingeschaltet wird, jedoch der Transistor Q₄ durch die Signalquelle S ausgeschaltet wird, sind der Emitter des Transistors Q₁ und der Kollektor der Halbleitervorrichtung LEC über den Transistor Q₃ mit

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der Konstantstromquelle 10 verbunden, während die Emitter des Transistors Q₉ und der Halbleitervorrichtung LEC offen bzw. von der Konstantstromquelle 10 abgeschaltet sind. Daher erscheint zu diesem Zeitpunkt ein Signal entsprechend der Signalquelle S an dem Emitter des Transistors Q₁ und wird dann über den Kollektorbasisübergang der Halbleitervorrichtung LEC zu dem Ausgangsanschluß 11 abgegeben. Wenn der Transistor Q₃ ausgeschaltet, jedoch der Transistor Q₄ durch die Signalquelle S eingeschaltet wird, erscheint ein Signal entsprechend der Signalquelle S_ß an dem Emitter des Transistors Q₂ und wird dann über den Emitterbasisübergang der Halbleitervorrichtung LEC zu dem Ausgangs ans chluß 11 abgegeben. Die obige Arbeitsweise wird in gleicher Art wiederholt und man erhält daher an dem Ausgangsanschluß 11 Signale entsprechend den Signalquellen S und S in Abhängigkeit von der Leitung der Transistoren Q₃ und Q..

Der Schaltkreis gemäß der Erfindung hat eine gute Linearität. Außerdem können durch Verwendung der Halbleitervorrichtung LEC die Diodenkennlinien ihres Basisemitterübergangs und ihres Basiskollektorübergangs leicht gleich gemacht werden, so daß die Symmetrie des Schaltkreises verbessert werden kann. Daher kann verhindert werden, daß das Gleichspannungspotential am Ausgangsanschluß 11 bei der Signalumschaltung geändert und der Austastpegel verschoben wird. Daher kann der Schaltkreis der Erfindung direkt an einen nachfolgenden Kreis angeschlossen werden, um diesem das Ausgangssignal zuzuführen, ohne daß irgendeine Einschwingstörung auftritt. Da außerdem BV_nt,_n der Halbleiter-

±5 .EjU

vorrichtung LEC hoch ist, kann das an dem Ausgangsanschluß 11 erhaltene Signal groß gemacht werden.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Schaltkreis der Erfindung auf eine Phasendemodulator chaltung angewandt ist. Bei der Ausführungsform der Fig. 4 werden die Basen der Transistoren Q₁ und Q₂ differentiell mit einem

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Signal der Signalquelle S-, z.B. einem Leuchtdichtesignal in einem Farbfernsehsignal versorgt, und als Signalquelle S wird z.B. eine Bezugsträgersignalquelie zur Demodulation des Farbartsignals verwendet. Außerdem ist ein Tiefpaßfilter (nicht gezeigt) an dem Ausgangs ans chluß 11 vorgesehen.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform kann ein
phasendemoduliertes Ausgangssignal mit einem Gleichspannungspegel, der in Abhängigkeit von der Phasendifferenz
zwischen dem Farbartsignal und dem Bezugsträgersignal
bestimmt wird, erhalten werden.

Da die Halbleitervorrichtung LEC in Form eines Transistors bezüglich der Basis symmetrisch aufgebaut ist, können die Anschlüsse ihres Kollektors und Emitters vertauscht werden,

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Claims

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A η s ρ χ ti c h s

Vl J Schaltkreis, bestehend aus einem ersten und einem zweiten Strompfad, von denen jeder aus einer Schalteinrichtung und einer mit dieser verbundenen Signaleingangseinrichtung gebildet ist, einerStromquelle, die mit dem ersten und dem zweiten Strompfad verbunden ist, und einer Einrichtung, um beiden Schalteinrichtungen des ersten und zweiten Strompfads ein Schaltsignal zuzuführen und sie abwechselnd zu schalten, gekennzeichnet durch eine Halbleitervorrichtung, bestehend aus einer ersten Halbleitersone der einen Leitfähigkeitsart, einer zweiten Halbleiterzone der anderen Leitfähigkeitsart nahe der ersten Zone mit einem ersten Halbleiterübergang dazwischen, einer dritten Halb leiter zone der gleichen .Leitfähigkeitsart wie die erste Zone nahe der zweiten Zone mit einem zweiten Halbleiterübergang dazwischen, wobei in der ersten Zone eine Potentialschwelle gebildet ist, deren Energie höher als die der Minoritätsträger ist, die von der zweiten Zone in die erste Zone an der dem ersten übergang und von diesem durch eine Strecke getrennten Stelle injiziert werden, die kleiner als die Diffusionsstrecke der Minoritätsträger ist, und einem ersten, zweiten und dritten Anschluß, die von der ersten, zweiten und dritten Zone herausgeführt sind, wobei der erste und dritte Anschluß mit dem Verbindungspunkt zwischen der Schalteinrichtung mid der Signaleingangseinrichtung beider Strompfade verbunden ist, und eine Signalausgangseinrichtung, die mit dem zweiten Anschluß der Halbleitervorrichtung verbunden ist, um ein durch die Signaleingangseinrichtung zugeführtes Signal entsprechend dem Schaltvorgang der Schalteinrichtung abzugeben.
2. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung einen ersten Transistor aufweist, dessen Kollektor-Emitter-Strecke zwischen die Signaleingangseinrichtung und die gemeinsame Stromquelle ge-

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schaltet ist, und dessen Basis mit der Signal zuführeinrichtung verbunden ist.
3. Schaltkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleingangseinrichtung einen zweiten Transistor aufweist, dessen Kollektor-Emitter-Strecke zu der Kollektor-Emitter-S trecke des ersten Transistors in Reihe geschaltet ist, und dessen Basis zur Versorgung mit einem Eingangssignal geschaltet ist.
4. Schaltkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalausgangseinrichtung eine Lastimpedanz aufweist, die zwischen den zweiten Anschluß der Halbleitervorrichtung und eine Betriebsspannungsquelle geschaltet ist.
5. Schaltkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Basen der beiden Transistoren mit verschiedenen Eingangssignalen versorgt werden.
6. Schaltkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Basen der beiden Transistoren mit dem gleichen Eingangssignal differentiell versorgt werden.
7. Schaltkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Transistor derartige Halbleitervorrichtungen sind, die für Transistorbetrieb geschaltet sind.
8. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und dritte Zone der Halbleitervorrichtung eine Verunreinigungskonzentration haben, die im wesentlichen gleich ist, und daß in der ersten Zone ein Teil.mit einer Verunreinigungskonzentration, die höher als die der anderen Teile der ersten Zone ist, an einer Stelle gebildet ist, die von dem ersten Übergang eine Strecke entfernt ist, die kleiner als die Diffusionsstrecke der Minori-

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tätsträger zur Bildung der Potentialschwelle ist.
9. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und dritte Zone der Halbleitervorrichtung im wesentlichen die gleiche Verunreinigungskonzentration haben, und daß eine zusätzliche Halbleiterzone der gleichen Leitfähigkeitsart wie die zweite Zone in der ersten Zone an einer Stelle gebildet ist, die von dem ersten übergang um eine Strecke entfernt ist, die kleiner als die Diffusionsstrecke der Minoritätsträger zur Bildung der Potentialschwelle ist.

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