DE2855844C2

DE2855844C2 - Schaltung für einen Verstärker mit einem Feldeffekttransistor

Info

Publication number: DE2855844C2
Application number: DE19782855844
Authority: DE
Inventors: Josef 8051 Oberhummel Schürmann; Vena 8050 Freising Vilimek
Original assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Current assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Priority date: 1978-12-22
Filing date: 1978-12-22
Publication date: 1984-06-07
Also published as: DE2855844A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung für einen Verstärker mit einem Feldeffekttransistor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Schaltung ist bereits bekannt (Bauelemente der Elektrotechnik, 6. Jahrgang, 1971, Seiten 54, 56,58,60 und 62). Bei dieser oekannten Schaltung ist der Spannungstei! einerseits an die Vtrsorgungsspannung und andererseits an Masse angeschlossen, also an Schaltungspunkte, die außerhalb des Feldeffekttransistors liegen. In der bekannten Schaltung können die vorteilhaften Eigenschaften des Feldeffekttransistors nur dann ausgenutzt werden, wenn ihm eine relativ aufwendige äußere Beschallung hinzugefügt wird. Besonders bei höheren Frequenzen ist die Rückwirkung zwischen dem mit dem Drain-Anschluß verbundenen Ausgangskreis und dem mit dem Steuer-Gate-Anschluß verbundenen Steuerkreis besonders nachteilig, und zur Vermeidung dieser Rückwirkung müssen bei der bekannten Schaltung eigene Neutralisationsschaltungen angewendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß die Möglichkeit eröffnet wird, Rückwirkungen mit minimalem Aufwand stark herabzusetzen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Aufgrund der Verbindung des Spannungsteilers einerseits mit der Drain-Elektrode und andererseits mit der Source-Elektrode, also mit Schaltungspunkten unmittelbar am Feldeffekttransistor, ist es nicht erforderlich, diese Schaltungspunkte von außen zugänglich zu machen. Damit wird die Möglichkeit eröffnet, den Spannungsteiler unmittelbar auf dem Halbleitersubstrat herzustellen, auf dem auch der Feldeffekttransistor selbst gebildet ist. Das dadurch entstehende Bauelement kann dann wie ein herkömmlicher Feldeffekttransistor mit drei Anschlüssen in die Verstärkerschaltung eingesetzt werden, wobei er das vorteilhafte Verhalten eines Dual-Gate-Feldeffekttransistors zeigt,

Der in F i g. 1 und 2 dargestellte Feldeffekttransistor 1 kann ein MIS-Feldeffekttransistor mit einer Isolierschicht über dem Kanalbereich zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode oder ein MAS-Feldeffekttransistor mit einer Schottky-Sperrschicht zwischen dem Kanalbereich und den darüber befindlichen Elektroden sein. Der in den Figuren der Zeichnung dargestellte Feldeffekttransistor ist ein Λί/5-FeIdeffekttransistor mit isolierschicht über dem Kanalbereich zwischen der Drain-Elektrode 6 und der Source-Elektrode 5.

Der Feldeffekttransistor 1 enthält drei für den Benutzer zugängliche Anschlüsse, nämlich einen Source-Anschluß 2, einen Drain-Anschluß 3 und einen Gate-Anschluß 4. Diese Anschlüsse sind mit der Source-Elektrode 5, der Drain-Elektrode 6 bzw. der Steuer-Gate-EIektrode 7 auf dem Halbleitersubstrat 8 des Feldeffekttransistors 1 verbunden. Unter der Steuer-Gate-Elektrode 7 liegt eine Isolierschicht 15a und darunter eine Kanalzone 15, die ohne Anlegen äußerer Spannungen keinen Strom leitet. Der Feldeffekttransistor ist also ein Feldeffekttransistor des Anreicherungstyps. Die Gate-Elektrode 7 wird als Steuer-Gate-Elektrode bezeichnet, da nur sie dem Anwender die Beeinflussung des Source-Drain-Stroms mittels der an sie angelegten Spannung ermöglicht.

Zwischen der Gate-Elektrode 7 u^r<cl der Source-Elektrode 5 ist als Schutz gegen Überspannungen eine Schutzdiodenkombination 13a eingefügt.

Auf dem Halbleitersubstrat ist im Bereich zwischen der Gate-Elektrode 7 und der Drain-Elektrode 6 eine weitere Gate-Elektrode 9 angebracht, die an den Abgriff 10 eines zwischen der Drain-Elektrode 9 und der Source-Elektrode 5 liegenden Spannungsteilers angeschlossen ist. Dieser Spannungsteiler besteht aus zwei Feldeffekttransistoren 11 und 12, die jeweils durch Verbinden der Source- und der Gate-Elektrode als Widerstände geschaltet sind. Außerdem ist zwischen dieser weiteren Gate-Elektrode 9 und der Source-Elektrode 5 eine Kapazität 13 angeschlossen. Diese Kapazität legt die weitere Gate-Elektrode 9 hochfrequenzmäßig auf das Potential der Source-Elektrode 5. Die Feldeffekttransistoren U und 12, die Schutzdiodenkombination 13a sowie die Kapazität 13 sind auf dem Halbleitersubstrat 8 in integrierter Form gebildet. Dem Benutzer erscheint der Feldeffekttransistor 1 in der üblichen Form mit den drei genannten Anschlüssen. In der Schnittansicht von Fig. 2 sind die Feldeffektransistoren 11, 12, die Kapazität 13 und die Schutzdiodenkombination 13a nicht erkennbar.
Mit Hilfe des Spannungsteilers aus den Feldeffekttransistoren 11 und 12 wird an die weitere Gate-Elektrode 9 aufgrund der Betriebsspannung zwischen der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode im Bezugszustand des Feldeffekttransistors 1 ein solches konstan-

tes Potential angelegt, daß die unter dieser Gate-Elektrode 9 befindliche Kanalzone 14 leitend wird. Die für die Signalsteuerung zuständige Kanalzone 15 unter der Gate-Elektrode 7 wird dadurch nicht beeinflußt, so daß deren Steuerwirkung unverändert bleibt Durch Einfügen der zusätzlichen Kanalzone 14 unter der weiteren Gate-Elektrode 9 wird der Abstand zwischen der Gate-Elektrode 7 und der Drain-ilektrode 6 vergrößert, so daß die zwischen der Drain-Elektrode 6 und der Gate-Elektrode 7 wirksame Rückwirkungskapazität verkleinert wird. Außerdem hat die weitere Gate-Elektrode 9 aufgrund des an sie angelegten Potentials eine statische Abschirmwirkung, die zu einer weiteren Herabsetzung der Rückwirkungskapazität beiträgt.

Der zwischen der weiteren Gate-Elektrode 9 und der Source-Elektrode 5 liegende, durch einen Feldeffekttransistor gebildete Widerstand kann auch durch eine Diodenkeue 16 aus mehreren in Serie geschalteten Dioden ersetzt werden, die in der Durchlaßrichtung betrieben werden. Diese Ausführungsform, die in F i g. 3 dargestellt ist, hat den Vorteil, daß im Betriebszustand an der weiteren Gate-Elektrode 9 eine Spannung anliegt, die ausschließlich von der Summe der konstanten Durchlaßspannungen der einzelnen Dioden der Diodenkette 16, und nicht von der Drain-Source-Spannung bestimmt wird, wie es in der Ausführungsform von F i g. 1 der FaI! ist

Der beschriebene Feldeffekttransistor ermöglicht den Aufbau stabiler H F-Verstärkerschaltungen bei geringem Platzbedarf, weil zur Erzielung des stabilen Verhaltens keine zusätzlichen äußeren Bauelemente erforderlich sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schaltung für einen Verstärker mit einem Feldeffekttransistor mit einer Steuer-Gate-Elektrode und einer weiteren Gate-Elektrode, die an den Abgriff eines Spannungsteilers angeschlossen ist, der so dimensioniert ist, daß im Betriebszustand die unter der weiteren Gate-Elektrode liegende Kanalzone leitend ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (11, 12; 11, 16) an die Drain-Elektrode (6) und an die Source-Elektrode (5) angeschlossen ist

2. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler aus zwei Feldeffekttransistoren (11, 12) gebildet ist, die als Widerstände geschaltet sind.

3. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler aus einem zwischen der Drain-Elektrode (6) und der weiteren Gate-EIefccrode (9) liegenden, als Widerstand geschalteten r'cldcffckitransisior (ί!) und aus einer zwischen der weiteren Gate-Elektrode (9) und der Source-Elektrode (5) liegenden Diodenkette (16) aus mehreren in Serie geschalteten Dioden besteht.

bei dem eine der Gate-Elektroden durch externe Bauelemente zur Erzielung der gewünschten Neutralisation in besonderer Weise beschaltet ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshatber erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors,
Fig.2 einen Schnitt durch den Feldeffekttransistor von F i g. 1 und

Fig.3 eine Variante der Ausführungsform von