DE1293903B - Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung mit thermisch gekoppelten Schaltungselementen - Google Patents
Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung mit thermisch gekoppelten SchaltungselementenInfo
- Publication number
- DE1293903B DE1293903B DET24202A DET0024202A DE1293903B DE 1293903 B DE1293903 B DE 1293903B DE T24202 A DET24202 A DE T24202A DE T0024202 A DET0024202 A DE T0024202A DE 1293903 B DE1293903 B DE 1293903B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- transistor
- stage
- circuit arrangement
- integrated semiconductor
- collector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 5
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000002470 thermal conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/45479—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/0203—Particular design considerations for integrated circuits
- H01L27/0207—Geometrical layout of the components, e.g. computer aided design; custom LSI, semi-custom LSI, standard cell technique
- H01L27/0211—Geometrical layout of the components, e.g. computer aided design; custom LSI, semi-custom LSI, standard cell technique adapted for requirements of temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
- H03F1/302—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters in bipolar transistor amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/34—Negative-feedback-circuit arrangements with or without positive feedback
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/4813—Connecting within a semiconductor or solid-state body, i.e. fly wire, bridge wire
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01014—Silicon [Si]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01019—Potassium [K]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
- H01L2924/1025—Semiconducting materials
- H01L2924/10251—Elemental semiconductors, i.e. Group IV
- H01L2924/10253—Silicon [Si]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
- H01L2924/1203—Rectifying Diode
- H01L2924/12035—Zener diode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
- H01L2924/1203—Rectifying Diode
- H01L2924/12036—PN diode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/14—Integrated circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/1901—Structure
- H01L2924/1904—Component type
- H01L2924/19041—Component type being a capacitor
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45498—Indexing scheme relating to differential amplifiers the CSC comprising only resistors
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45594—Indexing scheme relating to differential amplifiers the IC comprising one or more resistors, which are not biasing resistor
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45664—Indexing scheme relating to differential amplifiers the LC comprising one or more cascaded inverter stages as output stage at one output of the dif amp circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45701—Indexing scheme relating to differential amplifiers the LC comprising one resistor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
1 2
Die Erfindung betrifft eine integrierte Halbleiter- elemente sowie bezüglich des Einsatzes dieser Schalschaltungsanordnung
mit mehreren auf oder in einem tungselemente in der Schaltung.
Halbleiterplättchen angeordneten Schaltungselemen- Besonders vorteilhaft wirkt sich die vorliegende
Halbleiterplättchen angeordneten Schaltungselemen- Besonders vorteilhaft wirkt sich die vorliegende
ten, bei der zur Steuerung des Arbeitspunktes der Anordnung der Schaltungselemente bei Anwendung
Schaltungsanordnung mindestens zwei Schaltungs- 5 auf wenigstens zweistufige Transistorverstärker aus; so
elemente vorgesehen sind, die zur Erzeugung eines ist es bei einem Transistorverstärker mit wenigstens
elektrischen Rückkopplungssignals in thermischem einem in dem Halbleiterplättchen gebildeten Tran-Kontakt
miteinander stehen. sistor in der ersten Stufe sowie einem im Ausgang
Es ist schon eine Halbleiterschaltungsanordnung eines Transistors der zweiten Stufe vorgesehenen Arbekanntgeworden,
die der thermischen Stabilisierung io beitswiderstand gemäß einem weiteren Merkmal der
des Arbeitspunktes eines Transistors mit Hilfe einer Erfindung möglich, eine thermische Stabilisierung mit
Halbleiterdiode dient. Zu diesem Zweck ist bei der den ohnehin notwendigen Schaltungselementen dabekannten
Anordnung auf einem die Basis des Tran- durch zu erreichen, daß dieser Arbeitswiderstand
sistors bildenden Halbleiterplättchen im Abstand von thermisch mit dem Transistor der ersten Stufe geden
Elektroden des Transistors eine Emitterzone der 15 koppelt wird. Weist die zweite Stufe keinen beson-Diode
angeordnet, so daß die Diode über das Halb- deren Arbeitswiderstand auf, so kann die thermische
leiterplättchen in wärmeleitender Verbindung mit der Stabilisierung der ersten beiden Stufen ohne Mehr-Basiszone
des Transistors steht. Bei einer Tempera- aufwand an Bauelementen in besonders einfacher
turänderung der Anordnung, d. h. insbesondere des Weise durch eine thermische Ankopplung der Kollek-Halbleiterplättchens,
ändert sich infolge der thermi- ao torzone der zweiten Transistorstufe an die erste Transchen
Kopplung zwischen Transistor und Diode die sistorstufe erzielt werden.
Leitfähigkeit der Diode ebenso wie die Leitfähigkeit Weitere vorteilhafte Ausbildungen von Schaltungs-
des Emitter-Basis-Bereichs des Transistors; die Schal- anordnungen nach der Erfindung ergeben sich aus
tung ist so gestaltet, daß durch die temperaturabhän- den Patentansprüchen und/oder zusammen mit der
gige Änderung des Spannungsabfalles an der Diode as nachfolgenden Beschreibung, die der Erläuterung
die Emitter-Basis-Vorspannung des Transistors kon- einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsstant
gehalten und so der Arbeitspunkt des Tran- beispiele der Erfindung dient. Es zeigt
sistors thermisch stabilisiert wird. F i g. 1 ein schematisches Schaltbild eines gemäß
sistors thermisch stabilisiert wird. F i g. 1 ein schematisches Schaltbild eines gemäß
Nachteilig wirkt sich bei dieser bekannten Anord- der Erfindung stabilisierten Verstärkers,
nung jedoch die hierbei unvermeidbare elektrische 30 F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines auf Kopplung zwischen Diode und Transistor über das einem Halbleiterwiderstand angeordneten Transistors, n- oder p-leitende Plättchen aus, das die Basis des wie er z. B. in der Schaltung gemäß Fig. 1 verwendet Transistors und die zweite Elektrode der Diode bildet. werden kann,
nung jedoch die hierbei unvermeidbare elektrische 30 F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines auf Kopplung zwischen Diode und Transistor über das einem Halbleiterwiderstand angeordneten Transistors, n- oder p-leitende Plättchen aus, das die Basis des wie er z. B. in der Schaltung gemäß Fig. 1 verwendet Transistors und die zweite Elektrode der Diode bildet. werden kann,
Infolge der temperaturabhängigen elektrischen Leit- F i g. 3 ein schematisches Schaltbild eines weiteren
fähigkeit des Halbleiterplättchens ändert sich diese 35 gemäß der Erfindung ausgebildeten Verstärkers,
Kopplung außerdem auch bei Temperaturschwan- F i g. 4 eine perspektivische Ansicht eines Ausf üh-
Kopplung außerdem auch bei Temperaturschwan- F i g. 4 eine perspektivische Ansicht eines Ausf üh-
kungen. rungsbeispiels der Schaltung gemäß F i g. 3 als inte-
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, grierte Schaltung,
eine Halbleiterschaltungsanordnung der eingangs er- F i g. 5 einen Schnitt durch die integrierte Schaltung
wähnten Art so auszubilden, daß trotz möglichst 40 gemäß F i g. 4 nach Linie 5-5 dieser Figur und
enger thermischer Kopplung der beiden Schaltungs- F i g. 6 einen Schnitt durch die integrierte Schaltung
enger thermischer Kopplung der beiden Schaltungs- F i g. 6 einen Schnitt durch die integrierte Schaltung
elemente deren elektrische Kopplung vollständig ver- nach Linie 6-6 der F i g. 4.
mieden wird. Diese Aufgabe wird nach der Erfin- Der in F i g. 1 dargestellte Verstärker eignet sich
dung dadurch gelöst, daß die Schaltungselemente besonders für die Erzielung hoher Verstärkungsgrade,
durch eine Schicht hoher Impedanz in oder am Halb- 45 Ein gegebenenfalls mit einer niederfrequenten Wechleiterplättchen
elektrisch voneinander getrennt sind selstromsignalquelle verbundener Eingangsanschluß
und im wesentlichen über dieses Halbleiterplättchen 10 liegt an der Basis eines Transistors 11 in einer
in thermischem Kontakt miteinander stehen. Da hier ersten Verstärkerstufe. Der Kollektor dieses Trandie
Wahl unter den Materialien für die Schicht hoher sistors 11 ist über einen Belastungswiderstand 13 an
Impedanz verhältnismäßig frei getroffen werden 50 eine an einer positiven Spannung liegende Leitung
kann, ermöglicht die Erfindung die Auswahl eines 12 angeschlossen, während der Emitter über einen
Werkstoffs verhältnismäßig guter Temperaturleit- Emitterwiderstand 15 sowie eine Leitung 14 an einer
fähigkeit bei gleichzeitig guten elekrischen Isolie- negativen Spannung liegt. Die Basis des Transistors
rungseigenschaften, so daß eine Rückkopplung ge- 11 ist über einen geeigneten Vorspannungswiderstand
ringer Trägheit bei vollständiger elektrischer Isolie- 55 16 geerdet, so daß diese Stufe in einem annehmbaren
rung der beiden Schaltungselemente voneinander er- linearen Bereich der Transistorcharakteristik arbeitet,
reicht werden kann, was gerade bei integrierten Schal- Ein an den Eingangsanschluß 10 angelegtes Signal errungen
besonders ins Gewicht fällt. Wird die Schicht scheint in verstärkter Form am Kollektor des Tranhoher Impedanz von einem pn-übergang gebildet, so sistors 11 und wird über eine Zenerdiode 17 an die
kann im Vergleich zu der bekannten Schaltungsanord- 60 Basis eines Transistors 18 einer zweiten Verstärkernung
eine wesentlich dichtere Packung der einzelnen stufe angekoppelt. Die Zenerdiode wird an Stelle
Schaltungselemente vorgenommen werden, ohne daß einer Kapazität als Kopplungselement verwendet, da
die Gefahr besteht, daß diese elektrisch nicht ein- sie in einer integrierten Schaltung leichter herzustelwandfrei
voneinander getrennt sind. Dieser Vorteil ist len ist. Der Sperrspannungsabfall an dieser Diode 17
bei integrierten Schaltungen von ausschlaggebender 65 reduziert den relativ hohen Gleichstrompegel an dem
Bedeutung. Schließlich gibt die erfindungsgemäße Kollektor der ersten Stufe auf eine annehmbare Höhe
Lehre eine große Freiheit in der Gestaltung der bei- für die Basisvorspannung der zweiten Stufe. Der Emitden
thermisch miteinander gekoppelten Schaltungs- ter des Transistors 18 ist unmittelbar mit der Leitung
3 4
14 verbunden, während der Kollektor über einen Be- Lot- oder Fließgas, auf der Widerstandsstange 19
lastungswiderstand 19 mit der Leitung 12 verbunden elektrisch isoliert angeordnet. Das Plättchen 25 kann,
ist. Der Abnahme der verstärkten Signale dient ein wie abgebildet, ein Mesatransistor sein, wobei die
Ausgangsanschluß 20. Basis- und die Emitterleitungen an dem Basis- und
Da bei dem Verstärker gemäß F i g. 1 eine Gleich- 5 dem Emitterstreifen 26, 27 an der Oberfläche des
Stromgegenkopplung verwendet wird, kann eine kleine Mesatransistors befestigt sind. An der Oberfläche
Änderung der Größe des Eingangssignals oder des des Plättchens 25 ist im Abstand von dem Mesa
Arbeitspunkts des Transistors 11 den Transistor 18 ferner noch ein Kollektorkontakt 28 angeordnet. Der
in den Sättigungs- oder Abschaltbereich treiben. Ein Transistor 21 könnte auch gegebenenfalls auf dem
weiterer in Gegenschaltung mit dem Transistor 11 io Widerstand 22 dadurch angeordnet sein, daß das
verbundener Transistor 21 ist thermisch mit einem diesen Transistor bildende Halbleiterplättchen mit
Widerstand 22 gekoppelt, um einen Bezugspunkt für der den Widerstand in ähnlicher Weise wie in F i g. 2
die Stabilisierung zu schaffen. Der Transistor 21 wird bildenden Halbleiterstange verbunden ist. Ein Wider-
durch einen Widerstand 23 auf einen ausgewählten stand und sein zugehöriger Transistor können auch
Arbeitspunkt vorgespannt, der zwischen Basis und 15 in dem gleichen Plättchen aus monokristallinem SiIi-
Erde angeordnet ist. Der Widerstand 23 kann ge- zium gebildet werden, wobei beide durch pn-Über-
gebenenfalls den gleichen Wert wie der Widerstand gänge elektrisch voneinander getrennt werden. Als
16 aufweisen, um so einen ausgeglichenen Stromkreis Transistoren können aber auch beispielsweise Dop-
zu schaffen. peldiffusions-Planartransistoren verwendet werden.
Wenn im Betrieb der Widerstand 19 infolge der ao In F i g. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Sättigung des zweiten Transistors 18 zuviel Strom er- erfindungsgemäßen Schaltung dargestellt, bei der eine
hält, erfolgt hierdurch eine Erwärmung des Tran- Wärmegegenkopplung dazu dient, um die Tempera-
sistors 11, so daß für einen konstanten Strom die tür einer integrierten Halbleiterschaltungsanordnung
Basis-Emitter-Spannung reduziert wird. Der Tran- zu stabilisieren. Dabei wird ein erster Transistor 30
sistor 11 nimmt jedoch infolge der erhöhten Tempe- 35 verwendet, der eine Basis 31, einen Emitter 32 und
ratur mehr Strom auf, und der Transistor 21 führt einen Kollektor 33 hat.
entsprechend weniger Strom, da diese Transistoren Die Basis 31 ist dabei so vorgespannt, daß der
in Gegenschaltung miteinander verbunden sind bzw. Transistor anfänglich leicht unterhalb des Abschalteinen
gemeinsamen Emitterwiderstand 15 besitzen. punktes ist. Bei einem Siliziumtransistor würde diese
Dieser erhöhte Strom im Widerstand 13 setzt die 30 Vorspannung ungefähr 0,4 Volt betragen. Sie wird
Basisvorspannung des zweiten Transistors 18 herab durch einen großen Widerstand 34 und einen wesent-
und reduziert den diesen durchfließenden Strom, so lieh kleineren Widerstand 35 geschaffen, die an die
daß auf diese Weise eine Gleichstromgegenkopplung positive und die negative Zufuhrleitung 36 bzw. 37
geschaffen wurde. Wird nun der zweite Transistor 18 in Spannungsteileranordnung angeschlossen sind. Der
zum Abschaltpunkt getrieben, so nehmen sein KoI- 35 Kollektor 33 ist über einen Widerstand 38 mit der
lektorstrom und die Temperatur des Widerstands 19 Leitung 36 verbunden, während der Emitter 32 unab,
wodurch der Kollektorstrom im Transistor 11 re- mittelbar an die negative Leitung 37 angeschlossen
duziert wird und eine Erhöhung der Vorspannung ist, so daß sich eine mit dem Emitter an Masse
des Transistors 18 eintritt, so daß dieser vom Ab- liegende Verstärkerstufe ergibt. Der Kollektor des
schaltpunkt weggetrieben wird. Der vom Signal un- 40 ersten Transistors ist weiterhin durch eine Leitung
beeinflußte Widerstand 22 wird auf einer von der an- 39 an die Basis des zweiten Transistors 40 angelegten
Spannung abhängigen Temperatur gehalten geschlossen. Dieser Transistor hat in gleicher Weise
und erwärmt den Transistor 21 entsprechend, so daß eine Basis 41, einen Emitter 42 und einen Kollektor
dieser als Norm wirkt. Wenn die Transistoren 11 und 43, wobei der Kollektor und der Emitter über die
21 ausgeglichen oder abgeglichen sind, wird die 45 Leitungen 44 und 45 unmittelbar mit den positiven
Schaltung einen stationären Vorspannungspunkt auf- und negativen Zufuhrleitungen 36 und 37 verbunden
rechterhalten, bei dem die Temperatur des Wider- sind. Die durch die gestrichelte Linie 46 angedeutete
stands 19 gleich der Temperatur des Widerstands 22 thermische Rückkopplung wird zwischen dem sich
ist; bei gleichen Widerständen hat der Ausgang Erd- an den Kollektor des Transistors 40 anschließenden
potential. 50 Bereich und der Masse des Transistors 30 dadurch
Bei der Schaltung gemäß F i g. 1 verhindert die geschaffen, daß beide Transistoren in einem einzigen
thermische Trägheit der Widerstände 19 und 22, daß Siliziumplättchen 50 gemäß F i g. 4 hergestellt sind,
sich deren Temperatur dem Wechselstromsignal ent- wie dies weiter unten noch näher beschrieben wird,
sprechend ändert. Eine maximale Rückkopplung er- Beim Arbeiten wird der zweite Transistor 40 in
gibt sich, wenn die Widerstände ihre Temperatur 55 der Schaltung gemäß F i g. 3 zunächst durch den
je Einheit der Leistungsänderung möglichst stark durch den Widerstand 38 und die Leitung 39 fließenändern,
den Basis-Emitter-Strom für starke Leitfähigkeit vor-
Bei Ausführung der Schaltung gemäß F i g. 1 als gespannt. Infolge seiner Leitfähigkeit erwärmt dieser
integrierte Schaltung können die Widerstände 19 und Transistor 40 das Siliziumplättchen 50 (F i g. 4) im
22 ohne weiteres die Form länglicher, durch pn-Über- 60 Kollektorbereich, und zwar hauptsächlich in der
gänge definierter Streifen aus monokirstallinem SiIi- Nähe des Kollektor-Basis-Übergangs. Über das Silizium
in Siliziumplättchen haben. In F i g. 2 ist ein ziumplättchen wird die Wärme an den Transistor 30
Beispiel für eine geeignete Anbringung des Tran- weitergegeben. Hierdurch ergibt sich eine Reduziesistors
11 auf einer Halbleiterstange dargestellt, die rung der Basis-Emitter-Spannung, die notwendig ist,
den Widerstand 19 bildet. Dieser Transistor weist 65 um den Transistor 30 einzuschalten. Die an der Basis
ein Plättchen 25 aus Silizium auf, dessen Hauptteil 31 vorhandene Spannung wird durch den Spannungsden
Kollektorbereich bildet. Das Plättchen ist mittels teiler konstant gehalten, so daß der Kollektorstrom
eines Zementes oder Klebstoffes, wie beispielsweise zu fließen beginnt, wenn die Temperatur bzw. die
Leitfähigkeit des Transistors 30 einen Punkt erreicht, an dem die feste Basisspannung ausreicht, um ihn
einzuschalten. Hierdurch wird die Spannung in der Leitung 39 herabgesetzt, wodurch auch der Basis-Emitter-Vorspannungsstrom
für den Transistor 40 reduziert wird. Im Transistor 40 nimmt daher der Kollektorstrom und somit die Temperatur des Kollektorbereichs
ab, so daß der Wärmestrom zum Transistor 30 ebenfalls reduziert wird. Damit hat die
Schaltung die Tendenz, sich an einem Arbeitspunkt mit einer Temperatur von beispielsweise 125° C zu
stabilisieren, bei dem die Temperatur des Plättchens 50 derart ist, daß der Transistor 30 leicht zum leitenden
Bereich hin vorgespannt ist und der Transistor 40 stark leitet.
In dem Plättchen SO ist ferner eine Zenerdiode 51 (F i g. 4) so vorgesehen, daß die stabile Temperatur
der Unterlage verwendet werden kann, um eine stabile Bezugsspannung zu schaffen. Die Zenerdiode 51
kann außen an eine Stromquelle angeschlossen und ao in Sperrichtung jenseits des Zenerdurchschlagpunktes
vorgespannt werden. Der Spannungsabfall über der Diode ist konstant, da die Temperatur der Diode
verhältnismäßig konstant ist. Gegebenenfalls können natürlich an Stelle der Zenerdiode auch andere Bauelemente
als Bezugselement verwendet werden.
Gemäß Fig.4 und den Schnittdarstellungen der Fig.5 und 6 kann die ganze Temperaturstabilisierungsschaltung
in Planarform durch Anwendung üblicher Verfahren mit Oxydabdeckung hergestellt werden.
Die Transistoren 30 und 40 sind hier dreifach diffundierte npn-Transistoren, wobei die Kollektoren,
Basen und Emitter durch aufeinanderfolgende Diffusionsstufen mit einem p-leitenden Plättchen 50 in
der angegebenen Reihenfolge gebildet wurden. Die Zenerdiode 51 könnte gegebenenfalls wie ein Transistor
ausgebildet sein, jedoch würden dann nur der Basis- und der Emitterbereich als aktiver Teil verwendet
werden, und der Teil, der in einem Transistor den Kollektor bildet, würde hier zur elektrischen
Isolierung der Diode vom übrigen Stromkreis dienen. Die Widerstände sind gemäß der Zeichnung in dem
gleichen Plättchen 50 wie die Transistoren und die Diode hergestellt, könnten jedoch auch in einem getrennten
Plättchen angeordnet sein. Die Widerstände sind als langgestreckte p-leitende, diffundierte Bereiche
ausgebildet, die gleichzeitig mit dem Basisbereich des Transistors hergestellt werden. Die
Widerstände sind gegeneinander und vom übrigen Stromkreis durch η-leitende Bereiche isoliert, die
gleichzeitig mit den Kollektoren der Transistoren gebildet werden. Zwischen den verschiedenen Schaltungselementen
können Zwischenverbindungen, wie dargestellt, durch Leitungen hergestellt werden. Gegebenenfalls
könnten auch Verbindungen durch Aufdampfen von Aluminium in entsprechenden Formen
oben auf dem Siliziumoxydüberzug gebildet werden, der nach den Diffusionen auf dem Plättchen verbleibt.
Das Plättchen 50 ist mit Hilfe eines Klebemittels, beispielsweise eines Lötglases, auf einer
wärmeisolierenden Platte 52 angebracht, die beispielsweise ein keramisches Plättchen sein kann.
Diese dient dazu, die für das Arbeiten der Schaltung erforderliche Energie auf einem Minimum zu halten.
Claims (10)
1. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung mit mehreren auf oder in einem Halbleiterplättchen
angeordneten Schaltungselementen, bei der zur Steuerung des Arbeitspunktes der Schaltungsanordnung
mindestens zwei Schaltungselemente vorgesehen sind, die zur Erzeugung eines elektrischen Rückkopplungssignals in thermischem
Kontakt miteinander stehen, dadurch
gekennzeichnet, daß diese Schaltungselemente durch eine Schicht hoher Impedanz in
oder am Halbleiterplättchen elektrisch voneinander getrennt sind und im wesentlichen über
dieses Halbleiterplättchen im thermischen Kontakt miteinander stehen.
2. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit wenigstens einem in dem
Halbleiterplättchen gebildeten Transistor in der ersten Stufe sowie einem im Ausgang eines Transistors
der zweiten Stufe vorgesehenen Arbeitswiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß dieser
Arbeitswiderstand (19) thermisch mit dem Transistor (11) der ersten Stufe gekoppelt ist.
3. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit einer ersten und einer zweiten
Transistorstufe, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorzone (43) der zweiten Transistorstufe
(40) thermisch mit der ersten Transistorstufe (30) gekoppelt ist.
4. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Arbeitswiderstand ein langgestreckter Bereich monokristallinen Halbleitermaterials ist.
5. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß beide Transistoren (30, 40) in einem einzigen Halbleiterplättchen (50) nebeneinander
angeordnet sind und zumindest der Kollektorbereich (43) des Transistors (40) der
zweiten Stufe den Basis- und Emitterbereich (41 bzw. 42) dieses Transistors umgibt.
6. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der
Transistor der ersten Stufe über einen Kollektorwiderstand an einer Gleichspannungsquelle liegt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des Transistors (18; 40) der zweiten Stufe zwischen
Kollektor und Kollektorwiderstand (13; 38) an die erste Stufe angekoppelt ist.
7. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß in der ersten Stufe in Gegenschaltung zum ersten Transistor (11) ein zweiter
Transistor (21) vorgesehen ist, dessen Kollektor direkt und dessen Emitter zusammen mit dem
Emitter des ersten Transistors über einen gemeinsamen Emitterwiderstand (15) an der Gleichspannungsquelle
liegt, und daß ein Bezugswiderstand (22) an eine Stromquelle angeschlossen ist, der thermisch mit dem zweiten Transistor (21)
der ersten Stufe gekoppelt ist.
8. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung nach Anspruch?, dadurch gekennzeichnet, daß
der Bezugswiderstand (22) von der gleichen Größenordnung wie der Arbeitswiderstand (19) des
Transistors (18) der zweiten Stufe ist.
9. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Transistor (18) der zweiten Stufe über eine jenseits der Zenersparmung betriebene Zenerdiode (17) an den Kollektor des
ersten Transistors (11) der ersten Stufe angekoppelt ist.
10. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Basis (31) des Transistors (30) der ersten Stufe an einer festen Vorspannung
liegt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US22223562A | 1962-09-07 | 1962-09-07 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1293903B true DE1293903B (de) | 1969-04-30 |
Family
ID=22831420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DET24202A Pending DE1293903B (de) | 1962-09-07 | 1963-06-27 | Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung mit thermisch gekoppelten Schaltungselementen |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1293903B (de) |
GB (1) | GB1021206A (de) |
MY (1) | MY6900272A (de) |
NL (1) | NL294700A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2105475A1 (de) * | 1970-02-06 | 1971-08-12 | Philips Nv | Integrierte Halbleiterschaltung |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2458903A1 (fr) * | 1979-06-12 | 1981-01-02 | Thomson Csf | Procede et dispositif pour la reduction des reactions thermiques dans les circuits integres monolithiques |
DE3671581D1 (de) * | 1985-07-09 | 1990-06-28 | Siemens Ag | Mosfet mit temperaturschutz. |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2754431A (en) * | 1953-03-09 | 1956-07-10 | Rca Corp | Semiconductor devices |
US2847583A (en) * | 1954-12-13 | 1958-08-12 | Rca Corp | Semiconductor devices and stabilization thereof |
FR1256116A (fr) * | 1959-02-06 | 1961-03-17 | Texas Instruments Inc | Nouveaux circuits électroniques miniatures et procédés pour leur fabrication |
-
0
- NL NL294700D patent/NL294700A/xx unknown
-
1962
- 1962-12-31 GB GB49030/62A patent/GB1021206A/en not_active Expired
-
1963
- 1963-06-27 DE DET24202A patent/DE1293903B/de active Pending
-
1969
- 1969-12-31 MY MY1969272A patent/MY6900272A/xx unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2754431A (en) * | 1953-03-09 | 1956-07-10 | Rca Corp | Semiconductor devices |
US2847583A (en) * | 1954-12-13 | 1958-08-12 | Rca Corp | Semiconductor devices and stabilization thereof |
FR1256116A (fr) * | 1959-02-06 | 1961-03-17 | Texas Instruments Inc | Nouveaux circuits électroniques miniatures et procédés pour leur fabrication |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2105475A1 (de) * | 1970-02-06 | 1971-08-12 | Philips Nv | Integrierte Halbleiterschaltung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
MY6900272A (en) | 1969-12-31 |
NL294700A (de) | 1900-01-01 |
GB1021206A (en) | 1966-03-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3821065C2 (de) | ||
DE1152763C2 (de) | Halbleiterbauelement mit mindestens einem PN-UEbergang | |
DE2515309C3 (de) | Ingegrierte Transistorverstärkerschaltung | |
DE1211334B (de) | Halbleiterbauelement mit eingelassenen Zonen | |
DE1279196B (de) | Flaechentransistor | |
DE2166507A1 (de) | Bezugsspannungsschaltung | |
DE1283399B (de) | Feldeffekt-Transistor mit zwei ohmschen Elektroden und mit einer isolierten Steuerelektrode | |
DE2238348B2 (de) | Operationsverstärker | |
DE69020316T2 (de) | MOS-Schaltkreis mit einem Gate-optimierten lateralen bipolaren Transistor. | |
DE1295647B (de) | Logische Schaltung mit einem mehrere Eingaenge aufweisenden Dioden-Eingangsgatter | |
DE2500057C2 (de) | Schaltungsanordnung zur Frequenzstabilisierung einer integrierten Schaltung | |
DE1437435C3 (de) | Hochfrequenzverstärker mit Feldeffekttransistor | |
DE1589707B2 (de) | Temperaturkompensierte Z Diodenanord nung | |
DE1564048C3 (de) | Halbleiterschalter für niedrige Schaltspannungen | |
DE2300116B2 (de) | Hochfrequenz-Feldeffekttransistor mit isolierter Gate-Elektrode für Breitbandbetrieb | |
DE69121615T2 (de) | Schaltungsanordnung zur Verhinderung des Latch-up-Phänomens in vertikalen PNP-Transistoren mit isoliertem Kollektor | |
DE2635218C2 (de) | Anordnung zum Schutz eines Transistors | |
DE1514017A1 (de) | Halbleiteranordnung | |
DE1762435B2 (de) | Hochverstaerkende integrierte verstarkerschaltung mit einem mos feldeffekttransistor | |
DE2607892C3 (de) | Schaltungsanordnung zur Formung von Impulsen mit veränderbarem Tastverhältnis unter Verwendung eines Differenzverstärkers | |
DE2515457B2 (de) | Differenzverstärker | |
DE2236897A1 (de) | Verfahren zur herstellung von halbleiterbauteilen | |
DE1293903B (de) | Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung mit thermisch gekoppelten Schaltungselementen | |
DE1541488B2 (de) | Monolithisch-integrierte halbleiter-verstaerker-schaltung | |
DE68928763T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von isolierten vertikalbipolaren und JFET-Transistoren und entsprechender IC |