DE69305937T2

DE69305937T2 - Vorrichtung für die Vorspannung eines in einer quasi-linearen Betriebsart mit Temperaturkompensation arbeitenden Hochfrequenzgerätes

Info

Publication number: DE69305937T2
Application number: DE69305937T
Authority: DE
Inventors: Craig J Rotay
Original assignee: SGS Thomson Microelectronics Inc
Current assignee: STMicroelectronics lnc USA
Priority date: 1992-08-20
Filing date: 1993-08-19
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2013-08-20
Also published as: EP0583991B1; US5422522A; DE69305937D1; EP0583991A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Einrichtung zum Vorspannen einer RF-Einrichtung und insbesondere auf eine integrierte Schalteinrichtung als Einzelbaustein, der speziell prozessierte Transistoren zum Vorspannen einer RF-Einrichtung verwendet, die in quasi- linearen Betriebsarten betrieben wird.
Es ist wohlbekannt, daß RF-Einrichtungen, die in quasi-linearen Betriebsarten bzw. Modi betrieben werden, eine Vorspannungsschaltung erfordern. In diesen Betriebsarten sollte eine wirksame Vorspannungsschaltung die RF- Einrichtung mit ihren Stromanforderungen versorgen, während sie Drifts des Betriebspunkte der RF-Einrichtung aufgrund von Temperaturveränderungen zunichte macht. Falls keine Steuerung vorgesehen ist, könnte das Driften aufgrund der Temperatur zu einem fürchterlichen Versagen der Einrichtung führen (d.h. "thermisches Weglaufen").
Folglich ist die Wirksamkeit einer Vorspannungseinrichtung in einem Bezug zu ihrer Fähigkeit, Strom zuzuführen, ihren interen Widerstand (der auch ihre Fähigkeit, Strom zuzuführen, beeinträchtigt) und ihrer Fähigkeit, ein thermisches Weglaufen zu verhindern (verursacht durch ein ungesteuertes Driften des Betriebspunktes). Zusätzliche Überlegungen zum Bestimmen der Zweckmäßigkeit und des Bedarfs an einer Vorspannungseinrichtung umfassen die Menge an Platz, die sie verbraucht, den Bedarf an Nachtrageinrichtungen und die Auswirkungen auf die Gesamt-Verstärkereffizienz, die Linearität, die Stabilität und die Verläßlichkeit.
Herkömmliche Technologien zum Vorspannen, wie etwa die Widerstands-Spannungsteilung, die Diodenvorspannung oder die Emitterüberbrückungsvorspannung, können die aggressiven Spezifikationen, die von RF-Transistoren eingebracht werden, ohne eine wesentliche Verringerung der Gesamtsystemeffizienz und/oder der allgemeinen Emitterleistungsverstärkung nicht mehr erfüllen. Diese Technologien neigen auch dazu, die Linearität und den dynamischen Bereich der im Test befindlichen RF-Einrichtung zu verschlechtern (oder zu beschränken).
Die US-A-4924194 offenbart einen Radiofrequenz(RF)verstärker, durch den eine Diode vom PIN-Typ verwendet wird, um eine Temperaturnachführung für die Vorspannungszuführung zur Verfügung zu stellen. Die Diode wird in unmittelbarer Nähe zu einem RF-Transistor aufgebaut. Diese Diode zeigt eine verringerte Empfindlichkeit in bezug auf eine Selbstgleichrichtung. Im Ergebnis ist die Vorspannungsversorgung des Leistungsverstärkers stabiler und weniger anfällig auf Ungenauigkeiten, Verzerrung und Oszillation, die durch die Selbstgleichrichtung in der Gegenwart eines hohen RF-Feldes verursacht werden könnten.
Die US-A-4242598 offenbart eine Vorspannungseinrichtung mit einem Temperaturkompensationstransistor. Die Basis-zu-Emitter-Vorspannung und der Basis-zu-Emitter-Strom eines Hochfrequenztransistors der Betriebsklasse AB oder der Betriebsklasse A werden von einer halbleitenden Vorspannungseinrichtung erhalten, die aus einem halbleitenden Diodenkontakt besteht, der mit Strom von einer Konstantstromquelle gespeist wird, um eine VBE-Spannung darüber zu erhalten, die die Vorspannungsquellenspannung ist. Diese Spannung wird über den Basis-zu-Emitter-Kontakt des RF- Transistors über die Zwischenschaltung eines Siliziumwiderstandes mit einem positiven Temperaturkoeffizienten angelegt. Die Diode und der Siliziumwiderstand sind zusammen verkapselt bzw. in einer Baugruppe, um auf einer Wärmesenke gemeinsam zu dem Transistor aufgebaut zu werden, wodurch er für temperaturabhängige Änderungen von VBE und HFE kompensiert ist.
Die Erfindung stellt eine Vorspannungseinrichtung zur Verfügung, die in thermischem Kontakt zu einer PF-Einrichtung steht, um die PF-Einrichtung, die in quasi-linearen Betriebsarten betrieben wird, aktiv vorzuspannen. Die Vorspannungseinrichtung stellt eine Stromquelle mit niedriger Impedanz mit einem Vermögen für hohe Ströme für die Basis der PF-Einrichtung zur Verfügung. Die Vorspannungseinrichtung enthält drei Transistoren. Die Basis des zweiten Transistors ist an die Basis des ersten Transistors angeschlossen und der Kollektor des zweiten Transistors ist an den Emitter des zweiten Transistors angeschlossen, um seinen Widerstand von der Basis zum Emitter zu verringern. Die Basis des dritten Transistors ist an den Emitter des zweiten Transistors angeschlossen, und der Kollektor des dritten Transistors ist an den Emitter des dritten Transistors angeschlossen, um seinen Widerstand von der Basis zum Emitter zu verringern. Das Ergebnis der Verringerung der Widerstände von der Basis zum Emitter des zweiten und des dritten Transistors lautet, daß sie etwas eher, bevor die RF-Einrichtung auf ihren Ruhepunkt vorgespannt ist, eingeschaltet werden.
Die Erfindung ist am besten aus der folgenden, im einzelnen dargelegten Beschreibung zu verstehen, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Darstellungen gelesen wird, in denen:
Fig. 1a ein Schaltdiagramm einer Vorspannungseinrichtung in ihrer grundlegenden Konfiguration ist;
Fig. 1b eine schematische Darstellung von Fig. 1 ist;
Fig. 2 eine Darstellung der Diamant-Matrix-Architektur (diamond matrix architecture) ist, die zum Prozessieren eines der Transistoren in Fig. 1a verwendet wird;
Fig. 3 eine Darstellung der interdigitierten Architektur ist, die zum Prozessieren von zweien der Transistoren in Fig. 1a verwendet wird;
Fig. 4a eine dreidimensionale Darstellung der Schaltungsplatine zeigt, auf der die Vorspannungseinrichtung und eine RF-Einrichtung aufgebaut werden;
Fig. 4b eine Seitenansicht nach Fig. 4a mit Pfeilen zeigt, die die thermische Übertragung von dem Platz der RF-Einrichtung zu dem Platz der Vorspannungseinrichtung darstellt;
Fig. 5 die Vorspannungseinrichtung nach Fig. 1 zeigt, die zu Vorspannungszwecken an eine RF-Einrichtung angeschlossen ist;
Fig. 6a eine Funktionskurve der Temperatur gegenüber der Spannung für die Vorspannungseinrichtung nach Fig. 5 zeigt;
Fig. 6b einen Puhestrom zeigt, der der RF-Einrichtung während der in Fig. 6a gezeigten Zustände bzw. Bedingungen zugeführt wird;
Fig. 6c einen Vergleich zwischen der Basis-zu- Emitter-Kennkurve eines Kompensationstransistors (Diode) gegenüber der einer herkömmlichen RF-Einrichtung für hohe Ströme zeigt;
Fig. 6d einen ähnlichen bzw. gleichen Vergleich zu Fig. 6c bei niedrigem Strom zeigt, wobei die spiegelartige Nachführfähigkeit der Vorspannungseinrichtung veranschaulicht wird;
Fig. 7a die Vorspannungseinrichtung nach Fig. 1a in ihrem grundlegenden Aufbau zeigt;
Fig. 7b eine alternative Ausführungsform der Vorspannungseinrichtung nach Fig. 7a zeigt, die verändert ist, um gegenüber einer Umkehrspannung zu schützen;
Fig. 7c eine alternative Ausführungsform der Vorspannungseinrichtung nach Fig. 7a zeigt, die abgeändert ist, um eine größere Ausgangsleistung zur Verfügung zu stellen;
Fig. 7d eine alternative Ausführungsform der Vorspannungseinrichtung nach Fig. 7a zeigt, die abgeändert ist, um einen Push-Pull- oder Zweistufenbetrieb zur Verfügung zu stellen;
Fig. 7e eine alternative Ausführungsform der Vorspannungseinrichtung nach Fig. 7a zeigt, die für eine höhere Gesamteffizienz und -empfindlichkeit abgeändert ist.

A. Definitionen

Innerhalb dieser Beschreibung haben die folgenden Ausdrücke oder Redewendungen die entsprechenden Definitionen:

RF-Einrichtungen. RF-NPN-Bipolartransistor

Quasi-lineare Betriebsarten. Betriebsarten des Betriebes, während dem der Leitungswinkel in einer allgemeinen bzw. gemeinsamen Emitterkonfiguration auf oder zwischen 180º und 360º fällt. Auf diese Betriebsarten wird allgemein als die Klassen AB&sub1;, AB&sub2; und B Bezug genommen.

B. Überblick

Die Vorspannungseinrichtung 15, wie sie in Fig. 1a gezeigt ist, ist eine integrierte Schaltung (IC) als Einzelbaustein, bestehend aus drei speziell prozessierten Transistoren. Die Vorspannungseinrichtung 15 stellt eine herausragende Stromquelle mit niedriger Impedanz mit einer hervorragenden thermischen Nachführung für eine RF-Einrichtung zur Verfügung, die bei quasi-linearen Betriebsarten bzw. Modes arbeitet.
Die Vorspannungseinrichtung 15 ist dazu in der Lage, einen Strombereich (von Nanoampere bis Ampere) zu dem Basisanschluß einer PF-Einrichtung zuzuführen, ohne ihre Fähigkeit zu beeinträchtigen, die Basis-Emitter-Spannung Vbe der PF-Einrichtung nachzuführen. Einige potentielle nachteilige Auswirkungen, die durch die ausgewählten Architekturen und das spezielle Prozessieren der Transistoren in der Vorspannungseinrichtung 15 minimiert worden sind, erscheinen typischerweise wegen dem internen Widerstand eines Transistors, der nicht nur seine Fähigkeiten bezüglich des Stroms begrenzt, sondern auch (im Verhältnis zu jenen der RF-Einrichtung) die Einschaltcharakteristiken der Kompensationstransistoren stört bzw. verzerrt.
Die Vorspannungseinrichtung 15 stellt diesen Strombereich zur Verfügung, während sie Änderungen in dem Vbe der RF-Einrichtung im Hinblick auf die Temperatur genau nachführt. Spannungsänderungen treten aufgrund einer intrinsischen Charakteristik sämtlicher Silizium-PN-Kontakte auf, die nur leicht von Einrichtungstyp zu Einrichtungstyp variieren, was heißt, daß die PN-Kontaktspannung um 2 bis 2,5 Millivolt pro Anstieg um 1ºC abfällt. Die sich ändernde Vbe veranlaßt den Betriebspunkt der RF-Einrichtung zu driften und, falls sie ungenau durch die Vorspannungseinrichtung nachgeführt wird, wird wahrscheinlich die RF-Einrichtung dazu veranlassen, in ein thermisches Fortlaufen einzutreten, was zu einer katastrophalen Fehlfunktion der Einrichtung führt.
Folglich setzt die Vorspannungseinrichtung 15 eine aktive Vorspannungstechnologie ein, um ein thermisches Fortlaufen zu verhindern, die dazu in der Lage ist, die Änderung von Vbe (mit der Temperatur) für die RF-Einrichtung genau nachzuführen, während die Stromanforderungen der RF- Einrichtung sowohl in den Schalt- als auch den Nicht- Schalt-Betriebsarten erfüllt werden.
Für eine nichtschaltende RF-Einrichtung tritt ein thermisches Davonlaufen auf, wenn die Basis-Vorspannungszuführspannung zu der RF-Einrichtung konstant bleibt, falls das Basis-Emitter-Kontaktpotential in Peaktion auf ein Ansteigen der Temperatur abfällt. Da die Kontaktpotentialdifferenz abfällt, wird es ermöglicht, daß ein ansteigender Kollektorstrom für die RF-Einrichtung fließt, was durch die wachsend überlastete Basis bestimmt wird. Ein Zyklus wird erzeugt, falls der angestiegene Kollektorstrom die Anschlußtemeratur dazu veranlaßt, anzusteigen und entsprechend wird die Basis wirksam übermäßig als ein Ergebnis der konstanten Basis-Vorspannungszuführspannung belastet. Der Zyklus ermöglicht es dem Kollektorstrom, exponentiell anzusteigen. Möglicherweise zerstören hohe Schmelzströme die Einrichtung, wobei folglich der Zyklus endet.
Für eine schaltende RF-Einrichtung kommt die obige Beschreibung mit einigen zusätzlichen Anliegen. Zunächst sollte die Vorspannungseinrichtung eine ausreichend niedrige Quellenimpedanz bzw. Vorwiderstand der Quelle haben, um hohe Pegel eines Basisstroms hervorzubringen (die mit wachsenden RF-Betriebspegeln ansteigen), ohne die Pegulierung des Vorspannungspunktes des RF-BJT's zu verlieren.
Zum zweiten muß die Vorspannungseinrichtung Änderungen der Kontakttemperatur der RF-Einrichtung erfassen und die Änderung in dem Vbe an einem beliebigen Punkt während des RF-Zyklus, wie auch während Änderungen der Amplitude des RF-Signals kompensieren.
Und zum dritten kann die Vorspannungseinrichtung nicht auf Gleichrichtungseffekte des Basis-Emitter-Kontakts der RF-BJT, während der die entwickelte negative Spannung der positiven Vorspannung zuwiderläuft, ansprechen bzw. empfindlich sein, die dazu neigt, den Vorspannungspunkt der RF-Einrichtung herabzusetzen.
Das genaue Nachführen der Basis-Emitter-Spannung einer RF-Einrichtung, während eine Stromquelle mit niedriger Impedanz zur Verfügung gestellt wird, sind für Konstrukteure wichtige Merkmale, die eine maximal-lineare Funktion, Stabilität, leicht zu steuernde Betriebspunkte, eine insgesamt quasi-lineare Verstärkerzuverlässigkeit und eine hohe Wirksamkeit des Systems erfordern. Zusätzlich zu diesen gewünschten Eigenschaften erfordert die Vorspannungsinrichtung aufgrund ihrer Prozessierung und Anordnung bzw. Verkapselung einen minimalen Platinenbereich bzw. -raum und eine minimale Anzahl an Trageinrichtungen.

B. Aufbau

Wie in Fig. 1a zu erkennen ist, weist die Vorspannungseinrichtung 15 in ihrer grundlegenden Konfiguration drei Transistoren 20, 22 und 24 auf. Die Transistoren 22 und 24 sind in Serie angeschlossen und sind die kompensierenden Transistoren. In der beispielhaften Ausführungsform der Vorspannungseinrichtung 15 sind sämtliche Verbindungen bzw. Anschlüsse zwischen den Transistoren unter Verwendung von 0,002" O.D. Golddrähten hergestellt.
Der Kollektor 22c ist unmittelbar mit dem Emitter 22e des Transistors 22 verbunden. Und der Emitter 22e ist zusammen mit dem Kollektor 22c des Transistors 22 unmittelbar an die Basis 24b des Transistor 24 angeschlossen. Gleichermaßen ist der Kollektor 24c unmittelbar an den Emitter 24 des Transistors 24 angeschlossen.
Das unmittelbare Anschließen der Kollektoren 22c und 24c der beiden Transistoren an ihre jeweiligen Emitter 22e und 24e zusammen mit bestimmten Prozessierungsmerkmalen, die unten beschrieben sind, ergeben in wirksamer Weise zwei herausragend niedrig einschaltende Seriendioden 26 und 28 (siehe Fig. 1b) . Folglich kann durch die Verringerung des Widerstands von jeder effektiven Seriendiode 26 und 28 eine Kennkurve für jede Diode erzielt werden, wie in den Fig. 6c und 6d zu erkennen ist, die die Charakteristiken der RF-Einrichtung bei noch niedrigeren Spannungen spiegelt.
Das in den Fig. 6c und 6d dargestellte Verhältnis ist vorteilhaft, weil die Dioden 26 und 28 bei einer Spannung einschalten, die etwas niedriger ist als die Spannung, die erforderlich ist, um eine PF-Einrichtung auf ihrem Puhepegel vorzuspannen Wie in Fig. 6c und 6d zu erkennen, beträgt die Spannungsdifferenz näherungsweise 0,05 bis 0,1 Volt. Dies stellt sicher, daß beide Einrichtungen, die Vorspannungseinrichtung 15 und die RF-Einrichtung, bei spiegelnden Punkten entlang ihrer Einschaltkurven gleichzeitig betrieben werden. Die Differenz zwischen den beiden Kurven ist das Ergebnis der kompensierenden Transistoren 22 und 24, die bei zwei Stufen der Verstärkung vor der RF- Einrichtung angeordnet sind, und ist ein Schlüsselmerkmal für die Gesamtfunktion der Vorspannungseinrichtung 15.
Der Kollektor 20c ist an einen Anschlußknoten 30 angeschlossen. Die Basis 20b und die Basis 22b sind beide an den Anschlußknoten 32 angeschlossen. Der Emitter 20 führt zum Anschlußknoten 34 und der Emitter 24e führt zum Anschlußknoten 36. Die Anschlußknoten 30, 32, 34 und 36 sind über Golddrähte an die Leiter des IC-Bauelements angeschlossen und sind folglich von außen zugreifbar.
Die Basis 22b und der Emitter 22e, die parallel zu der Basis 22b und dem Kollektor 22c sind, bilden den ersten PN-Kontakt, der eine angenäherte Vorspannungsabbruchspannung in Vorwärtsrichtung von 0,7V (Vfbe) aufweist. Die Basis 24b und der Emitter 24e, die parallel mit der Basis 24b und dem Kollektor 24c sind, bilden den zweiten PN-Kontakt, der ebenfalls eine angenäherte Vorspannungszusammenbruchsspannung in Vorwärtsrichtung von 0,7V hat. Folglich beträgt der Gesamtspannungsabfall von der Basis 22b zu dem Emitter 24e näherungsweise 1,4V. Es sollte vermerkt werden, daß der Gesamtspannungsabfall tatsächlich aufgrund des herabgesetzten Widerstandes der Einrichtung etwas niedriger ist, der von der parellelisierten Kontaktschaltung und bestimmten Prozessierungstechnologien stammt.
Da parallelisierte Kontakte von Transistoren 22 und 24 verwendet werden, kann die Schaltung nach Fig. 1a schematisch wie in Fig. 1b dargestellt werden, wo die parallelen Kontakte des Transistors 22 der Diode 26 entsprechen und die parallelen Anschlüsse des Transistors 24 der Diode 28 entsprechen.
In der beispielhaften Ausführungsform der Vorspannungseinrichtung 15 ist der Transistor 20 speziell prozessiert und ausgewählt, um in einer Emitterfolgeschaltung zweckmäßig zu arbeiten, wobei er eine extrem niedrige Quellenimpedanz hat, wie es von einer idealen Stromquelle gefordert wird. Der Transistor 20 weist einen inneren Widerstand von näherungsweise 100 Milliohm und eine Hfe von 35 auf.
Die obere Pegelmaske des Transistors 20 setzt eine herkömmliche Diamant-Matrix-Architektur ein, wie sie in Fig. 2 zu sehen ist, und besteht aus einer hochschmelzenden bzw. hochwiderstandsfähigen Goldmetallisierung und großen Verbindungs- bzw. Bond-Kontaktfleckenbereichen für die Golddrahtverbindung. Verbindungsbereiche sind durch "E" für Emitteranschlüsse und "B" für Basisanschlüsse bezeichnet. Der Kollektoranschluß ist für diese Art von RF-Transistor die gesamte Unterseite (nicht gezeigt), die aus einer Trennmetallschicht aus Wolfram besteht, die es ermöglicht, daß Gold auf den Wafer bzw. die Scheibe aufgetragen bzw. aufgalvanisiert wird. Das zweischrittige Verfahren bezieht ein Sputtern bei hoher Spannung des Trennmetalls bzw. des Barrieremetalls auf das Siliziumsubstrat ein, welches die sehr poröse Goldrückseite davon abhält, in das Silizium hineinzudiffundieren, wobei folglich zuvor erzeugte Kontakte zerstört würden. Das Gold wird dann auf das Barrieremetall unter Verwendung üblicher Techniken aufgalvanisiert. Die rückseitige Goldmetallisierung ermöglicht es, den vervollständigten Transistorquader bzw. -chip oder -bauteil eutektisch an die Goldmetallisierung innerhalb des Bauteils anzusetzen.
Die obigen Metallisierungsschritte folgen zahlreichen Prozessierungsschritten bzw. Verfahrensschritten, die photolithographische Techniken einbeziehen, um Basis- und Emitterbereiche aus Schichtmasken auf dem anfänglichen Substrat zu entwickeln (Kollektorbereich vom N-Typ) . Dies wird durch Belichtung von Photoresist bzw. Photolack in die Tat umgesetzt&sub1; der es ermöglicht, bestimmte Bereiche beizubehalten, während andere weggeätzt werden. Die Maskierungsschichten werden in Folge verwendet, um die Basis- und Emitterbereiche auszubilden, wobei nach dem Ätzen eine P- oder N-Typ-Dotierung (beziehungsweise) mit bestimmten Konzentrationspegeln eingeführt wird. Nachdem Kontakte zu den Basis- und Emitterbereichen durch die isolierenden Oxidbarrieren hindurch ausgebildet sind, vervollständigen Anschlüsse an die oberen Metallschichten die Herstellung der Transistoren. Dies trifft sowohl für NPN- als auch PNP-BJTS zu; die beispielhafte Ausführungsform der Vorspannungseinrichtung 15 setzt jedoch NPN-BJTS ein.
Einige Unterscheidungskennzeichen der Vorspannungseinrichtung 15 sind in der Geometrie des Transistors 20 belegen, während andere an bestimmten Punkten während der Herstellung der Transistoren 20, 22 und 24 eingeführt werden. Die Geometrie des Transistors 20 wurde wegen ihrer hohen Emitterperipherie insbesondere für die hohe Anzahl von Basis-Emitter-Kontakten über den Chip ausgewählt, was eine niedrige Quellenimpedanz bzw. -scheinwiderstand und folglich ein Potential für einen hohen Strom zur Verfügung stellt.
Zusätzlich wurde die Diffusion des Emitters in den Basisbereich insbesondere für einen niedrigen Spannungsabfall (Vfbe) in Vorwärtsrichtung durchgeführt, was zusätzlich die Impedanz bzw. den Scheinwiderstand durch Herabsetzung des internen Widerstandes des Kontakts verringert. Auch ist die Basisdiffusion für diesen Chiptyp besonders groß (d.h. hoher Basisbereich) und weist einen breiten Verarmungsbereich auf. Dies überträgt sich zu einer innewohnenden Stabilität selbst bei niedrigen Frequenzen, indem die Wahrscheinlichkeit von Oszillationen verringert wird, wie auch das Hfe verringert wird, was einen größeren Fehlerspielraum ermöglicht, wenn die Vorspannungseinrichtung 15 eingestellt wird, um eine RF-Einrichtung passend vorzu spannen.
Schließlich enthält das Substrat (Basismaterial) des Transistors 20 dicke Epitaxie-Schichten mit hohem Widerstand, die dem Kollektorbereich eine hohe Abbruchs- bzw. Zusammenbruchsspannung vermitteln. Dies verringert die Lecks vom Kollektor zum Emitter (die dazu neigen, dem RF- Transistor Vorspannung zu übermitteln), wobei folglich der Betriebsspannungsbereich der Vorspannungseinrichtung 15 erstreckt wird. Tatsächlich ist die Zusammenbruchsspannung groß genug, um es der Vorspannungseinrichtung 15 zu ermöglichen, bei der üblichen Betriebsspannung heutiger linearer RF-Transistoren zu arbeiten. Dies bietet Vorteile sowohl hinsichtlich der Verläßlichkeit als auch der Vielseitigkeit.
Bei der beispielhaften Ausführungsform der Vorspannungseinrichtung 15 ist die Herstellung der Transistoren 22 und 24 ähnlich zu der des Transistors 20, mit Ausnahme des unten beschriebenen.
Die Masken des oberen Niveaus der Transistoren 22 und 24 setzen eine herkömmliche interdigitierte Architektur ein, wie sie in Fig. 3 zu erkennen ist. Die Geometrie der Transistoren 22 und 24 ist wegen ihrer Fähigkeit zum thermischen Nachführen ausgewählt worden. Weil diese Architektur die in herkömmlichen RF-Einrichtungen verwendete nachahmt, wird die Fähigkeit der kompensierenden Transistoren 22 und 24 inhärent verstärkt, eine RF-Einrichtung zu kompensieren.
Dies geschieht aus verschiedenen Gründen. Zunächst ist die interdigitierte Geometrie dicht und symmetrisch, was für eine passende Stromteilung kritisch ist, die umgekehrt für eine optimale Kompensation erforderlich ist.
Zum zweiten werden die Basis-Emitter-Kennlinien der Transistoren 22 und 24 denen einer vorgegebenen RF- Einrichtung sehr ähneln, weil die Basis- und Emitterbereiche der Transistoren 22 und 24 geometrisch die gleichen sind, wie jene einer herkömmlichen RF-Einrichtung.
Zum dritten wird die angestrebte Last des Polysilizium-Emitters (oder der interne Widerstand) der Transistoren 22 und 24 unter Verwendung der gleichen Technik prozessiert, die für herkömmliche RF-Einrichtungen verwendet werden, obwohl der Pegel des Gesamtkontaktwiderstandes der Transistoren 22 und 24 aus den unten beschriebenen Gründen niedriger ist.
Die für die Transistoren 22 und 24 ausgewählte Geometrie beinhaltet auch eine große Anzahl von aktiven Bereichen, die große Mengen von Basis- und Emitterfingern bzw. -anschlüssen haben. Die Finger vergrößern die Emitter- Peripherie wesentlich und, wenn sie mit den parallelen Kontakten gekoppelt werden, steigern die Fähigkeit zur Bewältigung von Strom, wodurch der zweckmäßige Betriebsbereich der Vorspannungseinrichtung 15 erstreckt wird.
Zusätzlich zu der Geometrie sind bestimmte Prozessierungsabwandlungen für die Transistoren 22 und 24 wichtig, um eine optimale Kompensationscharakteristik zu erzielen.
Zunächst beginnt die Herstellung bzw. Prozessierung mit einem Grundmaterial mit niedrigem Widerstand (relativ zu dem Transistor 20 geringer), was sich auf niedrigere Kontaktzusammenbruchsspannungen überträgt. Dies bedeutet, daß sich die Kontakte bzw. Verbindungen, insbesondere der Basis-Emitter-Kontakt, der Transistoren 22 und 24 ähnlich verhalten, wie die einer herkömmlichen RF-Einrichtung, jedoch im allgemeinen bei etwas niedrigeren Spannung mit dem Zusammenbruch beginnen.
Zusätzlich wird der Emitter-Widerstand der Transistoren 22 und 24 angestrebterweise während des Last-Prozessierungsschrittes verringert, um Niederspannungs-Einschaltcharakteristiken sicherzustellen. Dies wird realisiert, indem die niedrigste Belastung verwendet wird, die notwendig ist, um eine Gleichverteilung des Stroms zwischen den aktiven Bereichen zu fördern.
Letztlich endet die übliche Transistortätigkeit, weil die Transistoren 22 und 24 in einer derartigen Weise angeschlossen sind (wie zuvor erörtert), daß die Basis- Kollektor-Kontakte bzw. -Verbindungen parallel zu den Basis-Emitter-Kontakten bzw. -Verbindungen sind (die effektiv zwei sehr niedrige Einschalt-Seriendioden 26, 28 bilden) . Dies bedeutet, daß das Hfe der Transistoren 22 und 24 im weiteren kein Anliegen ist, wobei folglich eine wesentlich einfachere Ionenimplantation von Dotiermitteln in die Basis- und Emitterbereiche während des Prozessierens ermöglicht wird. Dies verbessert die hohe Gesamtausbeute der Einrichtungen in bemerkenswerter Weise.
Die niedrige Einschaltcharakteristik der effektiven Seriendioden 26 und 28 ist für eine passende Kompensation einer RF-Einrichtung wichtig. Die Vorspannung, die in einem Verhältnis zu dem Vorspannungsstrom der Basis steht, der durch die Vorspannungseinrichtung 15 zu der RF-Einrichtung zugeführt wird, wird wahrscheinlich wegen des Hfe, das mit dem Transistor 20 verknüpft ist, größer sein als die Vorspannung an der Basis des Transistors 20. Folglich ermöglicht die niedrige Einschaltspannung der Seriendioden 26 und 28 es ihnen, die Einschaltkennkurve der RF-Einrichtung auf eine proportional niedrigere Spannung nachzuführen, wie es in den Fig. 6c und 6d zu erkennen ist. Dies stellt sicher, daß die Dioden 26 und 28 vollständig bei der Zeit eingeschaltet sind, zu der die RF-Einrichtung bei höheren Ruhepegeln vorgespannt ist, wodurch eine lineare Kompensation des [delta]Vbe innerhalb einer RF-Einrichtung bei sämtlichen Betriebspunkten zur Verfügung gestellt wird
Zusätzlich ermöglicht dies der Vorspannungseinrichtung 15, den Icq -Punkt selbst mit äußerst niedrigen Vorspannungspegeln nachzuführen, wie etwa jenen in dem Betriebsmode der Klasse B, wo die RF-Einrichtung beim Abschalten vorgespannt wird.
Die obigen Merkmale stellen Verbesserungen in sämtlichen Hauptfunktionsbereichen zur Verfügung, z.B. Linearität und Zwischenmodulationsverzerrung, Stufenverstärkung und Verstärkerstabilität. Da die Vorspannungseinrichtung 15 für einen geringen Stromverbrauch konstruiert ist, insbesondere wenn sie mit anderen Vorspannungstechniken für Transistoren verglichen wird, kann die Wirksamkeit des Systems dramatisch gesteigert werden.
Die Vorspannungseinrichtung 15 wird in einem einzelnen Bauelement bzw. Verkapselung zur Verfügung gestellt. Da eine wirksame Nachführung der Vorspannungseinrichtung 15 von einer genauen Erfassung der Temperatur der RF-Einrichtung abhängt, sollte das Bauelement thermisch leitend sein. Zusätzlich sollte das Bauelement in der gleichen thermischen Ebene angeordnet werden, und bevorzugt in unmittelbarer Nähe zu der RF-Einrichtung (bei der beispielhaften Ausführungsform von einer Vorspannungseinrichtung 15 liegt dieser Abstand näherungsweise innerhalb von 2-3 Inch von der RF-Einrichtung). Die Fig. 4a zeigt die thermisch leitende Aufbauebene 41, die die Plätze 37, 39 anzeigt, bei denen sowohl die Vorspannungseinrichtung 15 als auch die RF-Einrichtung beide jeweils festgelegt sind. Die Fig. 4b stellt unter Verwendung von Pfeilen die thermische Übertragung von dem Platz 39 der RF-Einrichtung zu dem Platz 37 der Vorspannungseinrichtung 15 dar.
Es sollte bemerkt werden, daß die Vorspannungseinrichtung 15, um so näher sie zu der RF-Einrichtung plaziert ist, umso schneller aufgrund der Änderungen der Temperatur und der Spannung kompensieren kann. Insbesondere ergibt die thermische Übertragung über einen anwachsend großen Abstand eine wachsende thermische Zeitkonstante, die zu der Zeit hinzuzufügen ist, die die Vorspannungseinrichtung 15 braucht, um innerhalb der thermischen Rückkopplungsschleife zu kompensieren. Dies bedeutet, daß die Einstellung des Vorspannungspunktes keine lineare Funktion im Hinblick auf die Temperatur sein wird, sondern stattdessen eine in einer Entfernung angeordnete Vorspannungseinrichtung 15 wahrscheinlich unterkompensieren wird, während sich die RF-Einrichtung aufheizt, und überkompensiert, wenn sich die RF-Einrichtung abkühlt. Dies ist als thermische Hysterese bekannt. Folglich ist es das Ziel, die Hysteresecharakteristik durch Minimierung des Abstandes zwischen der Vorspannungseinrichtung 15 und der RF-Einrichtung zu minimieren, wobei folglich die thermische Zeitkonstante verringert wird.
Bei der beispielhaften Ausführungsform der Vorspannungseinrichtung 15 enthält das Bauelement eine thermisch leitende Kupferbasis bzw. -grundkörper und/oder -flansch und einen nicht hermetisch gedichteten keramischen Deckel. Auch sollte die Aufstandsfläche des Bauelements in seiner Fläche ausreichend groß sein, so daß eine angemessene thermische Leitfähigkeit gewährleistet ist.

C. Verwendung und Betrieb

Es wird mit Fig. 1a fortgefahren, wobei in der Verwendung die Anschlußknotenverbindungen 30, 32, 34 und 36 in der folgenden Weise verwendet werden:
Der Anschlußknoten 30 ist die Zufuhr der positiven Spannung (+Vce). In der beispielhaften Ausführungsform einer Vorspannungseinrichtung 15 ist der Anschlußknoten 30 dazu in der Lage, bei beliebigen Vce der PF-Einrichtung von 5V bis 50V betrieben zu werden. Dies ist eine bemerkenswerte Steigerung des Bereichs im Verhältnis zu vorhandenen Einrichtungen.
Der Anschlußknoten 32 ist die Vorspannungseinstelispannung. Die Spannung sollte an diesem Knoten so ausgewählt werden, daß der Transistor 20 vorwärts vorgespannt ist. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß dies leicht mit einem variablen Widerstand in einer Rheostat-Konfiguration realisiert wird; und mit einfachen Berechnungen kann ein fester Widerstand permanent den Vorspannungspunkt einstellen.
Der Anschlußknoten 34 ist die Vorspannung der Basis. Dies ist der Ausgang der Vorspannungseinrichtung 15, der eine temperaturkompensierte Vorspannung für die RF- Einrichtung mit einer Fähigkeit bzw. einem Potential für dynamischen Strom zur Verfügung stellt. Diese Spannung wird berechnet durch Vfbe - [delta]Vbe.
Der Anschlußknoten 36 ist geerdet (oder an eine dritte Diode angeschlossen). Weil die thermische Nachführung der Vorspannungseinrichtung 15 von dem Erfühlen der Temperatur der RF-Einrichtung abhängig ist, ist die Stellung der Vorspannungseinrichtung im Verhältnis zu der RF- Einrichtung kritisch, was erfordert, daß sie in unmittelbarer Nähe sein muß. Jedoch können, wenn dies physikalisch aus mechanischen Gründen oder anderweitig unmöglich ist, zwei zusätzliche Dioden hinzugefügt werden, die zu der IC extern sind. Die erste Diode wird zwischen dem Transistor 20 und der RF-Einrichtung angeordnet, jedoch in der gleichen thermischen Ebene wie die Vorspannungseinrichtung 15. Es ist diese Diode, die nun dem Transistor 24 entspricht und durch diesen kompensiert wird. Die zweite Diode wird zwischen dem Transistor 24 und Erdpotential angeordnet, jedoch in der gleichen thermischen Ebene, wie die RF-Einrichtung. Es ist diese Diode, die nun dem Basis-Emitter- Kontakt bzw. -Verbindung der RF-Einrichtung entspricht und diesen kompensiert. Diese Diode kann kleiner und deshalb leichter nahe der RF-Einrichtung anzuordnen sein.
Die Fig. 5 zeigt eine RF-Einrichtung, die Vorspannungszwecken an eine Vorspannungseinrichtung 15 angeschlossen ist. Ein variabler Widerstand 40 wird zwischen den Anschlußknoten 30 und 32 angeschlossen. Der Emitter 20e des Transistors 20 ist an einen Induktor bzw. eine Drosselspule 44a angeschlossen, die die Funktion einer RF-Drossel durchführt. Der Induktor 44a wird dann an die Basis 42b der RF-Einrichtung 42 angeschlossen. Der Kollektor 20c des Transistors 20 wird an Vce wie auch der Induktor 44b angeschlossen, der ebenfalls die Funktion einer RF-Drossel ausführt. Der Induktor 44b wird dann an den Kollektor 42c der RF-Einrichtung 42 angeschlossen.
Im Betrieb sollte ein Benutzer den passenden Wert des Widerstandes 40 so auswählen, daß die RF-Einrichtung 42 ordentlich bzw. passend vorgespannt wird und im Hinblick auf die Temperatur ein Gleichgewicht erzielt wird. Obwohl es zahlreiche Wege zum Berechnen eines passenden Wertes für den Widerstand 40 gibt, wird eine kurze Beschreibung eines möglichen Verfahrens zur Verfügung gestellt:
Um den angemessenen Wert für den Widerstand 40 zu bestimmen, sind die Werte des Ruhestroms für die RF-Einrichtung 42 (Icq-rf), die D.C.-Stromverstärkung (Hfe-rf) der RF-Einrichtung 42 und die D.C.-Stromverstärkung (Hfe-bd) der Vorspannungseinrichtung 15, und die Quellenspannung (Vce) erforderlich.
Als nächstes wird der Basisstrom (Ib-rf) der RF- Einrichtung 42 berechnet: (Ibrf) = (Icq-rf)/(Hfe-rf). Bei der beispielhaften Ausführungsform wird (Ib-rf) durch die Vorspannungseinrichtung 15 bei näherungsweise 0,7V (Vbe-rf) zugeführt.
Als nächstes wird der Basisstrom (Ib-t20) für den Transistor 20 berechnet: (Ib-t20) = (Ib-rf)/(Hfe-bd). Bei der beispielhaften Ausführungsform ist (Hfe-bd) angestrebterweise niedrig (näherungsweise 30 bis 35), so daß dies in bezug auf die Veränderung von (Hfe-rf) unempfindlich ist, wie auch steuerbarere bzw. kontrollierbarere Werte für den Widerstand 40 erzwingt.
Als nächstes kann der Strom über die Seriendioden (Idio) näherungsweise (Ib-rf) sein. Dies ist aufgrund der Einschaltcharakteristiken der Dioden und der PF-Einrichtung. Darüber hinaus stellt ein ansteigender (Idio) eine saubere Nachführung der Vorspannung mit der Temperatur sicher und ermöglicht eine lineare Verschiebung des Vorspannungspunktes mit anwachsenden (oder abfallenden) RF- Treiberpegeln. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß das Betreiben auf dem "Knie" der Dioden-Einschaltcharakteristik eine verschlechterte thermische Nachführung und nichtlineare (Vbe-rf)-Spannungen im Hinblick auf (Ib-rf) ergibt. Diese Effekte können begrifflich betrachtet werden. Jedoch neigt die spezielle Prozessierung der kompensierenden Transistoren 22 und 24 dazu, den (Idio) der Vorspannungseinrichtung zu minimieren, wobei folglich (Idio) gleich (Ib-rf) eine mögliche, jedoch seltende Erscheinung wird. Zusätzlich ist der Betrieb auf dem Knie der Kennkurve der kompensierenden Transistoren 22 und 24 aufgrund der der Vorspannungseinrichtung 15 inhärenten Nachführmöglichkeiten weniger entscheidend.
Als nächstes wird (Iadj) berechnet: (Iadj) = (Idio) + (Ib-t20) . Dann wird der "Ein"-Widerstand der Seriendioden für die Ruhebedingungen bzw. -zustände berechnet: (Rdio) = (Vbe-dio)/(Idjo). In der beispielhaften Ausführungsform beträgt (Vbe-dio) näherungsweise 1,4V.
Letztlich kann der Wert des Widerstandes 40 berechnet werden: der Widerstand 40 ist gleich (Rtot) - Rdio), wobei (Rtot) gleich ist (Vce)/(Iadj), oder der Widerstand 40 gleich (Vce) - (Vbe-dio))/(Iadj ) ist.
Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß diese Gleichungen die Theorie des Betriebes darstellen. Da die meisten Parameter empirisch bestimmt werden und sich durch verschiedene Zustände bzw. Bedingungen und Einrichtungen dynamisch ändern, sind die aus diesen Berechnungen erhaltenen Ergebnisse angenäherte Werte. In der Praxis wird der Wert des Widerstandes 40 wahrscheinlich von 500 bis 15.000 Ohm reichen. Darüber hinaus wird eine verstärkte bzw. verbesserte Steuerung durch die Hinzufügung eines Widerstandes mit niedrigem Wert von dem Vbe-Ausgang der Vorspannungseinrichtung 15 zum Erdpotential zu Lasten der Systemeffizienz in die Tat umgesetzt. Der Anstieg des Gesamtstroms der Vorspannungseinrichtung verringert den Wert des Widerstandes 40, erhöht jedoch die Gesamt-Vorspannungsstabilität.
Wenn die RF-Einrichtung 42 zu arbeiten beginnt, steigt ihre Temperatur. Der Temperaturanstieg veranlaßt die Basis-Emitter-Spannung der RF-Einrichtung 42, mit einer Rate von 2 Millivolt/ºC abzufallen. Wenn die Basis-Emitter- Spannung abfällt, behält die RF-Einrichtung 42 ihre Ruhestromanforderungen bei. Falls die zu der RF-Einrichtung 42 externe Spannung entweder konstant gehalten wird oder die Basis-Emitter-Spannung der RF-Einrichtung 42 ungenau nachführt, kann die Fehlanpassung Umstände bewirken, die zu dem zuvor beschriebenen thermischen Weglaufen führen.
Weil es erforderlich ist, daß die Vorspannungseinrichtung 15 in der gleichen thermischen Ebene wie die RF-Einrichtung 42 ist, wenn die Temperatur ansteigt, heizen sich auch die Transistoren 22 und 24 auf (die theoretisch für die Transistoren 20 bzw. 42 kompensieren). Wenn ihre Temperaturen ansteigen, fallen ihre Basis-Emitter-Spannungen auch mit der gleichen Rate wie die des Transistors 20 und der RF-Einrichtung 42 ab. Dieser entsprechende Abfall der Spannung stellt sicher, daß die zu der RF-Einrichtung 42 externe Basisspannung die interne Basis-Emitter-Spannung nachführt, wobei folglich ein thermisches Weglaufen vermieden wird.
Zusätzlich fließt mehr Strom durch die Transistoren 22 und 24, wenn sie aufheizen, und weniger Strom durch die Basis des Transistors 20. Diese Verringerung des Basisstroms zum Transistor 20 stellt einen gleichbleibenden Ruhepegel des Stromflusses zu der Basis 42b der RF-Einrichtung 42 zur Verfügung; folglich wird der Stromfluß zur RF-Einrichtung 42 durch die Vorspannungseinrichtung 15 unter Verwendung der Temperatur der RF-Einrichtung 42 als einem Eingabeparameter reguliert. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß der Widerstand 40, der in Verbindung mit den Transistoren 22 und 24 als ein Spannungsteiler arbeitet, den Stromfluß von der Quelle zu der Basis des Transistors 20 etwas einschränkt.
Es sollte bemerkt werden, daß passende Überbrükkungs- und Filterungstechniken verwendet werden sollten, die dem Fachmann im Stand der Technik wohlbekannt sind, wenn eine RF-Einrichtung vorgespannt wird. Für diese Schaltung sind herkömmliche Überbrückungstechniken zufriedenstellend. Auch sollte eine zusätzliche Filterung in Betracht gezogen werden, wenn Leiter oder Anschlußkabel mit großer Länge verwendet werden.
Wie in Fig. 5 zu erkennen ist, stellen Kondensatoren 46a und 46b eine Filterung für die Schaltung zur Verfügung. In der beispielhaften Ausführungsform hat jeder Kondensator 46a und 46b näherungsweise 0,1 MikroF. Eine Hochfrequenzüberbrückung wird durch Kondensatoren 48a und 48b zur Verfügung gestellt. Und ein D.C.-Blockanpaßnetzwerk wird durch 50a und 50b vorgesehen.
Die Fig. 6a und 6b zeigen die Funktion der Vorspannungseinrichtung 15 in einem nichtschaltenden Zustand. Die Fig. 6a stellt das Potential der Vorspannungseinrichtung 15, eine Basis-Emitter-Spannung einer RF-Einrichtung aufgrund von Temperaturänderungen genau nachzuführen, dar. Und Fig. 6b stellt dar, daß, während die Basis- Emitter-Spannung nachgeführt wird, die Vorspannungseinrichtung 15 den erforderlichen Ruhestrom zuführt, um die RF-Einrichtung unter diesen Bedingungen passen vorzuspannen.

D. Alternative Ausführungsformen

Die Fig. 7a bis 7e zeigen schematische Darstellungen von mehreren Ausführungsformen, in denen die Vorspannungseinrichtung nach der Erfindung verwendet werden kann. Die Fig. 7a zeigt die grundlegende Konstruktion der Vorspannungseinrichtung 15, wobei diese Ausführungsform oben beschrieben worden ist.
Die Fig. 7b zeigt eine schematische Darstellung einer Vorspannungseinrichtung 15b, die zwei zusätzliche Transistoren 60 und 62 hat. Der Zweck des Transistors 60 ist es, einen Schutz vor einer Rückspannung bzw. einen Verpolungsschutz zur Verfügung zu stellen. Der Anschlußknoten 34 ist so an den Kollektor des Transistors 60 angeschlossen, daß irgendeine an dem Knoten 34 anliegende Spannung nun durch den Kollektor-Basis-Kontakt des Transistors 60 hindurchgeht, bevor er den Emitter-Basis-Kontakt des Transistors 20 erreicht. Obwohl dies den Scheinwiderstand bzw. die Impedanz der Quelle etwas erhöht, übersteigt die Kollektor-Basis-Zusammenbruchspannung (näherungsweise 50-70V) bei weitern die Emitter-Basis-Zusammenbruchsspannung (näherungsweise 5V), wobei folglich ein bemerkenswerter Schutz der Vorspannungsschaltung vor einer Verpolung bzw. Rückwärtsspannung zur Verfügung gestellt wird, die durch einen Kurzschluß oder andere unerwartete Bedingungen bzw. Zustände hervorgerufen wird.
Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß, weil der Basis-Kollektor-Kontakt zwischen dem Transistor 20 und einer RF-Einrichtung angeordnet ist, es dieser Kontakt erfordert, kompensiert zu werden, indem ein Basis-Kollektor-Kontakt- bzw. -Verbindung nach den zwei Seriendioden angeordnet wird, um eine genaue thermische Nachführung und Stromregulierung sicherzustellen. Wie in Fig. 7b zu erkennen ist, wird dies unter Verwendung des Transistors 62 getan.
Die Fig. 7c zeigt eine schematische Darstellung einer Vorspannungseinrichtung 15c, die einen zusätzlichen Transistor 20a parallel zu dem Transistor 20 zu dem Zweck aufweist, mehr Leistung zur Verfügung zu stellen. Der zusätzliche Transistor 20a stellt eine Vorspannungseinrichtung 15c mit einer zusätzlichen Leistungsverstärkung zur Verfügung, die es ermöglicht, näherungsweise die doppelte Leistung zur Verfügung zu stellen. Da die beiden Transistoren 20 und 20a parallel sind, ist es über die beiden Transistoren 22 und 24 hinaus nicht erforderlich (dargestellt als Dioden 26 bis 28), zusätzlich zu kompensieren. Der erste Transistor 22 kann für den parallelen Anschluß des Basis-Emitter-Kontakts bzw. -Verbindung des Transistors 20a ausreichend nachführen und kompensieren bzw. ausgleichen.
Die Fig. 7d zeigt ein schematisches Diagramm einer Vorspannungseinrichtung 15d, die einen zusätzlichen Transistor 21 und zwei zusätzliche Dioden 22a und 24a zu dem Zweck hat, um eine Vorspannungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, die in einer Gegentakt-Konfiguration arbeiten kann. Im wesentlichen weist diese Ausführungsform zwei grundlegende Konfigurationen Seite an Seite auf, die konstruiert sind, um es einer einzigen Vorspannungseinrichtung zu ermöglichen, zwei Seiten einer RF-Einrichtung zu regeln. Es sollte erfaßt werden, daß jeder der Anschlußknoten 32, 34 und 36 mit der Ausnahme des Anschlußknotens 30 nun entsprechende Anschlußknoten 32a, 34a und 36a hat. Es sollte auch bemerkt werden, daß wegen der zusätzlichen Anschluß- bzw. Kontaktknoten ein Bauelement bzw. eine Baugruppe mit mindestens sieben Leitern erforderlich wäre, wenn die Ausführungsform der Vorspannungseinrichtung 15d zu benutzen ist.
Die Fig. 7e zeigt eine schematische Darstellung einer Vorspannungseinrichtung ise, die einen zusätzlichen Transistor 19 zu dem Zweck hat, eine Vorspannungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine verstärkte Effizienz und Empfindlichkeit hat. Im wesentlichen fügt diese Ausführungsform den Transistor 19 in einer Darlington-Konfiguration mit dem Transistor 20 hinzu, um die Empfindlichkeit der Gesamtkonfiguration zu verstärken. Es ist verständlich, daß die Hinzufügung des Transistors 19 in die grundlegende Konfiguration auch bei den alternativen Ausführungsformen, die in den Fig. 7b bis 7d zu sehen sind, zur Verstärkung der Empfindlichkeit vorgenommen werden kann.
Obwohl die Erfindung hierin als eine integrierte Schaltung in Form eines Einzelbauelements zum Vorspannen einer RF-Einrichtung dargestellt und beschrieben worden ist, die bei quasi-linearen Betriebsarten arbeitet, ist es nichtsdestotrotz nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die gezeigten Einzelheiten zu beschränken.

Claims

1. Vorspannungseinrichtung (15), die in einem thermischen Kontakt zu einer RF-Einrichtung (42) ist, um die Basis (42b) der RF-Einrichtung (42), die in quasi-linearen Betriebsarten arbeitet, aktiv vorzuspannen, wobei die Vorspannungseinrichtung (15) eine Niederimpedanz-Stromquelle mit einem hohen Strompotential zu der Basis (42b) der RF- Einrichtung (42) zur Verfügung stellt, wobei die Vorspannungseinrichtung (15) dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aufweist:

einen ersten (20), zweiten (22) und dritten (24) Transistor, die jeweils einen Kollektor, einen Emitter und eine Basis aufweisen;

die Basis (22b) des zweiten Transistors (22) ist unmittelbar an die Basis (20b) des ersten Transistors (20) angeschlossen, und der Kollektor (22c) des zweiten Transistors (22) ist unmittelbar an den Emitter (22e) des zweiten Transistors (22) angeschlossen, um den Widerstand des zweiten Transistors (22) von der Basis zu dem Emitter zu verringern; und

die Basis (24b) des dritten Transistors (24) ist unmittelbar an den Emitter (22e) des zweiten Transistors (22) angeschlossen, und der Kollektor (24c) des dritten Transistors (24) ist unmittelbar an den Emitter (24e) des dritten Transistors (24) angeschlossen, um den Widerstand des dritten Transistors (24) von der Basis zum Emitter zu verringern,

wodurch der zweite (22) und dritte (24) Transistor bei einer Spannung einschalten, die einen Wert aufweist, der etwas geringer ist als die Spannung zum Vorspannen der RF- Einrichtung (42) zu ihrem Ruhepunkt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, in der der erste Transistor (20) eine Diamant-Matrix-Architektur aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, in der der zweite (22) und der dritte (24) Transistor jeweils eine interdigitierte bzw. ineinandergreifende oder verflochtene Architektur aufweisen.

4. Einrichtung nach Anspruch 31 in der der zweite (22) und der dritte (24) Transistor jeweils die niedrigste Last haben, die für eine im wesentlichen gleiche Stromaufteilung zwischen aktiven Bereichen erforderlich ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 41 in der der zweite (22) und der dritte (24) Transistor jeweils ein Grundmaterial mit niedrigerem Widerstand als der erste Transistor (20) verwenden.