DE2526309A1

DE2526309A1 - Symmetrische anordnung zur bildung eines regelbaren wechselstromwiderstandes

Info

Publication number: DE2526309A1
Application number: DE19752526309
Authority: DE
Inventors: Nicolaas Joris Baars
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-06-17
Filing date: 1975-06-12
Publication date: 1976-01-02
Also published as: FR2275070B1; NL161318B; SE7506779L; SE413448B; ZA753735B; NL7408034A; JPS5329584B2; GB1519831A; DE2526309B2; AU499961B2; BR7503768A; NL161318C; IT1036297B; AR205571A1; JPS5116885A; DE2560093B2; ES438562A1; DE2526309C3; FR2275070A1; CA1035468A

Description

"Symmetrische Anordnung zur Bildung eines regelbaren Wechselstromwiderstandes"

Die Erfindung bezieht sich auf eine symmetrische Anordnung zur Bildung eines regelbaren Wechsel-. Stromwiderstandes zwischen einer ersten und einer zweiten Klemme mit Mitteln zum Zuführen eines Regulstromes zur Verbindung von zwei ersten für den Regeistrom in Durchlassrichtung und zwischen, den genannten Klemmen in Reihe geschalteten pn-Uebergängen.

Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus dor Zeitnchr-.-ift T,TD_CE.E_O Transactions on Broadcast and Television Receivers, August 1972, Seiten 158-162

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bekannt und wird beispielsweise zwischen die Emitterelektroden zweier zusammen als Differenzverstärker wirksamer Transistoren geschaltet. Die Aenderung des Regelstroraes ändert den Fechselstromwiderstand der Anordnung und dadurch die Verstärkung dieses Verstärkers. Die Grosse des Regelstromes durch die beiden pn-Uebergänge bestimmt den Differentialwiderstand (klein-Signal-Vechselstromwiderstand) dieser pn-Uebcrgänge und dieser Differentialwiderstand bestimmt seinerseits das Ausmass an Signa!gegenkopplung und damit die Verstärkung des Verstärkers.

Der Differentialwiderstand eines pn-Ueberganges ist dabei als linearer regelbarer Widerstand für die Signalströme wirksam, solange das Verhältnis zwischen dem Signalstrom und dem R^gelstrom klein genug bleibt. Bei fortschreitender Regelung nimmt jedoch der Signalstrom zu und der .Regelstrom nimmt ab, so dass der Differentialwiderstand der pn-Uebergänge nicht mehr nur durch den Regelstrom sondern auch durch den Signalstrora geändert wird. Dies führt zu Signalverzerrung, Modulationsverzerrung, Kreuzmodulation u.dgl.

Die Erfindung bezweckt nun, einen symmetrischen regelbaren Vechselstromwiderstand zu schaffen, be:i.spielr.-.:cire ?,.?r Zwischenschaltung zwischen die Emitterelektroden eines Differenzverstärkertransistorpaares

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oder zur Zwischenschaltung in andere Arten von symmetrischen Schaltungen, wo ein regelbarer Wechselstromwiderstand beispielsweise in Modulatoren, Demodulatoren und Mischstufen erforderlich ist.

Die Anordnung nach der Erfindung kann dazu gekennzeichnet sein durch parallel über jeden ersten pn-Uebergang die Reihenschaltung aus einem Widerstand und einem zweiten in derselben Durchlassrichtung geschalteten pn-Uebergang und durch vorstromführende Mittel, die an jede Verbindung von Widerstand und zweitem pn-Uebergang angeschlossen sind.

Infolge des Spannungsabfalles, den der Vorstrom an den Widerständen verursacht, werden bei von Null an zunehmendein Regelstrom zunächst die genannten zweiten pn-Uebergänge in den leitenden Zustand geraten und die beiden linearen Widerstände zwischen den Klemmen werden wirksam. Bei weiter zunehmendem Regelstrom werden die genannten ersten pn-Uebergänge leitend und die Widerstände werden überbrückt. Bei dieser Massnahme nach der Erfindung bleibt während eines wesentlichen Teils der Regelung linearer Widerstand in der Schaltung zwischen den beiden Klemmen, was die Signalverzerrung wesentlich verringert,

Di:· obcnstchend beschriebene "asi::iahro l:r>\m öfter wiederholt werden, wodurch ein Leiternetzwerk von

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Widerständen und pn-Uebergängen entsteht, von dem bei zunehmendem Regelstrom nacheinander alle Widerstände kurzgeschlossen werden. Man erhält auf diese Weise eine Schaltungsanordnung, wobei möglichst lange möglichst viel linearer Widerstand in der Signalschaltung beibehalten wird.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung kann man nun alle Kathoden (Anoden) der genannten pn-Uebergänge zusammen mit den zwischenliegenden Widerständen in einer ersten Zone eines Halbleiterkörpers zusammenfügen und weiter alle Anoden (Kathoden) in einer .zweiten Zone des Halbleiterkörpers. Die symmetrische Anordnung zur Bildung eines regelbaren- Wechselstromwlderstaudes zwischen einer ersten und einer zweiten Klemme ist dann durch eine längliche Diode gekennzeichnet, die durch einen pn-Uebergang zwischen ersten und zweiten Zonen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps in einem Halbleiterkörper gebildet -wird, wobei an die erste Zone längs des pn-Ueberganges die erste vaad. die zweite Klemme sowie nahezu in der Mitte zwischen diesen Klemmen eine dritte Klemme mit daran angeschlossenen vorstromführenden Mitteln angeordnet sind und auf der zweiten Zone Mittel zum Zuführen eines Regelstromes. Diese Anordnung eignet sich durchaus dazu, in Form einer integrierten Schaltung unter Anwendung der dazu, üblichen Technologien, ausgebildet zu werden«

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Wenn der Regelstrom Null ist, ist der ganze längliche pri-Uebergang gesperrt und der Wechselstrom zwischen der ersten und der zweiten Klemme kann dann notwendigerweise nur durch die erste Zone fliessen, die vorzugsweise einen verhältnismässig hohen Widerstand aufweist. Mit zunehmendem Regelstrom wird ein zunehmender Teil des prx-Ueberganges in der Nähe der dritten Klemme leitend, wodurch der Wechselstrom um einen Teil der ersten Zone herum fliessen kann. Wenn der Wechselstromweg ausserhalb. der ersten Zone einen wesentlich niedrigeren Widerstand aufweist, wird der gesamte Wechselstromwiderstand zwischen der ersten und zeiten Klemme verringert und zwar um einen von der Grb'sse des Regelstromes abhängigen Betrag,

Wenn der Widerstand der zweiten Zone an sich nicht niedrig genug ist, kann der Widerstand des Wechselstromweges ausserhalb der ersten Zone dadurch verringert werden, dass die genannte längliche Diode die Emitter-Basis-Diode eines Transistors bildet, wobei die erste Zone den Emitter, die zweite die Basis und eine weitere Zone den Kollektor des Transistors bildet.

Auch ist es möglich, einen Leiter vorzusehen, der an mehrere Stellen der zweiten oder der genannten weiteren Zone angeschlossen ist und zvar zur Ueberbrücktin.g des Innenwiderstandes einer derartigen Zone.

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Eine andere Möglichkeit, den Widerstand des

Wechselstromweges ausserhalb der ersten Zone zu verringern, besteht darin, dass die erste Zone derart gebogen verläuft, dass der Abstand zwischen den beiden Teilen dieser Zone, an die die erste und zweite Klemme angeschlossen sind, wesentlich kürzer ist als die Länge der ersten Zone, von der ersten zur zweiten Klemme über die dritte Klemme.

Eine Aenderung der erfindungsgeraässen Anordnung, die einen vergrösserten Regelbereich ergibt, wird erhalten, wenn die obengenannte erste Zone in zwei nahezu gleiche Teile aufgeteilt wird, wobei jeder dieser Teile mit einer einzelnen Vorstromquelle verbunden ist» Die auf diese Weise erhaltene Aenderung weist dazu das Kennzeichen auf, dass die Anordnung einen Halbleiterkörper entliält mit einer ersten und einer nahezu gleichen dritten Zone des einen Leitfähigkeitstyps und einer zweiten Zone entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, wobei die erste und zweite Zone aneinander grenzen, und eine erste längliche Diode bilden und wobei die zweite und dritte Zone aneinander grenzen und eine zweite längliche Diode bilden, wobei die erste und zweite Klemme an einem Ende der ersten bssr» der dritten Zone angeordnet sind und erste und zweite vorstromführende Mittel am anderen Ende dor ersten br.v/, dor dritten Zone angeordnet sind und wobei Mittel zum Führen, eines Regelstroaies an die

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zweite Zone angeschlossen sind»

Aus der französischen Patentschrift 1320027 ist es an sich bekannt, ein nicht-symmetrisches elektronisch veränderliches Potentiometer mittels einer länglichen Transistoranordnung zu schaffen, wobei an die eine Seite zwischen der Basis und dem Emitter eine veränderliche Spannungsquelle und an die andere Seite zwischen dem Kollektor und dem Emitter eines feste Vorspannungsquelle angeschlossen sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Anordnung,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Anordnung,

Fig. 3a und Fig. 3b ein Ausführungsbeispiel einer Halbleiteranordnung zum Gebrauch in einer Anordnung nach der Erfindung,

Fig. ha und kb ein zweites Ausführungsbeispiel einer Halbleiteranordnung zum Gebrauch in einer Anordnung nach der Erfindung,

Fig. 5a, b, Fig. 6 und Fig. 7a, b weitere Au'sführungsbeispJ ele von Anordnungen oder Halbleiterelementen nach der Erfindung,

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F±g, 1 zeigt einen Verstärker mit Verstärkertransistoren 1 und 2, mit je einem Emitterwiderstand 3 bzw. k und einem Kollektorwiderstand 5 bzw. 6. Das zu verstärkende Signal wirdnzwischen den beiden Basiselek- ' troden der Transistoren 1 und 2 zugeführt und das verstärkte Signal kann zwischen den beiden Kollektorelektroden entnommen werden. Die Basiselektroden werden auf nicht näher angegebene Weise auf gleichen Gleichspannungspotentialen gehalten« Zwischen den an die Emitterelektroden angeschlossenen Klemmen 7 und 8 ist eine Anordnung mit regelbarem Wechselstromwiderstand nach der Erfindung angeordnet. Diese enthält zwischen den Klemmen 7 und 8 zwei reihengeschaltete pn-Uebergänge, und zwar die Emitter-Basis-Uebergänge von zwei pnp-Transistoren 10 und 11, die für den Signalstrom von 7 nach 8 und zurück gegensinnig geschaltet sind. Die Verbindung 31 zwischen den Emitter-Basis-Uebergängen von 10 und 11 ist mit einer Anordnung 30 verbunden, die einen Regelstrom I liefert zur Regelung des WechsolstromwiderStandes zwischen den Klemmen 7 und 8 und damit zur Regelung der Verstärkung des ganzen Verstärkers. Die Regelstromquelle 30 ist in der Figur auf symbolische Weise durch das Stromquellenzeichen angegeben, damit betont wird, dass es hier eine Quelle anbelangt mit einer verhältnismässig hohen Impedanz, d.h. der innere Widerstand der Quelle 30 ist

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gegenüber dem Widerstand der daran angeschlossenen Schaltung hoch. Infolge dieses hohen inneren Widerstandes der Quelle 30 kann der Signalstrom, der zwischen den Klemmen 7 und 8 fliesst, nicht über die Quelle 30 nach Masse abfliessen.

Parallel zum Emitter-Basis-Uebergang des Transistors 10 befindet sich die Reihenschaltung aus einem Widerstand 12 und dem Emitter-Basis-Uebergang eines Transistors 13 und ebenso befindet sich parallel zum Emitter-Basis-Uebergang des Transistors 11 die Reihenschaltung aus einem Widerstand 14 und dem Einitter-Basis-Uebergang eines Transistors 15· Weiter befindet sich parallel zum Emitter-Basis-Uebergang des Transistors die Reihenschalttang aus einem Widerstand 16 und dem Emitter-Basis-Uebergang eines Transistors 17 und parallel zum Emitter-Basis-Uebergang des Transistors 15 die Reihenschaltung aus einem Widerstand 18 und dem Emitter-Basis-Uebergang eines Transistors 19· Atif diese Weise entsteht ein k_eiternetzwerk aus Reihenwiderstanden und Quer—pn-Ueberg&ngen, das gewünschtenfalls beliebig ausgebaut werden kann. Eine Vorstromquello 20, die durch einen mit der positiven Speisespannung verbundenen Widerstand gebildet wird, ist über eine Klemme 9 und über einen Widerstand 21 an den Emitter des letzten Transistors des Leiternetzvferkes und über die Klemme 9 und einen

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Widerstand 22 an den Emitter des letzten Transistors des Leiternetzwerkes angeschlossen. Die Vorstromquelle liefert einen Vorstrom I, dessen eine Hälfte über den Widerstand 21 zur Verbindung von 16 und 17 und dessen andere Hälfte über den Widerstand 22 zur Verbindung von 18 und 19 fliesst. Die Kollektorelektroden der Transistoren 10, 11, 13, 15, 17 und 19 sind miteinander verbunden, jedoch weiter schwebend gehalten.

. Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Pig. 1, sei vorausgesetzt, dass der Regelstrom I=O ist. Notwendigerweise werden dann alle Emitter-Basis-Uebergänge dor Transistoren 10, 11, 13» 15» 17 und 19 gesperrt sein. Der Signalstrom zwischen den Klemmen 7 und 8 wird daher über die Widerstände 12, 16, 21, 22, 18-, lh fliessen. Es gibt also viel Wechselstrom-Widerstand zwischen den Klemmen 7 und 8 und die Verstärkung der Verstärkerstufe ist daher klein.

Die Gleichströme 1/2 fliessen über die Widerstände 21, 16 bzw, 12 zur Klemme 7 und über die Widerstände 22, 18 und 14 zur Klemme 8. Dies macht, dass die Emitterelektroden der Transistoren 13 und 15 positiver* sind als die der Transistoren 10 und 11 und dass ihrerseits die Emitterelektroden der Transistoren 17 und 19 wieder positiver sind als die der Transistoren 13 und 15,

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Liefert nun die Regelstromquelle 30 einen geringen Regelstrom I , so werden infolge ihrer positiveren Emitter-Potentiale die Transistoren 17 und 19 in den leitenden Zustand geraten, während die übrigen Transistoren 10, 11, 13 und 15 vorläufig gesperrt bleiben. Der Signalstrom zwischen den Klemmen 7 und 8 fliesstnun über die Elemente 12, 16, 17» 19» 18 und lh, welcher Weg einen wesentlich geringeren Widerstand aufweist. Die Kopplung zwischen den Transistoren 1 und 2 und damit die Verstärkung hat also zugenommen,

Bei weiter zunehmendem Regelstrom we.rden zunächst die Transistoren 13 und 15 und zum Schluss die Transistoren 10 und 11 leitend. Durch den allmählich abnehmenden Wechselstromwiderstand im Kreis zwischen den Klemmen 7 und 8 wird die Verstärkung immer zunehmen. Da während des grSssten Teils der Regelstrecke ein wesentlicher Teil des Wechselstromwiderstandes zwischen, den Klemmen 7 und 8 gebildet wird durch lineare Widerstände, die keine Signalverzerrung herbeiführen, wird eine wesentliche Verzerrungsverringerung erreicht.

Es sei bemerkt, dass die Emitter-Basis— Uebergänge der Transistoren 10, 11, 13, 15, 17 und 19 durch Dioden ersetzt werden können. Bei einer praktisch bcT.-fihrton Schaltungsanordnung nach Fig. 1 hatten die Widerstände auflaufende Werte und zwar

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. Widerstände 12 und 14: 68 η

Widerstände 16 und 181 220 η

Widerstände 21 und 22: 680 Ω

Eine wesentliche Vereinfachung der erfindungsgemässen Anordnung, insbesondere zum Gebrauch in integrierter Halbleitertechnik entsteht, wenn man die nachfolgenden Schritte durchführt, die in Fig. 2 schematisch angegeben sind. Die miteinander verbundenen Basiselektroden der Transistoren nach Fig. 1 werden zu einer n-leitenden Zone 23 eines Halbleiterkörpers Zk zusammengefügt; an diese Zone wird über die Klemme 31 die RebelstromquelIe angescfelossea, Die ISsnitterelektroden der Transistoren nach. Fig» 1 sowie die Seihexxwiderstände des werkes werden zu- einer p—leitenden Zone 25 An. die Enden der Zone 25 werden die Kiesigen J und 8 die Zu— und. Abfuhr <iee Signaist rentes angeschlossen und an die Mitte der Zone 25 die Klemme 9 zum Anschluss der Vorstromquelle 20, Nun sind die diskreten Biaitter-Basis-Uebergänge der Anordnung nach Fig. 1 durch die verteilten ♦♦jüafijttitesiiHaXe*¹ pn—Uabergänge ersetst worden.» die sieh längs des pn-üeberganges 26 zwischen den Zonen 23 und 25 befinden} der verteilte Bigenwiderstand der Zone 25 zwischen den Klemmen 7 vtnd 8 tritt an die Stelle der diskreten T/iderstände 12» 16. und 21 nach Fig. 1 und der verteilte Eigenwiderstand dei* Zone 25 zwischen den

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Klemmen 8 und 9 tritt an die Stelle der diskreten Widerstände 1^_f 18 und 22 nach Fig. 1.Es sei vorausgesetzt, dass der Eigenwiderstand der Zone 23 wesentlich geringer ist als der der Zone 25. Sei dies nicht der Fall, so kann, wie noch näher beschrieben wird, der Einfluss des Eigenwiderstandes der Zone 23 durch geeignete Massnahmen verringert bzwe unwirksam gemacht werden»

Wenn nun der Regelstrom I_-1 = O ist, ist der pn-Uebergang 2.6 über seine ganze Länge gesperrte Der Signalstrom kann nur von der Klemme 7 zur Klemme 8 und zurück: durch das verhältnismässig hochohmige Material der Zone 25 fliessen. Es gibt deswegen viel linearen Wechselstromwiderstand zwischen der Klemme 7 und 8· Der Vorstrom I fliesst zur Hälfte von der Klemme 9 zur Klemme 7 "-"-d zur anderen Hälfte von der Klemme 9 zur Klemme 8, Der Spannungsabfall dieses Stromes am Eigenwiderstand der Zone 25 macht, dass die Zone 25 in der Umgebung der Klemme 9 positiver ist als in der Umgebiuag der Klemmen 7 und 8« Wird nun ein verhältnismässig kleiner Regelstrom I zugeführt, so wird nur ein geringer Teil des pn-Ueberganges in den leitenden Zustand geraten und zwar der Teil in· der Nähe der Klemme 9» weil hier die Zone 25 am positivsten ist. Der Wechselstrom fliesst daiiu e'i'i;o:ir;)cliOHU c's-ia gestrichelt di-.r^os te I Iteir Weg von der Klemme 7 zunächst über den linken Teil der

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Zone 25 und weiter übe'r den zentralen Teil der Zone 23 und zum Schluss wieder durch den rechten Teil der Zone zur Klemme 8. Da also ein Teil des Wechselstromweges durch die niederohmige Zone 23 führt ist der WechselstxOmwiderstand kleiner geworden. Je nachdem der Regelstrom gesteigert wird, geht ein grösserer Teil des Signalstromweges durch die Zone 23 und der Wechselsti'omwiderstand ist entsprechend niedriger» Bei noch weiter zugenommenem Regelstrom wird der Signalstrom von der Klemme zum Schluss unmittelbar zur Zone 23 überqueren und bei der Klemme 8 wieder von der Zone 23 zu Zone 25 zurrückkehren.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, den Eigenwiderstand der Zone 23 zu verringern bzw. zu Ueberbrücken, welche Möglichkeiten zusammen oder einzeln angewandt werden können.

1. Dadurch, dass an die Zone 23 grenzend eine weitere Zone (siehe Fig. 3^a» Zone 27) desselben Leitfähigkeit styps wie die Zone 25 derart angebracht wird, dass zwischen den drei Zonen Transistorwirkung entsteht. Derjenige Teil des Signalstromes, der von der Zone 25 (Emitter) in die Zone 23 (Basis) gelangt, überquert dann zur Zone 27 (Kollektor). Wenn die Zone 27 ausreichend niederohmig ist, findet der Signalstrom dann einen leich-ioc Veg durch diese Zone.

2. Eine andere Möglichkeit besteht darin,

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dass an mehrere Stellen der Zone 23 oder der obengenannten weiteren Zone eine leitende Schicht angeschlossen wird und zwar zur Ueberbrückung des Eigenwiderstandes der dritten Zone,

3. Eine weitere Möglichkeit besteht darin,

dass unter der Zone 23 eine sogenannte vergrabene Schicht aus einem höher dotierten Halbleitermaterial mit demselben Leitfähigkeitstyp wie die betreffende Zone angebracht wird.

4. Wieder eine andere Möglichkeit besteht aus einer geeignet gewählten Geometrie der Zonen, d.h. lange Weglänge von Klemme 7 nach Klemme 8 durch die Zone 25 und kurze Weglänge von der Klemme 7 zur Klemme 8 durch die Zone 23» dadurch kann der wirksame Wechselstrom-Widerstand der Zone .25 erhöht und der Zone 23 verringert werden (siehe Fig, 4a und 4b),

Im Halbleiterkörper nach Fig. 3a und 3b wird auf bekannte und nicht näher angegebene Weise von einem, p-leitenden Substrat ausgegangen, in dem eine η -leitende vergrabene Schicht 23' diffundiert ist. Danach ist Über die vergrabene Schicht 23' eine η-leitende epitaxiale Oberflächenzone 23 angebracht. In der Zone 23 werden danach zwei Oberflächenzonen 25 und 27 mittels p-Typ Verunreinigungen diffundiert, wobei die Zone 23 eine 1Sn^lichc Porn hat, die von der Zone 27 völlig umgeben wird. Auf diese Weise entsteht ein lateraler pnp-Transistor

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mit dem Emitter 25 der Basis 23 und dem Kollektor 27. weiter wird das Ganze mit einer Isolierschicht bedeckt, wonach an den schraffierten Stellen Kontaktfenster in der Isolierschicht angebracht sind, damit mittels Leiter die jeweiligen Zonen leontaktiert werden können. Fig. 3b zeigt diese Leiter. Ein erster Leiter, der die Klemme 7 bildet, ist über ein Kontaktfenster 32 mit einem Ende der Zone 25 verbunden. Ein zweiter Leiter,' der die Klemme bildet, ist über ein Kontaktfenster 3h mit dem anderen Ende der Zone 25 verbunden und ein dritter Leiter, der die Klemme 9 bildet, ist über ein Kontaktfenster 33 mit der Mitte der Zone 25 verbunden. Ein Leiter, der die Klemme 31 bildet, ist über ein Kontaktfenster 35 mit der Zone 23 verbunden und ein Leiter 39 verbindet alle Kontaktfenster 36, 37, 38, die die jeweiligen Stellen der Zone,27 kontaktieren. Der Leiter 29 dient dazu, den Eigenwiderstand der Zone 27 und daher mittelbar und zusammen mit der vergrabenen Schicht 23 * den Eigenwiderstand der Zone 23 zu überbrücken, so dass letzten Endes am pn-Uebergang 26 an der Seite der Zone 23 eine möglichst gute äquipotentiale Fläche entsteht für den Signalstrom sowie den Gleichstrom.

Die Leiter 9 ^und 31 werden auf die in Fig. angegebene Vieise mit einer· Vorstromqvielle bzw. einer Regelstromquelle verbunden. Diese Quellen können gegebenen-

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falls auf demselben Halbleiterkörper angeordnet sein. Die Leiter 7 und 8 werden mit dem Signalstromkreis verbunden, wie beispielsweise die Emitterelektroden von zwei npn-Transistorcn 1 und 2, die vorzugsweise auch auf demselben Halbleiterkörper angebracht werden» Es sei bemerkt, dass die Klemmen 7 und 8 mit der zu regelnden Schaltungsanordnung galvanisch leitend verbunden sind, weil über diese Klemmen der Unterschied zwischen dem Vorstroin und dem Regelstrom abgeführt wird. Wenn der Gleichstrom über die Klemmen 7 und 8 konstant zu halten ist, kann der Strom der Qiielle 20 gleichsinnig mit dem Regelstrom variiert werden.

Der Halbleiterkörper nach Fig. ha und 4b

zeigt dieselben Elemente wie in Fig. 3& und 3b mit denselben Bezugszeichen. Die Zone 25 i fit hier derart zu einer U-Form gebogen, dass die beiden Enden, an die über Kontaktfenster 32 und 3k die Klemmen 7 und 8 angeschlossen sind, sich verhültnismässig nahe beieinander befinden. Die Weglänge durch die Zone 23, wodurch der Signalstrom bei maximalem Regelstrom fliesst, ist daher sehr klein, so dass der Eigenwiderstand der Zone 23» der bereits mittels der vergrabenen Schicht 23^f wesentlich verringert worden ist, keine Rolle mehr spielen kann. Eine weitere Zcno, uie in Fig. 3 niit 27 dargestellt, wird also meistens Überflüssig sein. Der Leiter 31 zum

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Zuführen des Regelstroraes über das Kontaktfenster 35 ra Zone 23 erstreckt sich vorzugsweise bis tief in die Hufeisenform der Zone 25· Dadurch wird erreicht, dass der Regelstrom, der über den. Leiter 31 zugeführt wird, ohne nennenswerten Widerstand bis nahe jeden Teil des pn~Ucber« ganges 26 gelangen kann. Dies führt wieder dazu, dass bei geringem Regelstrom zunächst der Teil des pn-XJeber— ganges in der Nähe des Anschlusses 9 leitend wird und die übrigen Teile des pn-»Ueber ganges erst bei zunehmendem Regelstrom.

Im Zustand maximalen Regclstromes über die Klemme 31 fliesst der Signalstrom Ubei· den kürzesten Weg zwischen den Klemmen 7 und 8 und der Widerstand des Signalstromes zwischen diesen Klemmen ist minimal. In allen dargestellten Ausführungsbeispielen enth'llt dieser' Widerstand jedoch mindestens zweimal den Differentialwiderstand (einige zehn Ohm) des pn-Ueberganges, da der Signalstrom den pn-Uebergang zweimal überquert. Eine wesentliche Verringerung dieses Widerstandes kann jedoch dadurch erhalten werden, dass in Fig. ka. die beiden Schenkel der U-f b*rmigen Zone 25 so dicht beieinander gebracht werden, dass diese zusammen mit dem zwischenliegenden Teil der Zone 23 einen Transistor bilden (Fig. 5). Bekanntlich muss dazu die Breite (\r) der Zone 23 zwischen den beiden Schenkeln der Zone 25

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kleiner sein als die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger in der Zone 23. Da es in diesem Fall zur Kontaktierung der Zone 23 keinen Platz mehr zwischen den beiden genannten Schenkeln gibt, sind die Kontaktfenster 35 ^ari der Aussenseite der U-förmigen Zone 25 angebracht, Fig. 5b zeigt die Kontaktfenster nach Fig. 5a. mit den darauf angebrachten leitenden Streifen für die elektrischen Anschlüsse.

Wenn maximaler Regelstrom über den Anschluss zugeführt wird, bildet der Teil der p-Zone 25 in der Nilhe des Kontaktfensters 32 und der Teil der p-Zone in der Nähe des Kontaktfensters 3^ zusammen mit dem schmalen zwxschenlxegenden Teil der n-Zone 23 einen lateralen pnp-Transistor im gesättigten Zustand. Bekanntlich bildet ein derartiger Transistor nur einen sehr geringen Wechselstromwiderstand (einige Olim) zwischen dem Kollektor und dem Emitter (den Klemmen 7 und 8).

Von den dargestellten Ausführungsformen gibt es mehrere Abwandlungen. Es ist beispielsweise möglich, in Fig. 1 die eine S-fcromquelle 20, die über zwei Widerstände 21 und 22 an das Leiternetzwerk von Dioden und Widerständen angeschlossen ist, durch zwei einzelne Stromquellen, beispielsweise zwei grosse Widerstünde zu or-otron. Der '.'echsclstromwiderstand zwischen den Klemmen 7 und 8 in nicht geregeltem Zustand ist dann

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sehr hoch, so dass ein vergrösserter Regelbereich entsteht, was meistens jedoch die Signalverarbeitung beeinträchtigt". Wenn nach diesem Prinzip die Schaltungsanordnung mit dem Halbleiter nach Fig. 2 geändert wird, entsteht Fig. 6. Die Zone 25 ist in der Mitte unterbrochen, so dass zwei gleiche Teilzonen 25a vnd 25 b und zwei Stromquellen 20a- und 20b auf beiden Seiten der Unterbrechung über Anschlüsse 9a, 9h an die zwei Teilzonen 25a· und 25 b angeschlossen sind,,

Fig. Ja. und 7b zeigen, mit entsprechenden Bezugszeiciien eine AtisftüartmgsiOrra, die erhalten wird, wenn das Prinzip der unterbrochenen Zone 25 auf das Ausführungsbeispiel nach Fig* 5^a* b angewandt wird. Es entsteht ein länglicher lateraler pnp-Transistor, wobei die beiden Enden der Kollektorzone 25a sowie die beiden Enden der Emitterzone 25 b mit Anschlüssen versehen sind (7 und 9a. bzw» 8 und 9b)* Di© Anschlüsse 7 und S dienen zur Verbindung mit der zu regelnden Schaltungsanordnung und die Anschlüsse 9& tind 9b zur Verbindung init den Stromquellen 20a und 20b*

In der Anordnung nach Fig. 1 kömien die Dioden 10, 11, 13, 15, 17 und 19 umgepolt werden, wenn zugleich die Richtung der Ströme I und X umgekehrt wird. Auf entsprechende Weise kajm in doxi Fig» 2 bis einschliosslicli 7 der Leitungstyp der jeweiligen Zonen umgetauscht v/erden, wenn zugleich die Polarität des Regelstromes und den Vorstroinos umgekehrt wird«

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

1J Symmetrische Anordnung zur Bildung eines

regelbaren Wechselstramwiderstandes zwischen einer ersten und einer zweiten Klemme mit Mitteln zum Zuführen eines Regelstroines zu der Vcrbindting von zwei ersten für den Regelstrom in Durchlassrichtung und zwischen den genannten Klemmen in Reihe geschalteten pn-Uebergangen, gekennzeichnet durch parallel über ,jeden ersten pn-Uebergang die Reihenschaltung aus einen Widerstand und einem zweiten in. derselben Durchlassrichtung· geschalteten pn-Ucbergang und durch vorstromführend3 Mittel, die an jede Verbindung von Widerstand und zweiten pn-Uebergang angeschlossen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gemannten vor π t romführend ei) Mittel einen Tel?, eines pr.rrllel über jeder zweiten pn-Uebergang geschaltoten zweiten Fiderstandes und dritten pn-Uebergan^os mit derselben Durchlassrichtung wie der genannte zweite pn-Uebergang bilden mit weiteren vorstromführend on Mitteln, die an jede Verbindung des zweiten Widorstandes und des dritten pn.--Ueborganges angeschlossen s:ind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten pn-UebergSnge durch Basis-Ei.iittGr-Uoberg'mge von Transistoren gebildet werden, (!ow..: ;y>] Ic ■;■..'■-.'. =. er in.-nd'-·:■? or.-l dorr, μ 'I ·;■■"...--el eic trod en miteinander und init den genannten Mitteln z Zuführen eine*ρ Rei'.elstromes. verbunden sind.

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BAD ORIGINAL

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k. Symmetrische Anordnung zur Bildung eines

regelbaren Wechselstromwiderstandes zwischen einer ersten und einer zweiten Klemme, gekennzeichnet durch eine längliche Diode, die durch einen pn-Uebergang zwischen ersten und zweiten Zonen entgegengesetzten k_e-Ltf ilgigkeitstyps in einem Halbleiterkörper gebildet wird, wobei auf der ersten Zone ISngs des pn-Ueberganges die erste und die zweite Klemme sowie nahezu in der Mitte zwischen diesen Klommen eine dritte Klemme mit daran angeschlossenen vorstromführenJen Mitteln angeordnet sind und auf der zweiten Zone Mittel zürn Zuführen eines Regelsstromes.

5. Anordnung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte längliche Diode die Emitter« Basis-Diode eines Transistors bildet, wobei die erste Zone den Emitter, die zweite die Basis und oir.<e weitere Zone den Kollektor des Transistors bildet.

6. Anordnung nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch einen an mehreren Stellen der weiteren Zone angeschlossenen Leiter zur Ueberbrückung des Eigeiwidex-standes der v/eiteren Zone,

7ο Anordnung nach einem oder mohreven der Ansprüche h bis 6, gekennzeichnet durch einen an mehrere Stellen der zweiten Zone angeschlossenen Leiter zur " rstaiiflo;; dieser Zone.

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PHN.7597. 2.6.75.

8. Anordntang nach Anspruch h_t dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zone derart gebogen verläuft, dass der Abstand zwischen den beiden Teilen dieser Zone, an die die ci-ste und zweite Klemme angeschlossen sind, wesentlich kürzer ist als die Lange der ersten Zone von der ersten zur zweiten Klemme über die dritte Klemme, 9ο Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile der ersten Zone, an die die erste und die zweite Klemme angeschlossen sind, sich so dicht beieinander befinden, dass diese Teile zusammen mit dem zwischenliegenden Teil der zweiten Zone einen Transistor bilden.

10. Symmetrische Anordnung zur Bildung eines

regelbaren Wechselstromwiderstandes zwischen eine37 ersten und einer zweiten Klemme, gekennzeichnet durch einen Halbleiterkörper mit einer ersten und nahezu gleichen dritten Zone des einen Leitfähigkeitstyps und einer zweiten Zone entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, wobei die erste und zweite Zone aneinander grenzen und eine erste lclngllche Diode bilden und wobei die zweite und dritte Zone aneinander grenzen und eine zweite längliche Diode bilden, wobei die erste und zweite Klemme an einen! Ende der ersten bzw. dritten Zone angeordnet sind und er,·: Le ί;-;-1 Kv/eite vorstroinfithroude Mittel am rnf'cyvji LnCo der ersten bzw, dritten Zone angeordnet sind und wobei

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PHN.7597. 2.6.75.

Mittel zum Führen eines Regelstromes an die zweite Zone angeschlossen sind.

11. Symmetrische Anordnung nach einem oder mehreren

der vorstehenden Ansprüche, dadui-ch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Klemme mit den Emitterelektroden einer ersten bzw. zweiten emittergekpppelten Transistorstufe verbunden sind.

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