DE2012796A1 - Semiconductor device and switching network constructed therewith - Google Patents
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Description
p 2012798 p 2012798
Dipf.-lng. Walter Jackiccft
etutifla/t N, Menzelstraße 40Dipf.-lng. Walter Jackiccft
etutifla / t N, Menzelstrasse 40
195, Broadway A 31 555 - Br195, Broadway A 31 555 - Br
Halbleitervorrichtung und damit aufgebautes SchaltnetzwerkSemiconductor device and switching network constructed therewith
einem Halbleiterkörper der vier aufeinanderfolgende Zonen abwechselnd entgegengesetzten Leitfähigkeitetype aufweist, wobei an den beiden Endzonen ohmsche Elektroden angeordnet sind und wobei Mittel zur Erzeugung eines Leitungskanala semiconductor body which has four consecutive zones alternately opposite conductivity types, with ohmic electrodes arranged at the two end zones are and wherein means for generating a line channel
der Halbleitervorrichtung aus einem Zustand hoher Impedanz zu einem solchen niedriger Impedanz vorgesehen sind. Zum Iof the semiconductor device from a high impedance state to such a low impedance are provided. For the I
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine kombinierte Bipolaritäts-Feldeffekt-Balbleitervorrichtung, mittels deren Konzidenzschaltungen durchgeführt werden können und die für eine Vielzahl von Anwendungen im Bereich der Schaltnetzwer!!*) und Informationsspeicher eingesetzt werden kann.The invention particularly relates to a combined Bipolarity field effect ball conductor device, by means of which License circuits can be carried out and are used for a variety of applications in the field of switching networks !! *) and information storage can be used.
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Vierschicht- bzw. PNPN- Halbleitervorrichtungen sind sowohl in Ausführungen mit zwei wie auch mit drei Elektroden bekannt» und zwa^in Form von Schaltern wie auch von stetigen Steuerelementen· Bei PNPN-Vorrichtungen mit drei Elektroden ist es ferner bekannt, eine isolierte Steuerelektrode zur Bee'>-* Ins sung der zwischen den Endelektroden herr schere ϊλ* Impedanz zu verwerfen.Are four layer or PNPN semiconductor devices known both in versions with two as well as with three electrodes and two in the form of switches as well as continuous controls · On PNPN devices With three electrodes, it is also known to use an insulated control electrode for Bee '> - * Ins solution between the Discard end electrodes Herr Schere ϊλ * impedance.
Aufgabe der Erfindung ist inldiesem Zusammenhang die Schaffung einer Viere hlcht- Halbleitervorrichtung, die eich durch einfachen Aufbau und leichte Herstellbarkeit auszeichnet und eine insbesondere für die Verwirklichung von logischen Schaltfunktionen zweckmässige Isolierung zwischen den steuernden und gesteuerten Schaltungezweigen erjtnuglicht. Die erfindungsgemässe lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich bei einer Halbleitervorrichtung der eingangs erwähnten Art hauptsächlich dadurch, daß die Mittel zur Erzeugung einea Leitungskanals wenigstens ein Paar von gesonderten, isolierten Feldeffekt-Steuerelektroden auf einem Oberflächenabschnitt der betreffenden mittleren Zone aufweisen. Mit Hilfe einer solchen Halbleitervorrichtung können insbesondere KoAzidenzschaltungen ausgeführt werden, und zwar nicht nur Zweifach- sondern auch Mehrfach-The object of the invention is in this context Creation of a four-semiconductor device, which is characterized by a simple structure and easy manufacturability and a particular one for the Realization of logical switching functions Isolation between the controlling and controlled circuit branches is sufficient. The invention solution of this task is characterized by a semiconductor device of the type mentioned mainly in that the means for generating a conduction channel at least one pair of separate, isolated field effect control electrodes on a surface section the middle zone in question. With the help of such a semiconductor device can in particular, co-occurrence switching is carried out, and not only double but also multiple
Konzidenzschaltungen, da die erfindungsgemässe Halbleitervorrichtung gegebenenfalls auch mit mehr als zwei Steuerelektroden versehen werden kann. Ein weiterer Vorteil der «trfindungsgemässen Kalbleitervorrichtung besteht darin, daß sie in planarer Foxra herstellbar 1st und ohne Schwierigkeit In integrierte Schaltungen einbezogen werden kann.Concession circuits, since the semiconductor device according to the invention can optionally also be provided with more than two control electrodes. Another Advantage of the "cal lead device according to the invention is that they can be made in planar foxra 1st and without difficulty in integrated circuits can be included.
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Unter Verwendung solcher Halbleitervorrichtungen lassen sich auch besonders vorteilhafte Schaltnet«werke aufbauen. Demgemäss besieht sich dieErfindung ebenfalls auf ein Schaltnetswerk, welches Mittel zur Auswahl eines Übertragungskanals mit mindestens einer Halleitervorrichtung der vorgenannten Art aufweist und sich dadurch kennzeichnet, das Mittel zur Beaufschlagung der isolierten Feldeffekt-Steuerelektroden der Halbleitervorrichtung mit Steuerpotentialen vorgesehen sind. Ferner gehört zum Gegenstand der Erfindung ein Schaltnetzwerk umfassend eine aus einer Anordnung von Schaltkreuzungen bestehende Steuermatrix und eine aus einer Anordnung von Schaltkreuzungen bestehende Signalmatrix, wobei Mittel fttr die gegenseitige Zuordnung einer ausgewählten Steuermatrix-Schaltkreuzung und einer entsprechenden Signalmatrix-Schaltkreuzung mit einer Halbleitervorrichtung MQCgesehea sind· Das erflndungegenlasse Kennzeichen eines Schaltnetzwerks der letztgenannten Art besteht hierbei darin, daß eine Verbindung zwischen der Signalmatrix einerseits iodverbindungen der Leiter der ausgewählten eteuermatrix-Schaltkreüsung und der Isolierten Steuerelektroden der Halbleitervorrichtung andererseits vorgesehen ist.Let using such semiconductor devices also build particularly advantageous switching networks. Accordingly, the invention is also directed to a Switching network, which means for selecting a transmission channel has at least one semiconductor device of the aforementioned type and is characterized by the means for acting on the isolated field effect control electrodes of the semiconductor device with control potentials are provided. The subject matter of the invention also includes a switching network comprising one of an arrangement of switch junctions existing control matrix and a signal matrix consisting of an arrangement of switching crossings, wherein means fttr the mutual assignment of a selected control matrix switching intersection and a corresponding signal matrix junction with a semiconductor device MQCgesehea are · The flag that was not invented a switching network of the last-mentioned type consists in that a connection between the signal matrix one hand iodine compounds the conductor of the selected control matrix circuitry and the isolated control electrodes the semiconductor device is provided on the other hand.
Die Wirkungsweise der erflndungsgerattssen Halbleitervor*Jditung erklärt sich dadttcch, dafi die PNPH-Sfcruktur bei rxhtig besessener Spannung an den Elektroden in einen Sustand niedriger Impedanz umgeschaltet werden kann» wenn etromfluss Ober ein· der mit Steuerelektroden versehenen mittleren Halbleiterzone swiftritt. Die HalbleitervorrichtungThe mode of operation of the semiconductor device according to the invention explains itself dadttcch that the PNPH structure with a real voltage at the electrodes into one The low impedance state can be switched »if etrom fl ow above one provided with control electrodes middle semiconductor zone swiftritt. The semiconductor device
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bleibt sodann In diesem Leitzustand, bis der Strom unter einen zur Aufrechterhaltung der Leitfähigkeit ausreichenden Mindestwert abfällt. Da jede der isolierten Steuerelektroden lediglich einen Abschnitt des erzeugten Leitungskanals beeinflusst, ist zur Unschaltung in den Leitzustand eine entsprechende Spannung an beiden Steuerelektroden erforderlich, woraus sich die Möglichkeit zur Ausführung von Koinz idenAschaltuncfergib t ·then remains in this conductive state until the current falls drops by a minimum value sufficient to maintain conductivity. As each of the isolated control electrodes influences only a section of the generated line channel, is one for switching to the conductive state corresponding voltage is required on both control electrodes, which makes it possible to carry out Coinz idenAschaltuncfergib t ·
Heitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen· Hierin zeigt« Other features and advantages of the invention result can be seen from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawings.
Fig. 1 die Aufbaureihenfolge einer erfindungsgemässen Halbleitervorrichtung In schematlscher Form, während1 shows the construction sequence of an inventive Semiconductor Device In Schematic Form, while
Fig. 2 und 3 eine Teil-Flächendraufeioht bzw. einen Teil-Querschnitt einer erfindungsgemässen , Halbleitervorrichtung und dieFigures 2 and 3 add a sub-area and one, respectively Partial cross-section of an inventive, Semiconductor device and the
Fig. 4,5,6 den prinzipiellen Aufbau von Schaltnetzwerken mit erflndungsgepässen Halbleitervorrichtungen wiedergeben.4, 5, 6 the basic structure of switching networks with invention-pass semiconductor devices reproduce.
Fig. 1 zeigt In schematlscher Form einen PNPN-Schalter mit doppelter Steuerelektrode gemäss der Erfindung. Diese Halbleitervorrichtung umfasst vier aufeinanderfolgende Zonen entgegengesetzten Leitfähigkeitetype mit ohaschen Anschlüssen 21 und 22 an den Bndzonen 11 bzw. 14 . Die mittlere! Zonen 12 und 13, auch Basiszonen genannt, dienenFig. 1 shows in schematic form a PNPN switch with double control electrode according to the invention. This semiconductor device includes four consecutive ones Zones of opposite conductivity type with no connections 21 and 22 at the band zones 11 and 14, respectively. the mean! Zones 12 and 13, also called base zones, serve
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zur Umschaltung des Leitzustandes zwischen den Anschlüssen 21 und 22. Bei der Vorrichtung gemäss Fig. 1 wird die Impedanzumschaltung mit Hilfe einer zweifachen Feldeffekt-Koinzidenzstruktur in Verbindung mit einer zusätzlichen Halbleiterzone erreicht, welch letztere innerhalb einer der mittleren Halbleiterzonen gebildet ist. In der schematischen Darstellung gemäss Fig. 1 liegt eine P-leitende Zone 15 von geringeren Abmessungen vollständig innerhalb einer hinsichtlich ihres Leitfähigkeitstyps mit Nj bezeichneten Zone 12, übergreift jedoch nicht die Breite der letztgenannten Zone. Der Abstand zwischen der Zone 15 und den benachbarten PN-Ubergängen 16 und sind durch isdierte Feldeffekt-Steuerelektroden 19 und überbrückt.for switching the control status between the connections 21 and 22. In the device according to FIG. 1, the impedance switching is carried out with the aid of a double field effect coincidence structure achieved in connection with an additional semiconductor zone, the latter within a the middle semiconductor zones is formed. In the schematic representation according to FIG. 1 there is one P-conductive zone 15 of smaller dimensions completely within one with regard to its conductivity type Zone 12 designated by Nj, but does not overlap the width of the latter zone. The distance between the zone 15 and the neighboring PN junctions 16 and are by isolated field effect control electrodes 19 and bridged.
Durch anlegen einer geeigneten Spannung, im Beispielsfall einer negativen Spannung, an die Elektroden 19 und 20 wird ein P-leitender Kanal unmittelbar benachbart zur Oberfläche erzeugt, wodurch Stromfluss über die N,-Basiszone durch einen die beiden Kanäle und die P-leitende Zone 15 umfassenden Strompfad ermöglicht wird. Das Umschalten der Halbleitervorrichtung aus ihrem Zustand hoher Impedanz in denjenigen niedriger Impedanz erfolgt aomit in der Welse, als ob durch eine äussere Verbindung niedrigen Widerstandes an der Basiszone 12 eine Steuerspannung unmittelbar an diese Basiszone gelegt worden wäre, I-ndessen bewirkt die Anwendung einer Feldeffekt-Struktur in der Anordnung geraäes Fig. 1 eine Gleichspannungsisolierung zwischen den Steuersignalen und den gesteuerten StromsignalenBy applying a suitable voltage, in the example a negative voltage, to the electrodes 19 and 20 a P-type channel is created immediately adjacent to the surface, causing current to flow through the N, base zone a current path comprising the two channels and the P-conductive zone 15 is made possible. Switching the Semiconductor device from its high impedance state to those of low impedance thus takes place in the Catfish, as if low by an external connection Resistance at the base zone 12, a control voltage would have been applied directly to this base zone causes the application of a field effect structure in the arrangement geraäes Fig. 1, a DC voltage isolation between the control signals and the controlled current signals
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über die Hableitervorrichtung· Ausserdem lassen sich auf diese Weise Koinzidenzschaltungen und damit logische Schaltfunktionen ausführen, «de dies bisher mit normalen Dreielektroden-Thyristoren nicht möglich war.via the semiconductor device · In addition, carry out coincidence circuits and thus logical switching functions in this way, which up to now had been done with normal Three-electrode thyristors was not possible.
Die Halbleitervorrichtung 10 gemäss Fig. 1 besitzt den im einzelnen aus Fig 2 wiä 3 ersichtlichen Planaraufbau. In diesen Figuren ist ein Abschnitt der Halbleitervorrichtung dargestellt, welcher ein einzelnes Vierschicht-Mehrfachkoinzidenz-Schaltungselement gemüse der Erfindung darstellt. Die Vertikalabmessungen in Fig. 3 sind hierbei der Deutlichkeit halber stark übertrieben wiedergegeben. In der Darstellung gemäss Fig. 2 deuten unterbrochene Linien sowohl die Grenzen der Diffusionszonen wie auch die Abwesenheit eines Qxjiduberzuges auf den Kontaktabschnitten solcher Zonen an.The semiconductor device 10 according to FIG. 1 has the planar structure shown in detail in FIGS. In these figures there is shown a portion of the semiconductor device which is a single four-layer multiple coincidence circuit element according to the invention. The vertical dimensions in FIG. 3 are shown greatly exaggerated for the sake of clarity. In the illustration according to FIG. 2, broken lines indicate both the boundaries of the diffusion zones and the absence of a crossover on the contact sections of such zones.
Die Halbleitervorrichtung gemäss Fig. 1 weist ein vorzugsweise aus Silizium bestehendes, P-leitendes Substrat mit einer durch epitaxiale Abscheidung hergestellten, N-leitenden Siliziumschicht auf. Eine P-leitende Endzone 31 (Xn Fig. 1 mit P1 bezeichnet) stellt eine isolierende Diffusionszone dar, die durch mit dem P-leitenden Substratabschnitt des Halbleiterkörper verbundene Grenzflächen 32 und 34 umschrieben ist. Die durch Epitaxialablagerung N^ gebildete mittlere Zone 33 liegt zwischen den Grenzflächen 34 und 40, die mit P. bezeichnete mittlere Zone 38 zwischen Grenzflächen 39 und 40 und die mit N2 be»<öichnö£a Endzone 49 innerhalb der Grenzfläche 39, Innerhalb d&r mittleren Eon« 33 ir.tThe semiconductor device according to FIG. 1 has a P-conductive substrate, preferably made of silicon, with an N-conductive silicon layer produced by epitaxial deposition. A P-conducting end zone 31 (Xn FIG. 1 denoted by P 1 ) represents an insulating diffusion zone which is circumscribed by interfaces 32 and 34 connected to the P-conducting substrate section of the semiconductor body. The middle zone 33 formed by epitaxial deposition N 1 lies between the interfaces 34 and 40, the middle zone 38 designated with P. between interfaces 39 and 40 and the end zone 49 with N 2 within the interface 39, within d & r middle Eon «33 ir.t
O O 9 8 4 1 Π 1 3 1 BAD ORJGiNALO O 9 8 4 1 Π 1 3 1 BAD ORJGiNAL
eine P-leitende Zone 44 mit Grenzfläche 56 angeordnet. Diese P-leitende Zone wird tiusammen mit der mittleren Pj-Zone 38 in einem Diffuaionevorgang hergestellt und bildet lediglich eine Hei!überbrückung der N1 - Zone zwischen der P^-Zone 31 und der P2-Zone 38.a P-conductive zone 44 with interface 56 is arranged. This P-conductive zone is produced together with the middle Pj zone 38 in a diffusion process and merely forms a bridging of the N 1 zone between the P 1 zone 31 and the P 2 zone 38.
Eine im Querschnitt Ü-förraige, N-leitende Zone 54, die eine im Vergleich zu der übrigen N^Zone 33 höhere Dotierung aufweist und durch die unterbrochenen Linien 36 und 37 begrenzt ist» stösst an die Zone 44 innerhalb der mittleren Nj-Zone. Die Zone 54 wird während des Diffusionsvorganges zur Herstellung der ^-Emitterzone 49 gebildet und stellt einen Schirmring aus höher dotiertem Material innerhalb der N^-Zone dar, welche eine unerwünschte Überbrückung der Zone durch Feldeinwirkung seitens der darüberliegenden Metallkontakte an der Oxidoberfläche Über der mittleren Nj-Zone 33 verhindern soll.An N-conductive zone 54 with an Ü-shaped cross-section, one of which is higher in comparison with the rest of the N ^ zone 33 Has doping and is limited by the broken lines 36 and 37 »abuts the zone 44 within the middle Nj zone. The zone 54 is during the Diffusion process for the production of the ^ -emitter zone 49 is formed and provides a screen ring made of more highly doped Material within the N ^ zone, which is an undesirable bridging of the zone by field action on the part of overlying metal contacts on the oxide surface Above the middle Nj zone 33 is intended to prevent.
Ohmsehe Kontakte 50 und 41 sind an den Pl- und N2-Endzonen vorgesehen? während isolierte Feldeffekt-Steuerelektroden über denjenigen Oberflächenabschnitten der Nl-Zone gebildet sind» innerhalb deren die Oxidschicht 45 verdünnte Abschnitte 46 Und 47 aufweist. Die Elektroden 42 und 43 werden über diesen verdünnten Oocidschichtabschnitten aufgebracht, Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich Jet, sind darüberliegende Koitekte zur Herstellung von äusseren Verbindungen mit den isolierten Steuerelektroden die auch mit den ohwschen Elektroden 35 und 41 vorgesehen.Ohmic contacts 50 and 41 are on the PI and N2 end zones intended? while isolated field effect control electrodes are formed over those surface portions of the NI zone are »within which the oxide layer 45 has thinned sections 46 and 47. The electrodes 42 and 43 are applied over these thinned oocid layer sections, As can be seen in particular from Fig. 2 Jet, are superimposed Coitects for establishing external connections with the isolated control electrodes that also with the ohwschen electrodes 35 and 41 are provided.
kommt beispielsweise P-leitendes, monokttstallines SiliziumFor example, P-conductive, mono-octal silicon is used
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mit einem spezifischen Widerstand von o.ol Ohm.can in Betracht· Auf einer Oberfläche dieses Substrats wird durch epitaxiale Abscheidung eine Schicht aus N-leitendem Einkristall-Silizium mit einer Schichtdicke von 10-12 Mikron und mit einem spezifischen Widerstand von o,7 Ohm.can gebildet.with a specific resistance of o.ol Ohm.can in Consideration · On one surface of this substrate, a layer of N-conductive Single crystal silicon with a layer thickness of 10-12 microns and a specific resistance of 0.7 ohms. Can educated.
Innerhalb des so hergestellten Siliziumkristalls werden die verschiedenen Leitfähigkeitszonen gemäes Fig. und 3 durch aufeinanderlegende Festkörperdiffusion mit Hilfe der Photo- und Oxidmaskierungstechnik hergestellt. Beispielsweise kann die Pl-Endzone 33 unter Anwendung eines Vorabschmaldungs- und Eintreibe-Diffusionsverfahrens mit Bor als wesentlichem Donator hergestellt werden. Wie aus dem Querschnitt gemäss Fig. 3 ersichtlich ist, wird eine isolierte Diffusion angewendet, um eine Durchdringung des P-leitenden Substrats zu erreichen.Within the silicon crystal produced in this way, the various conductivity zones according to Fig. and 3 by superimposed solid-state diffusion with the aid of photo and oxide masking technology manufactured. For example, the PI end zone 33 can be formed using a pre-stripping and driving-in diffusion process be made with boron as the essential donor. As shown in the cross section As can be seen from Fig. 3, there is an isolated diffusion used to achieve penetration of the P-type substrate.
Die mittlere P2-Zone 38 und die P-leitende Zone 44 können in entsprechender Weise durch Bordiffusion gebildet werden. In einem speziallen Ausführungsbeispiel wurden diese Zonen bis zu einer Tiefe von 1,5 Mikron eindiffundiert und hatten einen auf eine Quadratfläche bezogenen Widerstand von etwa 450 Ohm. Die Na-Endzone und der N-leitende Schirmring werden durch Phosphordiffusion gebildet, und zwar wiederum mit Hilfe der Photo- und Oxidmaskierungstechnik .The middle P2 zone 38 and the P-type zone 44 can be formed in a corresponding manner by boron diffusion. In a special embodiment these zones were diffused to a depth of 1.5 microns and had a resistance per square area of about 450 ohms. The Na end zone and the N-conducting shield ring are formed by phosphorus diffusion, again with the help of photo and oxide masking technology .
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Ein Überzug aus Silicium-Oxid wird im allgemeinen durch Erhitzung in einer Dampfatmosphäre erzeugt. Durch Photo-Maskierung und übliche Ätztechnik werden in diesem Oxidüberzug bis auf das darunterliegend Silicium durchgehende Fenster für die ohmschen Kontakte in den Bereichen 35 und 48 gebildet.Weiterhin wird der Oxidüberzug in den Bereichen 46 und 47 auf etwa 2 000 A° vardünnt, um die Bildung der Feldeffekt-Strukturen zu ermöglichen. ^A coating of silicon oxide is generally carried out by Heating generated in a steam atmosphere. By photo masking and conventional etching techniques are used in this oxide coating down to the underlying silicon Windows are formed for the ohmic contacts in areas 35 and 48. Furthermore, the oxide coating in the areas 46 and 47 to about 2,000 A ° vardünth to to enable the formation of the field effect structures. ^
Die Metallisierung der Halbleitervorrichtung kann beispielsweise unter Anwendung der in der US-Patentschrift 3 287 612 beschriebenen Technik mit Mehrfachschichten aus Platin, Titan und Gold sowie unter Anwendung der Traganschlusstechnik durchgeführt werden.The metallization of the semiconductor device can, for example, using the method described in US Pat 3 287 612 multilayer technique described made of platinum, titanium and gold as well as using the support connection technology.
In elektrischer Hinsicht ist die Wirkungsweise einer solchen Halbleitervorrichtung mit doppelter Feldeffekt-Steuerelektrode mit einem Thyristor vergleichbar. Die Thyristoreigenschaften werden durch die Anwesenheit der Feldeffekt-Elektroden nicht beeinträchtigt. Bei einer typmischen Ausführungsform ergab sich ein^r IIn electrical terms, the operation of such a semiconductor device is with a double field effect control electrode comparable to a thyristor. The thyristor properties are enhanced by the presence the field effect electrodes are not affected. In a typical embodiment, a ^ r I resulted
Haltestrom von etwa o,6 mA, während der Einschaltstrom etwa 0, 2 mA betrug. Die Schwellspannung für jede der Steuerelektroden kann etwa 2 V betragen und ist negativ bezüglich des Potentials des Anodenkontaktes 50 an der Nl-Zone 33. Die Einschaltung, da8 heJtetfder übergang zu einem Zustand niedriger Impedanz, erfolgt nur dann, wenn an beiden Steuerelektroden 42 und 43 ein der Schwellspannung entsprechender Spannungswert gleichzeitig anliegt.Holding current of about 0.6 mA, while the inrush current was about 0.2 mA. The threshold voltage for each of the Control electrodes can be approximately 2 V and is negative with respect to the potential of the anode contact 50 of the NI zone 33. The activation, the transition to a state of low impedance occurs only when one of the two control electrodes 42 and 43 Threshold voltage corresponding voltage value is applied at the same time.
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PNPN-Vorrichtungen mit doppelter Steuerelektrode werden vorteilhaft in Matrix-Netzwerken eingesetzt, und zwar paarweise mit einem gemeinsamen Satz von Feldeffekt-Steuerelektroden für die Umschaltung von abgeglichenen Leitungspaaren.PNPN devices with double control electrodes are advantageously used in matrix networks, in pairs with a common set of field effect control electrodes for switching of matched line pairs.
Bei einem vielstufigen Schalten kann z.B. ein Übertragungskanal durch gleichzeitige MariLrung aller r-: c ausgewählten Schaltkreuzungen innerhalb der Matrix gebildet werden. Eine Schaltungsanordnung dieser Art ist in Fig. 4 angedeutet, welche die ausgewählten Schaltkreuzungen entsprechend einem bestimmten Übertragungskanal durch ein vierstufiges, erdsymmetrisches Netzwerk zeigt. Ein ausreichend hohes negatives Potential an einem X-Y-Steuerleitungspaar erzeugt Leitungskanäle in den mittleren N-Zonen der zugehörigen Halbleitervorrichtungen. In dieser Weise werden die Halbleitervorrichtungen 61 und 62 d urch das Leitungspaar Xl-Yl und die Halbleitervorrichtungen 63 und 64 durch das Leitnngspaar X2-Y2 gesteuert. Spannungen entsprechender Grosse und Polarität an allen vier X-Y-Steuerleitungen führen demgemäss zum Einschalten aller acht Halbleitervorrichtungen, womit der Übertragungskanal vom Eingang zum Ausgang in Form eines Aderpaares durchgeschaltet ist.With multi-level switching, for example, a transmission channel can be formed by simultaneously marrying all r- : c selected switching crossings within the matrix. A circuit arrangement of this type is indicated in FIG. 4, which shows the selected switching crossings corresponding to a specific transmission channel through a four-stage, balanced network. A sufficiently high negative potential on an XY control line pair creates conduction channels in the middle N regions of the associated semiconductor devices. In this way, the semiconductor devices 61 and 62 are controlled by the line pair X1-Y1, and the semiconductor devices 63 and 64 are controlled by the line pair X2-Y2. Voltages of a corresponding magnitude and polarity on all four XY control lines lead accordingly to the switching on of all eight semiconductor devices, whereby the transmission channel from the input to the output is switched through in the form of a pair of wires.
Das mehrstufige Schaltkrvazungsnetzverk gemäss Fig. kann mit Hilfe von Ableitungswiderständen xwischen den einzelnen Stufen gemäss der schematischen Darstellung in Fig. 5 zu einer progressiv^ wirkenden MarkierschaltungThe multi-stage Schaltkrvazungsnetzverk according to Fig. can with the help of leakage resistances x between the individual stages according to the schematic representation in Fig. 5 to a progressive ^ acting marking circuit
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ausgestaltet werden. Ba Befepielsfall ist lediglich eine Ader des erdsymmetrischen Aderpaares bzw. der entsprechenden Schaltung angedeutet. Die Ableitungswiderstände IL zwischen den einzelnen PHPN-Halbleitervorrichtungen 81, 82, 83 und 84 sorgen dafür, daß die Markierung mit der Zuführung von Steuerspannungen zu den X-Y-Steuerleitungen von links nach rechtsbe designed. Ba Befepielsfall is only one wire of the symmetrical wire pair or the corresponding circuit indicated. The leakage resistances IL between the individual PHPN semiconductor devices 81, 82, 83 and 84 ensure that the marking with the supply of control voltages to the X-Y control lines from left to right
fortschreitet. Die Durchschaltung des Obertragungs- Iprogresses. The switching of the transmission I
kanals erfolgt nur nach progressiver Markierung beginnend mit der Halbleitervorrichtung 81 und fortschreitend zu den BaHeitervorrichtungen 82u 83 und Jede dieser Halbleitervorrichtungen ist sinngemäss zu Fig. 4 Bestandteil einer paarigen Schaltung mit zwei derartigen Halbleitervorrichtungen, die. in gleicher Weise fortschreitend disrchgesehaltet werden.channel takes place only after progressive marking starting with semiconductor device 81 and progressing to semiconductor devices 82u 83 and Analogously to FIG. 4, each of these semiconductor devices is part of a paired circuit two such semiconductor devices that. progressively disregarded in the same way.
Bei dem Schaltnetzwerk gemäss Fig. 4 ermöglichen erfindungsgemässe Halbleitervorrichtungen eine Endmarkierung zur BLldüng eines Ubertragungskanals inIn the switching network according to FIG. 4, according to the invention Semiconductor devices an end mark for BLldüng a transmission channel in
einem Steuernetzwerk, von dem die entsprechenden λ a control network from which the corresponding λ
Informationen sodann mit Hilfe der Feldeffekt-Elektroden (auch kurz "FeldsteueidLektroden" genannt) zu einem parallel angeordneten Signalnetzwerk übertragen werden. Die Qleichepannungsisolierung zwischen diesen beiden Netzwerken bleibt dabei erhalten. In Fig.6 ist wiederum nur eine Ader der zweiadrigen, erdsymmetrischen Aderpaare angedeutet. Die Reihenleiter, d.h. Zeilen- oder Spaltenleiter des endmarkierten Steuernetzwerkes sind, mit CX bzw· CY, diejenigen des Signalnetzwerkes/SX bzw. SY bezeichnet. Die Umschaltung der Schaltkreuzungen zur BildungInformation then with the help of the field effect electrodes (also called "field control electrodes" for short) to one signal network arranged in parallel are transmitted. The source voltage isolation between these two Networks are retained. In FIG. 6 there is again only one wire of the two-wire, balanced-to-earth wire pairs indicated. The row conductors, i.e. row or column conductors of the end-marked control network are with CX or CY, those of the signal network / SX or SY designated. The switching of the switching intersections for education
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eines Ubertragungskanals in» Signalnetzwerk erfolgt durch selektive Beaufschlagung der entsprechenden PNPN-HaIbleitervorrichtungen 101, 102, 103 usw.a transmission channel in the »signal network takes place through selective application of the corresponding PNPN semiconductor devices 101, 102, 103 etc.
Im Betrieb erfolgt die Endmarkierung der Reihenleiter des Steuernetzwerkes mit positiven Potentialen. Beispielsweise sei angenommen, daB die Leiter CX2 und CY. durch ein passendes Potential markiert werden. Nach der BildungÖes betreffenden CX-,-CYo-ÜBertragungskanals wird diese Information zum Signalnetzwerk übertragen, in dem die markierten Reihenleiter des Steuernetzwerkes an negatives Potential gelegt werden. Hierdurch wird nur die HalbleitervorrichtungDuring operation, the row conductors of the control network are marked with positive potentials. For example, assume that the conductors CX 2 and CY. be marked by a suitable potential. After the relevant CX, CY o transmission channel has been formed, this information is transmitted to the signal network, in which the marked row conductors of the control network are connected to negative potential. This only makes the semiconductor device
105 und das zugehörige, nicht dargestellte Paar von Halbleitervorrichtungen in den Leitzustand umgeschaltet« d.h. eingeschaltet. Nenn somit das Potential an SX2 ansteigt, do wird ein vollständiger Ubertragungskanal durch die Halbleitervorrichtung 105 gebildet, während die Leiter SX2 und SY2 miteinander verbunden werden. Halbseitig durchgeechaltete Kanäle liegen hierbei an den Halbleiterelementen 102 und 108 längs des Leiters CX2 und an den Halbleiterelementen 104 sowie105 and the associated pair, not shown, of semiconductor devices switched to the conductive state, ie switched on. If the potential at SX 2 rises, then a complete transmission channel is formed by the semiconductor device 105, while the conductors SX 2 and SY 2 are connected to one another. Channels connected through on one side are in this case on the semiconductor elements 102 and 108 along the conductor CX 2 and on the semiconductor elements 104 as well
106 längs des Leiters CY2, wobei diese Halleiterelemente jedoch nicht eingeschaltet werden. Nach dem Durchschalten des Ubertragungskanals werden die Reihenleiter des Steuernetzwerkesauf positives Potential angehoben und die Rdbenleiter des Signalnetzwerkes auf negatives Potential abgesenkt. Dielvorangehend beschriebene Auswahl von Schaltkreuzungen kann bei einer Mehrzahl von Verbindungen innerhalb des Netzwerkes zur Bildung^ ineβ Ubertragungskanals106 along the conductor CY 2 , but these semiconductor elements are not switched on. After the transmission channel has been switched through, the row conductors of the control network are raised to positive potential and the sub-conductors of the signal network are lowered to negative potential. The selection of switching crossings described above can be used for a plurality of connections within the network to form a transmission channel
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durchgeführt werden. Die Vorteile der Koinzidenzschaltung mit zweifacher Feldsteuerelektrode, insbesondere die vorteilhafte Gleichspannungsisolierung, ergeben sich aus der beispielsweise angedeuteten Schaltung.be performed. The advantages of the coincidence circuit with double field control electrode, in particular the advantageous DC voltage insulation, result from the circuit indicated by way of example.
Heiterhin ist zu beachten, daß ähnliche Schaltungen mit Doppelsteuer-Halbleiterelementen Über die beschriebenen Ausführungsbeispiele von PNPN-Strukturen hinaus auch auf abgewandelte PNPN-Schalter angewendet werden können, z.B. auf Halbleitervorrichtungen mit kurzgeschlossenem Emitter.It should also be noted that similar circuits with Double control semiconductor elements In addition to the described exemplary embodiments of PNPN structures, too can be applied to modified PNPN switches, e.g. on semiconductor devices with short-circuited emitters.
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