KR810001619B1 - 안정화 트랜지스터 증폭회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

안정화 트랜지스터 증폭회로

제1돋및 제2도는 각각 본 발명 회로의 일예를 도시한 접속도.

제3도는 제2도를 집적회로로 구성한 것을 도시한 단면도.

본 발명은 트랜지스터 증폭회로에 있어서 특히 간단한 구성으로서 온도변화에 관계없이 직류바이어스 전류가 일정하게 유지되도록 한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.

제1도에서 (1)은 증폭용 트랜지스터로서, 그 에미터는 m개의 D₁-D_m및 저항 R₁을 사이에 두고 기준전위점에 접속 즉, 접지되며, 베이스에는 저항 R₂의 일단이 접속되고, 저항 R₂의 타단에 입력 전류전압 E_B가 공급된다. 입력신호 S_i는 콘덴서(2)를 통하여 트랜지스터(1)의 베이스에 공급된다.

본 발명에 있어서는 저항 R₂를 소위 터널저항으로서 구성하고, 이것과 트랜지스터(1)를 공통의 반도체 기판상에 형성한다. 그리고 식

을 거의 만족하도록 회로정수를 선정한다.

단

이고, 여기서 V₁₀은 소정의 온도 T₀에 있어서의 저항 R₁의 양단전압, V₂₀은 소정의 온도 T₀에 있어서의 터널저란 R₂의 양단전압, KR₁은 저항 R₁의 온도계수, KR₂는 터널저항 R₂의 온도계수, K_H는 에미터전지 트랜지스터의 전류증폭율 h_FE의 온도계수, ΔE_B는 입력전압 E₀의 단위온도당 변화분, ΔV_BE는 트랜지스터(1)의 베이스 에미터 사이및 다이오드 D₁-D_m의, 즉 6N접합의, 순방향 강하전압 V_BE의 단위온도당 변화분이다.

실제로 다이오드 D₁-D_m은 제2도에 도시한 바와 같이 트랜지스터 T₁-R_m의 각각 베이스와 콜렉터를 직결하여 형성한다.

제3도는 제2도의 회로전체를 공통의 반도체 기판 상에서 집적회로로 형성한 경우를 도시한 것으로서 P형의 반도체기판(3)상에 N형 영역(1d)내지 (15)을 확산형성하고, 각 N형 영역(11)내지 (15)상에 P형 영역(21) 내지(25)를 확산형성하고, 다시 P형 영역(21)내지 (24)상에는 N형 영역(31) 내지(34)를 확산형성한다. 영역(1 2)(22) 및 (32)는 증폭용 트랜지스터(1)를 구성하는 것이며, 또 영역(21)는 터널 저항 R₂를 구성하는 것이다. 따라서 트랜지스터(1)의 베이스 영역을 전극(4)을 통하여 영역(21)의 한 단부에 접속하고, 전극(4)에 콘덴서(2)를 접속하기 위한 단자 t₁을 설치하고, 영역(21)의 타단부에는 전극(5)을 형성하여 이것에 입력직류전압 E_B를 공급하는 단자 t₂를 설치한다. 또 영역 (13),(23) 및 (33)과 영역 (14),(24) 및 (34)는 각각 트랜지스터 T₁, R_m즉 다이오드 D₁, D_m을 구성하는 것이다. 따라서 트랜지스터(1)의 에미터영역(32)와, 트랜지스터 T1의 콜렉터영역(13) 및 베이스영역(23)과를 전극(6)에 의해서 상호 접속하고, 마찬가지로 트랜지스터의 에미터영역(33)과 트랜지스터 T_m의 콜렉터영역(14) 및 베이스영역(34)를 전극(8)을 통하여 서로 접속한다. 다시 영역(25)을 저항 R₁으로 하므로서트랜지스터 T_m의 에미터영역(34)을 전극(8)을 통하여 영역(25)의 한 단부에 접속하고, 영역(25)의 타단부에는 전극(9)을 형성하여, 이것에 접지용단자 t₃를 설치한다. 또한 (10)은 절연층이다.

또한 다이오드의 수_m은 0이어도 좋고, 또한 저항 R₁의 저항치는 0이어도 좋다.

상술한 회로에서 임의의 온도 T=T₀=T₀+ΔT에서, 저항 R₁의 양단 전압을 V₁, 저항 R₂의 양단전압을 V₂로 하면,

이 성립한다. 여기서 이 임의의 온도 T=T₀+ΔT에 있어서, 트랜지스터(1)의 에미터로 흐르는 직류 바이어스전류를 I_E, 트랜지스터(1)의 베이스로 흘러들어가는 전류를 I_B, 이 온도 T=T₀+ΔT에 있어서의 트랜지스터(1)의 전류 증폭율을 h_FE로 하면,

이고, 소정의 온도 T₀에서, 저항 R₁의 저항치를 R₁₀, 저항 R₂의 저항치를 R₂₀, 트랜지스터(1)의 전류증폭율을 h₀으로 하면

로 표시되므로, (6)식을 (4)식에 대입하면,

로 되고 또한 (7) 및 (8)식을 (5)식에 대입하면,

로 되고, 근사적으로

로 되므로

로 된다. 한편 소정의 온도 T₀에서, 입력전압을E₀, PN접합의 순방안 강하전압을 V₀로 하면,

이다. 따라서 이들(9)내지 (12)식을 (3)식에 대입하면,

로 된다.

그리고 그 이하의 온도에 있어서도 직류 바이어스전류 I_E가 일정하게 되기 위하여는,

가 성립하면 좋다. 여기서

이고, 또한 소정의 온도 T₀에서 트랜지스터(1)의 베이스에 흘러가는 전류 I_BO는

로 표시되므로

로 된다. 따라서 이들(15) 및 (16)식을 (14)식에 대입하면,

로 디고, 이것을 ΔV_BE로 나누면,

로 된다. 따라서 α, β,γ을 (2)식과 같이 놓으면 이것은 (1)식과 같이 된다.

즉(1)식을 거의 만족하도록 시정수를 선정하면, 온도변화에 관계없이 직류 바이어스전류 I_E를 일정하게 할 수 있다.

상술된 바와 같이 트랜지스터(1)의 에미터측의 다이오드는 없어도좋고, 또한 저항 R₁도 없어도 좋다. 따라서 트랜지스터(1)의 에미터를 직접 접지하여도 좋다.

그리고 트랜지스터(1)의 에미터측의 저항 R₁을 설치하지 않는 경우에는 V₁₀=0이므로, (18)식은

로 된다.

그런데 ΔV_BE는 부(負)의 값이므로, 이 경우 입력전압 E_B가 정전압회로에 의해서 제공되므로 ΔE_B=0이기도 하고, 또는 ΔE_B가 정(正)의 값이면 (19)식이 성립하기 위하여는 그 제1항이 정으로 되지 않으면 안 된다. 따라서 KR₂-K_H＞0

즉

으로 되어야만 한다.

그런데 저항 R₂로서, 만일 상술한 제3도에 표시한 저항 R₁와 같은 것을 사용하는 경우에는 그 온도 계수가 적어 0.002정도이며, 한편 이것에 대해 에미터접지의 트랜지스터의 전류 증폭율 h_FE의 온도계수 K_H는 0.004정도이므로 K_H＞KH₂가되기 때문에 (19)식을 만족시킬 수 없다.

이것에 대해서 본 발명 회로에서는 저항 R₂는 소위 터널저항으로서 구성되는 것이며, 터널저항의 경우는 그 온도경수 KR₂는 0.006정도이므로 KR₂＞K_H로 되어 (19)식을 만족시킨다. 일반적으로, 실리콘과 같은 반도체영역은 양의 온도계수를 가지며 그 영역내의 포함된 불순물의 농도에 따라 온도계수가 변화된다. 불순물의 농도가 작으면 작을수록 온도계수의 값은 커진다. 본원의 터널저항이 트랜지스터의 베이스 영역을 이용한 저항기이므로 터널저항의 불순물 농도는 작으며 불순물 농도를 제어하면 0.006와 같은 온도계수를 쉽게 얻을 수 있다. 즉 본 발명에 의하면 트랜지스터(1)의 에미터측에 저항을 접속하지 않기도 하고 또는 트랜지스터(1)의 에미터를 직접 접지하는 경우에 있어서도 회로정수의 선정에 의해서 (1)식을 만족시킬 수 있고 직류 바이어스 전류를 일정하게 할 수 있다.

상술과 같이 본 발명에 의하면, 대단히 간단한 구성에 의해서 온도변화에 관계없이 직류바이어스 전류를 일정하게 유지할 수 있고, 안정한 증폭동작을 기대할 수 있다.

Claims (1)

1. 본문에 설명되고 도면에 도시된 바와 같이, 공통의 반도체 기판상에 트랜지스터와 터널저항 R₂가 형성되고, 상기 터널저항 R₂의 일단이 상기 트랜지스터의 베이스테 트랜지스터의 에미터가 m개(m=0,1,2....)의 다이오드와 저항 R₁(저항치가 0의 경우를 포함)을 사이에 두고 기준전위점에 접속되며, 상기 터널저항 R₂를 사이에 두고 상기 트랜지스터의 베이스에 입력전압 E_B가 인가됨과 동시에,

   

   가 거의 만족되도록 회로정수가 선정된 안정화트랜지스터 증폭회로

   단

   

   이고, 여기서 V₁₀은 소정의 온도에 있어서 저항 R₁의 양단전압, V₂₀은 소정의 온도에 있어서 저항 R₂의 양단전압, KR₁은저항 R₁의 온도계수, KR₂는 저항 R₂의 온도계수, K_H는 에미터접지의 트랜지스터의 전류증폭율 h_FE의 온도계수, ΔE_B는 입력전압 E_B의 단위온도당 변화분, ΔV_BE는 PN접합의 순방향 강하 전압 V_BE의 단위온도당 변화분이다.

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