DE1762435A1 - Integrierte Verstaerkerschaltung - Google Patents

Description

Unser Zeichen; T 717 Lei/Ba

TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

13500 North Central Expressway, Dallas, Tecas/V.St.A.

Integrierte Verstärkerschaltung

Die Erfindung bezieht sich auf Verstärkersohaltungen, insbesondere auf einen stabilen, hochverstärkenden Verstärker in integrierter Sohaltungstechnik, der keine äusseren Widerstände oder Kondensatoren benötigt.

Bei den üblichen integrierten Verstärkerschaltungen, welche einen hohen Verstärkungsfaktor aufweisen und mit einem ausreichenden Stabilitätsgrad arbeiten, war es im allgemeinen erwünscht, äussere Widerstände und/oder Kondensatoren zu verwenden, um einen stabilen Arbeitspunkt in dem üblichen Bereich der Stromversorgungsspannung und der Temperaturen aufrecht zu erhalten, Dias galt insbesondere dann, wenn ein Verstärkungsfaktor in der Grössenordnung von 1000 unter Aufrechterhaltung eines stabilen Arbeitspunktes bei schwankenden Temperaturen oder Stromversorgungsspannungen aufrecht erhalten werden

sollte,

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sollte« Zur Erzielung bestimmter Niederfrequenseigenschaften, beispielsweise einer Grenzfrequenz von weniger als 40 Hz, sollte ferner die Eingangskopplungsaohaltuog, welche eine Vorspannungssοhaltung zusammen mit einem Eingangskopplungskondensator enthalten kann, eine verhältnisaässig grosse Zeitkonstante aufweisen« Diese Forderungen waren unter Anwendung da? herkömmlichen integrierten Schaltungeanordnungen in monolithischer bipolarer Diffusionstechnik schwierig zu erfüllen, da die praktisch möglichen Höchstwerte des Eingangswiderstands und der Kopplungskapazität oft die Zeitkonstante auf einen unzureichenden Wert begrenzten· Bei der Erfindung werden solche Schwierigkelten dadurch beseitigt, dass die günstigen Kriechstromeigenschaften von Metalloxyd-Halbleiter-Feldeffekttransistoren und - Kondensatoren sowie der hohe dynamische Widerstand von Dlffusions-Flächendioden dazu ausgenutzt werden, die erforderliche grosse Kopplungszeitkonstante zu erreichen·

Bei herkömmlichen integrierten V_erstärkerschaltungen war es ferner üblich, äussere Widerstände und/oder Vorspannungdondensatoren zu verwenden, damit die gewünschten hohen Widerstands- und Kapazitätswerte erreicht werden, welche zur Erzielung grosser Verstärkungsfaktoren bei dem gewünschten Frequenzgang notwendig sind. Dadurch gehen die solohen Schaltungen innewohnenden Vorteile in bestimmten Fällen infolge der Zunahme an Grosse und Herstellungskosten verloren« Bei der erfindungsgemässen

integrierten 00982U/U8Ö

integrierten 7erStärkungsschaltung werden keine äusseren Widerstände oder Kondensatoren verwendet, so dass sie sich ohne weiteres für eine Massenfertigung eignet, bei welcher die Stückkosten auf einem verhältnismässig niedrigen Wert gehalten werden können«

Das Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung eines
stabilen, hochverstärkenden integrierten Verstärkers,
der keine äusseren Widerstände oder Kondensatoren
benötigt, die gewünschte Verstärkungskennlinie in einem veriä.tniemä3Sig breiten Bereich von Strotnversorgungsspannungen und Temperaturen aufrecht erhält, eine lange Lebensdauer aufweist und verhältnismässig billig hergestellt werden kann,

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung
beispielshalber beschrieben.

Darin zeigen:

Fig.1 das elektrische Schaltscheraa einer einzelnen Stufe einer nach der Erfindung ausgeführten integrierten Verstärkerschaltung,

Fig.2 ein Diagramm der Abflusselektrodenkennlinien eines Verstärkerelements mit Metalloxyd-Halbleiter-Feldeffekttransietor sowie die Lastlinie, welche durch ^kinen an ein solches Verstärkerelement angeschlossenen

Metalloxyd- 003820/1488

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Metalloxyd-Halbleiter-Transistor definiert ist, wobei dargestellt ist, wie der Ruhepunkt einer integrierten Verstärkerstufe der in Flg.1 dargestellten Art bestimmt werden kann,

Pig· 3 einen Tertikalsohnitt durch eine nach der Erfindung ausgeführte integrierte Verstärkerschaltung, die dem Schaltbild von Fig.1 entspricht,

B| Pig. 4 das elektrische Sohaltschena einer mehrstufigen

integrierten Verstärkerschaltung nach der Erfindung,

Pig·5 das elektrische Sohaltsohena einer anderen Aueführungsform einer integrierten Verstärkerschaltung nach der Erfindung und

Pig.6 ein Diagram sur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung τοη Pig«5·

W Sie in den Zeichnungen dargestellten integrierten Verstärkersohaltungen erfordern keine äusseren Sohaltungselemente, wie Kondensatoren oder Widerstände; sie kttnnen dennoch in einer beyoreugten Ausführuagsfora einen stabilen Verstärkungsfaktor in der QrBssenordnung τοη etwa 1000 mit einer unteren Grenefrequens τοη weniger als 40 He erreiohen. Es war Ewar nach den bisher Üblichen Verfahren möglich, in bestirnten Fällen monolithische integrierte

SohaltlUMteiL

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_Λί BAD ORIGINAL

Schaltungen herzustellen, die einen Verstärkungsfaktor von 1000 ergeben, doch traten dann Probleme hinsichtlich der Erzielung eines stabilen Arbeitspunktes auf, wenn sich die Stromversorgungsspannung und die Temperatur änderten. Eine weitere Schwierigkeit, die in manchen fällen bei den herkömmlichen monolithischen integrierten Verstärkerschaltungen auftrat, betraf die Erzielung verhältnisraässig hoher Widerstands- und Kapazitätswerte» In der Praxis lagen die maximal möglichen Widerstandsund Kapazitätswerte bei etwa 200 kOhm bzw. 20 Pikofarad. λ Als PoIge dieser Einschränkungen war die Zeitkonstante des Eingangskopplungskondensators und der Vorspannungsschaltung, mit welcher die aktiven Elemente ausgesteuert wurden, auf etwa 4 MikroSekunden beschränkt, obgleiohe eine Zeitkonstante in der G-rössenordnung von 4 Millisekunden nötig gewesen wäre, um die gewünschte Grenzfrequenz von weniger als 40 Hz zu erzielen,

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Verstärker werden Metalloxyd-Halbleiter-Transistorverstärkerelemente und ™

Metalloxyd-Halbleiter-Kondensatoren sowie Metalloxydilalblelter-Widerstände in Verbindung mit Diffusionsflächendioden mit grossem dynamischen Widerstand zur Erzielung der gewünschten grossen Kopplungszeitkonstante und des iiöwünochfcen stabilen Betriebs verwendet.

Fig.1

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Pig.1 der Zeichnung zeigt eh^einzelne Stufe einer Verstärkerschaltung· Biese Schaltung enthält einen Metalloxyd-Halbleiter-Feldeffekt-Verstärkertransistor 10, nachstehend abgekürzt als MOS-FET-Verstärker bezeichnet, der eine Torelektrode 12, eine Quellenelektrode 14 und eine Abflusselektrode 16 aufweist. Ein Metalloxyd-Balbleiter-Xbpplungskondensator 18, nachstehend MOS-Kopplungskondensator genannt, ist an die Torelektrode 12 des MOS-FET-Verstärkers angeschlossen und dient zur Lieferung von Eingangssignalen

^ zu dem Transistor 10, der als Verstärkerelement arbeitet. ferner ist eine Vorspannungsschaltung 20, die zwei gegenparallel geschaltete Dioden 22 und 24 enthält, zwisohen der einen Klemme des Kondensators 18 und der Abflusselektrode 16 des Verstärkertransistors 10 angeschlossen, während ein Metalloxyd-Halbleiter-Feldeffekt-Lasttransiator 26, nachstehend MOS-Lastwiderstand genannt, mit seiner Quellenelektrode 32 an die Abflusselektrode 16 des MOS-Verstärkertransistore 10 und die Vorspannungsschaltung 20 angeschlossen ist, während seine Abflusselektrode 30 mit seiner Quellenelektro-

" de 28 verbunden ist. Der MOS-Lastwiderstand 26 ist funktionell einem sehr hochohmigen Widerstand äquivalent, und er ist so angeordnet, dass damit der Verstärkungsfaktor des MOS-Verstärkertransistors eingestellt wird. An die Torelektrode des Lastwiderstands 26 ist eine Vorspannung von einer äusseren Spannungsquelle aus angelegt, die durch die Klemme -Y^ dargestellt ist.

Die

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Die VorspannungBSchaltung 20 und die Art ihrer Verbindung mit dem Verstärkertransistor 10 stellt ein wesentliches Merkmal der dargestellten Schaltung dar. SLe weist eine Eingangsklemme 34 auf, welche parallel an den Kopplungskondensator 18 und die Torelektrode 12 des Verstärkertransistore dQ^angeschlossen ist, sowie eine Ausgangsklemme 36, welche parallel mit der Quellenelektrode 32 des Lastwiderstands 26 und der Abflusselektrode 16 des Verstärker-⁴~ansistors 10 Terbunden ist. Die Dioden 22 und 24- sind uerart parallel geschaltet, dass die" fatode der einen Diode λ mit der Anode der anderen Diode Terbunden ist· Infolge dieser Gegenparallelschaltung zwischen der Torelektrode 12 und der Abflusselektrode 16 bewirken die Dioden 22 und 24-, dass an der Torelektrode und an der Abflusselektrode des* Verstärkertransistors 10 der gleiche Spannungspegel liegt. Die Vorspannungsschaltung 20 arbeitet mit einem Spannungsabfall Ton im wesentlichen Null Volt an den Dioden 22 und 24, so dass die an der Torelektrode 12 liegende Spannung und die an der Abflusselektrode 16 liegende Spannung im wesent-

liehen gleich sind. Die Dioden 22 und 24 arbeiten also als ^ Rüclricopplungedioden, die gewährleisten, dass der gleiche SpannungBwert am Eingang 34 und am Ausgang 36 der Vorspannungssc.altung 20 besteht. Da die Vorspannung des Verstärkertra.-'-iiators 10 dadurch erreicht wird, das β die Vorspannungsech , JLiXg mit einem Spannungsabfall τοη im wesentlichen Null ViVi. arbeitet, ist die richtige Vorspannung des W- v. i't.ansistors 10 in erster Linie τοη den Kriechetrömon

(leakage 00982Ü/UÖ8

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(leakage currents) der Dioden 22 und 24 abhängig, da diese wesentlich grosser aind als der dielektrische Kriechetrom, der Parallelschaltung der Torelektrode 12 des Verstärkertransistors 10 und der damit verbundenen Klemme des Kondensators 18,

Zusätzlich zu der Kriechstrom- Vorspannung des Verstärkertransistors 10 , ergeben die Dioden 22 und 24 ferner eine sehr vorteilhafte Begrenzer-oder Schutzwirkung, da sie ^ als Spannungsklemmschaltung zwischen der Abflusselektrode und der Torelektrode des Verstärkers dienen. Da die Dioden gegenparallel geschaltet sind, versucht die Vorspannungsschaltung beim Anlegen eines grossen Eingangssignals, das die betreffende Diode in den Sperrzustand treiben würde, ein solches V_orkommnis durch Begrenzung der höchsten vorkommenden Schaltung auszuschliessen. Eine solche Begrenzerwirkung ist sehr vorteilhaft, da die Erholungszeit der Schaltung von der Diodenzeitkonstante abhängt und in vielen Fällen übermässig lang sein könnte, was zur Folge hätte, dass die Schaltung für eine unerwünscht grosse Zeit ausser Betrieb wäre.

In Fig.2 sind die Abflusselektroden-Kennlinien des Verstärkertransistors 10 dargestellt, wobei die Abfluss-Quellen-Spannung V-jja auf der horizontalen Achse aufgetragen ist, während der Ausgangsatrom I^ auf der vertikalen Achse aufgetragen ist. Die Kennlinien s.ind für verschiedene Werte der Torelektrodenspannung V₃ dargestellt. Ferner ist eine Lastlinie 40

009820/uee «ifi

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eingetragen, welche die Kennlinie des Lastwiderstands darstellt. Da der Lastwiderstand 26 ein Metalloxyd-Halbleiter-Widerstand ist, ist die Lastlinie nicht linear, sondern quadratisch.Die quadratischen Kennlinien des Lastwiderstands 26 und des Verstärkertransistors 10 wirken derart gegeneinander, dass eine Verstärkung erhalten wird, welche über einen verhältnismässig grossen Bereich von Eingangsspannungsänderungen und übe^eineη verhältniamässig grossen Temperaturbereich im wesentlichen konstant bleibt* Da, wie zuvor erläutert-wurde, die Spannungen an der Abfluss- % elektrode und an der Torelektrode des Verstärkertransistors gleichgehalten werden, ist ferner gewährleistet, dass der Arbeitspunkt des Verstärkertransistore stets um die Sohwellenspannung desVerstärkertransistors grosser als die Grenzlinie ist, welche den Pentodenbereich von dem Triodenbereich trennt, wie sie in Pig.2 dargestellt ist. Diese Grenzlinie ist mit dem Bezugszeichen 42 versehen,(wobei der Bereich links von der Grenzlinie das Gebiet darstellt, in welchem der Verstärkertransistor ähnlich wie eine Triode arbeitet, λ während der Bereich rechts von der Grenzlinie das Gebiet darstellt, in welchem der Verstärkertransistor ähnlich wie eine Pentode arbeitet). Die Grenzlinie 42 stellt den Ort der Punkte dar, für welohe ^vj)s⁼^(js ~ ^VT' ^{wobei y}ds die Abfluss-Quellen-Spannung, V₃₃ die Tor-Quellen-S^annung und Vm die Schwellenspannung des Verstärkertransistore sind. Ausserdem wird die Kurve 44 dadurch erhalten, dass V^

zu

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zu jedem Punkt der Kurve 42 addiert wird, so dass die Kurve 44 den Ort aller Punkte darstellt, die um V^ grosser als der Wert V^₃ - Y^ sind, also der Funkte, für welche V-QQ * Vgg. Dadurch wird der Betrieb dos Verstärkertransistors beschrieben. Demzufolge kann der Ruhepunkt 46 der vom Verstärkertransistor 10 und vom Lastwiderstand 26 gebildeten Anordnung leicht ermittelt werden, indem lediglich der Punkt festgestellt wird, an welchem die Kurve 44 die Lastlinie 40 schneidet, wie in Pig.2 dargestellt ist, wobei der Abfluss-P ruhest rom bei I-qq und die Tor-Quellen-Ruhespannung bei ^VGSQ dargestellt sind.

In Pig.9 ist eine Sohnitt durch eine integrierte Verstärkerschaltung dargestellt, die dem Schaltbild von Pig.1 entspricht, wobei die gleichen Bezugszeichen die gleichen Sohaltungsteile wie in Pig. 1 bezeichnen. Vorzugsweise wird eine n-leitende Siliziumunterlage vorgesehen. Der Verstärkertransistor 10 wird dadurch gebildet, dass eine erste p-leitende Zone 52 k unter einer Oberfläche der Unterlage gebildet wird. Diese Zone 52 erstreckt sich um eine vorbestimmte Strecke in die Unterlage hinein, und sie tritt an der Oberseite der Unterlage hervor, wodurch das Anbringen eines elektrischen Kontakte an dieser Zone erleichtert wird, die die Quellenelektrode 16 darstellt. In gleicher Weise wird die Quelle 14 durch eine zweite p-leitende Zone»54 gebildet, die unter d6r Oberseite der Unterlage verhältalsmassig nahe neben der Zone 52 liegt. Der verhältnismäßig kleine Abstand trägt iur Erhöhung

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des Verstärkungsfaktors der Vom Yerstärkertransistor 10 und vom Lastwiderstand 26 gebildeten Anordnung bei, da der Verstärkungsfaktor dieser Anordnung umgekehrt proportional zur Länge des Tors ist, die von dem Abstand zwischen der Quellenzone und der Abflueszone abhängt. Je kleiner also diese Lange b zw.. dieser Abstand ist, umso grosser ist der Verstärkungsfaktor der Anordnung, Zusätzlich ist eine isolierende Oxydschicht 56 auf der Oberseite der Unterlage zwischen den beiden p-leitenden Zonen 52 und 54 vorzugsweise so aufgebracht, dass sie einen Teil dieser p-Zonen überlappt, wie in Fig.3 zu erkennen ist. Der Torabschnitt 12 wird dann dadurch vervollständigt, dass eine Schicht 58 aus einem Kontaktmetall auf die Oberfläche eines bestimmten Abschnitts der isolierenden Oxydschicht 56 aufgebracht wird, wobei dieser Abschnitt durch den Teil der isolierenden Oxydschicht definiert ist, der sich zwischen den einander zugewandten Enden der p-leitenden Zonen 52 und 54 erstreckt. In ähnlicher Weise wird die Quelle 16 dadurch vervollständigt, dass eine Metal!kontaktschicht 60 in Verbindung mit der pleitenden Zone 52 aufgebracht wird, während der Abfluss dadurch vervollsiäidigt wird, dass eine Metallkontakt schicht in Verbindung mit der p-leitenden Zone 54 aufgebracht wird. Die Metallkontaktschicht 62 ist vorzugsweise an Masse gelegt

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Es let sa bemerken, dass im wesentlichen die ganze Oberfläche der Unterlage 50 alt einer isolierenden Oxydschicht aus Siliziundioxyd bedeckt ist, mit Ausnahme der Abschnitte, an denen Kontakte zu den verschiedenen Zonen der in der Unterlage gebildeten Bauelemente hergestellt werden müssen· Ein solcher Kontakt wird dadurch gebildet,-dass in vorgewählten Gebieten der Oxidschicht unter Verwendung herkömmlicher Haskierungs- und Ätzverfahren kleine Offnungen geformt wrden. Ss können demzufolge grossfläohige Kontakte geschaffen werden, die in elektrischer Verbindung mit ausserordentlich kleinen Flächen der in der Unterlage gebildeten Bauelemente bestehen, die sich aber dann über einen grossen Teil der Oxydsohicht so ausdehnen, dass die Herstellung von Verbindungen mit äusseren Ansohlussleitern erleichtert wird. Die isolierende Oxydsohioht dient ausserdem für einen anderen verhältnie»äsβig wichtigen Zweck. Wie in Fig.3 gezeigt ist, liegen alle an der Oberseite der Unterlage 50 hervortretenden pn-Übergänge unter Abschnitten der isolierenden Oxydeohioht. Die Oxydschicht dient also zur Passivierung der hervortretenden pn-Obergänge, und sie verhindert unerwünschte Krieohströme. Ferner schützt sie die Obergänge gegen das Eindringen unerwünschter Verunreinigungen·

Der mit den Verstärkertransistor 10 gekoppelte Lastwideretand 26 wird in ähnlicher Weise wie der Verstärkertransistor gebildet. Sie Quelle 32 des .!testwiderstandβ 36 1st , wie

zuvor

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zuvor erwähnt wurde, mit den Abfluss 16 des Verstärkertransistors 10 zusammengefasst. Demzufolge besteht die Quelle 32 Im wesentlichen aus der p-leitenden Zone 52. Der Abfluss 30 des Lastwiderstands 26 ist durch eine dritte p-leitende Zone 64 gebildet, die unter der Oberfläche der Unterlage 50 so geformt ist, dass sie in einem beträchtlichen seitlichen Abstand von der Quellenzone 52 liegt. Dieser verhältnismässig grosse Abstand zwischen der Quelle und dem Abfluss des Lastwiderstanda dient zur Aufreohterhaltung einer verhältnismässig grossen Impedanz, und er trägt ^

zur Erhöhung des Verstärkungsfaktors der rom Verstärkertransistor 10 und vom Lastwiderstand 26 gebildeten Anordnung bei, da der Verstärkungsfaktor dieser Anordnung direkt proportional zu der Länge desTorabsohnitts bzw· zu dem Abstand zwisohen der Quelle und dem Abfluss des Lastwiderstands ist. Die Steuerung des Verstärkungsfaktors durch die geometrische Ausbildung des Verstärkers 10 und des Lastwiderstands 26 hat zur folge, dass die Schaltung verhältnismässig unbeeinflusst von Schwankungen der Speisespannung Y-jj-Q bleibt.

Das Tor 28 des Lastwideretands 26 wird dadurch gebildet, dass eine Sohioht 66 aus isolierendem Oxyd auf die Oberseite der Unterlage 50 so aufgebracht wird, dass sie sich von der p-leitenden Zone 52 zu der p-leitenden Zone 64 erstreckt, wobei sie vorzugsweise um eine kleine Strecke über die austretenden flächen der p-leitenden Zonen ragt. Zur Verroll st and igung des Tora 29 wird eine Metallkontaktaohioht 68

auf 009820/1488

auf einen bestimmten Abschnitt der isolierenden Oxydsohicht 66 in dem Gebiet zwischen der p-leitenden Zone 52 und der p-leltenden Zone 64 aufgebracht. Da das Tor 28 und der Abfluss 30 zur Bildung des Lastwiderstands miteinander verbunden sind, ist die Metal!kontaktschicht 68 so ausgebildet, dass sie durch die Oxydschicht 66 nach unten ragt und in Verbindung mit einem vorbestimmten Abschnitt der den Abfluss bildenden p-leitenden Zone 64 steht· Sie Metallkontaktschicht 68 kann dann in geeigneter Weise mit der negativen Spe&aefe spannung V_DD verbunden werden.

Zar Bildung des MetalifeDcvd-Halblelter—Kopplangekondensators 18 am Eingang der Schaltung wird eine weitere p—leitende Zone 70 unter der Oberfläche der Unterlage 50 so gebildet, dass sie um eine vorbestimmte Strecke von dieser Oberfläche nach unten ragt. Die p-leitende Zone 70 hat la Tergleich zu den zuvor beschriebenen p-leitenden Zonen wesentlich grössere Abmessungen, da sie eine Belegung des Kondensators bildet, line Isolierende SiliziuBdioxydechioht 72 UM auf die Oberseite der Unterlage an der Stelle aufgebracht, an weloher die p-Zone 70 hervortritt, und diese Isolierschicht erstreckt sich um eine bestimmteStrecke über die Austrittsstreoke des pn-übergangs an dieser fläche hinaus. Die Oxydschioht ist mit einer verhältnismäßig kleinen Öffnung 74 versehen, an weloher ein Netallkontakt 76 in elektrischem Kontakt mit der p-leitenden Zone 7° gebracht wird. Dadurch

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ist eine Belegung des Kondensators gebildet. Diese Belegung besteht aas p-leltendea Halbleitermaterial, und sie kann über die Eingangselektrode 78 an eine Eingangssignalquelle angeschlossen «erden.

Die andere Belegung des Kondensators wird dadurch gebildet,

dass eine Metallschicht 80 auf einen vorbestimmten Abschnitt der isolierenden Sillsiuadioxydschicht 72 so aufgebracht wird, dass die Metal!kontaktschicht 80 über dem grössten Teil der

p-leitenden Zone 70 liegt, von dieser jedoch durch das j

isolierende Oxyd getrennt ist, das als Dielektrikum des

Kondensators dient. Sie Metallschicht 80 bildet somit

die entgegengesetste Belegung des Kondensators 18.

Die Metalsohiiht *0 ist Ihrerseits mit dem !Dor 12 "des Verstärkertransistors über einen Leiter 82 verbunden,

so dass der Kondensator 18 Bit dem Tor 12 des Yerstärker transistors 10 gekoppelt 1st.

Die besondere Art des Anschlusses des Kondensators 18 in der Schaltung stellt ein wesentliches Merkmal der I

beschriebenen A_nordnung dar. Die von der p-leitenden Halbleitersone 70 gebildete Belegung des Kondensators ist mit der Elektrode 78 verbunden, welche die Eingangssignale zu der Schaltung liefert, während die Metal1-beleguog 80 des Kondensators, welche duroh die Oxydisolation 72 von der Zone 70 getrenntest, mit der Torelektrode 12 des Yerstärkertransistors 10 verbunden ist.

Diese

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Diese Art des Anschlusses der Kondensatorbelegungen ergibt die erforderliche Gleichstromisolation und die richtige Vorspannung·

Die zuvor beschriebene Vorspannungsschaltung 20 ist an ihrem Eingang 34 mit dem Kondensator 18 verbunden; wie in Pig,3 dargestellt ist, geschieht dies durch eine Verbindung mit der M_etallbelegung 80 des Kondensators. Die Dioden 22 und 24 können gleichfalls durch herkömmliche Lichtdruck-und Diffusionsverfahren gebildet werden. Jede von ihnen enthält eine p-leitende Schicht 84 bzw. 86, welche jeweils die Anode der Diode bildet. Die Katoden der Dioden sind durch eine verhältnismässig kleine (n+)-Zone 88 bzw. 90 gebildet, welche in die Oberfläche der betreffenden p-Zone 84 bzw. 86 eindiffundiert ist« Wie in Pig.3 gezeigt ist, sind die p-Zonen 84 und 86 so gebildet, dass sie sioh unter der Oberseite der Unterlage erstrecken und an dieser Oberseite hervortreten, während die n-Zonen 88 und 90 gleichfalls unter der Oberseite der betreffenden p-Zone so gebildet sind, dass sie einen verhältnismässig kleinen Teil davon einnehmen und sich gleichfalls bis zu dieser Oberseite erstrecken, wodurch das Anbringen von elektrischen Kontakten an den verschiedenen Zonen erleichtert wird«

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Die so gebildeten Diffusions- Flächendioden haben einen verhältnismässig grossen dynamischen Widerstand und einen kleinenSesamtkrieohstrom, was für die Erzielung der Vorspannung 'it· Teratärkertransistors 10 vorteilhaft ist« Es ist ferner zu bemerken, dass die beschriebenen pn-Flächendioden in Wirklichkeit η-Transistoren in Bezug auf die Unterlage darstellen. SLe werden jedoch daduroh funktions raäasig Dioden gleichwertig gemacht, dass die durch die jeweiligen p-Zonen dargestellte Basisbreite ausserordentlich gross gemacht wird, so dass der Kennwert H^ klein und der Kennwert BVqtjjq verhältnismässig gross werden· Obgleich diese Anordnungen also strukturell Transistoren sind, sind sie funktionell diodenäquivalent, und sie werden daher auch als Dioden bezeichnet und verwendet·

Die hervortretenden Oberfläohengebiete der p-Zonen 84 und 86 und der (n+)-Zonen 88 und 90 sind durch einen weiteren Abschnitt 92 aus isolierendem Siliziumdioxyd bedeckt, der auf diejenigen Oberfläohenabsohnitteder Unterlagen aufgebracht ist, an welchen diese Zonen hervortreten« Duroh diesen Abschnitt der Silizivlmdioxydisolation ^3ind Öffnungen so gebildet, dass die Herstellung von Kontakten mit den verschiedenen Zonen der Dioden möglich sind, damit die Verbindung zwischen diesen Dioden und dem Rest der Schaltung erleichtert wird. Auf die .Oberfläche der Isolation ist ein Metallkontakt 94 so aufgebracht, dass er in elektrischer Verbindung mit einem Teil der p-leitenden Zone 84 steht. Dieser

Metal llcont»kt 009820/UI8

Dieser Metallkontakt 94 ist seinerseits über einen Leiter mit einer anderen Metallkontaktschicht 98 verbunden, die gleichfalls auf der Oberseite der Siliziumdioxydiaalation angebracht ist und in elektrische Verbindung mit. der (n+)-Zone 90, also der Katode der Diode 24 steht. In gleicher Weise ist eine Metallkontaktschicht 100 auf einem Abschnitt der Siliziumdioxydisolation so angebracht, dass er in elektrischem Kontakt mit einem Abschnitt der (n+)-Zone 88 steht, welohe die Katode der Diode 22 darstellt, und sie ist ihrerseits über einen leiter 102 mit einer Metal1-korfektsohioht 104 verbunden, die in elektrische Verbindung mit der p-Sohicht 86, also der Anode der Diode 24 steht.

Der Anschluss des Ausgange 36 der Vorspannungssohaltung 20 an den Vers-ferkertransistor 10 erfolgt durch einen Leiter 106, der mit der Metallkontaktschioht 100 verbunden ist, die mit der Anode der Diode 22 und mit der Katode der Diode 24 gekoppelt ist, woduroh diese Diodenabschnitte mit den Abfluss 16 des Verstärkertransistnre 10 verbunden sind« ferner ist das Tor 12 des Verstärkertraneistors 10 über den Leiter 82 mit der Metallbelegung 80 des Kondensators- 18 verbunden, die ihrerseits über einen Leiter 108 mit dem Eingang 34 verbunden ist. Die Dioden 22 und 24 sind dadurch zvlsohen* dem Tor 12 und dem Abfluss 16 des Verstärkertransietors gegenparallel geschalte^. Da die Dioden parallel»zu de« Abfluss 16 des V_erstärkertransistore 10 liegen, liegen sie

aaoh

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auch parallel bu der Quelle 32 des Lastwi4erstands 2$, der, wie zuvor erBitert wurde, mit dem Abfluss 16 des Verstärkertransistars zusammenfällt· Die Ausgangssignale des Verstärkers werden durch eine Ausgangselektrode 110 abgegeben, die an den Abfluss 16 des Verstärkertraneistore angeschlossen ist.

Die zuvor erwähnten p-leitenden Zonen werden im allgemeinen unter Anwendung herkömmlicher Lichtdruck- und Diffusionsverfahren gebildet, und sie können entweder gleichzeitig M in einem einzigen Verfahrensschritt oder in einem geeigneten Prozess auch In verschiedenen Verfahrensschritten hergestellt werden. Ebenso kann die isolierende Oxydschicht, die vorzugsweise aus SiliziuBdioiyd besteht, durch thermisches Wayhatue oder auf andere herkömmliche Weise gebildet werden. Die MetaTLkontaktschichten können dann unter Anwendung herkömmlicher Liohtdruokverfahren aufgebracht werden, beispielsweise dadurch, dass zunäohst Kontaktmetall auf die ganze Oberseite der isolierenden Siliziumdioiydsohicht aufgetragen wird, und dass dann verschiedene Maskierungs-und Atzsohritte oder andere geeignete Verfahren angewendet werden.

Die in Pig·3 dargestellte und zuvor beschriebene integrierte Schaltungsanordnung entspricht dem elektrischen Schaltbild

von

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von Fig.1. Sie kann in bestimmten Fällen den vollständigen Verstärker darstellen , während sie in anderen Fällen eine einzige stufe eines mehrstufigen Kaskadenverstärkers bilden kann, wie er in Fig.4 dargestellt ist.

Fig.4 zeigt das Schaltbild eines mehrstufigen Kaskadenverstärkers, bei welchem mehrere Stufen der in Fig.1 gezeigten Art verwendet werden und der gleichfalls in Form einer integrierten Schaltung hergestellt wird. Es ist ohne weiteres zu erkennen, dass die Schaltung von Fig.4 ohne weiteres in der gleichen Weise hergestellt werden kann, wie für diejintegrierte Verstärkerschaltung von Fig.3 beschrieben wurde. Zur Vereinfachung ist die tatsächliche körperliche Auegestaltung der integrierten Schaltung von Fig.4 nicht im einzelnen gezeigt, da ihr Aufbau auf Grund der ausführlichen Erläuterung der Schaltung von Fig.3 ohne weiteres erkennbar ist.

Die in Fig.4 gezeigte Anordnung ist ein dreistufiges Verstärker, der einen Verstärkungsfaktor von etwa 1000 ergibt und in Verbindung mit einer äusseren Last betrieben werden kann, der ster keine äusseren Kondensatoren oder Widerstände erfordert·

Der Verstärker von Fig.4 enthält eine erste Stufe 110, die im wesentlichen alt der in Fig.1 und 3 dargestellten Verstärkerschaltung identieoh iat. Eine zweite Stufe

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ist mit der ersten Stufe über einen MOS-Kopplungsfeondensator 114 gekoppelt und eine dritte Stufe 116 ist mit der zweiten Stufe über einen weiteren Metalloxyd-Halbleiter-Kopplungskondensator 118 gekoppelt. Ausserdem ist die dritte Stufe mit einer Ausgangselektrode 120 gekoppelt, an die eine aussere Last angeschlossen werden kann. Die A_usgangselektrode ist mit der dritten Stufe vorzugsweise über eine Quellenfolgesohaltung 122 gekoppelt, die an die dritte Stufe 116 über eine Durchbruohsdiode 124 angeschlossen ist.

Die zweite Stufe 112, die mit der ersten Stufe 110 durch den Kopplungskondensator 114 verbunden ist, enthält in gleicher Weise einen zweiten Metalloxyd-Halbleiter-Verstärkertransiator 126 mit einem Tor 128, einer Quelle 130 und einem Abfluss 132, der dem Verstärkertransistor 10 im wesentlichen gleich ist. Ferner ist eine Vorspannungssohaltung 134 mit einem Eingang 136 und einem Ausgang 138 vorgesehen.lter Eingang ist mit dem Kondensator 114 gekoppelt, und zwar, wie zuvor erläutert wurde, vorzugsweise mit der Metallbelegung des Kondensators 114^ä*fcßo^die entgegengesetzte Belegung des Kondensators, die aus Halbleitermaterial gebildet ist, mit dem Ausgang der vorhergehenden Stufe, d.h. dem Abfluss 16 des Verstärkertransistors 10 gekoppelt ist« Der Eingang ist ausser mit dem Kondensator 114 auch mit dem Tor 128 verbunden, während der Ausgang 134 mit dem Abfluss 132 des zweiten Verstärkertransistors 126 verbunden ist. ferner

ist 0Q9820/U88

iat ein Metalloxyd-Halbleiter-Feldeffekttransistor 140 als Lastwiderstand parallel zu dear Abfluss 132 des zweiten Verstärkertransistors 126 und dem Ausgang 138 der Vorspannungsschaltung angeschlossen» Der Lastwideretand ist danLastwiderstand 26 im wesentlichen gleich; er enthält ebenfalls ein Tor 142 und einen Abfluss 144/ die miteinander verbunden und an eine negative Spannungsquelle V-Q-Q angeschlossen sind. Der Lastwiderstand 140 weist ferner eine Quelle 145 auf, die mit dem Abfluss 132 des zweiten Verstärkertransistors und mit dem A_usgang 138 der Torspannungsschaltung verbunden ist.

Die Vorspannungsschaltung 134 ist im wesentlichen der Vorspannungsschaltung 20 gleich, doch enthält sie zwei Paare von gegenparallel geschalteten Dioden, die wiederum zu-

einander parallelgeschaltet sind, anstelle des einzigen Paares bei der ersten Stufe 110, Dadurch, dass zwei Paare von gegenparallel geschalteten Dioden vorhanden sind, enöglloht diese Vorspannung ssohaltung, dass die zweite Verstärkerstufe 112 etwa einen doppelt so grossen Ausgangs -signalbereioh wie die erste Stufe 110 hat. Za diesem Zweok enthält die Vorspannungssohaltung 134 eine Diode 146, die gegenparallel zu einer Diode 148 geschaltet 1st, sowie eine Diode 150, die gegenparallel zu einer weiteren Diode 152 geschaltet ist, wobei die Dioden 150 und 192 parallel zu den Dioden 146 und 148 gesohaltet sind, wie dargestellt ist,

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Auf Grund der flegenparallelschaltung der Dioden zwischen dem Abfluss und dem Tor des zweiten Verstärkertransistors arbeitet die Y_orspannungsschaltung 134 wieder im wesentlichen mit dem Spannungsabfall Null, und die Vorspannung des zweiten Verstärfcertransistors 126 wird im wesentlichen in der gleichen Weise wie die Vorspannung des ersten Verstärkertransistors 10 .bewirkt, wobei die Abfluss-spannung und die Torspannung des zweiten Yerstärkertransistors 126 einander im wesentlichen gleich sind.

Das verstärkte Ausgangssignal, das am Ausgang , also am Abfluss 132 des zweiten Verstärkertransistors 126 erzeugt wird, wird dann zu der dritten Verstärkerstufe 116 durch den zuvor erwähnten weiteren Metalloxyd-Halbleiter-Kopplungskondensator 118 übertragen. Die dritte Stufe 116 enthält gleichfalls einen Metalloxyd-Halbleiter-Teldeffekttransistor 134 alt einem Tor 156 , einer Quelle 158 und einen Abfloss 160« Der dritte Verstärkertransistor 154 ist an seinen Abfluss 160 mit einem weiteren als Lastwiderstand dienenden Metalloxyd-Halbleitertransistor 162 verbanden. Der Lastwiderstand 162 weist eine Quelle 164 auf, die ait den dritten Verstärkertransistor 154 verbunden ist, sowie einen Abfloss 166 und ein Tor 168, die miteinander verbunden and an die negative Spannungsquelle V^ angeschlossen sind.

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Für den dritten Verstärkertransistor 154 ist eine Vorspannungsschaltung 170 vorgesehen, die wiederum zwischen dem Tor 156 £nd dem Abfluss 160 angeschlossen ist. Die Vorspannungsschaltung ist wieder so ausgeführt, dass sie im wesentlichen mit Null Volt zwischen ihrem Eingang und ihrem Ausgang arbeitet, und sie enthält im wesentlichen zwei gegensinnig in Serie geschaltete Dioden 172 und 174. Die Dioden 172 und 174 sind mit ihren Anoden verbunden, während die Katode der einen Diode an das Tor 156 und die Katode der anderen Diode an den Abfluss 160 des dritten Verstärkertranistors 154 angeschlossen sind. Da nur der Diodenkriechstrom vorhanden ist, gewährleisten die Dioden 172 und 174» dass im wesentlichen eine Spannung des Yörtes Null zwischen dem Tor und dem Abfluss des dritten Verstärkertransistors besteht.Da die Dioden 172 und 174 gegensinnig in Serie geschaltet sind, wird ein sehr viel grösesrer Ausgangssignalbereich am Ausgang des dritten Verstärkertransistors 154 erhalten, der durch die DurchbruchsSperrspannungen der Dioden 172 und 174 begrenzt"wird.

Das Ausgingesignal des dritten Verstärkertransistors 154 wird dann der Durchbruchsdiode 124 zugeführt, die parallel mit dem Eingang der Quellenfolgeeohaltung 122 sowie mit einem weiteren Metalloxyd-Halbleiter-Lastwiderstand 180 verbunden ist, der den zuvor beschriebenen Metalloxyd-HÄblelter-Lastwiderständen gleich ist· Die Durchbruohsdiode 124

weist

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weist eine Diode 182 auf, die mit dem Abfluss 160 des Verstärkertransistors 154 verbunden ist, sowie eine Anode 184, die parallel zu dem Tor 186 der Quellenfolgeschaltung 122 und zu dem Lastwiderstand 180 angeschlossen ist.

Ganz allgemein ist die Durchbruchsdiode 124 in erster Linie für den Zweck: vorgesehen, den Spannungspegel des am Abfluss 160 des dritten V_erstärkertransistors 154 bestehenden Ausgangssignals so anzuheben, dass er ausreichend gross ist, um für den Quellenfolgeschaltungstransistor 122 einenausreichenden Spannungsbereich ohne Sperrung zu ermöglichen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Durchbruchsspannung der Basis-Emitter-Durchbruchsdiode etwa 5 Volt.

Der Quellenfolgeschaltungstransistor 122 weist einen Abfluss auf, der parallel an den Lastwiderstand 180 und an die negative Spannungsquelle V^ angeschlossen ist. Demzufolge liegt der Laitfciderstand zwischen dem !Tor und dem Abfluss des Quellenfolgesohaltungstransistors, und er liefert in Verbindung mit der Speisespannung «ϊρ^ die erforderliche Vorspannung. Der Quellenfolgesohaltungstransistor besitzt, ferner eine Quelle 190, die parallel mit der Ausgangselektrode 120 und einem Quellenfolgelasttransistor 192 verbunden ist, dessen Abfluss 194 an die Quelle 190 des Quellenfolgeschaltungstransistors angeschlossen ist, während sein Tor

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parallel an den Abfluss 188 und an die Spannungsquelle angeschlossen ist. Der Quellenfolgelasttransistor hat ferner eine Quelle 198, die mit Masse verbunden ist· Das Vorhandensein der Quellenfolgeschaltung ist bei dem dargestellten Beispiel besonders vorteilhaft, weil sie eine ausreichende Treiberleistung für den Betrieb einer ausseren Last ergibt, aber keine Phase mim Ice hrung des Auegangssignals bewirkt, ferner liegt der Verstärkungsfaktor der Quellenfolgeschaltung bei dem dargestellten Airführungsbeispiel nahe bei 1, da der Lastwiderstand, d.h. der Lasttransistor 192,eine verhältnismäßig grosse Eingangsimpedanz hat· Die Quellenfolgeschaltung ergibt ferner den Vorteil, dass sie eine verhältnismässig niedrige Ausgangsimpedanz aufweist, jedoch einen grossen Ausgangssignalbereich ergibt.

Die beschriebene mehrstufige integrierte Kaskadenverstärkerschaltung ergibt den gewünschten Verstärkungsfaktor und ist verhältnismäßig stabil. Der Betrieb ist weitgehend unbeeinträchtigt durch Änderungen der Speisespannung, da die speisespannung über ausserordentllch hochohmige Metalloxyd-Halbleiter-Lastwiderstände eingekoppelt wird, welohe ohne weiteres Schwankungen der Versorgungsspannung kompensieren, lerner kann der Frequenzgang der Schaltung leicht so gewählt werden, dass die Schaltung selbst bei sehr ungünstigen Temperaturbedingungen befriedigend arbeitet. Auseerdem kann die Verstärkung der verschiedenen

St

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Stufen einfach dadurch leicht gewählt werden, dass die geometrischen Formen der Masken bei der Herstellung der Metalloxyd-Halbleiter-Verstärkertransistoren und-Lasttransiatoren entsprechend bemessen werden, da, wie zuvor erläutert wurde, die Verstärkung umgekehrt proportional zu der Länge des Torkanale des Verstärkertransistors und direkt proportional zu der Länge des Torkanals des Lasttransistors bzw. Lastwiderstands ist.

Die durch das Vorhandensein der Duro'hbruchsdiode erzielte Λ Pegelverschiebung, welche ein ausreichendes Treiberpotential für die Quellenfolgestufe ergibt, ist ein wesentliches Merkmal der beschriebenen Ausführungsform, weil dadurch ermöglictt wird, dass die Quellenfolgeschaltung eine, äussere Last treibt, ohne dass die Möglichkeit einer Stromsperrung infolge unzureichender Treiberleistung besteht. Wenn im Betrieb die dritte Verstärkerstufe bei einem GHeiohspannungspegel von etwa 1 Schwellenspannung arbeitet, ist die an der Torelektrode der Quellenfolgösohaltung erscheinende Spannung etwa 1 Schwellenspannung + die Durohbruohsspannung der Durchbruchsdiode. Es ist natürlich zu beaohten, dass bei dieser Analyse auf Absolutwerte Bezug genommen ist, da im vorliegenden fall alle Polaritäten fin Wirklichkeit negativ sind. Der AusgaqBgleiolu»8pannungspegel der Quellenfolgeschaltung ist dann etwa gleich der Durohbruohsspannung der Durchbruchsdiode, der im allgemeinen einen ausreichenden

Au»gang»βpannung 009820/1488

Ausgangsspannungbereich ermöglicht. Durch Anwendung dieser besonderen Schaltungsanordnung werden normalerweise recht befriedigende Ergebnisse erzielt.

In bestimmten Fällen kann es jedoch erwünscht sein, eine Anhebung oder Aufwärtsverschiebung des Spannungepegels des Ausgangssignals des integrierten mehrstufigen Verstärkers unter Anwendung einer direkten Kopplung zwischen den Verstärkerstufen anstelle der Verwendung der Metailoxyd-Halbleiter-Eopplungskondensatoren und einer Durchbruchdiode zu erzielen. Eine entsprechende andere Ausführungsform ist in Fig.5 dargestellt. Zum Verständnis der Wirkungsweise dieser Ausführungsform wird ferner auf daa in Fig.6 dargestellte Diagramm Bezug genommen, welches die Ausgangsspannung V_Dg (Absolutwert) als Funktion der Eingangsspannung V_QS (Abolutwert) zeigt.

Die in Fig.5 dargestellte AusfUhrungsform enthält eine erste Stufe 200, welche im wesentlichen mit der ersten Stufe der Schaltung von Fig.4 identisch ist. Ferner ist eine zweite Verstärkeretufe 202 vorgesehen, die direkt mit dem Ausgang, also dem Abfluss 16 derfersten Verstärkerstufe über einen Leiter 204 gekoppelt ist· Die zweite Verstärkerstufe 202 enthält einen Metalloxyd-Halbleiter-Feldeffekttransistor 206 mit einem Tor 208, das direkt für den Leiter 204 mit demAbfluss 16 der vorhergehenden Stufe gekoppelt ist, eine an Hasse liegende Quelle 210 und einen Abfluss 212, der mit einen Metalloxyd-Halbleiter-

Laattranaiator 009820/U88

lastiransistor bzw. Lastwiderstand 214 vertanden ist. Der Lastwiderstand 214 weist einen Abfluss 216 und eine Quelle auf, die miteinander verbunden und an eine negative Speisespannung V-JJJj angeschlossen sind. Ferner enthält der Lastwiderstand 214 eine Quelle 220, die mit dem Abfluss 212 des Yerstärkertransiators 206 verbunden und ausserdem direkt mit einer nachfolgenden Quellenfolgestufe 222 gekoppelt ist, die als Ausgangsstufe der Verstärkerschaltung dient.

Die Vorspannung da? ersten Stufe 200 geschieht durch die Vorspannungsschaltung 20, die zwischen dem Abfluss und dem Tor des Verstärkertransistors 10 angeschlossen ist, so dass die Spannung am Abfluss 16 im wesentlichen gleich der Spannung am Tor 12 ist, wie zuvor erläutert worden ist. Die Spannung V^q-i zwischen dem !Tor und der Quelle des Verstärkertransistors 10 ist daher gleich der Spannung, die zwischen der Quelle und dem Abfluss, also am Ausgang liegt, und die wiederum gleich der Spannung ist, die zwischen dem Tor 208 und der Quelle 210 des zweiten Verstärkertransistors 206 angelegt wird. Demzufolge liegt die Spannung V^g₁ sowohl am Eingang des Verstärkertransistors 10 als auch am Eingang des Verstärkertransistors 206. Dies ist ein wesentliches Merkmal der Anordnung von Pig.5.

Da

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Da die zwischen dem Tor und der Quelle des Verstärkertransistors 10 angelegte Spannung, d.h. die Eingangsspannung gleich der zwischen dem Abfluss und der Quelle des Transistors 10 angelegten Spannung, d.h. der Ausgangsspannung ist, kann der Vorspannungspunkt des Verstärkers im Diagramm von Fig.6 dadurch gefunden werden, dass'zunächst eine gerade Linie 224 mit der Steigung 1 durch den Ursprung gezogen wird. Der Schnittpunkt dieser geraden Linie mit der Spannungskennlinie 226 des Verstärkertransistors 10 definiert den Vorspannungspunkt 228 der ersten Stufe 200. An diesem Vorspannungspunkt ist die Eingangsspannung gleich der Ausgangsspannung, wie durch die Werte V^o₁ sowohl an der horizontalen Achse als auch an der vertikalen Achse des Diagramms dargestellt ist. Wie ferner in fig.6 gezeigt ist, ist die Verstärkung K₁ der ersten Stufe im wesentlichen durch dieStaflheijtda? Spannungskennlinie 226 definiert. Wenn die Verstärkung der zweiten Stufe so bemessen wird, dass sie etwas kleiner als die Verstärkung K^ ist, wird die Spannungskennlinie 230 des Verstärkertransistors 206 erhalten, dessenStfcfiyHgtdie Verstärkung K₂ der zweiten Stufe darstellt.Da jedoch die Eingangsspannung der zweiten Stufe 202 gleich der Spannung V_ßS1 ist, hat der Vorspannungspunkt oder Arbeitspunkt der zweiten Stufe die gleiche Ordinate wie derjenige der ersten Stufe· Demzufolge kann die Ausgangsspannting Vq der zweiten Stufe leioht daduroh bestimmt werden, dass

die

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die Lage der Abszisse Vqqa auf der Spannungskennlinie der zweiten .>tufejgesucut wird. Dieser Punkt ist mit bezeichnet. Demzufolge ißt der bnannungspegel, der am Ausgang der zweiten Stufe erscheint, gegenüber demjenigen der ersten Stufe wesentlich angehoben oder nach oben verschoben, und obgleich der Verstärkungsfaktor der zweiten Ftufe etwas kleiner als derjenige der ersten Stufe ist, arbeitet sie dennoch bei einem wesentlich höheren Spannungspegel, der ausreicht, u« die Quellenfolgeschaltung 222 direkt zu treiben. Es ist daher zu ersehen, dass eine M

wesentliche Erhöhung des AusgangsspannungspegeIs an der zweiten Stufe 202 erreicht wird, wenn diese Stufe direkt oait der ersten Stufe gekoppelt ist, ohne dass eine Durchbruchsdiode oder eine ähnliche Anordnung" vorgesehen werden nuss, um den Spannungspegel auf einen Wert anzuheben, der zon Treiben der Quellenfolgeschaltung ausreicht. Die Spannung Tq erscheint dann am Ausgang der zweiten Stufe 202 zwischen der Quelle 212 und dem Abfluss 210, und sie wird durch direkte Kopplung über einen Leiter 234 zu der Quellenfolgeschaltung 222 übertragen. ™

Die Torteile des Vorhandenseins der Quellenfolgeschaltung 222 sind bereits zuvor dargelegt worden. Die Stufe 222 enthält einen Quellenfolgeschaltungstransiator 236 mit einen Tor 233, das alt den Abfluss 212 des Verstärkertransistors 206 gehoppelt ist, einem Abfluss 240, der an die Lastwiderstände 214 und 26 lotif an die negative

Spannungsquelle

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BAD ORDINAL

Spannungsq.uelle T-^₀ angeschlossen 1st, and eine Quelle 242, die alt einen Lasttransistors 244 verbunden Ist· Her Lasttransistors 244 stellt einen verhältnlsaasaig hoch— ohnigen Ausgangswiderstand dar, auf den die Quelle 242 arbeiten buss. Eine AuBgangselelrtrode 246 1st alt dem Lasttransistor 244 verbunden, na das verstärkte Ausgangssignal der Schaltung χα einer aoaseren Last χα liefern·

Die Schaltung τοη Flg. 5, bei der eine direkte Kopplung zwischen den verschiedenen Stufen vorhanden ist, ergibt soait eine vorteilhafte and vereinfachte Anordnung sua Anheben des Spannangapegels der beiden ersten Stufen auf einen Wert, der xua Treiben der die Ausgangsstufe bildenden Quellenfolgeschaltung ausreichend 1st·

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. } Hochverstärkende integrierte Verstärkerschaltung mit einem Metalloxyd-Halbleiter-Feldeffekt-Yeistärkertransistor mit einem !or, einer Quelle und einem Abfluss, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metalloxyd-Halbleiter-Kopplungskondensator mit dem Tor zur Zuführung von Eingangssignalen verbunden ist, dass eine Vorspannungsschaltung zwischen dem Tor und dem Abfluss des Verstärkertransistors angeschlossen m ist, dass die Vorspannungsschaltung wenigstens ein Paar gegenparallel geschaltete Dioden enthält, und dass eine zur Einstellung des Verstärkungsfaktors de» Verstärkers geeignete hochohmige Last in den Abflusskreis des Verstärkertransistors eingeschaltet ist.

   2. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannungssohaltung einen Eingang und einen Ausgang aufweist, dass der Eingang an das !Tor und an den Metalloxyd-Halbleiter-Kopplungskondensator angeschlossen ™ ist, und dass der Auegang an die last und «α den Abfluss de· Verstärkertransistors angeschlossen ist.

   9· YerstJtrkersohftltuBg na oh Anspruch 1 oder 2, dadurch ge ice QQBe lohnet, dass die hoohoheige Last duroh einen Metalloxyd-Halbleiter-Feldeffekttransistor gebildet ist, dessen Torfelektrieoh mit seinen Abfluss verbunden ist, uad dessen Quelle elektrische alt dem Ausgang der Vorepannungssohaltung verbunden ist·

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   4. Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metalloxyd-Halbleiter-Feldeffekt-Verstärkertransistor die hochohmige Last und die Dioden der Vorspannungsschaltung alle in einem einzigen Halbleiterplättchen gebildet sind.

   5. Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metalloxyd-Halbleiter-Kondensator eine erste Belegung aus Halbleitermaterial, eine das Dielektrikum bildende Oxydschicht und eine zweite Belegung aus einem K_ontaktmetall enthält, die von der ersten Belegung durch die dielektrische Oxydschicht getrennt ist, dass die erste Belegung mit einer Eingangssignalquelle gekoppelt ist, und dass die zweite Belegung Bit dem Eingang der Vorepannungssohaltung und mit dem Tor des Verstärkertrans istors verbunden ist.

   6. Verstärkerschaltung na oh einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenne·lohnet, dass mehrere Verstärkerstufen vorhanden sind.

   7· Verstärkerschaltung naoh tinea der vorhergehenden Ansprüche,

   4MlUTfIi $·*·Βη··1·*η·*, da·« der KetaUoxyd-Halbletttr leldtffekt-Vtretärkertraneifltor auf einer n-leitenden Sillsiumunterlage gebildet let, das» «ein· (Hull· duroh ein· p-leitend· Zone unter ein«*läohe der Unterlage gebildet ist, dass «ein Abfluss duroh eine sweit· p-leitende

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   2®ne munter der gleichen Fläche der Unterlage Im geringem Ätositatttd -non der erstens Zone gebildet ist, dass eine Isolierende Cäxj^chicht auf eine« Abschnitt der Sache der Unterlage aufgebracht let, welcher den sich zwischen der Quellenzone and der Abfluss sone erstreckenden Xeil dieser Hache enthalt, dass das Tor durch eine I^ntaktmetal!schicht gebildet ist, die auf einem sich zwischen der Quellenzone and der Abflusszone erstreckenden Abschnitt der isolierenden Oxidschicht angebracht ist, dass die erste Belegung des lHetalloxyd-EBlbleitei>^pplui]gskondensators durch eine dritte p-leltende Zone unter der gleichen fläche der Unterlage gebildet ist, dass ein Anschloss κατ Zuführung won Eingangssignalen zu der ersten Belegung 'vorgesehen ist, dass eine dielektrische Oxidschicht fiber einem bestimmten Abschnitt der diese Belegung bildenden gleitenden Zone angebracht ist, dass die »leite Belegung ans Betall gebildet und von der ersten Belegung durch die dielektrische Oxidschicht getrennt ist, dass die zweite Belegung mit dem Tor des Verstans fa tors Terbunden ist, dass die beiden gegenparallel geschalteten Dioden der Yorspannungsscliaitung zwischen dem Tor und dem Abfloss des Terstarkertrcnslatora angeschlossen sind, dass jede dieser Dioden als Diffaelome-Elächendiode gebildet ist, deren Anode durch eine vierte bzw. fünfte p-leltende Zone unter der gleichen flache der Unterlage gebildet ist, wahrend

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   die Katode durch eine (η+)-leitende Zone innerhalb ,...-.-/*!<** der vierten bzw. fünften p-leitenden Zone gebildet ist, dass die Quelle des den Lastwiderstand bildenden Metalloxyd-Halbleiter-Feldeffekttransistors mit dem Abfluss des Verstärkertransistors zusammengefasst ist, während sein Abfluss duroh eine seohate p-leitende Zone unter der gleichen Oberfläche der Unterlage in einem beträchtlichen Abstand von der Quelle gebildet ist, dass eine isolierende Oxydsohicht auf der Oberfläche der Unterlage zwischen der Quelle und dem Abfluss des den Lastwiderstand bildenden Transistors angebracht ist, dass das Tor dieses Transistors duroh eine Kontaktmetallsohioht gebildet ist, die auf einem Teil der isolierenden Oxydsohioht angebracht ist, und dass das Tor elektrisch mit dem Abfluss des den Lastwiderstand bildenden Transistors verbunden ist«

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