DE2656420A1

DE2656420A1 - Transistor mit innerer gegenkopplung

Info

Publication number: DE2656420A1
Application number: DE19762656420
Authority: DE
Inventors: Gerhard Krause
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1976-12-13
Filing date: 1976-12-13
Publication date: 1978-06-15
Also published as: GB1563767A; JPS5375776A; FR2373880A1; FR2373880B1

Description

Transistor mit innerer Gegenkopplung

Die Erfindung betrifft einen Transistor mit innerer Gegenkopplung, der eine Kollektorzone eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine Basiszone eines zweiten, zum ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps und eine Emitterzone des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist.

Die Linearität, der Frequenzgang, der Temperaturkoeffizient der Stromverstärkung und die Schaltzeiten eines Transistors können verbessert werden, wenn dieser gegengekoppelt betrieben wird. Dies wird bisher mittels passiver Bauelemente oder durch Integration erreicht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Transistor mit Stromgegenkopplung ohne zusätzliche passive Bauelemente sowie ohne großen Aufwand durch Integration anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen galvanisch mit der Basiszone gekoppelten Hilfskollektor in der Basiszone.

Die Erfindung sieht also einen Transistor vor, der eine innere Stromgegenkopplung besitzt. Hierzu befindet sich in der Basiswanne des Transistors neben dem Emitter ein Hilfskollektor. Der Hilfskollektor ist galvanisch mit der Basis verbunden. Dadurch werden

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die Linearität, der Frequenzgang, der Temperaturkoeffizient der Stromverstärkung und die Schaltzeiten des Transistors infolge der Gegenkopplung erheblich' verbessert.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Hilfskollektor eine Zone des ersten Leitfähigkeitstyps ist.

Es ist auch möglich, daß der Hilfskollektor ein Schottky-Kontakt ist. In diesem Fall ist keine Diffusion für die Zone in der Basiswanne erforderlich.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die galvanische Kopplung durch eine metallische Leiterbahn erfolgt. Die Leiterbahn kann zusammen mit den Kontakten für die Emitterzone, die Basiszone und die Kollektorzone aufgetragen werden, so daß zu ihrer Herstellung kein zusätzlicher Verfahrensschritt erforderlich ist.

Schließlieh besteht eine Weiterbildung der Erfindung noch darin, daß die Emitterzone und die Zone für den Hilfskollektor hoch dotiert sind.

Die Erfindung sieht also einen bipolaren Planartransistor vor, der eine innere Stromgegenkopplung aufweist. Durch diese Gegenkopplung werden die Linearität, der Frequenzgang und der Temperaturkoeffizient verbessert. Weiterhin werden Streuungen bei der Stromverstärkung verringert. Außerdem verhindert die innere Gegenkopplung eine Übersteuerung des Transistors, wodurch die Schaltzeiten herabgesetzt werden.

Besondere Vorteile bietet die innere Stromgegenkopplung bei Fototransistoren und bei Verstärkern für sehr breite Frequenzbänder, wie zum Beispiel für Antennenverstärker.

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Da die Gegenkopplung im Innern des Transistors erfolgt, sind keine zusätzlichen passiven Bauelemente oder aufwendige Integrationstechniken erforderlich, so daß der erfindungsgemäße Transistor einfach herstellbar ist.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Transistor mit innerer Stromgegenkopplung, Fig. 2 die inneren Potentiale U des Transistors mit innerer Stromgegenkopplung in Abhängigkeit vom Ort x, und

Fig. 3 die gemessene normierte Stromverstärkung eines Transistors als Funktion des KollektorStroms.

Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Transistor mit innerer Stromgegenkopplung. Dabei sind vorgesehen eine N-dotierte Kollektorzone 1, eine P-dotierte Basiszone 2, eine N⁺-dotierte Emitterzone 3» ein Kollektorkontakt 5, ein Basiskontakt 6, ein Emitterkontakt 7, ein Kollektoranschluß C, ein Basisanschluß B und ein

20 Emitteranschluß E.

Erfindungsgemäß ist in der Basiszone 2 eine N -dotierte Hilfskollektorzone 4 vorgesehen. Diese Hilfskollektorzone 4 ist über eine Leiterbahn 8, 8¹ (C ) mit der Basiszone 2 galvanisch gekoppelt.

Die Kollektorzone 1, die Basiszone 2 und die Emitterzone 3 sind in üblicher Planartechnik angeordnet. Durch die Hilfskollektorzone 4 mit der Leiterbahn 8 ergibt sich die erfindungsgemäße Gegenkopplung.

Die Zone 4 kann auch weggelassen werden, wenn für den Hilfskollektor C die Leiterbahn 8^f als Schottky-Kontakt ausgebildet ist.

Bei einem NPN-Transistor ist die Hilfskollektorzone 4 N⁺-dotiert. Bei einem PNP-Transistor ist die Hilfskollektorzone 4 P⁺-dotiert. Zweckmäßigerweise wird die Hilfskollektorzone 4 zusammen mit der Emitterdiffusion für die Emitterzone 3 hergestellt. Dies ist besonders einfach, da die Emitterzone 3 und die Hilfskollektorzone

die gleiche Leitfähigkeit besitzen dürfen.

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ORSGINAL ISMSPECTED

-%- 76P 1 172 BRQ

In Fig. 2 sind die inneren Potentiale U des Transistors der Fig. 1 in Abhängigkeit von der Ortskoordinate χ aufgetragen. Dabei ist durch eine Strichlinie C das Potential der Kollektorzone 1 eingezeichnet, wobei zu beachten ist, daß sich diese Potentialkurve räumlich in die y-Richtung erstreckt, also senkrecht zur Bildebene. Das Potential in der Emitterzone ist durch E, in der Basiszone durch B und in der Hilfskollektorzone durch C bezeichnet.

Die Potentialkurve zeigt, daß trotz der galvanischen Verbindung zwischen dem Hilfskollektor C und der Basis B der Hilfskollek-

*
tor C ein positives inneres Potential relativ zur Basis B besitzt. Dies bedeutet, daß die Strecke E-B-C als Transistor arbeitet. Wesentlich ist nun, daß es gelingt, trotz der unsymmetrischen Anordnung der beiden" Kollektorzonen die Übertragungsfaktoren beider Transistorstrecken, abgesehen von einer Konstante c, einander nahezu gleich zu machen. Der Übertragungsfaktor E-B-C wird durch die Länge des Hilfskollektors C (senkrecht zur Zeichenebene) und durch den Abstand E-C festgelegt.

Wenn die Stromverstärkung ohne Gegenkopplung des Transistors E-B-C den Wert B^ und die Stromverstärkung ohne Gegenkopplung des Tr ansistörs E-B-C den Wert Bp aufweisen, dann folgt für die Stromverstärkung des gegengekoppelten Transistors insgesamt:

B₁ B₁

^Β--Γπς^βς-^β. ^(1> Die Fig. 3 zeigt die gemessene normierte Stromverstärkung B/Bq * . eines Transistors ohne Gegenkopplung (Kurve a) und des gleichen Transistors mit geschlossenem Gegenkopplungskreis (Kurve b). Die Stromverstärkung ohne Gegenkopplung beträgt dabei » 500 und mit der Gegenkopplung & 50, und zwar jeweils bei einem Kollektorstrom von 0,1 mA. Der Temperaturkoeffizient der Stromverstärkung wird durch die Gegenkopplung von 1 %/~K auf < 0,05 %/K herabgesetzt.

5 Patentansprüche
3 Figuren

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L e e r s e

Claims

Patentansprüche

1. Transistor mit innerer Gegenkopplung, der eine Kollektorzone eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine Basiszone eines zweiten, zum ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps und eine Emitterzone des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, gekennzeichnet durch einen galvanisch mit der Basiszone (2) gekoppelten Hilfskollektor in der Basiszone (2).

2. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Hilfskollektor eine Zone (4) des ersten Leitfähigkeitstyps ist.

3. Transistor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die galvanische Kopplung durch eine metallische Leiterbahn (8) erfolgt.

4. Transistor nach Anspruch 1 oder.3, dadurch gekennzeichnet , daß der Hilfskollektor (8^f) ein Schottky-Kontakt ist (Fig. 1 ohne Zone 4).

5. Transistor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Emitterzone (3) und die Zone (4) hoch dotiert sind.

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