KR790001694B1 - Monostable multivibrator circuit - Google Patents
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Abstract
Description
제 1 도 및 제 2 도는 본 발명에 사용하는 4단자 반도체 소자의 한 실시예의 설명에 따른 3단자 반도체소자의 두가지 실시예를 표시하는 단면도.1 and 2 are cross-sectional views showing two embodiments of a three-terminal semiconductor device in accordance with the description of one embodiment of a four-terminal semiconductor device used in the present invention.
제 3 도는 본 발명에 사용하는 4단자 반도체소자의 한 실시예를 표시한 단면도.3 is a cross-sectional view showing an embodiment of a four-terminal semiconductor device used in the present invention.
제 4 도는 제 3 도의 4단자 반도체소자의 특성 측정회로도.4 is a characteristic measurement circuit diagram of the 4-terminal semiconductor device of FIG.
제 5 도는 제 3 도의 4단자 반도체소자의 특성 곡선도.5 is a characteristic curve diagram of the four-terminal semiconductor device of FIG.
제 6 도는 본 발명의 한 실시예를 표시하는 회로도.6 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention.
제 7 도는 그의 동작 설명에 따른 특성 곡선도.7 is a characteristic curve diagram according to the operation description thereof.
제 8 도는 그의 동작 설명에 따른 파형도.8 is a waveform diagram according to the operation description thereof.
본 발명은 종래 두개의 농동소자를 사용하여 구성하던 단안정 회로를, 새로운 반도체소자를 사용하여 한개의 능동소자로 간단히 구성 하고져 하는 것이다.According to the present invention, a monostable circuit, which is conventionally constructed using two agricultural devices, is simply configured as a single active device using a new semiconductor device.
이하에 본 발명에 사용하는 4단자 반도체소자의 한 실시예에 대하여 설명 하지만, 이것은 종래의 바이폴러 트랜지스터에 비하여 전류 증폭율이 크고 포화 특성이 양호하며, 잡음이 낮고, 더우기 양 방향성을 갖는 바이폴러 트랜지스터이며, 본 출원인이 이미 제안한 특수 구성의 3단자 반도체 소자에 게이트를 설치 하므로서 구성한 것이므로 우선 그 3단자 반도체소자에 대하여 종래의 바이폴러 트랜지스터와 비교 하면서 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a four-terminal semiconductor device used in the present invention will be described. However, this bipolar transistor has a higher current amplification factor, better saturation characteristics, lower noise, and more bidirectionality than a conventional bipolar transistor. Since the transistor is configured by providing a gate in a three-terminal semiconductor element of a special structure proposed by the present applicant, the three-terminal semiconductor element will be described first, comparing with a conventional bipolar transistor.
바이폴러 트랜지스터의 특성 평가의 파라메터의 하나로서 사용 되는 hFE(에미터 접지전류 증폭율)는 α를 베이스 정지 전류 증폭율로 하면H FE (emitter ground current amplification factor), which is used as one of the parameters for evaluating the characteristics of a bipolar transistor,
로 주어진다. 이 α는Is given by This α is
로 주어진다. 단 α*는 콜렉터증폭율, β는 베이스 이송 효율, γ는 에미터 주입효율이다. 지금 NPN형 트랜지스터의 에미터 주입효율 γ에 대하여 생각하여 보면 이 경우 γ는Is given by Where α * is the collector amplification factor, β is the base transfer efficiency, and γ is the emitter injection efficiency. Now, considering the emitter injection efficiency γ of NPN transistor, in this case γ is
로 주어진다. 단 Jn은 에미터에서 베이스로 주입되는 전자에 의한 전류밀도, Jp는 베이스에서 에미터에 주입되는 정공에 의한 전류밀도다.Is given by Where J n is the current density by electrons injected from the emitter to the base, and J p is the current density by holes injected from the base to the emitter.
여기서 Jn및 Jp는 각각Where J n and J p are each
이므로Because of
여기서 Ln: 베이스내의 소수 캐리어의 확산거리Where L n is the diffusion distance of minority carriers in the base
Lp: 에미터내의 소수 캐리어의 확산거리L p : Diffusion distance of minority carriers in the emitter
Dn: 베이스내의 소수 캐리어의 확산거리D n : Diffusion distance of minority carriers in base
Dp: 에미터내의 소수 캐리어의 확산거리D p : Diffusion distance of minority carriers in the emitter
np: 베이스내의 평형 상태에서의 소수 캐리어농도n p : minority carrier concentration at equilibrium in the base
Pn: 에미터내의 평형 상태에서의 소수 캐리어농도P n : minority carrier concentration at equilibrium in the emitter
V : 에미터 접합에의 인가전압V: applied voltage to emitter junction
이다.to be.
그리고 에미터의 불순물 농도를 ND, 베이스의 불순물 농도를 NA로 하면은,로 치환할 수 있고, 또 Ln은 베이스폭 W로 제한하여, Ln=W로 되므로And if the impurity concentration of the emitter is N D and the impurity concentration of the base is N A silver, And L n is limited to the base width W so that L n = W.
이 된다. 확산정수는 캐리어의 이동도와 온도의 함수인데 여기서는 거의 일정 하다고 간주한다.Becomes The diffusion constant is a function of carrier mobility and temperature, which is considered to be nearly constant here.
상술한 각 식에서 명백한 바와 같이 바이폴러 트랜지스터에 있어서 그 hFE를 올리는데는 δ는 적은 편이 바람직하다.As is evident in each of the above-described equations, it is preferable that δ is smaller to raise the h FE in the bipolar transistor.
그러므로 종래의 일반적인 바이폴러 트랜지스터에 있어서는 δ를 적게 하기 위하여 에미터의 불순물 농도 ND를 충분히 크게 하고 있는 것이다.Therefore, in the conventional general bipolar transistor, the impurity concentration N D of the emitter is sufficiently large to reduce δ.
그런데 에미터의 불순물 농도를 충분히 크게, 예를 들면 1019원자수/cm3정도 이상으로 하면, 격자결함, 전위(轉位) 등이 생겨서 결정의 완전성을 얻을 수 있고, 에미터의 불순물 농도가 높으므로 베이스에서 주입된 소수 캐리어의 수명시간 τp가 짧아 지므로However, when the impurity concentration of the emitter is sufficiently large, for example, about 10 19 atoms / cm 3 or more, lattice defects, dislocations, and the like are generated, and crystal perfection can be obtained. High, shortening the life time τ p of the minority carrier injected from the base
에서 이 소수의 캐리어(정공)의 확산거리 Lp는 짧아 지고, (7) 식에서 명백한 바와 같이 그다지 δ를 적제 할수가 없고 주입효율 γ도 어느 정도 이상은 높아지지 않는다.The diffusion distance L p of this small number of carriers (holes) becomes short, and as shown in Eq. (7), δ cannot be loaded very much and the injection efficiency γ does not increase to some extent.
그러므로 이와 같은 결점을 회피하는 것으로서 특수 구성의 3단자 반도체소자가 제안 되었다. 이 반도체소자의 한 예를 제 1 도를 참조하여 설명한다.Therefore, a three-terminal semiconductor device having a special configuration has been proposed to avoid such drawbacks. An example of this semiconductor element will be described with reference to FIG.
도시의 예는 NPN형 트랜지스터를 구성 할 경우이다. 이 경우, 반도체기판 S에 제1도전형, 즉 이예에서는 N형의 고비저항의 제1 반도체 영역인 에미터 영역(1)과, 여기에 인접하여 배치된 제2도전형, 즉 P형의 높은 비저항의 제2 반도체 영역인 베이스 영역(2)와, 여기에 인접하여 배치된 제1도전형 즉 N형과 같이 고비저항 제3 반도체 영역인 콜렉터 영역(3)이 설치된다. 제1 및 제2의 영역(1) 및 (2) 사이에 제1의 PN 접합 즉 에미터 접합 Je가 형성되고, 제2 및 제3의 영역(2) 및 (3) 사이에 제2의 PN 접합 즉 콜렉터 접합 Jc가 형성된다. 그리고 제1의 영역(1) 내에 접합 Je에 대향하여 접합 Je와의 거리가, 제2의 영역(2)에서 제1의 영역(1)에 주입되는 소수 캐리어(공정)의 확산거리 Lp보다, 작은 위치로 이 소수 캐리어 에너지 이상, 적어도 열에너지 이상의 전위장벽(7)을 설치한다.An example of the illustration is a case of configuring an NPN transistor. In this case, the semiconductor substrate S has a first conductivity type, that is, an
제 1 도의 예는 제1의 영역(1)내에 이것과 같은 도전형의 높은 불순물 농도의 영역(1a)를 설치하고 영역(1) 내에 L·H 접합 JH를 형성한 경우다.For a first degree is the case of installing the high impurity concentration region (1a) of a conductivity type such as this in the area of the (1) to form a L · J H H bond in the region (1).
그리고, 제1의 영역의 고농도 영역(1a)와 제2의 영역(2)와 제3의 영역(3) 위에는 각각 저항성으로 제1, 제2 및 제3의 전극, 즉 에미터, 베이스 및 콜렉터 간 전극(5e), (5b) 및 (5c)가 피착되고 각각 제1, 제2 및 제3의 단자 즉, 에미터, 베이스 및 콜렉터 단자 E, B 및 C가 도출된다.The first, second and third electrodes, namely the emitter, the base and the collector, are resistively on the
제1의 영역(1)의 고농도 영역(1a)을 제외한 부분은 그 불순물 농도를 1015원자수/cm3정도의, 충분히 낮은 농도를 선택한다. 제2의 영역(2)은, 1015내지 1017원자수/cm3정도로 선택된다. 또 제3의 영역(3)도 예를 들면 1015원자수/cm3정도로 제1의 영역(1)의 저농도 부분과 같은 정도로 선택된다.The portion except for the
그리고, 이와 같이 각 영역(1)(2) 및 (3)의 적어도 접합 Je및 Jc가 형성되는 부분의 불순물 농도가 낮은 것과 결정성에 우수 하다는데 따라 제 1 도의 영역(1)에 있어서의 소수 캐리어의 확산거리 Lp가 커진다.As described above, the impurity concentration of at least the portions where junctions J e and J c of the
또, (3a)는 제3의 영역(3)에 접합 Jc로부터 거리를 띄워 설치된 고불순물 농도의 저저항영역이고 (6)은 기판 S의 표면에 형성된 SiO2와 같은 절연층이다.(3a) is a low-resistance region of high impurity concentration provided at a distance from the junction J c in the
이 구성에 있어서 각 단자 E, B 및 C에 에미터접합 Je에 순방향 바이어스를 인가하고, 콜렉터 접합 Jc에 역방향 바이어스를 주는 전압을 인가한다. 이렇게 하면 트랜지스터 동작이 생긴다. 이 경우 베이스 영역 즉 제2의 영역(2)에서 에미터 영역 즉 제1의 영역(1)에 주입된 정공은 이 제1의 영역(1)의 불순물 농도가 낮은 것, 결정성이 좋은 것등에 의하여 그 수명이 길고 제1의 영역(1)에 있어서의 정공의 확산거리 Lp가 길어진다. 따라서 (6)식 및 (3)식에서 명백한 바와 같이 에미터 주입효율 γ를 크게 할수가 있게 된다. 그러나 이 확산거리 Lp를 크게 하여도 실제상 이 주입된 정공이 이 기판 표면에 달하여, 표면 재결합하여 버리는 등의 일이 있으면, 실질적으로 확산거리 Lp는 길어질 수가 없다. 그런데 상술한 구성으로는 전위장벽(7)이 에미터 접합 Je와 대향하여 확산거리 Lp보다 작은 간격을 가지고 배치되고 있으므로 표면 재결합은 적어 지고 확산거리 Lp는 충분히 크다고 생각된다.In this configuration, a forward bias is applied to the emitter junction J e to each terminal E, B, and C, and a voltage giving a reverse bias to the collector junction J c is applied. This results in transistor operation. In this case, holes injected from the base region, that is, the
이와 같이 전위장벽(7)이 설치되어 있는 것으로서 제2의 영역(2)에서 제1 영역(1)에 주입된 정공의 전류 성분 Jp를 적게 하는 효과가 있다. 즉 제1의 영역(1)에 있어서 L·H 접합 JH에서는 의사 페르미 준위의 차, 혹은 봉입(封入 : buildin) 전장이 생긴다. 이것이 소수 캐리어의 정공의 확산에 역방향으로 작용 하므로, 이 레벨이 충분히 클 경우는, 이 L·H 접합 JH에서의 정공의 농도 구배에 의한 확산전류와, 봉입 전장에 의한 드리프트 전류가 서로 상쇄 되므로 베이스에서 저농도 에미터를 통하여 주입되는 정공 전류 Jp를 적게 할수 있는 효과가 있다. 그리고 이 효과에 의하여, 에미터 접합을 통과하는 전류 성분중, 콜렉터에 도달하는 전자 전류의 비율이 높아 지고, (3)식에서 명백한 바와 같이 에미터 주입효율 γ의 값은 크게 되어 hFE가 높아진다.In this way, the
이 준위차(전위 장벽의 높이)는 정공의 에너지 이상, 적어도 열에너지 이상이어야 한다. 이 열에너지는, 거의 kT(단 k는 볼츠만 정수, T는 온도)에 가까워 지지만, 상술한 준위차는 0.1eV 이상인 것이 바람직하다.This level difference (potential barrier height) must be at least above the hole energy, at least above the thermal energy. The thermal energy is almost kT (where k is Boltzmann's constant and T is temperature), but the above-described level difference is preferably 0.1 eV or more.
이 전위의 천이 영역에 있어서는 정공의 확산 거리가 그 영역내에서 그쳐서는 안된다.In the transition region of this dislocation, the hole diffusion distance should not stop within the region.
즉 이천이 영역의 폭 보다도 정공의 확산거리 Lp가 큰 것이 요구된다. 제 1 도와 같은 L·H 접합의 경우에는 고불순물농도 영역(1a)의 불순물량 및 구배를 적당히 설정 하므로서 0.2eV의 전위 장벽을 설치할 수가 있다.In other words, it is required that the hole diffusion distance L p is larger than the width of the transition region. In the case of the L-H junction like the first diagram, a potential barrier of 0.2 eV can be provided by appropriately setting the amount of impurities and the gradient in the high
제 2 도는 특수 구성의 3단자 반도체소자의 다른 예이고 이것은 제1 영역(1) 내에 고불순물 농도의 영역(1a)를 설치하여 전위장벽(7)을 형성함과 동시에, 이 제1의 영역(1)에 제1의 접합 Je와 대향하여 PN 접합 Js를 형성하는 P형의 부가영역(4)를 설치한 경우이다. 이 경우에 있어서도 영역(1a)의 PN 접합 Js와 접합 Je와의 사이의 거리는 제1의 영역(1)에 있어서의 소수 캐리어의 환산거리 Lp보다 작게 선정한다. 즉 이 경우 제1의 영역(1)에 주입된 공정은 상술한 바와 같이 그의 확산거리가 크므로 부가영역(4)에 유효하게 도달하고, 이 P형의 부가영역(4)에 흡수된다. 그리고 부가영역(4)가 전기적으로 부동(浮動)일 경우는 그 전위는 정공의 증가에 따라 상승하고, 이 영역(4)와 제1의 영역(1)의 사이에 형성되는 PN 접합 Js는 거의 시등 전압까지 순바이어스 되고 정공이 제1의 영역(1) 내에 재주입된다. 이것으로 인하여 제1 영역(1)의 부가영역(4)의 근방의 정공의 농도가 상승한다.FIG. 2 is another example of a three-terminal semiconductor device having a special configuration. The
따라서 제1영역(1)의 접합 Je및 Js사이에 있어서의 정공의 농도 분포는 균일화 되어 구배는 완만해 지고, 제2영역(2)에서 제1영역(1)에의 확산전류 Jp는 작게 되는 것이다.Therefore, the concentration distribution of the holes between the junctions J e and J s of the
또 제 2 도에 도시된 예는 제2의 영역(2)와 같은 도전형의 부가영역(4)를 제2의 영역(2)에서 분리하여 설치한 경우 이지만, 어떤 경우는 이 영역(4)를 영역(2)에서 연속하여 연장 구성할 수도 있다.In the example shown in FIG. 2, the additional type 4 of the same conductivity type as the
또 상술한 설명으로는 제1 제2 및 제3의 각 영역(1)(2) 및 (3)을 각각 에미터, 베이스 및 콜렉터로서 동작시킨 경우 이지만, 이 3단자 반도체소자로서는 제2의 영역(2)를 중심으로 하여 그 양측의 제1 및 제3의 영역(1) 및 (3)이 서로 같은 정도의 낮은 불순물 농도로 하여 영역(2)에서 보아 대칭적 구조를 가지고 있으므로 제1 제2 및 제3영역(1)(2) 및 (3)를 각각 콜렉터, 베이스 및 에미터로서 동작 시키는 역방향 트랜지스터로서 사용 하여도 우수한 트랜지스터 동작을 한다. 즉 이 3단자 반도체소자는 정, 역 양 방향에 동작하는 트랜지스터로서 전기적으로 대칭성이 우수한 특성을 가진다.In the above description, the first, second, and
이 경우 역방향 트랜지스터에 관하여 보다 우수한 hFE특성 동을 얻으려며는, 기판 S의 주측면에 있어서의 표면 재결합도 회피하기 위해 제3의 영역(3)의 저저항 영역(3a)을 기판 S의 주측면에 연장하여 설치한다. 이 영역(3a)와 제2의 영역(2) 간의 거리를 각부에 있어서 제3영역(3)에 주입되는 소수 캐리어의 확산거리 보다 짧게 선정하여 영역(3)과 영역(3a)와의 사이에, 상기 소수 캐리어의 에너지 이상의 전위장벽을 설치한다.In this case, in order to obtain better h FE characteristic copper with respect to the reverse transistor, in order to avoid surface recombination on the main side surface of the substrate S, the low resistance region 3a of the
이러한 특수구성 3단자 반도체소자의 장점을 이하에 열거한다.The advantages of this specially constructed three-terminal semiconductor device are listed below.
(i) 전류 증폭율 hFE가 높고 3,000 이상으로 할 수가 있다.(i) The current amplification factor h FE is high and can be set to 3,000 or more.
(ii) hFE에분산도가 작다. 즉 종래 일반적인 바이폴러 트랜지스터에서는 에미터 주입 효율을 높이는데 에미터 영역의 농도를 충분히 높이는 것이다. 말하자면, 에미터 영역과 베이스 영역과의 그 접합 근방의 농도차에 의존 시키는 것이 었으므로 양 영역의 농도 등의 설정은 상관적으로 선정 되어야 한다.(ii) The dispersion degree of h FE is small. That is, in the conventional general bipolar transistor, the concentration of the emitter region is sufficiently increased to increase the emitter injection efficiency. In other words, since it depends on the concentration difference in the vicinity of the junction between the emitter region and the base region, the setting of the concentration of both regions should be correlated.
여기에 비하여 이 특수 구성의 3단자 반도체소자로서는 제1의 접합 Je에 대향하여 제1의 영역(1) 내에 전위 장벽을 형성 하므로서 제1의 영역에 주입되는 소수 캐리어의 전류 성분을 억제하여 에미터 주입 효율을 높이는 것이므로 제1 및 제2영역(1) 및 (2)는 제1영역(1)을 비교적 낮은 농도로 선택 할수 있다는 것을 말해 주고 상호간에 영향이 적고 영역(2)의 폭, 농도분포 등을 분산도가 없이 설계할 수 있고, 따라서 hFE의 분산도도 적어진다.On the other hand, the three-terminal semiconductor element of this special configuration forms an electric potential barrier in the
(iii) 또 표면 재결합의 영향을 회피 하므로서 이 hFE는 소전류시에 있어서도 높다.(iii) In addition, the h FE is high even at a low current because the effect of surface recombination is avoided.
(iv) 잡음이 적어진다. 즉 제1 및 제2 결합 Je및 Jc의 주요한 부분은 각각 저불순물 농도의 P형 및 N형 영역이 형성 되므로 결정 결함이 적은 것, 다시 예를 들면 제2의 영역(2)의 제2의 전극(5b) 부근의 불순물 농도를 높이므로서 트랜지스터로서의 에미터 베이스간 전류의 기판 표면에 따르는 횡 방향 전류를 적게 할 수가 있다. 따라서잡음을 작게 할수가 있다. 더우기 파열(burst) 잡음과잡음은 hFE가 높아도 감소된다. 또 베이스 분포저항 rbb'를 적게하면 신호원 임피던스가 낮은 경우에도 잡음은 적어진다.(iv) less noise. That is the second of the first and second engagement J e and J major part of c is determined less defects because each forming a P-type and N-type region of low impurity concentration, for example, the second region (2) of the back By increasing the impurity concentration near the electrode 5b, the lateral current along the substrate surface of the inter-emitter base current as a transistor can be reduced. therefore Noise can be reduced. Moreover, burst noise Noise is reduced even at high h FE . In addition, if the base distribution resistance r bb 'is reduced, the noise is reduced even when the signal source impedance is low.
(v) 또 hFE는 온도 특성이 좋다.(v) In addition, h FE has good temperature characteristics.
(vi) 정, 역 방향성 트랜지스터로서 대칭성이 우수하다.(vi) It is excellent in symmetry as a positive and reverse transistor.
(vii) 제1 및 제2의 접합 Je및 Jc의 근방의 불순물 농도가 낮으므로 정, 역 양방향성 트랜지스터로서의 BVBEO(콜렉터 개방 베이스-에미터간 내압)이 높다.(vii) the first and second junction J e and the impurity concentration in the vicinity of J c is lower forward and reverse BV BEO as a bi-directional transistor (open collector, the base-emitter breakdown voltage) is high.
(viii) 파워-트랜지스터로서 사용할 경우 에미터내의 분포 저항에 의하여 그 방출이 균일화 되므로 강도가 높다.(viii) When used as a power-transistor, the intensity is high because the emission is uniformed by the distribution resistance in the emitter.
(ix) 또 포화 특성이 좋다.(ix) Moreover, saturation characteristics are good.
(x) 주입 혹은 재주입을 행하는 부가영역(4)를 설치 할 때는 베이스의 등가적 저항이 적어진다. 또 상술한 각 예는 NPN형의 경우인데 종래의 일반적인 바이폴러 트랜지스터와 같이 PNP형도 가능한 것은 물론이다.(x) The equivalent resistance of the base decreases when the additional area 4 for injection or re-injection is provided. In addition, although each of the above-described examples is of the NPN type, of course, the PNP type is also possible as in the conventional general bipolar transistor.
그런데 상술한 특수 구성의 3단자 반도체소자의 제1 반도체 영역내에 반도체 제어 영역을 설치함과 동시에 여기에 관련한 제어전극(게이트)을 설치하여 구성한 4단자 반도체소자는 그 제어전극(게이트)에, 제어전압을 인가 하므로서 그 전류 증폭율을 변화시킬 수가 있다.However, a four-terminal semiconductor element constructed by providing a semiconductor control region in the first semiconductor region of the three-terminal semiconductor element of the special configuration described above and providing a control electrode (gate) associated therewith is controlled at the control electrode (gate). The current amplification rate can be changed by applying a voltage.
제 2 도에 표시한 3단자 반도체소자의 예에서는 부가 영역(4) 자체를 반도체 제어 영역으로 하고, 이로부터 제어전극(게이트)을 도출하며 4단자 반도체소자를 구성 하지만, 본 발명에는 사용 하지 않으므로 상세한 설명은 생략한다.In the example of the three-terminal semiconductor device shown in FIG. 2, the additional region 4 itself is used as the semiconductor control region, and the control electrode (gate) is derived therefrom to form a four-terminal semiconductor device. Detailed description will be omitted.
다음에 제 3 도를 참조하여 본 발명에 사용하기 적합한 4단자 반도체소자에 대하여 설명 하는데, 이것은 상술한 제 1 도의 3단자 반도체소자의 제1반도체영역(에미터 영역)의 일부(이것을 반도체 제어 영역으로 한다)와 용량적으로 결합되는 제어전극(게이트)을 설치하여 4단자 반도체소자를 구성한 것이다.Next, a four-terminal semiconductor element suitable for use in the present invention will be described with reference to FIG. 3, which is a part of the first semiconductor region (emitter region) of the three-terminal semiconductor element of FIG. And a control electrode (gate) coupled capacitively to form a four-terminal semiconductor device.
또 이 제 3 도에 있어서 제 1 도에 대응하는 부분에는 동일 부호를 부쳐서 중복 설명을 생략한다.In FIG. 3, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted.
제 3 도에 있어서는 제 1 도에 있어서의 제1반도체영역(에미터 영역(1)의 일부에 대향하여 소정의 두께(예를들면 수 100Å)의 절연층(게이트 절연층)(8) (이것은 절연층(6)과 같이 예를 들면 SiO2로서 형성되나 MOS형 전계효과 트랜지스터의 게이트 절연층에 대응하는 것이다)을 끼워 그 위에 Al 등의 금속층으로부터 소정 면적의 제어전극(게이트)(5g)이 피착형성 된다. 그리고 이 제어전극(5g)으로부터 제4의 단자로서의 게이트단자 G가 도출된다.In FIG. 3, the first semiconductor region (the insulating layer (gate insulating layer) 8) of a predetermined thickness (for example, several hundred microseconds) is opposed to a part of the
그리고 제1 반도체 영역91)의 표면에 제어전극(5g)에 대응하는 부분(9)이 반도체 제어 영역이다.The
그리고 이 4단자 반도체소자의 게이트 에미터 사이 즉 게이트 단자 G 및 에미터 단자 E 사이에 게이트 바이어스 전압을 주면 그 값에 따라 전류 증폭율 즉 에미터 접지 전류 증폭율 hFE가 아래로 철(凸)형을 이루고 그 철부 극소치에 대해 대략 축대칭적인 곡선상을 변화한다. 즉 이 제 3 도의 예에서는 에미터 단자 E에 대하여 부(負)의 바이어스 전압을 인가하면, 그 바이어스 전압의 소정 임계치 전압에서 정측의 범위로서는, 정방향으로 가는데 따라 제1반도체 영역(에미터영역)(1) 내의 일부, 즉 제어 영역(9)에 제 1 도의 전위 장벽(7)로서의 L·H 접합 JH와 같은 기능을 가진 축적층 CG가 형성된다. 이에 의하여 제2 반도체 영역(베이스 영역)(2)으로부터 제1 반도체 영역(에미터 영역)(1)에의 확산전류의 정공에 의한 전류밀도 Jp가 감소하고 그 결과 hFE가 증대한다. 또 그 바이어스 전압의 상기 소정 임계치 전압에서 부(負)측의 범위에서는, 부 방향에 가는데 따라 제1 반도체 영역(에미터영역)(1) 내의 일부, 즉 제어영역(9)에 반전층 IN이 형성되고 제 2 도의 부가영역(4)이 전기적으로 부동인 경우와 같이, 그 반전층 IN에서 제1 반도체 영역(에미터 영역)(1)에 정공이 재주입 되고 여기에 의하여 제2 반도체 영역(베이스 영역)(2)에서 제1 반도체 영역(에미터 영역)(1)에의 확산 전류의 정공에 의한 전류밀도 Jp가 감소하고, 그 결과 hFE가 증대한다.When the gate bias voltage is applied between the gate emitters of the four-terminal semiconductor device, that is, between the gate terminal G and the emitter terminal E, the current amplification factor, that is, the emitter ground current amplification factor h FE is lowered according to the value. It forms and changes approximately axially symmetrical curves with respect to the iron minima. That is, in the example of FIG. 3, when a negative bias voltage is applied to the emitter terminal E, the first semiconductor region (emitter region) goes in the positive direction as the range on the positive side from the predetermined threshold voltage of the bias voltage. In part (1), that is, in the
이, 제 3 도의 4단자 반도체소자를 제 4 도의 측정회로를 사용하여 측정한 특성곡선의 예를 제 5 도에 표시한다. 제 4 도에 있어서,는 이 4단자 반도체소자를 표시하고, 이 기호는 종래의 바이폴러 트랜지스터의 기호에 그 에미터와 평행하게 짧은 선을 추가하여 이것을 게이트로서 나타낸다. 제 4 도의 회로에서는 이 4단자 반도체소자를 에미터 접지형으로 한 경우이고, RL은 그 콜렉터부하저항, VCC는 콜렉터전원전압, IC는 콜렉터 전류, IB는 베이스 전류(정전류), VGE는 게이트 에미터간 전압을 각각 표시한다. 그리고 콜렉터 에미터간 전압 VCE=3(V), IB=(μA) 때의 게이트, 에미터간 전압(게이트 바이어스 전압) VGE(V)-콜렉터 전류 IC(μA) 에미터 접지 전류 증폭율 hFE특성 곡선을 제 5 도로 표시한다. 이 제 5 도의 곡선에 의하면, 게이트 바이어스 전압의 변화에 따라, 전류 증폭율 hFE가 아래로 철(凸)형을 이루고 그 철부 극소치(이 때의 게이트, 에미터간 전압이 상술한 임계치전압이다)에 대해 거의 축대칭인 곡선으로 변화할 수 있음을 알수 있다. 또 제 3 도의 제1 반도체 영역(에미터 영역)(1)의 두께를, 정공(주입 캐리어)의 확산거리 Lp보다 적게 선정 할 때는, 게이트 소오스간 전압 VGE가 임계치 전압에 거의 비슷한 경우로서 표면 재결합의 영향이 코게 되어 주입 캐리어(소수 캐리어)의 수명 시간이 짧아 지고, 여기에 의하여 hFE의 철(凸)부 극소치를 일층 적게 할 수가 있다.FIG. 5 shows an example of the characteristic curve of the four-terminal semiconductor device of FIG. 3 measured using the measuring circuit of FIG. In FIG. 4, Denotes this four-terminal semiconductor element, and this symbol adds a short line in parallel with the emitter to the symbol of the conventional bipolar transistor and represents it as a gate. In the circuit of Fig. 4, this four-terminal semiconductor element Is the emitter ground type, R L is the collector load resistance, V CC is the collector supply voltage, I C is the collector current, I B is the base current (constant current), and V GE is the voltage between the gate emitters. do. And gate when the collector-emitter voltage V CE = 3 (V), I B = (μA), the voltage between the emitters (gate bias voltage) V GE (V) -collector current I C (μA) emitter ground current amplification factor h The FE characteristic curve is shown at the fifth degree. According to the curve of FIG. 5, according to the change of the gate bias voltage, the current amplification factor h FE is convex downward and the convex minimum value (the voltage between the gate and emitter at this time is the threshold voltage described above). It can be seen that it can be changed into a curve which is almost axisymmetric about. When the thickness of the first semiconductor region (emitter region) 1 of FIG. 3 is selected to be smaller than the diffusion distance L p of the hole (injection carrier), the gate-source voltage V GE is almost similar to the threshold voltage. is scorching the influence of surface recombination is possible to reduce the carrier injection shorten the life time of (minority carriers), the ground floor of the iron h FE (凸) parts by minimal value herein.
상술한 제 3 도의 예는 NPN형의 경우인데 종래의 일반적인 바이폴러 트랜지스터와 같이 PNP형도 가능하다는 것은 물론이다.The example of FIG. 3 described above is of the NPN type, but of course, the PNP type is also possible as in the conventional general bipolar transistor.
이하에 제 6 도를 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명에 있어서는 에미터 콜렉터 베이스 및 게이트를 구비하고, 게이트, 에미터간에 주는 게이트 바이어스 전압의 변화에 따라 전류 증폭율이 아래로 철(凸)형된 그 철부 극소치에 대해 거의 축대칭인 곡선으로 변화하는 특성을 나타내는 4단자 반도체소자를 가지고 그 베이스에 일정 베이스 바이어스 전류가 흐르고 게이트에 저항기(15)를 끼워 전류 증폭율서 철부 극소치로 되는 게이트 바이어스 전압이 주어지고 게이트 및 콜렉터 사이에 콘덴사(14)가 주어져 이 게이트 및 콜렉터 사이에 콘덴사(14)가 접속되어 이루어 지고 베이스에 트리거 신호가 공급되고 콜렉터에서 다안정 출력이 얻어져서 단안정 회로가 구성된다. 이 4단자 반도체소자는 이 예에서는 NPN형이고 그 콜렉터가 부하 저항기(12)를 통하여 전원+B1에 접속되고 에미터가 접지되고 베이스가 바이어스용 저항기(11)를 통하여 전원+B1에 접속된다. -B2는 반도체 소자의 게이트, 에미터 간에 상기 소정의 게이트 바이어스 전압을 주는 전원이다. t1은 콘덴사(13)를 거쳐 반도체소자의 베이스에서 도출된 트리거(trigger) 신호의 입력단자이고, t2는 그 콜렉터에서 도출된 단안정 출력이 얻어지는 출력단자이다.An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In the present invention, an emitter collector base and a gate are provided. The current amplification rate is changed to an almost axisymmetric curve with respect to the iron minimum where the current amplification factor is concave down according to the change of the gate bias voltage applied between the gate and the emitter. 4-terminal semiconductor device exhibiting characteristics A constant base bias current flows through the base and a
제 7 도는 제 6 도의 반도체소자의 게이트, 에미터간 전압 VGE-에미터 접지 전류증폭을 hFE특성곡선을 표시하고, 같은 도면에 있어서 hFE1은 hFE의 철부 극소치 즉 최소치를 표시하고, 이때의 VGE는 -V1(이때는 V1〉0)이다. 또 VGE가 이 -V1보다 다시금 저하하여, hFE가 점점 증대하여 포화하기 시작한 곡선의 견부의 hFE가 hFE2로 된다. 그때의 VGE는 -V2(이 경우는 V2〉0)이다. 그리고 출력단자 t2의 출력전압(콜렉터전압)의 고전압 VH및 저전압 VL은 저항기(11), (12)의 저항치를 각각 RB, RL전원+B1의 전압을 VCC, 베이스 바이어스 전류를 IB로 하면 각각7 is a semiconductor device of FIG. The gate, emitter voltage V GE - the emitter grounding current amplification h FE h FE1 in the figure show a characteristic curve, and h FE is a minimum value of the convex portion that is shown the minimum value, and wherein the V GE is -V 1 ( At this time, V 1 > 0). In addition to V GE is again lower than the -V 1, h FE that h FE of the shoulder of the curve begins to increase more and more saturated and is in h FE2. At that time, V GE is -V 2 (in this case V 2 > 0). In addition, the high voltage V H and the low voltage V L of the output voltage (collector voltage) of the output terminal t 2 correspond to the resistance values of the
VH=VCC-hFE1·IB·RL V H = V CC -h FE1 · I B · R L
VL=VCC-hFE2·IB·RL V L = V CC -h FE2 · I B · R L
와 같이 표시된다. 단 VCC, VH, VL사이에서Is displayed as: Between V CC , V H , and V L
VCC VH》VL의 관계가 성립 하도록 저항기(11)(12)의 저항치 RB, RL이 선정된다.V CC The resistance value R B, R L of the
단안정 출력인 구형파의 시간 폭 T는 주로 전원+B1의 전압 VCC, 게이트, 에미터간 전압 -V2, 저항기(15)의 저항치 R, 콘덴사(14)의 용량 C에 의하여 결정된다.The time width T of the square wave as a monostable output is mainly determined by the voltage V CC of the power supply + B 1, the voltage between the gate and the emitter -V 2 , the resistance R of the
다음에 이 단안정 회로의 동작을 제 8 도에 따라 설명 하고져 한다.Next, the operation of this monostable circuit will be described with reference to FIG.
제 8a, b, c 도는 각각 입력단자 t1(베이스)에 공급되는 트리거 신호, 출력단자 t2(콜렉터)에서 얻어지는 출력신호 및 게이트 소오스간 전압 VGS의 각 파형을 표시한다.8a, b, and c show respective waveforms of the trigger signal supplied to the input terminal t 1 (base), the output signal obtained from the output terminal t 2 (collector), and the voltage V GS between the gate sources.
반도체소자의 베이스에 트리거 신호(정펄스)가 공급되면 콜렉터 전압은 거의 접지 전위가 되고 이 때문에Semiconductor device When the trigger signal (constant pulse) is supplied to the base of the
VGS는 VGS=-V1-(VH-0)V GS is V GS = -V 1- (V H -0)
=-(V1+VH)=-(V 1 + V H )
가 된다. 그리고 베이스에 공급되는 정펄스가 없어진 후에도 한참 동안은 콜렉터 전압은 VL(0)로 보지된다. 그리고 이 콜렉터 전압의 저하에 의하여 콘덴사(14)의 전하가 저항기(15)를 통하여 콘덴사(14)의 용량 C 및 저항기(15)의 저항치 R에 의하여 정해지는 시정수를 가지고 방전되고, VGS는 서서히 상승하고 VGS가 -V2를 통과하면 hFE가 하강하기 시작한다. 이에 따라 콜렉터 전압은 상승을 시작한다. 이 콜렉터 전압의 상승은 콘덴사(14)를 통하여 게이트에 정궤환 되고 VGE가 -V1에 도달하고, 콜렉터 전압(출력전압)은 처음의 VH(VCC)에 돌아 온다.Becomes And even after the constant pulse to the base disappears, the collector voltage will remain at V L ( 0) Due to the decrease in the collector voltage, the charge of the condensate yarn 14 is discharged through the
상술한 본 발명에 의하면 한개의 능동 소자를 사용하여 구성이 간단한 단안정 회로가 얻어지는 것이다.According to the present invention described above, a monostable circuit having a simple configuration using one active element is obtained.
Claims (1)
Priority Applications (1)
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KR7403983A KR790001694B1 (en) | 1974-11-04 | 1974-11-04 | Monostable multivibrator circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR7403983A KR790001694B1 (en) | 1974-11-04 | 1974-11-04 | Monostable multivibrator circuit |
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KR790001694B1 true KR790001694B1 (en) | 1979-12-08 |
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ID=19200613
Family Applications (1)
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KR7403983A KR790001694B1 (en) | 1974-11-04 | 1974-11-04 | Monostable multivibrator circuit |
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Country | Link |
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KR (1) | KR790001694B1 (en) |
-
1974
- 1974-11-04 KR KR7403983A patent/KR790001694B1/en active
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