DE1774929A1 - Monolithische Speicherzelle mit zwei kreuzgekoppelten Transistoren - Google Patents

Description

• Monolithische Speicherzelle mit zwei kreizzZekol)2eIten Transistoren Die Erfindung betrifft eine monolithische Speicherzelle mit zVei kreuzgekoppelten Transistoren, zu deren relativ hochohmigen Kollektorwiderstiinden je ein fN-Obergang parallelgeschaltet ist. Schaltungen dieser Art sind äußerst vorteilhaft bei Anwendung einer Leistungsschaltung zur Adressierung, um eine ansich unvermeidliche Verlustleistung auf einem Minimum zu halten. Sollen relativ hohe Schaltgeschwindigkeiten angewendet werden, dann stellen sich infolge der als Dioden wirksamen PN-Obergänge insofern Nachteile ein, als der jeweilige. Arbeitspunkt einer so gebildeten Diode nicht im günstigsten Bereich liegt. Die Aufgabe der 1:rfin:lung besteht nun darin, diesen Nachteil zu beteben. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für die oben beschriebene monolithische Speicherzelle dadurch gelöst, daß jeweils zwischen Kollektor und Kollektorwiderstand zusätzlich ein relativ niederohmiger Widerstand in Serie geschaltet ist. Durch diese Maßnahmen ergeben sich nicht nur höhere anwendbare Schaltgeschwindigkeiten, sondern zeigt sich außerdem, daß sich eine geringere Empfindlichkeit gegenüber Toleranzschwankungen einstellt. Eine besonders vorteilhafte Anwendung ergibt sich bei monol i th ischon Speicherzellen, bei der die Kollektorwiderstände durch Pinchwiderstände, das ist jeweils ein unter Emitterrnaterial vorgrabener Widerstand aus Rasismaterial, darge-ste?.It sind. In diese Fall eht-d-l e- -B--ze ruft; ., awe i 1.s der Kollektor in der Kollektordiffusion in relativer Entfernung vom Pinchwiderstand zur Ausnutzung des. Epitaxie-Bahnwiderstandes kontaktiert ist. Mit dieser Maßnahme lassen sich die oben angegebenen Vorteile erzielen, ohne daß dabei ein: Wesentlich größerer Platzbedarf im Layout erforderlich ist,, als ea& für die ei@rxas bssch:rieb$ne monolithische Speicherzelle notwendig ist..
• Weitere Vorteile und Teilaufgaben der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, die anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der nachstehend aufgeführten Zeichnungen die Erfindung näher erläutern soll, und aus den Patentansprüchen. Es zeigen: Fig. 1 die Schaltung einer erfindungsgemäßen Speicherzelle Fis. 2 , das Layout einer Symmetriehälfte der Schaltung nach Fig. 1 Fig. 3 das Ersatzschaltbild einer Symmetriehälfte. Das hier beschriebene Ausführungsbeispiel einer Schaltung gemäß der Erfindung besteht aus zwei kreuzgekoppelten blultiemittertransistoren, deren innere Emitter E11 und E21 miteinander ver- bunden sind und an konstantem Potential (UV) liegen, während die äußeren Emitter L12 und L22 an liier nicht gezeigten Abtasteinnei aus Speicherzellen dieser Art aufgebauten Speichermatrix liegen. Die Basis B1 des einen Transistors ist mit dein Kollektor CZ des anderen Transistors verbunden. Das gleiche gilt für die Basis BZ des anderen Transistors und den Kollektor C1 des einen Transistors. Die Kollektoren C1 und CZ sind dabei je- weils über einen relativ niederohmigen leiderstand R11 bzw. R12 mit den relativ hochohmigen Kollektorwiderständen Rcl bzw. Rc2 verbunden, denen ihrerseits jeweils eine Diode D1 bzw. D2 parallel- geschaltet ist. Der gemeinsame Verbindungspunkt der Kollektor- widerstände Rct und Rc2 liegt an der Anschlußklemme V1. Die Realisierung einer solchen erfindungsgemäß aufgebauten Schaltung läßt sich anhand des in Fig. 2 dargestellten Layouts beschreiben. Dieses Layout zeigt lediglich eine Symmetriehälfte der bistabilen Kippschaltung nach rig. 1 und läßt die wesentlichen Maßnahmen gemäß der Erfindung erkennen. Dabei stellt die äußere, mit P+ bezeichnete, Umrandung die Isolationswanne der dargestellten Symmetriehälfte dar. In dieser Isolationswanne befindet sich die mit N bezeichnete Kollektorschicht, die mit dem Kollektoranschluß C2 oberhalb eines gestrichelt gezeichneten Subkollektors S kontaktiert ist. In diese Kollektorschich t N ist die Basiszone P eindiffundiert, die mit dem Basisanschluß B2 kontaktiert ist. Die Lmitterzonen sind mit den Emitteranschlüssen 1:21 und t'.22 kontaktiert. Ein weiterer Anschluß Q dient zur Zuführung des Schaltimpulses bei der Adressierung. Zur Bereitstellung eines Pinchwiderstandes ist zwischen dem Anschluß Q und dem Basisanschluß B2 eine, die Basiszone überdeckende, N+-Zone aufgebracht, die zusätzlich seitlich mit der Kollektorzone N kontaktiert. Zwischen den Anschlüssen Q und B2 liegt ein relativ hoher Widerstand (einige 10 Kiloohm), bewirkt durch die geringe Stärke dieser Basisschicht. Zur Kollektorschicht N und zur N+-Zone existieren PN-Obergänge, die je nach Vorspannung entweder bei etwa 0,7 Volt leitend werden, oder im Sperrzustand bei etwa 7 Volt durchbrechen (Zener Durchbruch). In der Stromspannungskennlinie zwischen den Anschlüssen Q und B2 liegt zunächst ein ohmscher Bereich für einen Spannungsabfall unter 0,7 Volt vor, wohingegen bei Oberschreiten dieses Wertes aber der PN-Obergang leitend wird, der die höchste Potentialdifferenz aufweist - bei Stromflue von Q nach B2, also-der P.4-Übergang zwischen Q und N+. Es ergibt sich demnach e.in Stronfluß entsprechend einer Diodenkennlinie, so daß mit Hilfe eines Pinchwiderstandes die Serienschaltung einer Diode und eines relativ hohen Widerstandes realisiert wird, die zwischen Kollektor C2 und Basis B2 geschaltet ist. Dadurch, daß aber der Kollektoranschluß sich nicht auf der N+-Zone befindet, sondern außerhalb der Basiszone über dem Subkollektor S in Form des Anschlusses C2 wird diese Serienschaltung, wie nachstehend erläutert, noch ergänzt. Hieraus ergibt sich nämlich, daß die beiden niederohmigen Vorwiderstände R11 und R12 als Bahnwiderstände in der Kollektorschicht zwischen Pinchwiderstand und dem wirksamen Kollektorbereich über dem Subkollektor S realisiert sind. Anhand des Ersatzschaltbildes in Fig. 3 für eine Symmetriehälfte soll nun die Betriebsweise der Erfindung näher erläutert werden. Im Ruhezustand der Speicherzelle sind die-Dioden D1 und DZ schwach leitend bzw. gesperrt, so daß der Spannungsabfall an den niederohmigen Widerständen R11 und R12 vernachlässigbar ist. Im adressierten Zustand wird das Potential im Punkt Q soweit angehoben, daß die Dioden Dl und D2 in beiden Kollektorzweigen in einen gutleitenden Zustand übergehen. Der Betriebszustand der Speicherzelle entspricht jetzt einer solchen mit niederolimigen Kollektorwidorständen, so daß die Spannungsabfälle an den Dioden etwa gleich sind. Allerdings ist dar Strom durch den tollektorzweig mit leitenden Transistor höher, so daß sich ein Spannungsunterschied zwischen aen beiden Kollektoren der Transistoren ergibt. Die Bedingung für atabiles Arbeiten der Speicherzelle erfordert nun, daß dieser Spannungsunterschied ausreichend hoch ist. Dadurch, deß in der erfindungsgemäßen Schaltung dank der Verwendung der niederohnigen Widerstände R1 1 und It1 x die beiden @Divden relativ rasch in einen gut leitenden Zustand übergehen, lassen sich höhere Schaltgeschwindigkeiten erzielen, indem sich gleichzeitig eine geringere Empfind- lichkeit gegenüber Toleranzschwankungen ergibt. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird durch die be- sondere Anordnung der Anschlußxontokte ein eritaxialer Widerstand zwischen dem Punkt 0 und den Kollektoranschluß Cl bxw. C3 wirk- sam; dabei ist es dann von besonderer Vorteil, da4 der Platzbe- darf nicht wesentlich erhöht wird.

Claims (2)

1. P A T F N T A N S P R 0 C 1i E 1. Monolithische Speicherzelle mit zwei kreuzgekoppelten Transi- storen, zu deren relativ hochohmigen Kollektorwiderständen je ein PN-Obergang parallel geschaltet ist, dadurch gekenn-zeichnet, daa jeweils zwischen-Kollektor und Kollektorwiderstand zusätzlich ein relativ niederohmiger Widerstand in Serie geschaltet ist.
2. 2. Monolithische Speicherzelle bei der die Kollektorwiderstände durch Pinch-Widerstände. das ist jeweils ein unter Emittermaterial vergrabener Widerstand aus Basismaterial, dargestellt sind, nach Anspruch i dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Kollektor in der Kollektordiffusion in relativer Entfernung vom Pinchwiderstand zur Ausnutzung des Epitaxie-Bahnwiderstandes kontaktiert ist..