DE2518529A1 - Schaltung zur geraeuschbeseitigung - Google Patents
Schaltung zur geraeuschbeseitigungInfo
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Description
It 3215
SONY CORPORATION
Tokyo, Japan
Schaltung zur Geräuschbeseitigung
Die Erfindung "betrifft eine Schaltung zur Gerätfsehbeseitigung
und "bezieht sich insbesondere auf Schaltungen, welche Halbleiter mit vier Anschlüssen verwenden, wobei
die Stromverstärkungskennlinie dieser Halbleiter bei geerdetem Emitter bzw. in Emitterschaltung von einem
niedrigen Punkt zu einem höheren, vergleichsweise konstanten Niveaubereich zur Beseitigung von Geräuschsignalen ansteigt,
während erwünschte Signalbereiche beibehalten werden.
Erfindungsgemäß wird ein neuartiger Halbleiter mit vier Anschlüssen zur Bildung einer Schaltung zur Geräuschbeseitigung
verwendet.
Der verwendete Halbleiter mit Viereranschluß weist eine Stromverstärkungskennlinie in Emitterschaltung auf, welche
wenigstens einen minimalen oder niedrigen Bereich und
509846/0790
einen konstanten Fiveaubereich umfasst, die durch einen
steilansteigenden Bereich miteinander verbunden sind. Die Erfindung schafft somit eine von einem neuen Halbleiter
mit Viereranschluß gesteuerte Schaltungsanordnung zur Beseitigung unerwünschter Geräuschsignale
in einem erwünschten Videosignal.
Die erfindungsgemäße Schaltung zur Geräuschbeseitigung
verwendet einen neuartigen Halbleiter mit vier Anschlüssen, der eine Gate-Schaltung soxvie eine Stromverstärkungskennlinie
bei Emitterschaltung umfasst, die zur Geräuschbeseitigung verwendet werden. Bei Anlegung
eines erwünschten Signals zusammen mit einem unerwünschten Geräusch- bzw. Störsignal an die Gate einer derartigen
Einrichtung und durch geeignete Vorspannung des Halbleiters läßt sich diese Stromverstärkungskennlinie als Basis zur
Reduzierung der Verstärkung des Halbleiters verwenden, wobei die Reduzierung der Verstärkung nur dann ausgeführt
wird, wenn ein Geräuschsignal vorliegt und wobei die Verstärkung hinsichtlich der erwünschten Signalabschnitte auf
einem hohen Niveau beibehalten wird. Dies resultiert in einem einzigartigen System zur Beseitigung der Geräuschbzw.
Störsignale.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zur Erläuterung weiterer Merkmale anhand von
Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigen:
I"ig. 1 ein Halbleiterbauelement mit drei Anschlüssen,
welches die Grundlage für das in Fig. 3 dargestellte Bauelement mit vier Anschlüssen darstellt
und in den Pig. 6 und 8 verwendet wird,
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Pig. 2 eine Pig. 1 ähnliche Darstellung einer weiteren
Ausführungsform eines Bauelements mit drei Anschlüssen,
Pig. 3 eine den vorhergehenden Figuren ähnliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Bauelements
mit vier Anschlüssen, welches eine an den ersten Halbleiterbereich angeschlossene Gate-Elektrode
enthält,
Pig. 4 eine Meßschaltung, die zur Lieferung der in
Pig. 5 gezeigten Stromverstärkungskurve "bei Emitterschaltung dienen kann, wobei diese Kurve
durch Änderung der variablen Gate-Emitter-Spannung erhalten wird,
Pig. 5 die Stromverstärkungskennlinie, die sich bei Emitterschaltung ergibt und unter Zuhilfenahme
einer Schaltung, wie sie beispielsweise in Pig. 4 dargestellt ist, erhalten werden kann,
Pig. 6 eine vereinfachte Darstellung einer Schaltung zur Geräuschbeseitigung gemäß der Erfindung, wobei
ein Bauelement mit vier Anschlüssen, wie es beispielsweise in Pig. 3 dargestellt ist, verwendet
wird/
Pig. 7 eine Stromverstärkungskennlinie ähnlich der Kennlinie gemäß Pig. 5» bei geerdetem Emitter, sowie
das Videosignal, welches auf einen vorbestimmten Wert vorgespannt wird, um den unerwünschten Geräuschabschnitt
zu beseitigen,
509846/0790
Pig. 8 eine Ausführungsform der Erfindung, die der Ausführungsform gemäß !"ig. 6 in ihrer Punktionsweise
ähnelt, wobei die Basisvorspannung aufgrund einer Widerstandsverbindung von einer Kollektorspeiseschaltung
geliefert wird, und
Fig. 9 die Stromverstärkungskennlinie bei geerdetem Emitter und das Videosignal, wobei diese Kennlinie
in Verbindung mit der Schaltung nach Pig. 9 erhalten wird. -
Die in der Erfindung verwendbaren neuartigen Halbleitereinrichtungen
mit vier Anschlüssen besitzen hohe Stromverstärkungsfaktoren, gute Sättigungseigenschaft und sind
gegenüber einem bekannten Bipolartransistor geräuscharm; diese Halbleitereinrichtungen sind mit einer am Körper
der neuartigen Halbleitereinrichtung der nachstehend erläuterten
Art mit drei Anschlüssen zusätzlichen vierten Elektrode versehen.
Tor der Beschreibung der Erfindung wird eine Ausführungsform eines neuen Halbleiters mit Dreieranschluß oder eines
Bipolartransistors beschrieben.
Der Stromverstärkungsfaktor hj,E bei geerdetem Emitter bzw.
bei Emitterschaltung des Transistors, welcher einen der Parameter zur Bewertung der Eigenschaften des Bipolartransistors
"darstellt, läßt sich durch die folgende Gleichung (1) wiedergeben, wenn der Stromverstärkungsfaktor
bei geerdeter Basis, d.h. bei Basisschaltung des Transistors mit CA bezeichnet wird:
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Der Faktor o£. ergibt sich dabei zu
= o?ßr
(2)
wobei <^Λ den. Kollektor-Stromverstärkungsfaktor, /O den
Basis-Übertragungswirkungsgrad bzw. -Transportfaktor und Ύ den Emitterinjektionswirkungsgrad darstellen. Wenn der
Emitterinj.ektionswirkungsgrad Y eines NPN-Transistors "betrachtet
wird, läßt sich dieser durch folgende Gleichung (3) ausdrucken:
V -
Jp
wobei J die Stromdichte der vom Emitter in die Basis des
Transistors injizierten Elektronen und J die Stromdichte der von der Basis in den Emitter des Transistors injizierten
Löcher ausdrucken.
J und J können somit durch folgende Gleichungen (4) und
(5) dargestellt werden:
rp
Das Verhältnis O von J und J ergibt"sich folgendermaßen:
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Ii dabei die Diffusionslänge der Minoritätsträger
in der Basis des Transistors, L die Diffusionslänge der Minoritätsträger im Emitter des Transistors,
D die Diffusionskonstante der Minoritätsträger in der Basis, D die Diffusionskonstante der Minoritätsträger
im Emitter, η die Konzentration der Minoritätsträger in der Basis während des Gleichgewichtszustands, ρ die
Konzentration der Minoritätsträger im Emitter während
des Gleichgewichtszustands, V eine an dem EmitterÜbergang
"bzw. die Emitter-Basisstrecke des Transistors angelegte Spannung, k die BoItzmann-Konstante, T die Temperatur und
q den Absolutwert der Elektronenladung dar.
Bezeichnet man die Störstellenkonzentration im Emitter des Transistors mit Ήγ. und die StörStellenkonzentration in
der Basis des Transistors mit U^, dann läßt sich der Ausdruck
PnAi durch NA/N-n ersetzen. Da außerdem L^ durch
die Basisbreite begrenzt ist und L = W9 läßt sich das Ver-
η = W, läßt £
ρ - Ii
hältnis ö folgendermaßen ausdrücken:
W
Die Diffusionskonstanten D und D sind Funktionen der
Übertragung der Träger und der Temperatur und sie werden in diesem Fall als im wesentlichen konstant angesehen.
Aus vorstehenden Gleichungen ergibt sich, daß zur Erhöhung
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des Stromverstärkungsfaktors !%„ eines Transistors
es ausreicht, das VerhältnisO klein zu machen.
Demzufolge wird die Störstellenkonzentration Ιϊγ>
des Emitters eines üblichen Transistors ausreichend hoch gewählt, damit das Verhältnis ö klein wird.
Wenn jedoch die Störstellenkonzentration des Emitters ausreichend hoch gewählt wird, beispielsweise mehr
als 10 Atome/cm beträgt, ergeben sich Gitterfehler
und Versetzungen im Kristall des Halbleiterkörpers des Transistors und verschlechtern bzw. beeinträchtigen den
Kristall. Aufgrund der Tatsache, daß die Störstellenkonzentration des Emitters selbst hoch ist, wird außerdem
die lebensdauer 6 der von der Basis in den Emitter injizierten Minoritätsträger klein.
Da die Diffusionslänge L durch folgende Gleichung (8)
wiedergegeben werden kann, wobei
LP =
wird die Diffusionslänge Ii der Minoritätsträger oder
P ^
Löcher kurz. Aus Gleichung (7) ergibt sich, daß ο gegenüber
einem bestimmten Wert nicht so klein gemacht werden kann und demzufolge der Injektionswirkungsgrad ο nicht
über einen bestimmten Wert erhöht werden kann. Der Stromverstärkungsfaktor h-p-g kann deswegen nicht so hoch wie
bei einem gewöhnlichen Transistor sein.
Das neuartige Halbleiterbauelement mit Dreieranschluß weist die vorstehenden, bei bekannten Transistoren vorliegenden
Nachteile nicht auf. Bei der Erfindung kann als
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Halbleiter ein NPN- oder ein- PNP-Halbleiter wie bei einem
bekannten Transistor verwendet werden; im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Pig. 1 und 2 als bevorzugtes
Ausführungsbeispiel ein NPN-Halbleiter beschrieben.
Der NPN-Halbleiter gemäß Pig. 1 mit drei Anschlüssen besteht
aus einem ersten Halbleiterbereich 1 mit N~"-Leitung,
der im Halbleitersubstrat S mit N+-Leitung gebildet ist,
einem aweiten Halbleiterbereich 2 mit P-Leitung, der im
Halbleitersubstrat S neben dem ersten Bereich. 1 liegt, sowie einem dritten Halbleiterbereich. 3 mit N~-Leitung, der
im Substrat S neben dem zweiten Bereich. 2 angeordnet ist, um einen ersten PHP-tibergang J-g zwischen dem ersten und
zweiten Bereich 1 und 2 sowie einen zweiten PN-Übergang Jß
zwischen dem zweiten und dritten Bereich. 2 und 3 zu erzeugen.
In dem in Pig. 1 dargestellten Halbleiter wird in einer dem ersten Übergang J™ gegenüberliegenden Lage und von
diesem um einen Abstand entfernt, der kleiner als die Diffusionslänge L der vom zweiten Bereich 2 in den ersten
Bereich 1 injizierten Minoritätsträger.oder Löcher ist,
eine Potentialbarriere im ersten Bereich 1 gebildet, die eine höhere Energie als die Minoritätsträger oder Löcher
oder wenigstens die Wärmeenergie aufweist. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel wird die Störstellenkonzentration
im ersten Bereich 1 niedrig genug gewählt und liegt beispielsweise in der Größenordnung von 10 ^ Atome/cnr ; ein
Bereich 1a mit N+-Leitung oder einer Störstellenkonzentration
von etwa 10 ° Atome/cnr wird im ersten Bereich 1 gebildet,
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um einen LH-Übergang J-a zu erzeugen und damit die
Barriere zu "bilden.
Die Störstellenkonzentration des zweiten Bereichs 2 liegt in der Größenordnung von 10 ^ - 10 Atome/cm ,· während
die Störstellenkonzentration im dritten Bereich 3 ausreichend niedrig gewählt ist und beispielsweise in der
Größenordnung von 10 ·* Atome/cnr liegt.
In dem Halbleitersubstrat S wird neben dem dritten Bereich 3, jedoch in Abstand zum zweiten Übergang Jq ein Bereich 3a
mit N -Leitung und mit einer
etwa 10 Atome/cnr gebildet.
etwa 10 Atome/cnr gebildet.
mit N -Leitung und mit einer Störstellenkonzentration von
Eine erste Elektrode 4E ist auf dem Bereich 1a mit
hoher Störstellenkonzentration, der im Bereich 1 in ohmschem Kontakt zu diesen vorgesehen ist, ausgebildet;
eine zweite Elektrode 4B befindet sich auf dem Bereich 2 in ohmschem Kontakt mit letzterem; eine dritte Elektrode
4C ist auf dem Bereich 3a hoher Störstellenkonzentration neben dem dritten Bereich 3 und in ohmschem Kontakt mit
diesem vorgesehen. Von diesen Elektroden 4E bzw. 4B bzw. 4C sind erste bzw. zweite bzw. dritte Anschlüsse E bzw. B
bzw. G weggeführt. Die Bezugsziffer 5 in Fig. 1 bezeichnet eine Isolierschicht aus beispielsweise SiOgf die auf der
Oberfläche des Substrats S gebildet ist.
Der Halbleiter gemäß Fig. 1 kann als Transistor verwendet werden. In diesem Fall dient der erste Bereich 1 als
Emiifcerbereich, der zweite Bereich 2 als Basisbereich und der dritte Bereich 3 als Kollektorbereich; eine Durchlaßvorspannung
wird an dem Emitterübergang J-g und eine Sperrvorspannung an den Kollektorübergang JQ angelegt.
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Die von der Basis oder dem zweiten Bereich 2 in den Emitterbereieh oder ersten Bereich 1 injizierten
Löcher haben aufgrund der Tatsache eine lange Lebensdauer, daß der Emitterbereich 1 niedrige Störstellenkonzentration
und gute Kristalleigenschaften besitzt, infolgedessen die Diffusionslänge L der Löcher im
Emitterbereich 1 groß ist. Infolgedessen kann entsprechend den Gleichungen (6) und (3) der Emitterinjektionswirkungsgrad
Y groß sein. Wenn die Diffusionslänge Lp groß ist und die in den Emitterbereich 1
injizierten Löcher die Oberfläche des Substrats S erreichen und mit den Elektronen an der Oberfläche rekombinieren,
könnte die Diffusionslänge L nicht groß sein. Da im Halbleiter nach Fig. 1 die Potentialbarriere
im Emitterbereich 1 gebildet wird und dem Emitterübergang JV, unter Einhaltung eines Abstands
gegenüberliegt, der kleiner als die Diffusionslänge L
der Minoritätsträger ist, wird der Betrag der Oberflächenrekombination reduziert und die Diffusionslänge
L kann als ausreichend groß betrachtet werden.
Da die Potentialbarriere bei dem Beispiel nach Fig. 1 in der erläuterten Weise gebildet wird, ergibt sich
eine Wirkung von solcher Weise, daß die Stromdichte oder -Komponente J der vom Basisbereich 2 in den Emitterbereich
1 injizierten Löcher reduziert wird. Demzufolge wird am LH-Übergang Jtt im Emitterbereich 1 eine falsche
Fermi-Mveaudifferenz oder ein eingeprägtes elektrisches
Feld verursacht, welches eine Verminderung der Diffusion der Löcher oder Minoritätsträger hervorruft. Wenn der
Wert des Ferminiveaus ausreichend hoch ist, werden der durch den Konzentrationsgradienten der Löcher hervorge-
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rufene Diffusionsstrom und der durch das sich aufbauende
"bzw. eingeprägte elektrische Feld verursachte Driftstrom am LH-Übergang gegenseitig aufgehoben,
um den von der Basis 2 durch den Emitterbereich 1 niedriger Störstellenkonzentration injizierten
Löcherstrom J zu reduzieren. Durch diese Wirkung wird das Verhältnis zwischen dem am Kollektorbereich 3 ankommenden
Elektronenstroms gegenüber der durch den Emitterubergang J™ fließenden Stromkomponente erhöht
und der Emitterinjektionswirkungsgrad Y wird erhöht,
wie die's aus Gleichung (3) hervorgeht, damit der Stromverstärkungsfaktor hpE hoch wird.
Die vorgenannte Niveaudifferenz (die Höhe der Potentialbarriere)
muß größer als die Energie der Löcher oder wenigstens die Wärmeenergie sein. Die Wärmeenergie kann
mit kT näherungsweise wiedergegeben werden} die vorgenannte
Niveaudifferenz beträgt wünschenswerterweise mehr
als 0,1 eV. Im'Hinblick auf den Übergangsbereioh des
Potentials ist zu beachten, daß die Diffusionslänge L der Löcher nicht im Übergangsbereich enden soll oder es
ist erforderlich, daß die Diffusionslänge L der Löcher größer als die Breite des Übergangsbereichs ist.
Wenn der LH-Übergang Jj1 in der in Fig. 1 gezeigten Weise
gebildet wird, läßt sich die Potentialbarriere mit 0,2 eV durch geeignete Wahl des Störstellenwertes und des
Gradienten des Bereichs 1a mit hoher Störstellenkonzentration erzeugen.
Fig. 2 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements mit drei Anschlüssen, wobei die
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in fig. 1 "bereits verwendeten Bezugsziffern und -Buchstaben
gleiche Teile bezeichnen.
Um einen PU-Übergang Jn zu erzeugen, der dem ersten
oder Emitter-Übergang J™ gegenüberliegt, wird bei dem
in !ig. 2 dargestellten Beispiel ein zusätzlicher Bereich 6 mit P-Leitung im ersten Bereich 1 gebildet. Die
Entfernung zwischen den Übergängen Jg und J-g wird beim
Beispiel nach KLg. 2 kleiner als die Diffusionslänge L der Minoritätsträger im ersten Bereich 1 gewählt. Der
übrige Aufbau des Beispiels nach Pig. 2 entspricht im wesentlichen dem des in 3?ig» 1 gezeigten Beispiels.
Da die Diffusionslänge L der in den ersten Bereich 1
injizierten Löcher bei dem Ausführungsbeispiel nach 3?ig· 2 groß ist, wie dies oben erläutert wurde, erreicht
das Loch effektiv den zusätzlichen Bereich 6 und wird dann von diesem absorbiert. Wenn der zusätzliche Bereich
6 elektrisch gesehen."floated" bzw. leerläuft , nimmt dessen Potential zu, da die Zahl der den zusätzlichen
Bereich 6 erreichenden Löcher erhöht ist. Der PN-Übergang Jg, der zwischen dem Bereich 6 und 1
erzeugt wird, wird auf diese Weise im wesentlichen auf seine Anstiegsspannung in Durchlaßrichtung vorgespannt;
daraufhin werden Löcher vom zusätzlichen Bereich 6 in den ersten Bereich 1 zurückinjiziert. Auf diese
Weise wird die Konzentration der Löcher im ersten Bereich 1 nahe des zusätzlichen Bereichs 6 erhöht, die
Konzentrationsverteilung der Löcher zwischen den Übergängen Jj, und Jg im ersten Bereich 1 wird gleichmäßig
und dessen Gradient.wird graduell, um den Diffusionsstrom
J vom zweiten Bereich 2 in den ersten Bereich 1 zu reduzieren. Wenn in dem zuvor beschriebenen Halbleiterbauelement
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im ersten Bereich 1 ein vierter Bereich oder Steuerbereich
gebildet wird und eine vierte Elektrode oder Steuerelektrode (Gate) daran angeschlossen wird, um
ein neues Halbleiterbauelement mit vier Anschlüssen zu bilden, kann der Stromverstärkungsfaktor durch Anlegen
einer Steuerspannung an die Steuerelektrode (Gate) variiert werden.
Im folgenden wird ein neuartiger Halbleiter mit Viereranschluß erläutert, der sich erfindungsgemäß verwenden
läßt und unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben wird; eine Steuerelektrode (Gate) ist auf der Oberfläche
eines Teils (Halbleiter-Steuerbereich) des ersten Halbleiterbereichs 1 (Emitterbereich) des Halbleiters mit
Dreieranschluß (vgl. Pig. 1) durch eine Isolierschicht
hindurch erzeugt. Diejenigen Elemente in Pig. 3> die· Elementen des Halbleiters nach Pig. 1 entsprechen, sind
mit gleichen Bezugsziffern und -Buchstaben versehen; eine nochmalige Beschreibung dieser Teile ist daher überflüssig.
Bei der Ausführungsform nach Pig. 3 besteht eine Steuerelektrode 4-G beispielsweise aus einer Metallschicht, die
beispielsweise aus Aluminium hergestellt ist; eine vorbestimmte Pläche dieser Steuerelektrode ist auf einem Teil
des ersten Halbleiterbereichs (Emitterbereichs) 1 des Halbleiters gemäß Pig. 1 durch eine Isolierschicht (Gate-Isolierschicht)
7 hindurchgebildet, wobei letztere Schicht eine vorbestimmte Dicke von beispielsweise 100 Ä besitzt
und beispielsweise aus SiOp - ähnlich der Isolierschicht hergestellt wird und der Gate-Isolierschicht eines MOS PET
entspricht. Von der Steuerelektrode 4G wird als vierter
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Abschluß sin Gate-Anschluß G i<?egge führt* Ein Teil 3 im ersten
Bereich 1, welcher der Steuerelektrode 40 gegenüberliegt,
stellt den Halbleiter-Steuerbereich dar.
Wenn eine Gate-Vorspannung zwischen die Gate und den Emitter
des vier Anschlüsse aufweisenden Halbleiters oder an den Gate-Anschluß
G und den Emitter-Anschluß E angelegt wird,, wird der Stromverstärkungsfaktor bzw. der Stromverstärkungsfaktor
h _ in Emitterschaltung in Abhängigkeit von der Gate-Vorspannung entlang einer Kurve geändert,, die in Abwärtsrichtung konvex und
ioi wesentlichen symmetrisch zum Minimalwert verläuft. Dies
bedeutet, daß bei einer Vorspannung, die gegenüber dera Emitteranschluß E des Halbleiters gemäß Figs 3 negativ ist,
innerhalb des positiven Bereichs von der Schwellenspannung
der Vorspannung eine Speicherschicht CG in einem Teil des
ersten Bereichs bzw. Emitterbereichs 1 als Potentiaibarriere gebildet wird, wobei diese Speicherschicht eine dem LH-Über-
geng Ju ähnliche Funktion besitzt, da sich die Spannung der
π
positiven Richtung nähert. Die Stromdichte J der Löcher des
Diffusionsstroms vom zweiten Bereich bzw» Basisbereich 2 zum ersten Bereich bzw. Emitterbei&chs 1 nimmt demzufolge ab
und entsprechend erhöht sich der Faktor Sw*
Mährend innerhalb des negativen Bereichs von der Schwellenspannung
der Vorspannung eine inverse Schicht IN in einem Teil des Emitterbereichs 1 oder des Steuerbereichs 8 gebildet
wird, da die Spannung sich der negativen Richtung nähert und ähnlich demjenigen Fall, in welchem der zusätzliche Bereich 8
in Fig. 2 leerläuft, werden Löcher von der inversen Sehicht IN in den Emitterbereich 1 zurückinjiziert.
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Die Stromdichte J ' der löcher dee Diffusionsstroms
vom Basisbereich 2 zum Emit t erb er eich 1 nimmt ab, infolgedessen
der Faktor h-^-g zunimmt.
In Pig. 5 ist eine grafische Darstellung wiedergegeben, welche die Merkmale des in Pig. 3 gezeigten
Halbleiters mit Viereranschluß veranschaulicht, wobei die Kennlinie nach Pig. 5 mit der in Pig. 4 gezeigten
Messchaltung aufgenommen-wurde.
In Pig. 4 bezeichnet Q den neuen Halbleiter mit Viereranschluß gemäß Pig. 3 symbolisch; ein kurzer Strich ist
zu dem Symbol eines bekannten Bipolartransistors parallel zu dessen Emitter hinzugefügt und gibt die Gate des neuen
Halbleiters Q mit Viereranschluß wieder. In Pig. 4 ist der Halbleiter Q in Emitterschaltung dargestellt. Mit
RL ist ein Kollektor-Lastwiderstand des Halbleiters Q
bezeichnet, mit V~~ die KollektorSpannungsquelle, mit I«
der Kollektorstrom, mit I-g dessen Basisstrom (konstant) und mit VgE dessen Gate-Emitter-Spannung.
Wenn die Kollektor-Emitter-Spannung V^·™ 3V und der Basisstrom
I-g ein Mikroampere betragen, entspricht die Kennlinie Gate-Emitterspannung (Gate-Vorspannung) V„E (V) Kollektorstrom
Ic ( /a A) und der Stromverstärkungsfaktor
hFE der in Pig. 5 wiedergegebenen Darstellung, wobei der
Stromverstärkungsfaktor h-^-g in Emitterschaltung verstanden
wird.
Entsprechend der Kennlinie nach Pig. 5 ist ersichtlich,·
daß der Stromverstärkungsfaktor h^-g in Abhängigkeit von
einer Änderung der Gate-Vorspannung entlang einer Kurve variiert wird, die in Abwärtsrichtung konvex verläuft und
nahezu symmetrisch zum Minimalwert liegt, wobei die Gate-
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Emitter-Spannung die oben erwähnte Schwellenspannung
darstellt.
Wenn die Dicke des Emitterbereichs 1 des Halbleiters nach Fig. 3 kleiner als die Diffusionslänge L der löcher
(injizierten Träger) gewählt wird, tritt ein starker Einfluß der Oberflächenrekombination auf, wenn die Gate-Emitter-Spannung
VGE im wesentlichen gleich der Schwellenspannung
ist. Die Lebensdauer der injizierten Träger (Minoritätsträger) wird somit kurz sein und der Minimalwert des Stromverstärkungsfaktors hj,E kann weiter verkleinert
werden.
Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform stellt ein NPN-Element
dar, jedoch kann der Halbleiter auch ein PNP-Halbleiter im Falle eines Bipolartransistors sein.
In Pig. 6 ist eine· vereinfachte Ausführungsform der Erfindung
veranschaulicht und es wird hierbei ein typisches Videosignal, welches ein unerwünschtes Geräusch enthält,
zur Verdeutlichung der Punktion der Schaltung bei der Beseitigung eines derartigen Geräusches benützt. Gemäß
Pig. 6 ist ein Halbleiterbauelement Q mit vier Anschlüssen vorgesehen, welches vorstehend erläutert wurde; dieses
Halbleiterbauelement weist eine Basis B, einen Kollektor G, einen Emitter E und eine Gate G auf. Eine Kollektorspeisequelle
liegt über einen Widerstand 25 am Kollektor C
an. Ein Ausgang 26 steht ebenfalls mit dem Kollektor in Verbindung. Der Emitter liegt über einem Widerstand 24 an
Masse.
Das Videosignal weist normalerweise gewünschte Videoabschnitte Sy und den unerwünschten Geräuschabschnitt S·^
auf. Dieses Videosignal wird an einen Anschluß 21 angelegt,
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der seinerseits mit der Basis B des vier Anschlüsse enthaltenden Halbleiters Q in Verbindung steht; der
Anschluß 21 ist außerdem über einen Kondensator 22 an die Gate G angeschlossen.
Die Gate wird über einen Widerstand und eine Vorspannungsquelle 23 in einen vorbestimmten Arbeitszustand vorgespannt,
wobei die Vorspannungsq.uelle 23 an die Masse der
Schaltung angeschlossen ist.
Die Arbeitsweise der Schaltung nach Pig. 6 wird in Fig. 7 näher veranschaulicht. Gemäß Fig. 7 wird der Stromverstärkungsfaktor
bzw. die Stromcharakteristik in Emitterschaltung durch einen Wert h-^-g wiedergegeben und ist
gegenüber der Gate-Emitfcer-Spannung V„-p grafisch aufgezeichnet.
Der Kurvenverlauf ist mit der Ziffer 14 bezeichnet. Aus Pig. 7 ergibt sich, daß der Nullpunkt der
Kurve auf der rechten Seite des V-förmigen Bereichs liegt. Die Vorspannung 23, die an den Gate-Anschluß angelegt wird,
ist mit -E1 bezeichnet; das Videosignal wird der Vorspannung überlagert, um die Gate-Spannung in solcher Weise zu
ändern, daß der Arbeitspunkt der Stromverstärkungskennlinie bei geerdetem Emitter vom konstanten Bereich über einen
steil geneigten Abschnitt zu einem ein Minimum darstellenden Punkt verschoben wird.
Wie aus Pig. 7 hervorgeht, kommen die bekannten Austast- und Synchronisierbereiche, die in dem erwünschten Videosignal
enthalten sind, auf der Kennlinie an dem ebenen Bereich zu liegen, während das unerwünschte Geräusch S-^
seine maximale Amplitude in der Nähe des niedrigen Abschnitts der Kennlinie aufweist. Dies bedeutet, daß bei
Auftreten eines Geräuschs die Arbeitsweise des Halbleiters schnell in den Abschnitt niedriger Verstärkung verschoben
509846/0790
• - 18 -
wird, wodurch der relative Pegel des Geräuschs am Ausgang der Schaltung reduziert wird. Pur alle praktischen Anwendungszwecke
wird dann das Geräusch "beseitigt.
In Fig. 8 ist eine gegenüber der Ausführungsform nach
Pig. 6 geringfügig abgewandelte Anordnung dargestellt. Gemäß Fig. 8 wird das gleiche Videosignal, jedoch mit
entgegengesetzter Polarität, an den Eingang 21 angelegt, der über ein Paar Kondensatoren 22 und 27 an die Gate
bzw. die Basis des Halbleiters angeschlossen ist. Der Basisanschluß weist einen Verbindungspunkt auf, der
über einen Widerstand 28 mit der Kollektor-Speisequelle in Verbindung steht. Die Kollektor-Speisequelle steht
über einen Widerstand 25 mit einem Kollektor C in Verbindung. Der Ausgang der Schaltung wird vom Schaltungsanschluß 26 gebildet.
Bei der Ausführungsform nach Pig. 8 ist der Emitter
direkt an Masse gelegt und die Gate weist einen Widerstand 32 auf, der mit der Vorspannungsquelle 23 in Verbindung
steht, die ihrerseits gegen Masse liegt. Die Funktion der Schaltung ist der Schaltung gemäß Fig. 6
ähnlich. Die Plazierung des Signals gegenüber der Stromverstärkungskennlinie 14 bei geerdetem Emitter ist je-'
doch demgegenüber etwas unterschiedlich.
In Fig. 9 ist eine der in Fig. 7 dargestellten Kennlinie ähnliche Kennlinie 14 veranschaulicht. In diesem Fall
wird das gesamte Videosignal zusammen mit den unerwünschten ■(J'U'äuschabschnitten hinsichtlich der Polarität umgekehrt
und auf der linken Seite des unteren bzw. niedrigen Punkts der Kennlinie angeordnet. Die Spannung, welche die Vorspannung
für die Gate darstellt, ergibt sich zu -E2 und
- wie im Fall der Fig. 7 - werden die erwünschten Austast-
509846/0790
und Synchronisierabschnitte des Videosignals derart gehalten, daß sie in der Nähe des relativ flachen Bereichs
der Kennlinie liegen, während das unerwünschte Geräusch- bzw. Störsignal S« günstig liegt, um sich zum
niedrigen Punkt auf der Kennlinie zu erstrecken. Auf diese Weise veranlasst das Auftreten eines Geräuschs bzw.
einer Störung, daß die Verstärkung des Systems erheblich .verringert wird, um damit für alle praktischen Anwendungszwecke das Auftreten eines Geräuschs bzw. einer Störung ■
am Ausgang des Systems zu beseitigen. Die Verstärkung für die erwünschten Signalabschnitte wird jedoch auf dem
hohen Wert beibehalten und die relative Amplitude zwischen dem Geräusch und dem erwünschten Signal wird in starkem
Maße verringert.
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Claims (6)
- ίοSony Corporation . It 3215PatentansprücheSchaltung zur Geräuschbeseitigung, mit einem erste, zweite, dritte und vierte Anschlüsse aufweisenden Halbleiter, einer Einrichtung zum Anlegen eines ein unerwünschtes Geräusch "bzw. eine unerwünschte Störung enthaltenden Signals an den zweiten und vierten Anschluß, einer Einrichtung zum Anlegen einer Vorspannung an den ersten oder vierten Anschluß, einer Speisequelle für den Halbleiter und mit einer Einrichtung zur Lieferung eines Ausgangssignals an einem der Anschlüsse, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter einen ersten Halbleiterbereich eines ersten Leitungstyps, einen neben dem ersten Bereich liegenden zweiten Halbleiterbereich entgegengesetzten Leitungstyp zur Bildung eines ersten Halbleiterübergangs zwischen dem ersten und zweiten Halbleiterbereich, und einen dritten Halbleiterbereich des gleichen Leitungstyps wie der erste Bereich aufweist, wobei der dritte Bereich neben dem zweiten Bereich liegt und zum zweiten Halbleiterbereich einen zweiten Übergang festlegt, daß der erste bzw. zweite bzw. dritte Anschluß an den ersten bzw. zweiten bzw. dritten Bereich angeschlossen sind, daß der vierte Anschluß mit dem Halbleiter in Verbindung steht und daß wenigstens ein Bereich des vierten Anschlusses neben dem ersten Bereich in Abstand zum ersten Anschluß liegt, daß eine Isolierschicht zur !Trennung des vierten Anschlusses gegenüber dem ersten Bereich vorgesehen ist und daß sich die Stromverstärkungs-509846/0790kennlinie des Halbleiters bei dem geerdeten Emitter aufgrund linearer Spannungsänderungen der Spannung zwischen dem ersten und vierten Anschluß von einem vorbestimmten niedrigen Wert über einen steil'ansteigenden Bereich zu einem vorbestimmten hohen Wert eines relativ konstanten Niveauabschnitte ändert.
- 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Vorspannung zur Aufrechterhaltung des Potentials des vierten Anschlusses auf einem niedrigeren Niveau als das Potential der ersten Spannung erzeugt wird.
- 3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung an den vierten Anschluß angelegt wird.
- 4· Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Vorspannung an den zweiten Anschluß angelegt wird und daß das Ausgangssignal vom dritten Anschluß geliefert wird.
- 5. Schaltung liaeh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Anlegen eines Signals mit einer unerwünschten Geräusch- bzw. Störcharakteristik eine Einrichtung ?,nr Anlegung eines Videosignals aufweist, welche ο ''iiiori Austast- und einen Synchronisierabschnitt umfasst, daß eine Einrichtung zur Einstellung des Niveaus der Vorspannung derart vorgesehen ist, daß das gesamte erwünschte Videosignal auf einem Niveau am vierten Anschluss liegt, welches die Stromverstärkung bei geerdetem Emitter auf einen relativ konstanten Niveaubereich in unmittelbarer Nähe des steilljansteigenden509846/0790Bereichs lokalisiert, wodurch die das Niveau überschreitenden Geräusch- bzw. Störsignale des gewünschten Videosignals die Stromverstärkung bei geerdetem Emitter in die Nähe des steilJansteigenden Bereichs und den vorbestimmten niedrigen Abschnitt verbringen lassen, so daß das Geräusch an dem Ausgang praktisch beseitigt wird.
- 6. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und dritte Bereich des Halbleiters jeweils wenigstens einen Abschnitt mit im wesentlichen gleicher Größenordnung der Störstellenkonzentration aufweisen und daß der erste Bereich einen zweiten Abschnitt mit gegenüber dem ersten Abschnitt des ersten Bereichs höherer Störstellenkonzentration enthält, wobei der zweite Abschnitt um einen Abstand zum ersten Übergang angeordnet ist, welcher kleiner als die Diffusionslänge der Minoritätsträger ist.509846/0790
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