DE1490202C

DE1490202C - Solid state amplifier

Info

Publication number: DE1490202C
Authority: DE
Inventors: Kern Ko Nan Princeton N J Chang (V St A)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Publication date: 1971-05-06

Description

Die Erfindung betrifft Festkörperverstärker mit einem Halbleiterkörper, an dessen Oberfläche an zwei längs einer ersten Achse einander gegenüberliegenden Seiten zwei an eine Gleichspannung anschließbare Elektroden angebracht sind, zwischen denen im Betrieb ein Gleichstrom fließt, dessen Größe durch Widerstandsänderungen des Halbleiterkörpers steuerbar ist, welche durch ein den Halbleiterkörper parallel zu einer zweiten Achse durchsetzendes, signalabhängiges Magnetfeld verursacht sind.The invention relates to solid-state amplifiers with a semiconductor body, on the surface of two along a first axis, two opposite sides can be connected to a DC voltage Electrodes are attached, between which a direct current flows during operation, the magnitude of which flows through Changes in resistance of the semiconductor body can be controlled, which changes through a parallel to the semiconductor body to a second axis penetrating, signal-dependent magnetic field are caused.

Bei Verstärkern mit negativer Widerstandscharakteristik, wie Masern, parametrischen Verstärkern oder Tunneldiodenverstärkern, werden Kopplungselemente mit richtungsabhängiger Übertragungscharakteristik benötigt, um den Rauschfaktor klein zu halten und ein stabiles Arbeiten zu gewährleisten. Die bekannten, Elektronenröhren oder Transistoren enthaltenden Verstärker sind nur für verhältnismäßig niedrige Frequenzen brauchbar, wenn nicht sehr hoher Aufwand getrieben wird. Ferritgyratoren und Zirkulatoren lassen sich zwar auch bei Frequenzen im Mikrowellenbereich verwenden, sie stellen jedoch passive, verlustbehaftete Bauelemente dar.For amplifiers with negative resistance characteristics, such as measles, parametric amplifiers or Tunnel diode amplifiers are coupling elements with direction-dependent transmission characteristics required to keep the noise factor small and to ensure stable operation. The well-known Electron tubes or amplifiers containing transistors are only available for relatively low levels Frequencies usable if not very expensive. Ferrite gyrators and circulators can also be used at frequencies in the microwave range, but they are passive, represent lossy components.

Es ist ferner eine Verstärkerschaltung bekannt, die einen pnp-Flächentransistor enthält, dessen Stromverstärkungsfaktor durch ein äußeres elektrisches und/oder magnetisches Feld steuerbar ist (deutsche Auslegeschrift 1047 947). Das Feld beeinflußt dabei die Diffusionslänge der Träger zwischen der Emittersperrschicht und der Kollektorsperrschicht und damit auch den Prozentsatz der vom Emitter injizierten und an der Kollektorsperrschicht ankommenden Träger. Da die Diffusionslänge umgekehrt proportional dem spezifischen Widerstand des Halbleiters ist, ergibt sich eine Widerstandsänderung, die exponentiell vom Magnetfeld abhängt.An amplifier circuit is also known which contains a pnp junction transistor, the current amplification factor thereof can be controlled by an external electric and / or magnetic field (German Interpretation document 1047 947). The field influences the diffusion length of the carrier between the emitter barrier layer and the collector junction and therefore the percentage injected by the emitter and carriers arriving at the collector barrier. Because the diffusion length is inversely proportional the specific resistance of the semiconductor, the result is a change in resistance that is exponential depends on the magnetic field.

Es sind ferner Hallspannungsgeneratoren bekannt, die einen Halbleiterkörper in Form eines rechteckigen Plättchens enthalten, das mit zwei Paaren sich gegenüberliegender Elektroden versehen ist (deutsche Auslegeschrift 1 000 096). Zwischen den Elektroden des einen Paares fließt ein Gleichstrom, während an den Elektroden des anderen Paares eine Ausgangsspannung abnehmbar ist, deren Größe von dem Gleichstrom und einem auf der die Elektroden enthaltenden Ebene senkrecht stehenden Magnetfeld abhängt.Hall voltage generators are also known which have a semiconductor body in the form of a rectangular Contain plate, which is provided with two pairs of opposing electrodes (German Auslegeschrift 1 000 096). A direct current flows between the electrodes of one pair, while the Electrodes of the other pair have an output voltage whose magnitude is detachable from the direct current and a magnetic field which is perpendicular to the plane containing the electrodes.

Durch die Erfindung soll ein nicht reziproker Festkörperverstärker angegeben werden, der sowohl bei verhältnismäßig niedrigen als auch bei sehr hohen Frequenzen betrieben werden kann und sich insbesondere für Nachrichtenübertragungs- und Datenverarbeitungsanlagen eignet.The invention is intended to provide a solid state, non-reciprocal amplifier be specified, which is both relatively low and very high Frequencies can be operated and in particular for message transmission and data processing systems suitable.

Ein Festkörperverstärker der eingangs genannten Art ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche des Halbleiterkörpers in an sich bekannter Weise an zwei längs einer dritten Achse einander gegenüberliegenden Seiten zwei zusätzliche Elektroden angebracht sind, an denen im Betrieb eine zweite Gleichspannung liegt, deren Größe bezüglich der ersten Gleichspannung so bemessen ist, daß freie Ladungen aus demjenigen Bereich des Halbleiterkörpers entfernt werden, der von dem durch das Magnetfeld zu steuernden Strom durchflossen ist.A solid-state amplifier of the type mentioned is characterized according to the invention, that on the surface of the semiconductor body in a manner known per se on two along a third Two additional electrodes are attached to the opposite side of the axis, to which the im Operation is a second DC voltage, the size of which is dimensioned with respect to the first DC voltage is that free charges are removed from that region of the semiconductor body which is from the current to be controlled by the magnetic field flows through it.

Hinsichtlich der Weiterbildungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.With regard to the further developments of the invention, reference is made to the subclaims.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird eine rechteckige Halbleiterplatte aus Germanium-Indiumantimonid od. dgl. mit zwei Paaren Ohmscher Elektroden verwendet, die mit Gleichstromquellen verbunden sind. Durch die Platte fließen von den Elektrodenpaaren zwei gekreuzte elektrische Ströme in einer Ebene, und außerdem wirkt ein magnetisches Feld ein, das wenigstens annähernd im rechten Winkel zu der beiden elektrischen Strömen gemeinsamen Ebene gerichtet ist. Die Stärke des Stromes in dem widerstandsbehafteten Stromweg zwischen den Elektroden des einen Paares ist eine Funktion des magnetischen Feldes, und es hat sich gezeigt, daß die Stromänderungen wesentlich stärker werden, wenn das zweite elektrische Feld an dem zweiten Elektrodenpaar vorhanden ist.In one embodiment of the invention, a rectangular semiconductor plate is made of germanium indium antimonide od. The like. Used with two pairs of ohmic electrodes connected to direct current sources are connected. Two crossed electrical currents flow through the plate from the electrode pairs in one plane, and in addition a magnetic field acts that is at least approximately at right angles is directed to the plane common to both electric currents. The strength of the current in that The resistive current path between the electrodes of one pair is a function of the magnetic Field, and it has been shown that the current changes are much stronger when that second electric field is present on the second pair of electrodes.

Bei bestimmten Verhältnissen der den beiden Elektrodensätzen zugeführten Potentiale können die differentiellen Änderungen des Widerstandes zwischen dem einen Elektrodenpaar, die als Eingangselektroden geschaltet sind, extrem empfindlich gegenüber Änderungen des magnetischen Feldes gemacht werden. With certain ratios of the potentials supplied to the two sets of electrodes, the differential Changes in resistance between one pair of electrodes, which are used as input electrodes are made extremely sensitive to changes in the magnetic field.

Die Erfindung soll an Hand einiger Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden, dabei bedeutetThe invention is to be explained in more detail using a few exemplary embodiments in conjunction with the drawing be, thereby means

Fig. 1 ein Schaltbild eines Verstärkers mit mehreren mit magnetfeldabhängigem Widerstand arbeitenden Festkörperverstärkern gemäß der Erfindung,Fig. 1 is a circuit diagram of an amplifier with several working with magnetic field-dependent resistance Solid state amplifiers according to the invention,

Fig. 2 eine vergrößerte, perspektivische Ansicht eines in der Schaltung nach Fig. 1 verwendeten Festkörperverstärkers mit magnetfeldabhängigem Widerstand, FIG. 2 is an enlarged perspective view of one used in the circuit of FIG Solid-state amplifier with magnetic field-dependent resistance,

Fig. 3 und 4 schematische Darstellungen der signalabhängigen und konstanten Magnetfeldelemente in einem Verstärker,3 and 4 are schematic representations of the signal-dependent and constant magnetic field elements in an amplifier,

Fig. 5 und 6 Diagramme zur Erläuterung der Betriebseigenschaften des in Fig. 1 dargestellten Verstärkers, FIGS. 5 and 6 are diagrams for explaining the operating characteristics of the amplifier shown in FIG. 1,

Fig. 7 ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei dem Teile vereinfacht per- spektivisch dargestellt sind,Fig. 7 is a circuit diagram of another embodiment of the invention, in which parts simplified per- are shown in perspective,

Fig. 8 eine schematische perspektivische Ansicht einer als Mikrowellenverstärker geeigneten Ausführungsform der Erfindung und8 shows a schematic perspective view of an embodiment suitable as a microwave amplifier of the invention and

Fig. 9 eine vergrößerte, perspektivische Ansicht des einen Halbleiter mit magnetfeldabhängigem Widerstand enthaltenden Teils der in Fig. 8 dargestellten Anordnung mit den zugehörigen elektrischen Anschlüssen. 9 shows an enlarged, perspective view of the one semiconductor with a magnetic field-dependent resistance containing part of the arrangement shown in Fig. 8 with the associated electrical connections.

In den Zeichnungen tragen gleiche oder gleichartige Elemente gleiche Bezugszeichen.In the drawings, the same or similar elements have the same reference symbols.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Verstärkerschaltung enthält als Verstärkerelement einen Körper 10 aus einem Halbleiterwerkstoff, wie z. B. Germanium oder Indiumantimonid, der etwa rechteckig ist und wenigstens annähernd parallele rechteckige Endflächen 11, 12 an der in der Zeichnung senkrecht stehenden, längeren Achse und zwei Paare einander gegenüberliegender, annähernd paralleler Seitenflächen 13, 14 bzw. 15, 16, die senkrecht auf zwei im Zentrum sich kreuzenden Achsen stehen, hat. Vier Elektroden, die alle etwa die gleiche Größe besitzen, sind in der Mitte paarweise auf den Seitenflächen 13, 14 und den Endflächen 11, 12 angebracht. Wie genauer aus Fig. 2 ersichtlich ist, befinden sich die Elektroden 19, 20 auf den Endflächen 11 bzw. 12, und das andere Elektrodenpaar 21, 22 ist an den Seitenflächen 13 bzw. 14 angebracht. Eine Anordnung, die beabstandete Signalleiterelemente 24, 25 enthält,The amplifier circuit shown in FIGS. 1 and 2 contains a body 10 as an amplifier element made of a semiconductor material, such as. B. germanium or indium antimonide, which is roughly rectangular and at least approximately parallel rectangular end faces 11, 12 perpendicular to the one in the drawing standing, longer axis and two pairs of opposite, approximately parallel side surfaces 13, 14 or 15, 16, which are perpendicular to two axes crossing each other in the center. Four Electrodes, which are all about the same size, are in the middle in pairs on the side surfaces 13, 14 and the end surfaces 11, 12 attached. As can be seen in more detail from Fig. 2, there are Electrodes 19, 20 on the end faces 11 and 12, respectively, and the other pair of electrodes 21, 22 is on the side faces 13 or 14 attached. An arrangement that includes spaced signal conductor elements 24, 25,

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die auf gegenüberliegenden Seiten in Richtung der stehen kann, der ein Signalüberbrückungskondensator Längsachse angeordnet sind, dienen zur Erzeugung 50 parallel geschaltet ist. Die Vorspannungsquelle eines signalabhängigen Magnetfeldes, das den Körper F₄ und die Wicklung 48 liegen also in Reihe zwischen zwischen den anderen beiden Seitenflächen 15, 16 den Anschlüssen 46, 44, und der Strom aus der Batquer durchsetzt. - 5 terie fließt durch die Elektroden und die Halbleiter-which can stand on opposite sides in the direction of which a signal bypass capacitor is arranged in the longitudinal axis, are used to generate 50 is connected in parallel. The bias voltage source of a signal-dependent magnetic field that _{passes through the body F 4} and the winding 48 are therefore in series between the other two side surfaces 15, 16 of the connections 46, 44, and the current from the Batquer passes through. - The energy flows through the electrodes and the semiconductor

Der rechteckige Körper 10 aus einem Halbleiter- körper quer von einer Seite zur anderen; die Wider-The rectangular body 10 made of a semiconductor body transversely from one side to the other; the cons

werkstoff ist also mit vier flächenförmigen Elektro- stände der Körper liegen in Reihe, um einen besserenThe material is therefore with four sheet-like electrical levels the body is in series in order to get a better one

den versehen, die zwei auf verschiedenen Achsen Steuereffekt zu erhalten, wie noch erläutert werdenprovided to obtain the two control effects on different axes, as will be explained later

einander gegenüberliegende Paare 19, 20 bzw. 21, 22 wird.opposing pairs 19, 20 and 21, 22 respectively.

bilden; die eine Achse Ey verläuft in Längsrichtung io In entsprechender Weise sind die Endelektrodenform; the one axis Ey runs in the longitudinal direction io. The end electrodes are correspondingly

des Körpers zwischen den Elektroden 19, 20, und die durch die Leitungen 44, 45 in einen Signalausgangs-of the body between the electrodes 19, 20, and the lines 44, 45 in a signal output

andere Achse Ex verläuft senkrecht zu der erster- oder Signalübertragungskreis geschaltet, der in Rei-other axis Ex runs perpendicular to the first or signal transmission circuit connected in series

wähnten Achse zwischen den Elektroden 21, 22. henschaltung noch eine Ausgangskopplungsimpedanzmentioned the axis between the electrodes 21, 22nd circuit still an output coupling impedance

Beide Achsen liegen wenigstens annähernd in einer 52 und eine Betriebsspannungsquelle V_ß enthält. BeiBoth axes are at least approximately in a 52 and an operating voltage source V _ß contains. at

gemeinsamen Ebene. 15 dem dargestellten Beispiel besteht die Impedanz 52common level. In the example shown, there is impedance 52

Die Leiter 24, 25 bilden ein Teil einer Anordnung aus der Primärwicklung eines Kopplungstransformazur Erzeugung eines signalabhängigen magnetischen tors, dessen Sekundärwicklung 53 durch einen verän-Gleichfeldes, das den Körper parallel zu einer dritten derlichen Kondensator 54 auf eine gewünschte Signal-Achse Bz quer durchsetzt, wie durch die Pfeile in frequenz abstimmbar ist. An die Sekundärwicklung Fig. 1 und 2 angedeutet ist; diese Achse Bz steht 20 53 sind außerdem zwei Ausgangsklemmen 55, 56 anwenigstens annähernd senkrecht auf der obenerwähn- geschlossen. Die Wicklung 48 ist induktiv mit der ten gemeinsamen Ebene. Die Elektrodenpaare sind Primärwicklung 52 gekoppelt, um Signale von dieser mit noch näher zu beschreibenden Schaltungsanord- Wicklung in den Steuerkreis 46, 47 rückzukoppeln, nungen verbunden, die Gleichspannungen bestimm- während gleichzeitig diese Signale durch die Sekunter Größe und eines bestimmten Verhältnisses zuein- 25 därwicklung 53 zu den Ausgangsklemmen 55, 56 geander liefern, um in dem Halbleiterkörper elektrische langen.The conductors 24, 25 form part of an arrangement consisting of the primary winding of a coupling transformer for generating a signal-dependent magnetic gate, the secondary winding 53 of which is transversely through a variable constant field that traverses the body parallel to a third such capacitor 54 on a desired signal axis Bz , as can be tuned in frequency using the arrows. The secondary winding Fig. 1 and 2 is indicated; this axis Bz is 20 53 are also two output terminals 55, 56 at least approximately perpendicular to the above-mentioned closed. The winding 48 is inductive to the th common plane. The electrode pairs are coupled to the primary winding 52 in order to feed back signals from this winding to the control circuit 46, 47 with the circuit arrangement to be described in more detail 53 to the output terminals 55, 56 alternately in order to provide electrical long in the semiconductor body.

Ströme in den Richtungen Ey und Ex zu erzeugen. Die die Betriebsenergie für den Verstärker liefernde Wie noch genauer erläutert werden wird, stehen die Gleichspannungsquelle V_B kann beliebig gewählt wer-Spannungen in einem solchen Verhältnis zueinander, den, sie ist hier als zweite Batterie 58 dargestellt. Bei daß sich eine hohe Empfindlichkeit des durch magnet- 3° einer Verstärkerschaltung dieser Art ist die Betriebsfeldabhängige Widerstandsänderungen bestimmten spannung der Quelle V_B normalerweise kleiner als Längsstromes durch den Körper und die zugehörigen die Spannung der Steuerspannungsquelle V_A. Die BeElektroden 19, 20 gegenüber Änderungen des Ma- triebsspannungsquelle ist durch einen Kondensator gnetfeldes ergibt. 59 für Signalströme überbrückt, und der StromkreisGenerate currents in the directions Ey and Ex . As will be explained in more detail below, the DC voltage source V _B can be selected as desired in such a relationship to one another that it is shown here as a second battery 58. In that there is a high sensitivity of the voltage of the source V _B determined by magnetic 3 ° of an amplifier circuit of this type, the operating field-dependent resistance changes is normally smaller than the longitudinal current through the body and the associated voltage of the control voltage source V _A. The BeElektroden 19, 20 against changes in the drive voltage source is produced by a capacitor gnetfeldes. 59 bridged for signal currents, and the circuit

Um diesen Effekt noch mehr zu vergrößern und 35 von der Leitung 45 durch die Primärwicklung 52 und zu vervielfachen, können mehrere der beschriebenen die Betriebsspannungsquelle V₈ oder Batterie 58 zur Einrichtungen mit magnetf eldabhängigem Widerstand Leitung 44 wird durch einen gemeinsamen Rückvorgesehen werden, die im Abstand voneinander und leiter 60 geschlossen, der an Masse oder ein Chassis ausgerichtet angeordnet sind und miteinander sowohl 61 angeschlossen ist oder durch dieses gebildet bezüglich des Steuerkreises als auch des Signalüber- 4° wird.In order to increase this effect even more and to multiply 35 from the line 45 through the primary winding 52 and 52, several of the described operating voltage source V ₈ or battery 58 for devices with magnetic field-dependent resistance line 44 can be provided through a common rear, which is at a distance from each other and conductor 60 closed, which are arranged aligned with ground or a chassis and are connected to each other both 61 or formed by this with respect to the control circuit and the signal over- 4 °.

tragungskreises in Reihe geschaltet sind. Bei der in Die magnetische Kopplungsanordnung für die zu-Fig. 1 dargestellten Schaltung sind beispielsweise sätzlichen Festkörperverstärker 28, 33 mit magnetzwei zusätzliche Festkörperverstärker mit magnet- feldabhängigem Widerstand enthalten zwei zusätzfeldabhängigem Widerstand entsprechend Fig. 2 in liehe Signalleiterelemente 64, 65, die auf gegenüberdem Verstärker enthalten und bezüglich des ersten 45 liegenden Seiten parallel zur Längsachse des Halbin der dargestellten Weise in einer Reihe angeordnet. leiterkörpers 33 liegen. Die Leiterstücke 24, 25, 64, Der zweite Festkörperverstärker enthält also einen 65 sind also im Abstand voneinander angeordnet und rechteckigen Körper 28 aus einem Halbleiterwerk- verlaufen wenigstens annähernd parallel zueinander stoff mit einem Paar an den Endflächen angebrachten und zu den Halbleiterkörpern, die zwischen ihnen Elektroden 29, 30 und einem Paar an den Längs- 50 liegen, und bilden dadurch eine magnetische Koppflächen angeordneten Seiteneelektroden 31, 32. Der lung für beide Halbleiterkörper durch die Leiter auf dritte Festkörperverstärker enthält einen entsprechen- deren gegenüberliegenden Seite,
den Halbleiterkörper 33 mit Endelektroden 34, 35 Die Festkörperverstärker sind daher in wenigstens und Seitenelektroden 36, 37. annähernd gleichen Abständen voneinander und vonare connected in series. In the case of the magnetic coupling arrangement for the to-Fig. 1 are, for example, additional solid-state amplifiers 28, 33 with magnetzwei additional solid-state amplifiers with magnetic field-dependent resistance contain two additional field-dependent resistance according to FIG Arranged half in a row as shown. conductor body 33 lie. The conductor pieces 24, 25, 64, the second solid-state amplifier contains a 65 are thus arranged at a distance from one another and rectangular bodies 28 from a semiconductor plant run at least approximately parallel to one another with a pair attached to the end faces and to the semiconductor bodies that are between them Electrodes 29, 30 and a pair on the longitudinal 50, and thereby form a magnetic coupling surface arranged side electrodes 31, 32. The development for both semiconductor bodies through the conductors on the third solid-state amplifier contains a corresponding opposite side,
the semiconductor body 33 with end electrodes 34, 35. The solid-state amplifiers are therefore at at least and side electrodes 36, 37. approximately equal distances from one another and from

Im Betrieb der dargestellten Anordnung werden 55 den Signalleiterstücken angeordnet und werden durchIn the operation of the arrangement shown, the signal conductor pieces are arranged and are through

die Endelektroden über Leiter 39, 40, die die Elek- ein Eingangssignal mittels eines Modulator- oder Ein-the end electrodes via conductors 39, 40, which the elec- an input signal by means of a modulator or input

troden 19 und 29 bzw. 30 und 35 verbinden, in Reihe gangskreises moduliert, der die Leiterstücke 24, 25,Connect trodes 19 and 29 or 30 and 35, modulated in series output circuit, which connects the conductor pieces 24, 25,

geschaltet. In gleicher Weise werden die Seitenelek- 64, 65 enthält, die derart in_ Reihe geschaltet sind,switched. In the same way, the side elements 64, 65 are included, which are connected in series in such a way that

troden 22, 31 durch einen Verbindungsleiter 41 und daß sie auf gegenüberliegenden Seiten jedes einzelnenTroden 22, 31 by a connecting conductor 41 and that they are on opposite sides of each

die Elektroden 32, 36 durch einen Verbindungsleiter 60 Halbleiterkörpers Strom in entgegengesetzten Rich-the electrodes 32, 36 through a connecting conductor 60 semiconductor body current in opposite directions

42 in Serie geschaltet. Auf diese Weise werden die tungen führen. Diese Schaltungsverbindungen erfol-42 connected in series. In this way the lines will lead. These circuit connections are made

Endelektroden zwischen zwei Anschlußleitungen 44, gen durch eine gestrichelt gezeichnete Verbindungs-End electrodes between two connecting lines 44, gene by a dashed connection

45 in Reihe geschaltet, und die Seitenelektroden lie- leitung 65 α zwischen den Leitern 24 und 25 und eine45 connected in series, and the side electrode lead 65 α between the conductors 24 and 25 and one

gen in Reihe zwischen zwei weiteren Anschlußleitern gestrichelt gezeichnete Leitung 66 zwischen den Lei-gen in series between two further connecting conductors line 66 shown in dashed lines between the lines

46, 47. Die Anschlußleiter 46, 47 gehören zu einem 65 tern 25 und 64 und eine ebenfalls gestrichelt gezeich-46, 47. The connecting conductors 46, 47 belong to a 65 tern 25 and 64 and also a dashed line

Vorspannungs- oder Steuerkreis, der außerdem noch nete Leitung 67 zwischen den Leitern 64, 65. DerBias or control circuit, the also still Nete line 67 between the conductors 64, 65. The

eine Kopplungswicklung 48 und eine Gleichspan- Leiter 65 ist mit einem Anschlußleiter 68 und dera coupling winding 48 and a DC voltage conductor 65 is connected to a connecting conductor 68 and the

nungsquelle V_A enthält, die aus einer Batterie 49 be- Leiter 24 mit einem Anschlußleiter 69 verbunden,voltage source V _A contains the conductor 24 connected to a connecting conductor 69 from a battery 49,

der in Reihe mit einem einstellbaren Abstimmkondensator 70 und einer Eingangs-Kopplungsimpedanz 71 in Reihe geschaltet ist; Die Kopplungsimpedanz 71 besteht aus der Sekundärwicklung eines Eingangstransformators, dessen Primärwicklung 72 mit Eingangsklemmen 73, 74 verbunden ist. Das eine Ende der Sekundärwicklung 71 ist über die Masseverbindung 60, 61 mit der Leitung 68 verbunden, womit der Eingangskreis geschlossen ist.that is in series with an adjustable tuning capacitor 70 and an input coupling impedance 71 is connected in series; The coupling impedance 71 consists of the secondary winding of an input transformer, the primary winding 72 of which has input terminals 73, 74 is connected. One end of the secondary winding 71 is via the ground connection 60, 61 connected to the line 68, whereby the input circuit is closed.

In der dargestellten Schaltungsanordnung dienen die Leiter 24, 25, 64, 65 dazu, ein die Körper quer durchsetzendes Magnetfeld, dessen Stärke vom Signal abhängt, zu erzeugen. Das Feld durchsetzt die den Leitern zugeordneten Körper parallel zur dritten Achse Bz, der Magnetfeldachse, die wenigstens annähernd senkrecht auf der Ebene der beiden Stromwege steht, deren Widerstand magnetfeldabhängig ist und die in Längs- bzw. Querrichtung durch die einzelnen Körper verlaufen. Die Polaritäten der Magnetfelder, die durch die von Signalströmen durchflossenen Leiter erzeugt werden, addieren sich in den einzelnen Halbleiterkörpern und wechseln die Richtung von Halbleiterkörper zu Halbleiterkörper des Verstärkers. In the circuit arrangement shown, the conductors 24, 25, 64, 65 serve to generate a magnetic field which transversely penetrates the body and whose strength depends on the signal. The field passes through the bodies assigned to the conductors parallel to the third axis Bz, the magnetic field axis, which is at least approximately perpendicular to the plane of the two current paths, the resistance of which is dependent on the magnetic field and which run in the longitudinal or transverse direction through the individual bodies. The polarities of the magnetic fields, which are generated by the conductors through which the signal currents flow, add up in the individual semiconductor bodies and change direction from semiconductor body to semiconductor body of the amplifier.

Zusätzlich zu dem vom Signal abhängigen Magnetfeld, das in den Festkörperverstärkerelementen durch die Kopplungsleiter 24, 25, 64, 65 erzeugt wird, wird an die einzelnen Halbleiterkörper noch ein konstantes Magnetfeld gelegt, vorzugsweise mittels einer zugeordneten Permanentmagnetanordnung. Bei dem dargestellten Beispiel werden in den Körpern 10, 28 und 33 Magnetfelder erzeugt, deren Richtung von Körper zu Körper wechselt, wie durch die Markierungen X in den Körpern 10, 33 und den Punkten im Körper 28 angedeutet ist, der Fluß verläuft also bei den Körpern 10, 33 in die Zeichenebene hinein und beim Körper 28 aus dieser heraus. Einzelheiten der Anordnung und Kopplung der Signalfelder und Vormagnetisierungsgleichfelder mit den Halbleiterkörpern sollen nun zusätzlich zu den Fig. 1 und 2 an Hand der Fig. 3 und 4 erläutert werden.In addition to the signal-dependent magnetic field that passes through the solid-state amplifier elements the coupling conductor 24, 25, 64, 65 is generated, is still a constant on the individual semiconductor body Magnetic field placed, preferably by means of an associated permanent magnet arrangement. In which illustrated example are generated in the bodies 10, 28 and 33 magnetic fields, the direction of Body to body changes, as indicated by the markings X in the bodies 10, 33 and the points is indicated in the body 28, the flow thus runs in the bodies 10, 33 into the plane of the drawing and in the case of the body 28 out of this. Details of the arrangement and coupling of the signal fields and DC bias fields with the semiconductor bodies are now to be added to FIGS. 1 and 2 Hand of Figs. 3 and 4 are explained.

In Fig. 3 und 4 sind die Halbleiterkörper in zwei Reihen, einer oberen und einer unteren angeordnet. Es sind hier zwei Gruppen solcher Halbleiterkörper vorgesehen, um durch eine Vermehrung der Anzahl der Festkörperverstärker mit magnetfeldabhängigem Widerstand einen höheren Steuerungs- und Verstärkungsgrad zu erreichen. Bei der dargestellten Anordnung sind die drei Halbleiterkörper 10,28,33 zwischen Leitern zum Einkoppeln des Signals angeordnet, die am einfachsten und zweckmäßigsten durch zwei Bifilarleiter 76, 77 einer bifilaren Wendelwicklung auf einem isolierenden Träger, beispielsweise einem Rohr 78, gebildet werden. Die Windungen der Wicklungen 76, 77 sind genügend weit beabstandet, so daß die Halbleiterkörper 10, 28, 33 in der dargestellten Weise zwischen ihnen angeordnet werden können. Die Wicklung ist so geschaltet (s. beispielsweise Fig. 3), daß der sie durchfließende Signalstrom in Leitern auf gegenüberliegenden Seiten eines Halbleiterkörpers in entgegengesetzten Richtungen fließt.In FIGS. 3 and 4, the semiconductor bodies are arranged in two rows, an upper one and a lower one. Two groups of such semiconductor bodies are provided here, in order to increase the number the solid-state amplifier with magnetic field-dependent resistance has a higher degree of control and amplification to reach. In the arrangement shown, the three semiconductor bodies 10, 28, 33 are between Arranged conductors for coupling the signal, the simplest and most expedient by two Bifilar conductors 76, 77 of a bifilar helical winding on an insulating support, for example a tube 78, are formed. The turns of the windings 76, 77 are sufficiently far apart so that the Semiconductor bodies 10, 28, 33 can be arranged between them in the manner shown. The winding is connected in such a way (see, for example, FIG. 3) that the signal current flowing through it is in conductors on opposite sides Sides of a semiconductor body flows in opposite directions.

Die in den Halbleiterkörpern durch die Signalströme in den Leitern induzierten Magnetfelder addieren sich also gegenseitig, da die Felder der benachbarten Leiter gleiche Richtung im Halbleiterkörper besitzen, dabei wechselt die Richtung des Feldes von Halbleiterkörper zu Halbleiterkörper, wie durch die gestrichelt gezeichneten kreisförmig gekrümmten Pfeile in Fig. 3 angedeutet ist. Die Pfeile und die Markierungen in den Leitern entsprechen Momentanwerten des Stromes und des Magnetfeldes und wechseln natürlich bei Wechselspannungssignalen dauernd. In Fig. 3 sind keine Endelektroden dargestellt, sie sind natürlich ebenso wie in Fig. 1 vorhanden. Zur Vereinfachung der Zeichnung sind in Fig. 3 nur die Seitenelektroden der einzelnen Halbleiterkörper dargestellt, und diese sind in entsprechender WeiseAdd the magnetic fields induced in the semiconductor bodies by the signal currents in the conductors so mutually, since the fields of the neighboring conductors are in the same direction in the semiconductor body own, while the direction of the field changes from semiconductor body to semiconductor body, as by the Dashed circularly curved arrows in FIG. 3 are indicated. The arrows and the Markings in the conductors correspond to instantaneous values of the current and the magnetic field and change of course continuously with alternating voltage signals. In Fig. 3 no end electrodes are shown, they are of course also present as in FIG. To simplify the drawing are in Fig. 3 only the side electrodes of the individual semiconductor bodies are shown, and these are shown in a corresponding manner

ίο wie in F i g. 1 zwischen die Leiter 46, 47 in Reihe geschaltet. ίο as in F i g. 1 connected in series between the conductors 46, 47.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere Reihen von Halbleiterkörpern vorgesehen, um die Anzahl der in Betrieb befindlichen Einheiten zu erhöhen. Da die Leiter wendelförmig sind, können verschiedene Gruppen von Halbleiterkörpern zwischen die Windungen eingesetzt werden und sind dann in derselben Weise wie die Halbleiterkörper 10, 28 und 33 mit diesen magnetisch gekoppelt. In Fig. 3 und 4 ist eine zusätzliche Reihe von Halbleiterkörpern 80, 81, 82 als untere Reihe dargestellt. Es kann eine beliebige Anzahl solcher Reihen von Halbleiterkörpern vorhanden sein, die parallel geschaltet sein können oder unabhängig von der ersten oder anderen Reihe solcher Halbleiterkörper betrieben werden können, die zwischen den Windungen der Doppelwendel angeordnet sind, die durch die Bifilarwicklung 76, 77 oder eine andere geeignete Kopplungsanordnung gebildet werden.In the embodiment shown in Fig. 3, several rows of semiconductor bodies are provided, to increase the number of units in operation. Because the ladder is helical different groups of semiconductor bodies can be inserted between the turns and are then magnetically coupled thereto in the same way as the semiconductor bodies 10, 28 and 33. In FIGS. 3 and 4, an additional row of semiconductor bodies 80, 81, 82 is shown as the lower row. Any number of such rows of semiconductor bodies can be present, which are parallel can be connected or independently of the first or other row of such semiconductor bodies can be operated, which are arranged between the turns of the double helix through the Bifilar winding 76, 77 or some other suitable coupling arrangement can be formed.

Das ,Vormagnetisierungsfeld für die erwähnten Halbleiterkörper wird durch eine Anzahl von Permanentmagneten in Stabform erzeugt, die in Fig. 3 durch die gestrichelten Rechtecke 85, 86, 87, 88 und in Fig. 4 durch entsprechend bezeichnete ausgezogene Rechtecke dargestellt sind. Entsprechende Magnete 89, 90, 91, 92 sind jeder zusätzlichen Reihe von Halbleiterkörpern zugeordnet, beispielsweise der zweiten, unteren Reihe 80, 81, 82 bei dem dargestellten Beispiel. Das durch die Stabmagnete erzeugte Vormagnetisierungsfeld hat längs der Reihe in Serie geschalteter Festkörperverstärker mit magnetfeldabhängigem Widerstand eine entsprechende Anzahl von Polen mit abwechselndem Vorzeichen. Bei dem dargestellten Beispiel sind die Stabmagnete mit gleichpoligen Enden aneinandergereiht, so daß zwei aneinander angrenzende Magnetenden Flüsse in gleicher Richtung erzeugen und die Polarität der Flüsse von Einheit zu Einheit wechselt.The bias field for the semiconductor bodies mentioned is created by a number of permanent magnets generated in rod form, which in Fig. 3 by the dashed rectangles 85, 86, 87, 88 and are represented in Fig. 4 by correspondingly labeled solid rectangles. Appropriate magnets 89, 90, 91, 92 are assigned to each additional row of semiconductor bodies, for example the second, lower row 80, 81, 82 in the example shown. The one generated by the bar magnets The bias field has solid state amplifiers connected in series along the row with a magnetic field dependent Resistance a corresponding number of poles with alternating signs. With the one shown Example, the bar magnets with homopolar ends are lined up so that two next to each other adjacent magnets produce fluxes in the same direction and the polarity of the fluxes of Unit to unit changes.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die Stabmagnete 85, 86 also zwei Südpole über dem Halbleiterkörper 10; zwei Nordpole werden in entsprechender Weise über dem Halbleiterkörper 28 durch die Stabmagnete 86, 87 gebildet. Die aneinander angrenzenden Südpole der Stabmagnete 87, 88 decken sich mit dem Halbleiterkörper 33. Die Richtungen der Flüsse von den Nordpolen zu den Südpolen der aufeinanderfolgenden Stabmagnete sind in Fig. 4 durch die gestrichelten Pfeile 95 angedeutet. Die entsprechenden Vormagnetisierungsfelder für die Halbleiterkörper 80, 81, 82 sind ebenfalls. eingezeichnet. In the illustrated embodiment, the bar magnets 85, 86 thus form two south poles above the Semiconductor body 10; two north poles are correspondingly above the semiconductor body 28 formed by the bar magnets 86, 87. The adjoining south poles of the bar magnets 87, 88 coincide with the semiconductor body 33. The directions of the rivers from the north poles to the south poles of the successive bar magnets are indicated in FIG. 4 by the dashed arrows 95. The corresponding bias fields for the semiconductor bodies 80, 81, 82 are also. drawn.

Beim Vergleich der Magnetfelder in Fig. 3 und 4 sieht man, daß der in den einzelnen Halbleiterkörpern 10, 28, 33 längs der ßz-Achse durch die Permanentmagnete erzeugte Fluß abwechselnd längs derselben Achse in den einzelnen Körpern durch den Signalfluß durch die Kopplungselemente wie die Elemente 24, 25, 64, 65 in Fig. 1 und die entsprechen-When comparing the magnetic fields in Fig. 3 and 4 it can be seen that the in the individual semiconductor bodies 10, 28, 33 along the ßz-axis by the permanent magnets generated flux alternately along the same Axis in the individual bodies through the flow of signals through the coupling elements such as the elements 24, 25, 64, 65 in Fig. 1 and the corresponding

7 87 8

den bifilaren Wicklungselemente 76, 77 in Fig. 3, 4 sehen Modulations- oder Signaleingangskreis entkop-the bifilar winding elements 76, 77 in Fig. 3, 4 see the modulation or signal input circuit decoupled

abwechselnd unterstützt oder geschwächt wird. pelt ist.is alternately supported or weakened. pelt is.

Dadurch wird bewirkt, daß sich der magnetische In F i g. 5 und 6 sind die Beziehungen zwischen Fluß in den Festkörperverstärkern mit magnetfeld- den durch das Signal bewirkten Änderungen des maabhängigem Widerstand mit der Signalfrequenz an- 5 gnetischen Gleichfeldes, das die Halbleiterkörper dert und eine Modulation des Stromes aus der längs der Sz-Achsen durchsetzt, und den Wider-Gleichspannungsquelle Vβ bewirkt, die durch die Standsänderungen bzw. den resultierenden Signal-Kopplungsanordnung 52 (Fig. 1) der Ausgangsschal- Stromänderungen in dem den Stromweg längs der tung zugeführt wird. Das den Klemmen 73, 74 züge- Achse Ey enthaltenden Ausgangskreis für verschieführte Eingangssignal wird also durch den magneto- ίο dene Werte der von der Quelle F₄ gelieferten Steuerelektrischen Effekt verstärkt und erscheint in ver- spannung dargestellt.This causes the magnetic In F i g. 5 and 6 are the relationships between the flux in the solid-state amplifiers with magnetic field changes in the force-dependent resistance caused by the signal with the signal frequency. and the resistance DC voltage source Vβ caused, which is fed by the level changes or the resulting signal coupling arrangement 52 (Fig. 1) of the output switching current changes in which the current path along the device. The output circuit for various input signals containing terminals 73, 74 pull axis Ey is thus amplified by the magneto-ο dene values of the electrical _{control effect supplied by source F 4} and appears in tension.

stärktem Zustand an den Ausgangsklemmen 55, 56. In F i g. 5 ist der Strom / im Ausgangskreis 44, 45 Wegen der größeren Anzahl an Festkörperverstärkern längs der Ordinate in Abhängigkeit von dem auf der mit magnetfeldabhängigem Widerstand in der Rei- Abszisse aufgetragenen Magnetfelds für drei verhenschaltung im Kreis 44, 45 kann ein verhältnis- 15 schiedene Werte der Steuerspannung F₄ dargestellt, mäßig hoher Grad an Signalverstärkung mit kleineren die Kurve 97 entspricht der Spannung Null, die oder weniger Vormagnetisierungsfeldern und elektri- Kurve 98 einem verhältnismäßig niedrigen und die sehen Feldern sowie zugeordneten Elementen erreicht Kurve 99 einem verhältnismäßig hohen Spannungswerden, wert. Die Kurve 99 zeigt, daß schon verhältnismäßig stronger state at the output terminals 55, 56. In F i g. 5 is the current / in the output circuit 44, 45. Because of the larger number of solid-state amplifiers along the ordinate, depending on the magnetic field plotted on the magnetic field-dependent resistance in the abscissa for three connections in circuit 44, 45, a ratio of 15 different values the control voltage F ₄ shown, moderately high degree of signal amplification with smaller the curve 97 corresponds to the voltage zero, the or fewer bias fields and electrical curve 98 a relatively low and the fields and associated elements curve 99 reaches a relatively high voltage value. The curve 99 shows that already relatively

Die Einführung der zusätzlichen elektrischen 20 kleine Flußänderungen im Halbleiterkörper verhält-Ströme durch den Steuerkreis 46, 47 aus der Span- nismäßig große Stromänderungen im Ausgangskreis nungsquelle V_A oder Batterie 49, ergibt einen höhe- bewirken. Der Grund hierfür liegt darin, daß sich der ren Verstärkungsgrad pro einzelnem Festkörperver- Widerstand des Kreises, d. h. der magnetfeldabhänstärker der Reihenschaltung. Der Grund hierfür be- gige Widerstand der einzelnen aufeinanderfolgenden steht darin, daß die differentielle Widerstandsände- 25 Halbleiterkörper zwischen den Elektroden 19, 20; rung der einzelnen Festkörperverstärker mit magnet- 29, 30 und 34, 35 stark in derselben Weise ändert,
feldabhängigem Widerstand in der Signalübertra- In F i g. 6 ist auf der Ordinate die resultierende gungsschaltung extrem empfindlich für Magnetfeld- Widerstandsänderung R in Abhängigkeit von dem änderungen, wie sie durch die Eingangssignale erzeugt auf der Abszisse aufgetragenen Magnetfeld für drei werden, gemacht werden kann. Die elektrischen Ströme 30 verschiedene Werte von V_A dargestellt, die Kurven längs der .Ey-Achse des Halbleiterkörpers ergeben 97R, 98 R und 99 R entsprechen dabei den Kurven nicht die erwähnte extreme Empfindlichkeit, da längs 97, 98 bzw. 99 in Fig. 5. Eine ÄnderungB_s des einer Achse immer freie Ladungen verbleiben, die die magnetischen Flusses ausgehend vom Wert B₀ oder Steuerung oder Änderung des magnetfeldabhängigen Null auf einen Wert B_m oder einen Maximalwert entWiderstandes verschlechtern, die in der Praxis er- 35 spricht zwei Schnittpunkten 100 bzw. 101 auf der reicht werden kann. Kurve 99R und ergibt eine Widerstandsänderung R The introduction of the additional electrical 20 small flux changes in the semiconductor body behaves currents through the control circuit 46, 47 from the voltage-wise large current changes in the output circuit voltage source V _A or battery 49, results in a higher effect. The reason for this is that the gain factor per individual solid state resistance of the circuit, ie the magnetic field dependent strength of the series circuit. The reason for this given resistance of the individual successive ones is that the differential resistance changes - 25 semiconductor bodies between the electrodes 19, 20; tion of the individual solid state amplifiers with magnet 29, 30 and 34, 35 changes greatly in the same way,
field-dependent resistance in the signal transmission In F i g. 6, on the ordinate, the resulting transmission circuit is extremely sensitive to changes in the magnetic field resistance R as a function of the changes that can be made, as generated by the input signals, for three magnetic fields plotted on the abscissa. The electrical currents 30 different values of V _A are shown, the curves along the .Ey axis of the semiconductor body give 97 R, 98 R and 99 R , the curves do not correspond to the extreme sensitivity mentioned, since along 97, 98 and 99 in Fig 5. A change B _{s of} the always free charges on one axis remains, which worsens the magnetic flux starting from the value B ₀ or control or change of the magnetic field-dependent zero to a value B _m or a maximum value resistance, which is discussed in practice two intersection points 100 and 101 on which can be reached. Curve 99R and gives a change in resistance R

Es wird also eine zusätzliche Steuerschaltung und zwischen den Werten R₀ oder Null und dem Wert R_m So there is an additional control circuit and between the values R ₀ or zero and the value R _m

eine Gleichstromsteuerquelle V_A (Fig. 1) vorgesehen, oder dem Maximalwert. Die Kurven zeigen anschau-a DC control source V _A (Fig. 1) is provided, or the maximum value. The curves show

und die Steuerspannung wird bezüglich der Spannung lieh den Einfluß der Vor- oder Steuerspannung F₄.and the control voltage is borne with respect to the voltage the influence of the bias or control voltage F ₄ .

der Betriebsstromquelle V_B so eingestellt, daß ein 40 In einem Verstärker, wie er in F i g. 1 dargestelltthe operating current source V _B is set so that a 40 In an amplifier as shown in FIG. 1 shown

Betriebszustand erreicht wird, in dem die freien La- ist, können die Halbleiterkörper beispielsweise ausThe operating state is reached in which the free La- is, the semiconductor body can, for example, from

düngen im Hauptsteuerstromweg durch den Körper einem rechteckigen Körper aus Indiumantimonid be-fertilize a rectangular body of indium antimonide in the main control flow path through the body

aus dem Werkstoff mit magnetfeldabhängigem Wi- stehen, dessen in Fig. 2 eingezeichnete Abmessun-from the material with magnetic field-dependent resistance, whose dimensions shown in FIG.

derstand im wesentlichen entfernt oder zumindest gen folgende Werte besitzen: L=9,5 mm, T=3,2 mmThe stand is essentially removed or at least have the following values: L = 9.5 mm, T = 3.2 mm

verringert werden. Hierdurch kann erreicht werden, 45 und W—1,5 bis 3,2 mm; das Verhältnis der Steuer-be reduced. This can achieve 45 and W - 1.5 to 3.2 mm; the ratio of tax

daß der Stromfluß zwischen den Elektroden 19, 20; spannung zur Betriebsspannung V_A : V_B wurde durchthat the current flow between the electrodes 19, 20; voltage to operating voltage V _A : V _B was through

29, 30 und 34, 35 praktisch vollständig durch die Einjustierung von beispielsweise V_A auf den Wert29, 30 and 34, 35 practically completely by adjusting, for example, V _A to the value

signalbedingten Schwankungen des Magnetflusses in 20:1 eingestellt. Auf diese Weise können im Signal-signal-related fluctuations of the magnetic flux are set in 20: 1. In this way, in the signal

dem betreffenden Element gesteuert wird. Die Steue- Übertragungskreis von V₈ im Betrieb signalabhängigecontrolled by the element concerned. The control transmission circuit of V _{8 is} signal-dependent in operation

rung des magnetfeldabhängigen Widerstandes kann 50 Widerstandsänderungen vom 20- bis zum 200fachenThe magnetic field-dependent resistance can be changed by 50 resistance changes from 20 to 200 times

auf diese Weise sehr viel empfindlicher gemacht wer- erreicht werden. Bei abgeschalteter Spannung V_A ent-can be made much more sensitive in this way. When the voltage V _{A is switched off,}

den. sprechend den Kurven 97, 97 R in F i g. 5 bzw. 6 istthe. speaking of curves 97, 97 R in FIG. 5 and 6 respectively

Wenn sich die Stärke des Signals in der Ausgangs- eine derartige Steuerung oder Signalverstärkung nichtIf the strength of the signal is in the output such control or signal amplification fails

wicklung 52 ändert, wird ein Teil des Signals durch erreichbar.winding 52 changes, part of the signal can be reached through.

die Wicklung 48 in die Vorspannungs- oder Steuer- 55 Betrachtet man das Verstärkersystem als Ganzes,the winding 48 into the bias or control 55 Looking at the amplifier system as a whole,

schaltung 46, 47 rückgekoppelt. Diese Rückkopplung so sieht man, daß die in den F i g. 1, 3 und 4 darge-circuit 46, 47 fed back. This feedback can be seen that the in the F i g. 1, 3 and 4 shown

gewährleistet eine dynamische Steuerung der Ströme stellte Schaltungsanordnung eine Reihe von im Ab-ensures dynamic control of the currents.

in den Halbleiterkörpern mit der Signalfrequenz, so stand voneinander angeordneten Signalleitern oderin the semiconductor bodies with the signal frequency, so stood mutually arranged signal conductors or

daß die statisch durch die Spannungsquellen 58, 59 Spulenschleifen enthält, die wenigstens annäherndthat the static by the voltage sources 58, 59 contains coil loops that are at least approximately

einjustierten Verhältnisse auch dynamisch erhalten 60 parallel zueinander verlaufen und polaritäts- oderadjusted conditions are also dynamically preserved 60 run parallel to each other and polarity or

bleiben. Die Wicklung 48 ist daher nur so stark an- phasenmäßig gegeneinandergeschaltet sind, so daßremain. The winding 48 is therefore only connected in phase with one another to such an extent that

gekoppelt, daß eine wirksame dynamische Steuerung die Signalströme in zwei benachbarten Leitern odercoupled that effective dynamic control of the signal currents in two adjacent conductors or

der Ströme in den Halbleiterkörpern bei der Signal- Spulenwindungen in entgegengesetzten Richtungenof the currents in the semiconductor bodies in the signal coil windings in opposite directions

frequenz gewährleistet ist, und diese Wicklung kann verlaufen. Die augenblicklichen Signalströme fließenfrequency is guaranteed, and this winding can run. The instantaneous signal currents flow

daher als dynamische Abgleich-Rückkopplungswick- 65 also abwechselnd in verschiedenen Richtungen durchtherefore as a dynamic balancing feedback winding 65 alternately in different directions

lung im Steuerkreis 46, 47 angesehen werden. Es ist die aufeinanderfolgenden Leiter oder Schleifenwick-development in control circuit 46, 47 can be viewed. It is the successive ladder or loop winding

ersichtlich, daß der Steuerkreis sonst vom Signal- lungen, wenn sie in der dargestellten Weise in ReiheIt can be seen that the control circuit is otherwise controlled by the signaling system if they are in series as shown

übertragungs- oder Ausgangskreis und dem magneti- geschaltet sind. Durch diese Konstruktion ergeben sichtransmission or output circuit and the magnetically switched. This construction results

starke periodisch wechselnde hochfrequente Magnetfelder zwischen benachbarten Leitern. Eine Reihe von Halbleiterscheiben aus Indiumantimonid, Germanium od. dgl., die mit geeigneten Elektroden oder Kontaktelementen versehen und auf zweierlei Weise in Reihe geschaltet sind, nämlich longitudinal und transversal, wie beschrieben wurde, können dann eingesetzt werden und sprechen auf die aufeinanderfolgenden, obenerwähnten Felder an und ergeben eine Signalsteuerung und -verstärkung sowohl einzeln als auch in der Reihenschaltung.strong periodically changing high-frequency magnetic fields between adjacent conductors. A row of semiconductor wafers made of indium antimonide, germanium or the like. With suitable electrodes or Contact elements are provided and connected in series in two ways, namely longitudinal and transversely, as has been described, can then be inserted and speak on the successive, fields mentioned above and provide signal control and amplification both individually and also in series connection.

Es ist ersichtlich, daß das oder die magnetischen Gleichfelder, die durch die aus Ferrit od. dgl. bestehenden Stabmagnete erzeugt werden, in entsprechendem Sinn oder achsparallel mit den Hochfrequenzmagnetfeldern auf die Körper oder Scheiben aus dem Halbleiterwerkstoff zur Einwirkung gebracht werden, so daß, wie bereits erwähnt worden ist, auf jeden Körper oder jede Scheibe ein konstantes magnetisches Feld, dem ein hochfrequentes Magnetfeld überlagert ist, längs einer Achse einwirkt, die nicht mit einer der beiden Achsen zusammenfällt, parallel zu denen die elektrischen Ströme fließen.It can be seen that the constant magnetic field or fields created by the ferrite or the like Bar magnets are generated in a corresponding sense or axially parallel to the high-frequency magnetic fields brought into action on the body or disks made of the semiconductor material so that, as has already been mentioned, there is a constant magnetic on every body or disk Field on which a high-frequency magnetic field is superimposed acts along an axis that does not coincides with one of the two axes parallel to which the electrical currents flow.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung wird das Eingangssignal den modulierenden Leitern 24, 25, 64, 65 in Reihe mit einer Resonanzanordnung zugeführt, die den Kondensator 70 und die Sekundär- oder Eingangswicklung 71 enthält. Die Leiter liegen also direkt in dem abgestimmten Eingangskreis. Selbstverständlich können auch andere Schaltungsanordnungen vorgesehen sein, um die Signale im Eingangskreis in entsprechende modulierende Signale in den Leitern 24, 25, 64, 65 umzuwandeln oder in diese einzukoppeln. In jedem einzelnen Halbleiterkörper findet eine Modulation des Widerstandes durch den beschriebenen magnetoelektrischen Effekt statt, und da die Einheiten in Serie geschaltet sind, ist der Modulationseffekt kumulativ, ebenso wie der Steuereffekt der Spannungsquelle V_A in der Steuer-Serienschaltung. Die Modulation erscheint dadurch als Signalbestandteil im Signalübertragungskreis, der die Ausgangskopplungsimpedanzanordnung 52 enthält, von der der Ausgangssignalanteil abgenommen werden kann. Die Energie für die Signalverstärkung wird von der Spannungsquelle V_B geliefert.In the circuit arrangement shown in FIG. 1, the input signal is fed to the modulating conductors 24, 25, 64, 65 in series with a resonance arrangement which contains the capacitor 70 and the secondary or input winding 71. The conductors are therefore directly in the coordinated input circuit. Of course, other circuit arrangements can also be provided in order to convert the signals in the input circuit into corresponding modulating signals in the conductors 24, 25, 64, 65 or to couple them into them. In each individual semiconductor body there is a modulation of the resistance by the magnetoelectric effect described, and since the units are connected in series, the modulation effect is cumulative, as is the control effect of the voltage source V _A in the control series circuit. The modulation thus appears as a signal component in the signal transmission circuit which contains the output coupling impedance arrangement 52 from which the output signal component can be tapped. The energy for the signal amplification is supplied by the voltage source V _B.

F i g. 7 zeigt einen nicht reziproken Verstärker mit magnetfeldabhängigem Widerstand, der eine Anzahl von Festkörperverstärkern mit magnetfeldabhängigem Widerstand ähnlich wie F i g. 1 enthält, während die Magnetfeld- und Signalfeldgestaltung und -anordnung F i g. 3 und 4 entspricht. Bei diesem Verstärker sind die drei Halbleiterkörper 10, 28, 29 der oberen Gruppe in Abständen parallel zueinander zwischen entsprechend beabstandeten das Signal magnetisch einkoppelnden Leitern 24 a, 25 a, 64 a, 65 a angeordnet. Konstante Vormagnetisierungsfelder werden von Ferritstabmagneten 85, 86, 87, 88 wie bei F i g. 4 erzeugt. Die Halbleiterkörper 80, 81, 82 mit magnetfeldabhängigem Widerstand in der unteren Gruppe sind in entsprechenden Abständen zwischen entsprechenden Leitern 24 b, 25 b, 64 b, 65 b angeordnet. Die zugehörigen Vormagnetisierungsfelder liefern Ferritstabmagnete 89, 90, 91, 92. Die Halbleiterkörper mit magnetfeldabhängigem Widerstand werden dadurch von Magnetfeldern durchsetzt, deren Richtung von Körper zu Körper in einer Gruppe wechselt, und die die Kopplungsleiter durchfließenden Signale verstärken oder schwächen die konstanten Felder längs derselben Achse zur Modulation der Halbleiterkörper.F i g. FIG. 7 shows a non-reciprocal magnetic field dependent amplifier which incorporates a number of solid state magnetic field dependent resistance amplifiers similar to FIG. 1, while the magnetic field and signal field design and arrangement F i g. 3 and 4 corresponds. In this amplifier, the three semiconductor bodies 10, 28, 29 of the upper group are arranged at intervals parallel to one another between appropriately spaced conductors 24 a, 25 a, 64 a, 65 a that magnetically couple the signal. Constant bias fields are generated by ferrite bar magnets 85, 86, 87, 88 as in FIG. 4 generated. The semiconductor bodies 80, 81, 82 with magnetic field-dependent resistance in the lower group are arranged at corresponding distances between corresponding conductors 24 b, 25 b, 64 b, 65 b . The associated bias fields are provided by ferrite bar magnets 89, 90, 91, 92. The semiconductor bodies with magnetic field-dependent resistance are penetrated by magnetic fields, the direction of which changes from body to body in a group, and the signals flowing through the coupling conductors amplify or weaken the constant fields along the same axis for modulating the semiconductor body.

Die oberen und unteren Leiter jedes Paars, z. B. die Leiter 24a, 246, sind, wie Fig. 7 zeigt, in eine Reihe von im Abstand voneinander angeordneten Rechteckschleifenspulen geschaltet und bilden einen Teil von diesen, die Spulen sind abwechselnd in umgekehrter Polarität oder Phasenbeziehung durch abwechselnde obere und untere Endverbindungsleiter 105, 106 zusammengeschaltet. Durch diese Art der Schaltung fließen die Signalströme in zwei benachbarten Leiterelementen in entgegengesetzten Richtungen, d. h., die Signalströme fließen abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen durch die aufeinanderfolgenden Spulenschleifen, wie durch die Pfeile angedeutet ist, wenn sie in der in F i g. 7 dargestellten Weise durch die Verbindungsleiter 105, 106 verbunden sind.The top and bottom conductors of each pair, e.g. B. the conductors 24a, 246, as Fig. 7 shows, in a Series of spaced rectangular loop coils connected to form one Part of these, the coils are alternating in reverse polarity or phase relationship by alternating upper and lower end connection conductors 105, 106 connected together. Through this kind of Circuit, the signal currents flow in two adjacent conductor elements in opposite directions, d. that is, the signal currents flow alternately in opposite directions through the successive ones Coil loops, as indicated by the arrows, when they are in the FIG. 7 shown Way through the connecting conductors 105, 106 are connected.

Die Signalquelle ist in dieser Schaltung durch einen Signalgenerator 109 dargestellt, der einen Innenwiderstand Rg besitzt, der als Serienwiderstand 110 dargestellt ist. Die Signalquelle ist über einen veränderlichen Abstimmkondensator 113 und Leitungen 111, 112 mit den Spulen in Reihe geschaltet.The signal source is represented in this circuit by a signal generator 109 which has an internal resistance Rg , which is shown as a series resistance 110. The signal source is connected in series with the coils through a variable tuning capacitor 113 and lines 111, 112.

Wie bei der in F i g. 1 dargestellten Schaltung ist die Vorspannungsquelle V _A durch eine Batterie 49 dargestellt, die für die Signalfrequenzen mit dem Kondensator 50 überbrückt ist. Der Steuerkreis enthält nacheinander ausgehend von der Quelle V_A die Querelektroden der einzelnen Halbleiterkörper 10, 28, 29 zwischen den Leitungen 46, 47, dann die Rückkopplungswicklung 48 und schließlich innen an der anderen Klemme der Spannungsquelle V_A die hintereinandergeschalteten Körper 82, 81 und 80. Die Gleichspannungsquelle V_B ist ebenfalls als Batterie 58 dargestellt, die durch den Kondensator 59 für Signalfrequenzen überbrückt ist, und liegt in einer Reihenschaltung mit den Leitern 44, 45, die die Rückkopplungswicklung 116 und die hintereinandergeschalteten Halbleiterkörper zwischen den in Serie geschalteten Elektroden an deren Längsenden enthält. Der Signalübertragungs- oder Ausgangskreis ist ähnlich ausgebildet, wie in Fig. 1, mit der'Ausnähme, daß zwei Gruppen von Halbleiterkörpern vorhanden und durch einen Leiter 115 in Reihe geschaltet sind und daß das Rückkopplungssignal in der Spule 48 durch eine Kopplungswicklung 116 induziert wird, die durch den die Betriebsspannungsquelle V_B überbrückenden Kondensator 59 praktisch dem Ausgangskreis parallel geschaltet ist. Das Ausgangssignal wird von Ausgangsklemmen 55, 56 abgenommen und irgendeinem geeigneten Verbraucher R_L zugeführt, der als Arbeitswiderstand 117 dargestellt ist. Zwischen die Ausgangsklemme 55 und eine Klemme 119 am nicht auf Massepotential liegenden Ende der Wicklung 116 und der Leitung 45 ist ein Reihen-Koppelkondensator 118 eingeschaltet.As in the case of FIG. 1, the bias voltage source V _{A is represented} by a battery 49, which is bridged with the capacitor 50 for the signal frequencies. Starting from the source V _A, the control circuit successively contains the transverse electrodes of the individual semiconductor bodies 10, 28, 29 between the lines 46, 47, then the feedback winding 48 and finally the bodies 82, 81 and 80 connected in series on the inside at the other terminal of the voltage source V _A The DC voltage source V _B is also shown as a battery 58, which is bridged by the capacitor 59 for signal frequencies, and is connected in series with the conductors 44, 45, the feedback winding 116 and the semiconductor bodies connected in series between the series-connected electrodes Contains longitudinal ends. The signal transmission or output circuit is constructed similarly to FIG. 1, with the exception that two groups of semiconductor bodies are present and connected in series by a conductor 115 and that the feedback signal is induced in the coil 48 by a coupling winding 116, which is practically connected in parallel to the output circuit by the capacitor 59 bridging the operating voltage source V _B. The output signal is taken from output terminals 55, 56 and fed to any suitable consumer R _L , which is shown as load resistor 117. A series coupling capacitor 118 is connected between the output terminal 55 and a terminal 119 at the end of the winding 116 that is not at ground potential and the line 45.

Die Arbeitsweise der in F i g. 7 dargestellten Schaltungsanordnung entspricht im wesentlichen F i g. 1 und soll daher nur kurz beschrieben werden:The operation of the in F i g. 7 shown circuit arrangement corresponds essentially to FIG. 1 and should therefore only be described briefly:

Eingangssignale von der Quelle 109, die eine beliebige, beispielsweise verhältnismäßig hohe Frequenz besitzen können, werden der Spulenreihe durch die Eingangsleitungen 111, 112 zugeführt und bewirken, daß das von den Permanentmagneten stammende Feld in den einzelnen Halbleiterelementen im Rhythmus der Signalfrequenz schwankt. Die Steuervor-Input signals from the source 109 which are of any frequency, for example a relatively high frequency are fed to the coil row through the input lines 111, 112 and cause that the field originating from the permanent magnets in the individual semiconductor elements in rhythm the signal frequency fluctuates. The tax

Claims

11 1211 12

Voltage F ₄ is added to the voltage V _B , and becomes a consumer

provided that the desired sensitivity for a suitable high frequency coupling arrangement

results in magnetic flux changes and which the recording, like a ribbon cable, fed to the two lines

consecutive coil loops flowing through ter or plates 141, 142, which at their beab-

Signal currents the series-connected solid bodies 5 standing ends with the top and bottom

per amplifier between the lines 44, 45 are coupled to the most body of the stack on this

modulate maximal efficiency and maximal way represents a part of the waveguide. the

Cause current changes in the output circuit and the characteristic impedance of the ribbon cable is correct.

Highly amplified signals to the output terminals 55, 56 with the series-connected magnetic field

and fed to the consumer R _L. With these- io pending resistance of the disc elements of the sta-

This embodiment of the invention, the additional pels match.

Contains solid-state amplifier elements in series, results The stacked semiconductor bodies are in direction

a higher degree of amplification for the signal and direction of the arrows 143 from a magnetic equation

the coupling of the constant penetrated by the permanent field, ie in the longitudinal direction of the stack

magnets generated and the signal-dependent fields 15 and in the direction of the longest axis of each

with the solid state amplifiers magnetic field dependent discs parallel to the direction of the magnetic

Resistance. Furthermore, the preliminary and operational component 138 can be in the waveguide. The constant

voltages will be relatively small and the bias field will be the same as with the

In other exemplary embodiments, relatively simple switching means are generated by the signal field

the. This gives you a cheap and effective 20 amplified or weakened, whereby the magnetic field depletion

Signal amplification in the higher-frequency resistance of the elements of the stack of interest

quent areas. controls and generates an amplified output signal

To amplify signals in microwave reception. The output ribbon line is here with one

Solid-state amplifiers can be equipped with a magnet-coaxial connection with an inner conductor

field-dependent resistance to a compact 25 145 and an outer conductor 146, which with the

Stacks are stacked instead of being connected in conductors 142 and 141 of the ribbon line

To be spaced from each other as in the.

Fig. 1 and 7 was shown. Such an arrangement- The strength of the bias field is pre-

The solid state amplifier is shown in FIGS. 8 preferably dimensioned so that the signal field no

and 9 shown. As best seen in Fig. 9- Reversal of the polarity of the field in the semiconductor bodies

It is possible that several of the same can be generated in this construction.

like semiconductor body 120, 121, 122, 123 in the form. The invention thus becomes a non-reciprocal

rectangular slices to a stack 119 on a solid-state amplifier specified, the

can be stacked and operated by side and end electrically high frequencies,

the connected, of which the end electrodes 125, 35 The gain or signal control is both

126 for the operating voltage source V _B , which is defined as the ratio of the fields and their impact

Batteriel28 is shown, containing the circuit and referring to the individual solid-state amplifier

the side electrodes 129, 130 for the bias as well as by the series connection of a number

power source V _A (battery 132) containing circuit of solid state amplifiers improved,

are visible. The transverse and longitudinal electrodes and 40 By the invention, the control area of the

-line connections for the different circles. magnetic field-dependent resistance of a signal

which are not directly visible in the drawing, are considerably disproportionately

indicated by the dashed lines 133, 134. increases, and there can be very good non-reciprocal ones

The bias and working circuits are practically amplifiers, oscillators, converters, mixers table the same as in the previously described 45 or similar signal transmission circuits for exemplary embodiments, with the exception that the microwaves are built.
End and side electrodes at the same time form the connection lines that produce the series connections that are transversely and longitudinally defined by the component claims:
stack for the bias source V _A and Be 50
drive voltage source V _B containing circuits lead. 1. Solid state amplifier with a semiconductor

In Fig. 8, the input signal for the stem body, on the surface of which conducts two conductors 135 opposite one another along a pelt semiconductor body via a rectangular hollow first axis via an input coupling conductor 136, two electrodes that can be connected to a direct voltage, which through the outer conductor 137 into the Inner 55 trodes are attached, between which is guided in the bedes cavity. In this way, a drive is a direct current flows, the size of which is generated by a strong signal-dependent magnetic field along the side resistance changes of the semiconductor body walls of the waveguide, which is controllable by the, which is provided by the semiconductor arrows, dashed and closed body parallel to a second axis throughset line 138 is indicated. The stack 119 of half-60 zendes, signal-dependent magnetic field caused conductor disks is in a window 140 in one side, characterized in that arranged on the ten wall of the waveguide, where a strong signal field is present on the surface of the semiconductor body (10), that the magnetic field dependent on two sides along a third resistance of the stack and thus the opposing axis (Ex) stood opposite each other, in which the operating voltage source V _B containing two additional electrodes (21, 22) attached modulates the circuit . at which a second equal

The amplified output signal is from the voltage (F ₄ ), the size of which is related to the

stacked elements in series removed so that the first DC voltage (V _B ) is dimensioned so that

free charges are removed from that region of the semiconductor body which is through the current to be controlled flows through the magnetic field.

2. Amplifier according to claim 1, characterized in that on opposite sides of the semiconductor body (10) at a distance therefrom by the signal current flowing through conductors (24,25) are arranged such that they have a signal-dependent magnetic parallel to the second axis (Bz) directed Supply alternating field and that a permanent magnet arrangement (85, 86) is provided which supplies a bias magnetic field directed parallel to the second axis.

3. Amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that the semiconductor body (10) is rectangular and that the electrodes (19, 20) lying in the first axis (Ey ) on the end faces (11, 12) which are at the greatest distance from one another of the body (10) are attached.

4. Amplifier according to claim 3, characterized in that the magnetic field covers the body (10) perpendicular to the opposing ones that are closest to one another Surfaces (15, 16) interspersed.

5. Amplifier according to claim 3 or 4, characterized in that the conductors for generating the signal-dependent magnetic field comprise pieces (24, 25) which extend on opposite sides of the body (10) parallel to its longitudinal axis (Ey).

6. Amplifier according to one of the preceding

Claims, characterized by a plurality of semiconductor bodies (10, 28, 33, 80, 81, 82), each with two pairs of electrodes (19-20, 21-22; 29-30, 31-32; 34-35, 36-37) are provided, with corresponding Electrode pairs are connected in series in the same direction.

7. Amplifier according to claim 6, characterized in that between the semiconductor bodies (10, 28, 33, 80, 81, 82) conductors (24, 25, 64, 65; 76, 77) are arranged from the das signal-dependent magnetic field generating current are traversed in such a way that the generated magnetic fields support each other in terms of increasing the signal amplification.

8. Amplifier according to one of the preceding claims, characterized by a circuit arrangement for setting the relative values of the two electrode pairs of a semiconductor body supplied DC voltages.

9. Amplifier according to one of the preceding claims, characterized by a feedback arrangement between an output circuit (45, 52) containing the two first electrodes (19, 20) of a semiconductor body (10), 58) and a control circuit containing the second pair of electrodes (21, 22) of this semiconductor body (46, 48, 49), which is dimensioned in such a way that the proportions of the stresses are dynamic during operation remain.

10. Amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that the Signal-dependent magnetic field generating conductors form parts of a waveguide arrangement (135).

1 sheet of drawings