DE1537992C - Bistabile Kippschaltung - Google Patents

Description

Mit dem Aufkommen gewisser neuartiger Halbleiterbauelemente, ζ. B. der gitterisolierten Feldeffekttransistoren, ist es praktikabel geworden, Speicherzellen gänzlich aus aktiven Bauelementen aufzubauen, die (nach der sogenannten integrierten Schaltungstechnik) auf einem gemeinsamen Substrat ausgebildet sind. Eine derartige Speicherzelle in Form einer bi-

stabilen Kippschaltung ist in Fig. 19b der USA.- io leiterbauelement, die mit ihren Leitungsstrecken Patentschrift 3 191 061 gezeigt. Diese Schaltung ent- (stromführenden Kanälen) in Reihe in einem ersten hält zwei Parallelzweige mit jeweils der Reihenschal- Schaltungszweig angeordnet sind, sowie ein zweites tung eines p-Transistors und eines η-Transistors. Die und ein viertes Halbleiterbauelement, die mit ihren Abflüsse der beiden Transistoren eines Zweiges sind Leitungsstrecken in Reihe in einem zweiten Schaljeweils zusammengeschaltet und über eine Verbin- 15 tungszweig angeordnet sind. Die Ausgangselektroden dung mit vernachlässigbarer Impedanz mit den Git- des ersten und des dritten Bauelements sind zusamtern (Steuerelektroden) der Transistoren des entspre- mengeschaltet und mit der Steuerelektrode des zweichend anderen Zweiges verbunden. Eingangssignale ^ten Bauelements über eine Verbindung mit vernachzum Umschalten des Zellenzustandes können einem lässigbarer Impedanz verbunden, während die Ausden Abflüssen der Transistoren des ersten Zweiges 20 gangselektroden des zweiten und des vierten Bau- und den Gittern der Transistoren des zweiten Zwei- elements zusammengeschaltet und über eine Verbinges gemeinsamen Schaltungspunkt zugeführt werden. dung mit vernachlässigbarer Impedanz mit der Steu-

Da im stationären Zustand (Ruhezustand) einer erelektrode des ersten Bauelements verbunden sincL,-der Transistoren des ersten Zweiges »eingeschaltet« Eingangssignale werden einem den Ausgangselektro-** (leitend) ist und während eines Schaltüberganges 25 den des ersten und des dritten Bauelements gem'einbeide Transistoren eingeschaltet (leitend) sein kön- samen Punkt über den Leitungsweg mindestens eines nen, wird durch einen oder beide dieser Transistoren fünften Halbleiterbauelements zugeführt. Das erste ein Teil des Eingangssignals nach Masse abgeleitet, ""d das dritte Bauelement sind so bemessen, daß ihre wodurch die Schaltzeit sich verlängert. Dies kann Leitungsstreckenimpedanzen bei gleicher Größe der effektiv dadurch vermieden, werden, daß man die 30 Vorspannung in der Flußrichtung höher sind als die vier Transistoren der Speicherzelle so bemißt, daß ~ Impedanzen der Leitungsstrecken des zweiten, des sie einen höheren Widerstand haben' als die Eingangs- vierten und des fünften Bauelements, schaltung. Wenn jedoch sämtliche Transistoren der ^In. den Zeichnungen zeigt

Zelle in dieser Weise hochohmig sind, wird die Er- ^Flß· 1 das Schaltschema einer komplementärsym-

holzeit (Regenerationszeit), welche die Schaltung be- 35 metrischen bistabilen Speicherzellenschaltung gemäß nötigt, um ihren Endzustand zu erreichen, unnötig ^einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2a, 2b und 2c schematische Darstellungen von für die erfindungsgemäße Schaltung verwendbaren Transistoren,

Fig. 3 das Schaltschema einer abgewandelten Aus- . führungsform der Schaltung nach Fig. 1 und

Fig. 4 das Schaltschema einer Speicherzelle gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Für die Realisierung der Erfindung kommen als

hocholimigcr Transistoren vermeidet, ist beispiels- 45 Halbleiterbauelemente sogenannte gitterisolierte Feldweise in Fig. 3 der Arbeit »Silicon on Sapphire effekttransistoren oder Bauelemente mit ähnlichen Complementary MOS Memory Systems« von J. F. Eigenschaften in Frage. Daher sind die vorliegenden Allison, J. R. Burns und F. P. He im an auf Speicherzellen als mit gitterisolierten Feldeffekttran-S. 76 der »1967 ISSCC Digest of Technical Papers« sistoren ausgerüstet in der Zeichnung dargestellt und wiedergegeben. Gemäß diesem Vorschlag ist in den 50 nachstehend beschrieben. Es können jedoch auch Überkreuzkopplungszwe'ig zwischen den Abflüssen andere geeignete Bauelemente verwendet werden, der Transistoren des ersten Schaltungszweiges und Ein gitterisolierter Feldeffekttransistor kann allge-

den Gittern der Transistoren des zweiten Schaltungs- mein als ein Bauelement mit Majoritätsträgerleitung zweiges ein Transistor eingeschaltet und wird wäh- definiert werden, das einen Körper aus Halbleiterrend des Unischaltens der bistabilen Kippschaltung 55 material mit Quelle (Eingangselektrode) und Abfluß dieser Koppeltransistor abgeschaltet (gesperrt). Da- (Ausgangselektrode) aufweist^ welche die Enden einer durch wird erreicht, daß während des Einschreibvor- Leitungsstrecke oder eines stromführenden Kanals ganges keine Quellcn-Abllußstrecken eines leitenden durch den Körper bilden. Ein Gitter (Steuerelektrode) Transistors an den Eingangspunkt angeschlossen ist. überlagert mindestens einen Teil des Kanals und ist , Fine derartige Anordnung erfordert jedoch nicht nur 60 von diesem sowie von Quelle und Abfluß isoliert, so mindestens einen zusätzlichen Transistor (vorzugs- daß es unter stationären Betriebsbedingungen keinen weise zwei parallele Transistoren entgegengesetzten oder zumindest keinen nennenswerten Strom ent-Lcitungstyp's) im einen Überkreuzkopplungszweig, nimmt. Derartige Transistoren können z.B. entwesontlcrn beansprucht auch zusätzlichen Platz auf dem der p-leitend oder η-leitend sein. Ein p-leitender von der Schaltung eingenommenen Substrat, was in 65 Transistor hat die Eigenschaft, daß die Impedanz !•allen, wo eine große Anzahl von Einzelschaltungen (der Widerstand) seines Kanals, wenn die Gitterspanauf einem ein/igen Substrat integriert sind, von nung positiver als die Quellenspannung ist, einen vergioßcr Bedeutung sein kann. hültnismäßig hohen Wert, dagegen, wenn die Gitter

lang. Dies gilt auch für ein Viertransistor-Flip-Flop, bei dem sämtliche Transistoren den gleichen Leitungstyp haben und in jedem Schaltungszweig ein Transistor als Last für den anderen Transistor arbei- 40 tet, indem das Gitter des Lasttransistors mit dessen Quellenelektrode verbunden ist.

Ein Schaltungsvorschlag, der diese unerwünschte Teilung des Eingangssignals ohne die Verwendung

spannung negativ gegenüber der Quellenspannung ist, einen verhältnismäßig niedrigen Wert hat. Beim η-leitenden Transistor sind die Verhältnisse umgekehrt, d.h., der Kanalwiderstand ist verhältnismäßig hoch, wenn die Gitterspannung weniger positiv als die Quellenspannung ist. - -

Zwei bekannte Typen des gitterisoHerten Feldeffekttransistors sind der Dünnschichttransistor (TFT) und der Metall-Oxyd-Halbleiter-Transistor (MOS). Einige der physikalischen und betrieblichen Eigenschaften des Dünnschichttransistors sind in der Arbeit »The TFT — A New Thin-Film Transistor« von P. K. W e i m e r auf S. 1462 bis 1469 der Juniausgabe 1962 der Zeitschrift »Proceedings of the IRE« beschrieben. Der MOS-Transistor ist in einer Arbeit »The Silicon Insulated-Gate Field-Effect Transistor« von S. R. H ο f s t e i η und F. P. H e i m a η in der Septemberausgabe 1963 der Zeitschrift »Proceedings of the IEEE«, S. 1190 bis 1202, beschrieben. Ein dritter, etwas neuerer Typ ist der sogenannte MNS-Transistor, der sich vom MOS-Transistor darin unterscheidet, daß als Isolator zwischen Gitter und Kanal Siliciumnitrid statt Siliciumdioxyd verwendet wird.

Die in F i g. 1 gezeigte bistabile Kippschaltung 10 hat zwei parallele Schaltungszweige. Der erste Zweig enthält einen ersten Transistor 12 des einen Leitungstyps (z. B. des η-Typs) und einen dritten Transistor 14 des entgegengesetzten Leitungstyps (in diesem Fall des p-Typs), die mit ihren Quellen-Abflußstrekken in der angegebenen Reihenfolge zwischen einen Bezugspotentialpunkt, in diesem Fall Masse, und den positiven Pol einer Vorspannquelle 16, z. B. einer Batterie geschaltet sind. Der entsprechend aufgebaute zweite Schaltungszweig enthält die Quellen-Abflußstrecken eines zweiten Transistors 18 (vom η-Typ) und eines vierten Transistors 20 (vom p-Typ).

Die Abflüsse des ersten und des dritten Transistors 12 und 14 sind zusammengeschaltet und über Kreuz mit den Gittern der anderen transistoren 18 und 20 über eine Verbindung mit vernachlässigbarer Impedanz, z. B. Draht, verbunden. In entsprechender Weise sind die Abflüsse des zweiten und des vierten Transistors 18 und 20 zusammengeschaltet und über Kreuz mit den Gittern des ersten und des dritten Transistors 12 und 14 über eine Verbindung mit vernachlässigbarer Impedanz verbunden.

Soweit bisher beschrieben, entspricht die bistabile Kippschaltung schematisch der Anordnung nach Fig. 19b der eingangs genannten USA.-Patentschrift 3 191 061. Der Unterschied liegt in der Wahl bzw. Bemessung der Transistoren. In Fig. 1 sind die Transistoren 12 und 14 im ersten Schaltungszweig so bemessen, daß bei gleicher Größe der Quellen-Gittervorspannung in der Flußrichtung ihre stromführenden Knäle hochohmiger sind als die der Transistoren 18 und 20. das heißt, der Widerstand des Kanals des Transistors 12 ist größer als der Widerstand des Kanals des Transistors 18, wenn die Gitter dieser Transistoren jeweils eine Spannung von -t- V Volt führen. Entsprechend ist der Widerstand des Kanals des Transistors 14 größer als der des Kanals des Transistors 20, wenn die Gitter dieser Transistoren Nullpotential (Massepotential) führen. Die Bedeutung dieses Merkmals wird im weiteren Verlauf noch ersichtlich werden.

Der den Abflüssen der Transistoren 12 und 14 gemeinsame Verbindungspunkt 24 bildet den Eingangspunkt des Flip-Flop. Ein fünfter, p-leitender Transistor 26 und ein sechster η-leitender Transistor 28* sind mit ihren Kanälen parallel zwischen den Eingangspunkt 24 und eine gemeinsame Zifferneingangs-Leseleitung 30 geschaltet, die mit einer Zifferntreiber- und Leseschaltung 32 verbunden ist. Diese Schaltung ist vorzugsweise von der in der USA.-Patentschrift 3 275 996 (erteilt am 27. 9. 1966) beschriebenen Art. Die beiden Transistoren 26 und 28 arbeiten als komplementärsymmetrisches Übertragurigsgatter zum Einschreiben von neuer Information in die Speicherzelle. Diese Transistoren sind so bemessen, daß ihre Kanäle niederohmiger sind als die der Transistoren 12 und 14 im ersten Schaltungszweig und vorzugsweise im wesentlichen den gleichen Widerstand bei gleicher Gitter-Quellenvorspannung haben wie die Kanäle der Transistoren 18 und 20.

Das Gitter des Transistors 26 ist mit einer Schreibsteuerleitung 38 verbunden, die sämtlichen Speicherzellen des gleichen Wortes in einem wortorganisierten Speicher gemeinsam ist. Ebenso ist die gemeinsame Ziffern-Leseleitung sämtlichen Bits gleichen Stellenwertes in den verschiedenen Wörtern gemeinsam. Die Schreibsteuerleitung 38 ist außerdem mit den Gittern eines Komplementärinverters mit zwei Transistoren 40 und 42 verbunden, deren gemeinsamer Ausgang an das Gitter des Transistors 28 angeschlossen ist.

Der durch einen den Abflüssen der Transistoren 18 und 20 gemeinsamen Punkt 22 gebildete Ausgang der Speicherzelle ist mit dem Gitter eines pleitenden Transistors 46 verbunden. Man kann stattdessen auch den Verbindungspunkt 24 als Zellenausgang nehmen. Der Transistor 46 ist mit seiner Quelle an den positiven Pol der Spannungsquelle 16 und mit seinem Abfluß an die Quelle eines weiteren p-leitenden Transistors 48 angeschlossen. Der Transistor 48 ist mit seinem Abfluß an die Ziffern-Leseleitung 30 und mit seinem Gitter an eine Lesesteuerleitung 52 angeschlossen, die von einer Signalquelle 56 angesteuert wird und den Auslesegattern sämtlicher Zellen des gleichen Wortes im Speicher gemeinsam ist. Fig. 2 veranschaulicht eine Methode, mit der sich Transistoren mit stromführenden Kanälen unterschiedlichen Widerstands erhalten lassen. Fig. 2a isl ein Schnitt entlang der Linien2«-2<z in Fig. 2b und zeigt ein η-leitendes Halbleitersubstrat mit eindilTundierter erster p+-Zone 60 und zweiter p⁺-Zone 62. Diese beiden Zonen bilden die Quelle bzw. den Abfluß. Eine Schicht 64 aus Isoliermaterial, z. B. Siliciumdioxyd, überlagert die Quelle und den Abfluß sowie den Körper 58. Über einem Teil der Quelle und des Abflusses sowie über dem dazwischen befindlichen Kanal befindet sich eine metallische Gitterelektrode 66 in Kontakt mit der Oberseite der Isolierschicht 64. Der Kanal 68 wird durch den zwischen der Quelle 60 und dem Abfluß 62 sowie unmittelbar unter der Isolierschicht 64 befindlichen Teil des Substrats 58 gebildet.

Fig. 2b zeigt den Transistor im Grundriß. Wie man sieht, ist die Gitterelektrode 66 etwas'breiter'als die Quellenzone 60 und die Abflußzone 62. Der Hauptteil des Kanals wird durch den unterhalb des Gitters und zwischen Quelle 60 und Abfluß 62 befindlichen Teil gebildet, obwohl eine gewisse Überschneidung oder Überlappung möglich ist. Der Widerstand (Impedanz) des Kanals bei einer gegebenen Quellcn-Abflußspannung ist eine umgekehrte Funk-

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tion der Breite des Kanals, gemessen in Richtung teilt, so daß der Eingangspunkt 24 nicht die Spansenkrecht zur Kanalrichtung, d. h. von oben nach nung von +V Volt erhält. Ferner ist längere Zeit unten in Fig. 2b. erforderlich, um die Kapazität auf die Einschalt-Das Bauelement in Fig. 2c ist dem nach Fig. 2b Schwellenspannung des Transistors 18 im zweiten ähnlich, mit Ausnahme der Tatsache, daß die Brei- 5 Schaltungszweig aufzuladen. Aus diesem Grunde werten von Quelle 60' und Abfluß 62>kleiner sind als den die Transistoren 12 und 14 so bemessen, daß in Fig. 2b. Ebenso hat die Gitte&tektrode 66' eine ihre Widerstände verhältnismäßig groß gegenüber den geringere Breite als das Gitter 66 in Fig.2b. Folglich Widerständen der Eingangstransistoren 26 und 28 ist die Breite des Kanals zwischen Quelle und Abfluß sind. Tn diesem Fall erscheint zwischen dem Punkt in Fig. 2c kleiner als in Fig. 2b, so daß der Wider- *° 24 und Masse eine erheblich größere Spannung und stand des Bauelements nach Fig. 2c größer ist. Ein ^die Kapazität zwischen diesen Punkten wird sehr viel daraus sich ergebender Vorteil ist, daß das höher- rascher aufgeladen.

ohmige Bauelement in einer integrierten Anordnung ^Die Transistoren 18 und 20 sind so bemessen, daß weniger Platz beansprucht, was bei einer Anordnung ^der Widerstand ihrer Kanäle viel kleiner als der mit einer Vielzahl von Bauelementen von großer Be- 15 Kanalwiderstand der Transistoren 12 und 14 ist. Dadeutung ist. Entsprechende p-leitende Bauelemente ^durch kann, sobald die Schaltschwelle dieser Tranmit verhältnismäßig hohem bzw. niedrigem Wider- sistoren 12 und 14 überschritten ist, die verteilte Kastand werden in ähnlicher Weise hergestellt, wobei pazität (angedeutet in Fig. 1 durch den Kondensator in diesem Fall das Substrat 58 p-leitend "ist und die 19) zwischen dem Punkt 22 und Masse schnell auf-Quellen- und Abflußgebiete 60 bzw. 62 n+-leitend 20 geladen und entladen werden. Da es die Spansind nung am Punkt 22 ist, die zu den Gittern der Tran-

Iri der Anordnung nach Fig. 1 werden die relativ sistoren 12 und 14 gelangt, wird durch die Verwen-

höherohmigen Kanäle der Transistoren 12 und 14 ^d"ng niederohmiger Transistoren 18 und 20 die Re-,

dadurch erhalten, daß man diese Kanäle (wie in generationsperiode stark verkürzt, so daß sich eine'·

Fig. 2c) mit erheblich geringerer Breite ausbildet *5 viel größere Einschreibgeschwindigkeit ergibt. Es ist

als die Kanäle der Transistoren 18, 20, 26 und 28. ^diese unsymmetrische Flip-Flop-Anordnung, d. h. die

Auf diese Weise werden nicht nur die Kanalwider- Unsymmetrie der Kanalwiderstände in den beiden

stände der Transistoren 12 und 14 relativ zu den Schaltungszweigen des Flip-Flops, die in Verbindung

Kanalwiderständen der Transistoren 18, 20, 25 und ^{mit de}" verhältnismäßig niederohmigen Kanälen der

26 (aus noch ersichtlich werdenden Gründen) kon- 30 Übertragungsgattertransistoren 26 und 28 eine hohe

trolliert, sondern wird auch die von der bistabilen Emschreibgeschwmdigkeit ermöglicht.

Schaltung eingenommene Substratfläche auf ein Mi- ^Zum Auslesen von Information aus der Zelle wird

nimum reduziert ^die Schreibsteuerleitung 38 auf + V Volt gehalten, so

Es soll jetzt die Arbeitsweise der Schaltung nach ^{daß die} Transistoren 26 und 28 gesperrt werden. Die Fig. 1 betrachtet werden. Normalerweise wird die 35 Spannung m der Lesesteuerleitung 52 wird von + F ■ Schreibsteuerleitung 38 durch eine Steuersignalquelle Y⁰'^{1 3}J¹J Nullpotential herabgesetzt, so daß der Tran-54 auf +. V Volt gehalten, in welchem Falle der Über- ^slstor f⁸ .^im Lesegirtter ,_{n den} leitenden Zustand getragungsga^rtran⁸sistor26 im gesperrten Zustand ge- «£ ΐ™^£^Χ spannt bleibt Durch die Spannung von +V Volt an J_{n den} ^^j _{Zustand geS}p_annt, _und es den Gittern der Invertertransistoren 40 und 42 wer- 40 _{fließt em Strom vo}/_{der Spann s} ^s £_{lle 16 über die} den der Transistor 40 m den gesperrten und der Tran- _{Leitungsstrecken dieser} Transistoren zur Leseschalsistor 42 in den leitenden Zustand gespannt, wodurch _{tung 32 Die Schaltung 32 ist so} ausgebildet, daß die das Gitter des Transistors 28 unter Sperren dieses Ziffer-Leseleitung 30 durch diese Schaltung nieder-Transistors auf Nullpotential gehalten wird. Unter i_mpedant abgeschlossen und zu diesem Zeitpunkt auf diesen Voraussetzungen kann keine Information in 45 Nullpotential gehalten wird. Der Stromfluß durch die die Speicherzelle 10 eingeschrieben werden. Wenn Transistoren 46 und 48 wird folglich durch die Schal-Information in die Zelle eingeschrieben werden soll, tung 32 wahrgenommen, um den Zustand der Speischaltet die Steuersignalquelle 54 in einen Zustand, cherzelle zu ermitteln. Wenn andererseits während des bei dem sie die Schreibsteuerleitung 38 mit Null- Lesevorgangs der Transistor 18 gesperrt und der potential beschickt. Dadurch wird der Transistor 26 5<> Transistor 20 leitend ist, bleibt der Transistor 46 im direkt und der Transistor 28 über den Komplemen- nichtleitenden Zustand, und es fließt kein Strom in tärinverter in den leitenden Zustand gespannt. der Ziffer-Leseleitung 30. Die Schaltung 32 spricht

Es sei angenommen, daß die Spannung in der ge- auf diesen fehlenden Stromfluß an und gibt eine Anmeinsamen Ziffern-Leseleitung 30 zu diesem Zeit- zeige des Zustands der Speicherzelle. Dieser Ablesepunkt + V Volt beträgt und daß der Punkt 24 der 55 Vorgang ist zerstörungsfrei oder nichtlöschend, da die Speicherzelle unmittelbar vor dem Einsetzen der Lei- Übertragungsgattertransistoren 26 und 28 zu dieser tung der Transistoren 26 und 28 sich auf Nullpoten- Zeit blockiert sind und folglich der Lesevorgang den tial befindet. Es ist die Aufgabe der Übertragungs- Zustand der Speicherzelle nicht verändert, gattertransistoren 26 und 28, die verteilte Schaltungs- Die vorteilhaften Eigenschaften der beschriebenen kapazität, angedeutet in Fig. 1 durch den Konden- 60 Speicherzelle bestehen also erstens in einer-hohen satorl5, zwischen dem Punkt 24 und Masse auf+ V Schaltgeschwindigkeit auf Grund des Übertragungs-Volt aufzuladen. Wenn die Widerstände der Tran- gatter-Ansteuerschemas und der unsymmetrischen sistoren 26 und 28 in ihrer Größe denen der Tran- bistabilen Schaltungsanordnung sowie zweitens in sistoren 12 und 14 vergleichbar sind, wird, wie man einem geringen Leistungsverbrauch im passiven (stasieht, die Eingangsspannung + V annähernd zu glei- 65 tionären) Zustand wegen der komplementären Symchen Teilen auf die Ziffernleitung einerseits und den metrie der bistabilen Schaltung. Ein weiterer Vorteil Eingangspunkt 24 andererseits sowie auf den Ein- ist der verringerte Platzbedarf für die Zelle und die gangspunkt 24 einerseits und Masse andererseits ver- dazugehörigen Gatter, da kein Transistor im Über-

kreuzkopplungsnetzwerk der bistabilen Schaltung benötigt wird und da die hochohmigen Transistoren 12 und 14 weniger Platz beanspruchen als ein niederohmiger Transistor.

Die Anordnung nach Fig. 3 bedient sich der gleichen bistabilen Kippschaltung sowie des gleichen Auslesegatters. Der Unterschied gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 liegt in der Einsclfreibschaltung, indem nur ein einziger p-leitender Transistor 26 mit seiner Leitungsstrecke zwischen den Eingangspunkt 24 und die Ziffer-Eingangsleitung 30 geschaltet ist, während der andere Transistor 28 und die Komplementärinvertertransistoren 40 und 42 weggelassen sind. Wie in Fig. 1 haben die Transistoren 26, 18 und 20 niederohmigere Kanäle als jeder der Transistoren 12 und 14.

Ein Merkmal eines einzigen Übertragungsgattertransistors, z. B. des Transistors 26, besteht darin, daß der Transistor als Quellenfolger arbeitet, wenn die Spannung am Punkt 24 auf Nullpotential und die Spannung in der Ziffern-Leseleitung 30 auf + V Volt ist. Wenn der Schreibimpuls zum Transistor 26 gelangt, steigt die Spannung am Punkt 24 gegen + V Volt an. Sie kann jedoch diesen Wert niemals erreichen, da der Transistor abschaltet (gesperrt wird), wenn die Spannungsdifferenz zwischen dem Punkt 24 und dem Gitter des Transistors 26 kleiner als der Leitungsschwellwert ist. Diesem Zustand wird dadurch abgeholfen, daß das Gitter des Transistors 26 statt (wie in der Schaltung nach Fig. 1) zwischen +FVoIt und Nullpotential zwischen +V und — V Volt gesteuert wird. Im übrigen ist die Arbeitsweise die gleiche wie bei der Schaltung nach Fig. 1, und es ergeben sich dieselben Vorteile auf Grund der Unsymmetrie der bistabilen Schaltung.

Die Anordnung nach Fig. 4 entspricht allgemein der nach Fig. 3, mit Ausnahme der Tatsache, daß sämtliche Transistoren den gleichen Leitungstyp, beispielsweise den p-Typ haben. Die Transistoren 80 und 82 arbeiten als aktive Lastelemente für die Transistoren 12 und 18, zu welchem Zweck ihre Gitter mit einem Punkt festen Potentials, und zwar den Abflüssen dieser Transistoren verbunden sind. Ferner sind die Quellen der Transistoren 80 und 82 geerdet und die Quellen der Transistoren 12 und 18 an den positiven Pol der Vorspannquelle 16 angeschlossen.

Wie bei den beiden anderen Schaltungen sind die Transistoren 12 und 80 so bemessen, daß ihre Kanäle hochohmiger sind als die der Transistoren 18, 82 und 26. Die Schaltung nach Fig. 4 arbeitet nicht ganz so schnell wie die komplementärsymmetrische Speicherzelle, da die Gitterspannungen der Transistoren 80 und 82 stets auf dem gleichen Wert gehalten werden. Dagegen hat diese Anordnung den Vorteil, daß Transistoren nur eines Leitungstyps benötigt werden, so daß sich die Schaltung leichter in integrierter Form herstellen läßt.

Die Ausdrücke »vernachlässigbarer Widerstand« (bzw. »vernachlässigbare Impedanz«) und »Verbindung mit vernachlässigbarem Widerstand« bezeichnen im vorliegenden Falle die Art und Weise, in der die beiden Transistoren eines Zweiges der bistabilen Schaltung untereinander sowie über Kreuz mit den Transistoren des anderen Schaltungszweiges verbunden sind. In den verschiedenen Schaltbildern sind diese Verbindungen als Drähte dargestellt, und bekanntlich hat ein kurzer Draht einen sehr kleinen Widerstand, praktisch gleich Null. In der Praxis kann es jedoch vorkommen, daß die Verbindung einen gewissen zufälligen Widerstand aufweist. Dies kann beispielsweise bei einer Schaltung der Fall sein, die in monolithischer Form nach der integrierten Schaltungstechnik aufgebaut ist. Häufig können dabei in der Praxis sogenannte Überkreuzungen von Verbindungsleitungen nicht vermieden werden. In diesem Falle führt man manchmal eine der Verbindungsleitungen durch einen Tunnel im Halbleitermaterial oder

ίο durch eine »Bohrung«. Mitunter kann die Verbindung sogar einen kleinen Abschnitt aus Halbleitermaterial enthalten. In allen diesen Fällen kann ein gewisser »zufälliger« Widerstand auftreten. Die Ausdrücke »vernachlässigbarer Widerstand« und »Verbindung mit vernachlässigbarem Widerstand« sind daher hier allgemein zu verstehen und schließen solche zufälligen Widerstände ein.

Claims (5)

Patentansprüche: 20

1. Bistabile Kippschaltung mit vier Halbleiterbauelementen mit jeweils Eingangselektrode, Ausgangselektrode und Steuerelektrode sowie einem stromführenden Kanal zwischen Eingangs- und Ausgangselektrode, wobei die Ausgangselektroden des ersten und des dritten Bauelements über Verbindungen mit vernachlässigbarem Widerstand untereinander sowie über Kreuz mit der Steuerelektrode des zweiten Bauelements verbunden und die Ausgangselektroden des zweiten und des vierten Bauelements über Verbindungen mit vernachlässigbarem Widerstand untereinander sowie über Kreuz mit der Steuerelektrode des ersten Bauelements verbunden sind, dadurch g e kennzeichnet, daß bei gleicher Größe der Vorspannung in der Flußrichtung die Widerstände der Kanäle des ersten (12) und des dritten (14) Bauelements größer sind als die Widerstände der Kanäle des zweiten (18) und des vierten (20) Bauelements, und daß an einen den Ausgangselektroden des ersten und des dritten Bauelements gemeinsamen Punkt (24) eine Eingangseinrichtung (26, 28) angeschlossen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die vier Bauelemente gitterisolierte Feldeffekttransistoren sind, die auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind und bei denen der Kanalwiderstand jeweils der Kanalbreite umgekehrt proportional ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Kanäle des ersten und des dritten Transistors erheblich kleiner ist als die Breite der Kanäle des zweiten und des vierten Transistors.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Eingangseinrichtung eine Eingangsklemme und mindestens ein mit seinem Kanal zwischen die Eingangsklemme und einen den Ausgangselektroden des ersten und des dritten Bauelements gemeinsamen Punkt geschaltetes fünftes HaIbleiterbauelement enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand des Kanals des fünften Bauelements bei gleicher Größe der Vorspannung in der Flußrichtung kleiner ist als. die Widerstände der Kanäle des ersten und des dritten Bauelements.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 und 3, bei der das fünfte Bauelement ebenfalls ein auf dem gemeinsamen Substrat angeordneter gitter-

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isolierter Feldeffekttransistor ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Kanäle des ersten und des dritten Transistors erheblich kleiner, ist als die Breite der Kanäle des zweiten, vierten und fünften Transistors.

5. Schaltungsanordnung nach Schaltung 3

oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand des Kanals sowohl des zweiten als auch des vierten Transistors bei gleicher Größe der Quellen-Gitterspannung in der Flußrichtung im wesentlichen der gleiche ist wie der Kanalwiderstand des fünften Transistors.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen