KR790001060B1 - 출력 변환장치 - Google Patents

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KR790001060B1
KR790001060B1 KR7400113A KR740000113A KR790001060B1 KR 790001060 B1 KR790001060 B1 KR 790001060B1 KR 7400113 A KR7400113 A KR 7400113A KR 740000113 A KR740000113 A KR 740000113A KR 790001060 B1 KR790001060 B1 KR 790001060B1
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KR
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hole element
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KR7400113A
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아쯔오 야기
슈이찌 사또우
Original Assignee
모리다 아끼오
쏘니 가부시기가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

출력 변환장치
제1도는 본 발명의 출력변환장치의 회로도.
제2도 및 제3도는 호울소자의 1예를 나타내는 평면도 및 단면도.
제4도 및 제5도는 호울소자의 다른예를 나타내는 단면도 및 평면도.
종래 자기변환기로서 자기저항소자 및 호울소자가 실용화되어 있다. 특히, 호울소자는 자장에 대한 직전성 및 주파수특성이 우수한 까닭으로 여러가지 제품이 개발되여 있다. 소위 MOS구조를 이용한 호울소자는 실리콘 MOS 기술을 응용한 새로운 자기변환기로서 알려져 있고 저렴한 온도에 대하여 안정하다는 등의 이점을 갖는 반면, 실리콘의 표면 반전층에 있어서의 전도현상을 응용하기 위하여 InSb, InAs 등의 화합물 반도체로 이루어지는 호울소자에 비하여 본질적으로 감도가 낮은 결점을 갖고 있다. 또, 이와같은 MOS구조의 호울소자의 출력은 차동출력으로 되어 있고 차동증폭을 필요로하기 때문에 일반으로 응용하는 데에는 불편하였다.
본 발명은, 이러한 점에 비추어 호울소자의 출력을 절연 게이트형 전계효과 트랜지스터(이하 MOS 트랜지스터라 한다)로 되는 증폭회로로 증폭하고, 이용하기 쉬운 소정의 출력으로 취출할 수 있도록한 출력변환장치를 제공하려는 것이다.
즉, 본 발명에 있어서는 호울소자와 MOS트랜지스터로 되는 상기 호울소자의 출력전압의 증폭회로하고를 집적회로로서 형성하고 호울소자의 한쪽 단자를 전원에 접속하고 다른쪽 단자를 접지하는 동시에 호울소자의 바이어스 전류방향의 길이 L에 대하여 호울소자의 호울단자의 위치, 즉 전원단자로부터의 위치 X의 비 X/L를 증폭회로의 입력동작 레벨에 일치하도록 선정하여 구성하는 것이다.
다음에, 도면을 의거하여 본 발명의 1예를 설명한다.
제1도에 있어서, (1)은 호울소자(M1) 및 (M2)는 차동증폭기를 구성하는 제1의 MOS트랜지스터 및 제2의 MOS트랜지스터를 나타내고 호울소자(1)의 호울단자(h1) 및 (h2)는 각각 양 트랜지스터(M1) 및 (M2)의 게이트에 접속되고 또 호울소자(1)의 다른 한쌍의 한쪽단자 t1이 전원(2)에 접속되는 동시에 다른쪽의 단자 t2가 접지된다. 또, 트랜지스터(M1) 및 (M2)의 각각의 소오스는 서로 공통접속하여 레벨조정용의 저항기(Rs)를 통해서 접지되는 동시에 트랜지스터(M1) 및 (M2)의 드레인은 각각 그 한쪽 즉 트랜지스터(M2)측에 부하저항(RL)을 통해서 서로 전원(2)에 접속되고 더우기, 트랜지스터(M2)의 출력을 소오스 플로워형의 MOS트랜지스터(M3)를 통해서 취출된다. (3)은 출력단자, (4)는 어스단자이다.
이 경우 호울소자(1)로서는 제2도 및 제3도에 나타내는 바와 같이 MOS구조의 호울소자를 사용할 수 있다. 즉 예를 들어, N형의 실리콘 반도체기체(5)의 한면에 P형의 소오스영역(6) 및 드레인영역(7)을 형성하고 소오스영역(6) 및 드레인영역(7)간에 게이트 절연층(8)을 피착형성하는 동시에 게이트 절연층(8)및 드레인영역(7)상에 걸쳐 게이트전극과 드레인전극과를 공통으로한 전극(9)을 형성하고 또 소오스영역(6)에 소오스전극(10)을 형성하여, 각각 전극(9) 및 (10)부터 단자 t1및 t2를 도출한다. 한편 소오스 및 드레인방향과 직교하는 방향에 있어 채널부(11)를 끼고서 그 양측에 채널부에 연접하는 고농도의 P형영역(12)을 통해서 호울단자(h1) 및 (h2)를 도출하여 목적으로 하는 MOS구조의 호울소자(1)가 구성된다.
그리고 본 발명에서는 이러한 호울소자(1), MOS트랜지스터(M1) 및 (M2)로서 이루어지는 차동증폭기(差動增輻器) 및 소오스 플로워회로(M3)를 제1도의 점선으로 둘러싸인 부분을 포함한 집적회로로서 일체로 구성하는 것으로서, 제2도 및 제3도에 도시하지 않지만, 이들 MOS트랜지스터(M1)(M2)(M3)는 제3도의 기체(5)에 형성된다. 그리고 이 경우 호울단자(h1) 및 (h2)와, 트랜지스터(M1) 및 (M2)의 게이트외의 직결은 다음과 같이 행하는 것이다. 즉, MOS트랜지스터는 통상 1-2V의 드레시호울드(thres hold) 전압 Vth을 가지며, 본 발명에서는 호울소자(1)로부터의 호울 기전압(起電壓)을 증폭하기 위하여 이 MOS트랜지스터에 의한 차동증폭회로를 사용하는 것으로서, 이러한 회로를 동작하기 위하여는 드레시호울드전압이외에도 바이어스전압이 필요하다. 즉 이 바이어스전압은 최저 드레시호울드전압 Vth과, 소오스 바이어스전압 VS과 드레시호울드전압의 소오스 바이어스에 의한 변화 △Vth와의 화(和) Vth+VS+△Vth가 필요하다. 이 바이어스전압을 호울단자(h1) 및 (h2)가 갖는 바이어스전압과 애칭하도록 호울소자의 호울단자(h1) 및 (h2)의 패터언 즉 위치를 선정하는 것이 필요하게 된다. 즉 호울단자가 갖는 바이어스 전압은,
Figure kpo00001
으로 표시된다. 역기서 Vdd는 전원전압, X/L는 호울단자(h1) 및 (h2)의 위치 X의 소자(1)의 바이어스전류 방향의 길이, 즉 채널의 길이 L에 대한 비율이다. 따라서 호울단자(h1) 및 (h2)의 위치 X를 증폭회로에 필요한 바이어스전압이 되도록 즉 X/L를 증폭회로의 입력동작 레벨에 일치하도록 선정하여 호울단자 및 증폭회로를 직결하는 것이다.
더우기, 구체적 수치예로서는 P채널을 사용한 경우, 전원전압 Vdd=20V, 드레시호울드전압 Vth=-2V, X/L=0.383으로 할 수가 있고, 이때의 호울단자(h1) 및 (h2)에 있어서의 단자전압, 즉 바이어스전압은 자계가제로 (0)인때에 -3.86V로 되는 것이다. 그리고, 호울소자(1)로서는 MOS구조의 호울소자이외에, 제4도 및 제5도에 나타내는 바와 같은 집적회로화(集積回路化)가 가능한 호울소자를 사용할 수가 있다. 이것은, 예를 들어 N형 실리콘반도체기체(20)에 차동증폭회로를 구성하는 쌍의 MOS트랜지스터, 즉 P형의 소오스영역(21), 드레인영역(22) 및 게이트절연층(23)을 형성하고 각각에 전극(24),(25) 및 (26)을 형성하여서 이루어지는 MOS트랜지스터(M1)와 동일하게 P형의 소오스영역(21') 드레인영역(22') 및 게이트절연층(23')을 형성하고 각각에 전극(24')(25') 및 (26')을 형성하여서 이루어지는 MOS트랜지스터(M2)를 마련하여 그 표면전면에 SiO2와 같은 절연층(27)을 5,000Å 이상의 두께로 피착하고, 절연층(27)의 각각의 게이트전극(23) 및 (23')에 대응하는 일부를 제거한 후 절연층(27)의)표면에 InSb, InAs, GaAs 등과 같은 화합물반도체를 스패터(Spatter)증착 또는 기상성장법(氣相成長法) 또는 다른 방법으로서 피착형성하고, 호울소자(1)를 형성하는 것이다.
이 경우, 화합물반도체의 호울소자(1)의 호울단자(h1)(h2)는 스패터, 증착, 또는 기상성장에 의한 형성시에 집적 게이트전극(23) 및 (23')에 접속된다.
상술한 본 발명에 의하면, 호울소자(1)로부터의 호울기전압을 임력 임피이던스(impedance)가 매우 높은(1014Ω 이상) MOS트랜지스터의 게이트에 직결하여 전압증폭하도록 하고, 또, 그때에 호울소자(1)의 호울단자(h1) 및 (h2)의 위치 X를, 즉 환언하면 호울단자 위치X의 채널 길이 L에 대한 비 X/L를 증폭회로에 필요한 바이어스전압을 얻도록 선정하도록 하였으므로, 증폭회로의 영향을 호울소자에 전연 주지 않고 증폭할 수가 있고, 종래의 전류증폭에 비하여 소자의 출력의 자장의 존성이 직선적으로 되어 고주파 자장변화에도 완전히 추종한다.
또한, 차동증폭회로가 MOS트랜지스터이고, 호울소자(1)가 MOS구조 또는 반도체집적회로기체(20)위에 절연층(27)을 통해서 피착형성하는 구조이기 때문에 이러한 집적회로(IC)를 종래의 MOS집적회로의 제조공정이 그대로 이용할 수 있고, 저렴한 코스트화를 할 수 있다.
또한, 출력단자는 소오스 플로워로 해두면은 외부에서 다시 전류증폭을 간단하게 행할 수가 있다.

Claims (1)

  1. 본문에 상술하고 도면에 표시한 바와 같이 호울소자와, 절연게이트형 전계효과트랜지스터로 이루어지는 상기 호울소자의 출력전압의 증폭회로가 집적회로로 형성되고, 상기 호울소자의 한쪽의 단자가 전원에 접속되는 동시에 다른쪽의 단자가 접지되며, 상기 호울소자의 바이어스전류 방향의 길이 L에 대한 상기 호울소자의 호울단자의 상기 전원에 접속되는 단자로부터의 거리 X의 비 X/L를 상기 증폭회로의 입력동작 레벨에 일치하도록 선정하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 출력변환장치.
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