DE2560093C3

DE2560093C3 - Symmetrical, controllable alternating current resistance

Info

Publication number: DE2560093C3
Application number: DE2560093A
Authority: DE
Inventors: Nicolaas Joris Eindhoven Baars
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-06-17
Filing date: 1975-06-12
Publication date: 1982-01-28
Also published as: AU499961B2; ES438562A1; SE7506779L; FR2275070A1; JPS5329584B2; DE2526309A1; IT1036297B; NL7408034A; SE413448B; AR205571A1; NL161318C; HK48679A; CA1035468A; FR2275070B1; BR7503768A; GB1519831A; NL161318B; AU8214675A; DE2526309C3; DE2560093B2

Description

Die Erfindung bezieht eich auf einen symmctriscnen, steuerbaren Wechselstromwiderstand entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a symmetrical, controllable alternating current resistance according to the preamble of the claim.

Ein derartiger Widerstand ist beispielsweise aus der Zeitschrift I.E.E.E. Transactions on Broadcast and Television Receivers, August 1972, Seiten 158-162, bekannt und wird beispielsweise zwischen die Emitterelektroden zweier zusammen als Differenzverstärker wirkender Transistoren geschaltet. Die Änderung des Steuerstromes ändert den Wechselstromwiderstand und dadurch die Verstärkung dieses Verstärkers. Die Größe des Steuerstromes durch die beiden pn-Übergänge bestimmt den Differentialwiderstand (Klein-Signal-Wechselstromwiderstand) dieser pn-Übergänge und dieser Differentialwiderstand bestimmt seinerseits das Ausmaß an Signalgegenkopplung und damit die Verstärkung des Verstärkers.Such a resistor is known, for example, from the journal I.E.E.E. Transactions on Broadcast and Television Receivers, August 1972, pages 158-162, and is for example between the emitter electrodes two transistors acting together as differential amplifiers connected. The change in the Control current changes the AC resistance and thereby the gain of this amplifier. the The size of the control current through the two pn junctions determines the differential resistance (small signal AC resistance) these pn junctions and this differential resistance in turn determine the extent of signal negative feedback and thus the Amplification of the amplifier.

Der Differentialwiderstand eines pn-Überganges ist dabei als linearer, steuerbarer Widerstand für die Signalströme wirksam, solange das Verhältnis zwischen dem Signalstrom und dem Steuerstrom klein genug bleibt. Bei fortschreitender Steuerung nimmt jedoch der Signalstrom zu und der Steuerstrom nimmt ab, so daß der Differentialwiderstand der pn-Übergänge nicht mehr nur durch den Steuerstrom sondern auch durch den Signalstrom geändert wird. Dies führt zu Signalverzerrung, Modulationsverzerrung, Kreuzmodulation u. dgl.The differential resistance of a pn junction is a linear, controllable resistance for the Signal currents effective as long as the ratio between the signal current and the control current is small enough remain. However, as the control proceeds, the signal current increases and the control current decreases, so that the differential resistance of the pn junctions is no longer only due to the control current but also due to the signal current is changed. This leads to signal distortion, modulation distortion, cross modulation and the like

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen symmetrischen, steuerbaren Wechselstromwiderstand der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er unter Beibehaltung der guten Rauscheigenschaften eine bessere Großsignalverträglichkeit und einen größeren Steuerbereich aufweist.The invention is based on the object of a symmetrical, controllable alternating current resistor of the type mentioned in such a way that, while maintaining the good noise properties, a has better large-signal compatibility and a larger control range.

Diese Aufgabe wird enindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by what is specified in the characterizing part of the claim Features solved.

Aus der FR-PS 13 20 027 ist es bekannt, ein nichtsymmetrisches elektronisch veränderliches Potentiometer mittels einer länglichen Transistoranordnung zu schaffen, wobei an die eine Seite zwischen der Basis und dem Emitter eine veränderliche Spannungsquelle und an die andere Seite zwischen dem Kollektor und dem Emitter eine feste Vorspannungsquelle angeschlossen istFrom FR-PS 13 20 027 it is known, a non-symmetrical electronically variable potentiometer by means of an elongated transistor arrangement, with one side between the base and the emitter a variable voltage source and to the other side between the collector and a fixed bias voltage source is connected to the emitter

Die Erfindung wird durch die Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen im folgenden näher erläutert Es zeigtThe invention is explained in more detail below by means of the drawing and with reference to exemplary embodiments It shows

F i g. 1 eine Verstärkerschaltung mit einem symmetrischen Wechselstromwiderstand,F i g. 1 an amplifier circuit with a symmetrical alternating current resistor,

Fig. 2 bis 5 Ausführungsformen von symmetrischen, steuerbaren Wechselstromwiderständen, an denen ihre Wirkungsweise erläutert wird,Fig. 2 to 5 embodiments of symmetrical, controllable alternating current resistors, on which their mode of operation is explained,

Fig.6 in prinzipieller Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines steuerbaren Wechselstromwiderstands nach der Erfindung,6 shows a basic illustration of an exemplary embodiment of a controllable alternating current resistor according to the invention,

Fig. 7a und 7b eine Draufsicht auf eine praktische Ausführungsform eines Wechselstromwiderstandes nach F i g. 6.7a and 7b show a plan view of a practical embodiment of an alternating current resistor according to FIG. 6th

Fig. 1 zeigt einen Verstärker mit Verstärkertransistoren 1 und 2, mit je einem Emitterwiderstand 3 bzw. 4 und einem Kolleklorwiderstand 5 bzw. 6. Das zu verstärkende Signal wird zwischen den beiden Basiselektroden der Transistoren 1 und 2 zugeführt und das verstärkte Signal kann zwischen den beiden Kollektorelektroden entnommen werden. Die Basiselektroden werden ai'f nicht näher angegeDene Weise auf gleichen Gleichspannungspotentialen gehalten. Zwischen den an die Emitterelektroden angeschlossenen Klemmen 7 und 8 ist ein steuerbarer Wechselstromwiderstand angeordnet. Dieser enthält zwischen den Klemmen 7 und 8 zwei reihengeschaltete pn-Übergänge, und zwar die Emitter-Basis Übergänge von zwei pnp-T^ransistoren 10 und 11, die für den Signalstrom von 7 nach 8 und zurück gegensinnig geschaltet sind. Die Verbindung 31 zwischen den Emitter-Basis-Übergängen von 10 und 11 ist mit einer Anordnung 30 verbunden, die einen Steuerstrom l_r zur Steuerung des Wechselstromwiderstandes zwischen den Klemmen 7 und 8 und damit zur Steuerung der Verstärkung des ganzen Verstärkers liefert. Die Stcuerstromquelle 30 ist in der Figur auf symbolische Weise durch das Stromquellenzeichen dargestellt, damit betont wird, daß hier eine Quelle mit einer verhältnismäßig hohen Impedanz verwendet ist, d. h., der innere Widerstand der Quelle 30 ist gegenüber dem Widerstand der daran angeschlossenen Schaltung hoch. Infolge dieses hohen inneren Widerstandes der Quelle 30 kann der Signalstrom, der zwischen den Klemmen 7 und 8 fließt, nicht über die Quelle 30 nach Masse abfließen.Fig. 1 shows an amplifier with amplifier transistors 1 and 2, each with an emitter resistor 3 or 4 and a collector resistor 5 or 6. The signal to be amplified is fed between the two base electrodes of the transistors 1 and 2 and the amplified signal can be between the removed from both collector electrodes. The base electrodes are kept at the same direct voltage potentials in a manner not specified in detail. A controllable alternating current resistor is arranged between the terminals 7 and 8 connected to the emitter electrodes. This contains two series-connected pn junctions between terminals 7 and 8, namely the emitter-base junctions of two pnp-T ^r ansistors 10 and 11, which are connected in opposite directions for the signal current from 7 to 8 and back. The connection 31 between the emitter-base junctions of 10 and 11 is connected to an arrangement 30 which supplies a control current I _r for controlling the alternating current resistance between the terminals 7 and 8 and thus for controlling the gain of the entire amplifier. The control current source 30 is symbolically represented in the figure by the current source symbol to emphasize that a source with a relatively high impedance is used here, that is, the internal resistance of the source 30 is high compared to the resistance of the circuit connected to it. As a result of this high internal resistance of the source 30, the signal current which flows between the terminals 7 and 8 cannot flow off via the source 30 to ground.

Parallel zum Emitter-Basis-Übergang des Transistors 10 befindet sich die Reihenschaltung aus einem Widerstand 12 und dem Emitter-Basis-Übergang eines Transistors 13 und ebenso befindet sich parallel zum Emitter-Basis-Übergang des Transistors 11 die Reihenschaltung aus einem Widerstand 14 und dem Emitter-Basis-Übergang eines Transistors 15. Weiter befindet sich parallel zum Emitter-Basis-Übergang des Transistors 13 die Reihenschaltung aus einem Widerstand 16 und dem Emitter-Basis-Übergang eines Transistors 17 und parallel zum Emitter-Basis-Übergang des Transistors 15 die Reihenschaltung aus einem Widerstand 18 und dem Emitter-Basis-Übergang eines Transistors 19. Auf diese Weise entsteht ein Leiternetzwerk aus Reihenwiderständen und Quer-pn-Übergängen, das gewünschtenfalls beliebig ausgebaut werden kann. Eine Vorstromquelle 20, die durch einen mit der positiven Speisespannung verbundenen Widerstand gebildet wird, ist über eine Klemme 9 und über einen Widerstand 21 an den Emitter des letzten Transistors 17 des Leiternetzwerkes und über die Klemme 9 und einen Widerstand 22 an den Emitter des letzten Transistors 19In parallel with the emitter-base junction of the transistor 10, there is a series circuit of one Resistor 12 and the emitter-base junction of a transistor 13 and is also located in parallel with the Emitter-base junction of the transistor 11 is the series connection of a resistor 14 and the emitter-base junction of a transistor 15. Next is parallel to the emitter-base junction of the transistor 13 shows the series connection of a resistor 16 and the emitter-base junction of a transistor 17 and the series connection of a resistor 18 parallel to the emitter-base junction of the transistor 15 and the emitter-base junction of a transistor 19. In this way, a conductor network is created Series resistors and transverse pn junctions, which can be expanded as required if required. One Bias current source 20, which is formed by a resistor connected to the positive supply voltage is, is via a terminal 9 and a resistor 21 to the emitter of the last transistor 17 of the Conductor network and via terminal 9 and a resistor 22 to the emitter of the last transistor 19

des Leiternetzwerkes angeschlossen. Die Vorstromquelle 20 liefert einen Vorstrom /, dessen eine Hälfte über den Widerstand 21 zur Verbindung von 16 und 17 und dessen andere Hälfte über den Widerstand 22 zur Verbindung von 18 und 19 fließt. Die Kollektorelektroden der Transistoren 10, 11, 13, 15, 17 und 19 sind miteinander verbunden, jedoch schwebend gehalten.of the conductor network connected. The bias current source 20 supplies a bias current /, one half of which via the resistor 21 to connect 16 and 17 and the other half via the resistor 22 to Connection of 18 and 19 flows. The collector electrodes of transistors 10, 11, 13, 15, 17 and 19 are connected to one another, but kept floating.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 1, sei vorausgesetzt, daß üer Steuerstrom /_r=0 ist. Notwendigerweise werden dann alle Emitter-Basis-Übergänge der Transistoren 10, 11, 13, 15, 17 und 19 gesperrt sein. Der Signalstrom zwischen den Kiemmsn 7 und 8 wird daher über die Widerstände 12, 16, 21, 22, 18, 14 fließen. Es liegt also ein hoher Wechselstromwiderstand zwischen den Klemmen 7 und 8 und die Verstärkung der Verstärkerstufe ist daher klein.To explain the mode of operation of the circuit arrangement according to FIG. 1, it is assumed that the control current / _r = 0. It is then necessary that all emitter-base junctions of transistors 10, 11, 13, 15, 17 and 19 are blocked. The signal current between terminals 7 and 8 will therefore flow via resistors 12, 16, 21, 22, 18, 14. There is therefore a high AC resistance between terminals 7 and 8 and the gain of the amplifier stage is therefore small.

Die Gleichströme 1/2 fließen über die WiderständeThe direct currents 1/2 flow through the resistors

21, 16 bzw. 12 zur Klemme 7 und über die Widerstände21, 16 or 12 to terminal 7 and via the resistors

22, 18 und 14 zur Klemme 8. Dies bewirk!, daß die >o Emitterelektroden der Transistoren 13 und 15 positiver sind als die der Transistoren 10 und 11 und daß die Emitterelektroden der Transistoren 17 und 19 positiver sind als die der Transistoren 13 und 15.22, 18 and 14 to terminal 8. This causes! That the> o Emitter electrodes of transistors 13 and 15 are more positive than those of transistors 10 and 11 and that the Emitter electrodes of transistors 17 and 19 are more positive than those of transistors 13 and 15.

Liefert nun die Steuerstromquelle 30 einen geringen .'^ Steuerstrom I_n so werden infolge ihrer positiveren Emitterpotentiale die Transistoren 17 und 19 in den leitenden Zustand geraten, während die übrigen Transistoren 10,11,13 und 15 vorläufig gesperrt bleiben. Der Signalstrom zwischen den Klemmen 7 und 8 fließt 1» nun über die Elemente 12,16, 17, 19, 18 und 14, welcher Weg einen wesentlich geringeren Widerstand aufweist. Die Kopplung zwischen den Transistoren 1 und 2 und damit die Verstärkung hat also zugenommen.If the control current source 30 now supplies a low control current I _n , the transistors 17 and 19 will become conductive due to their more positive emitter potentials, while the other transistors 10, 11, 13 and 15 remain temporarily blocked. The signal current between terminals 7 and 8 now flows through elements 12, 16, 17, 19, 18 and 14, which path has a significantly lower resistance. The coupling between transistors 1 and 2 and thus the gain has increased.

Bei weiter zunehmendem Steuerstrom werden i*> zunächst die Transistoren 13 und 15 und zum Schluß die Transistoren 10 und 11 leitend. Durch den allmählich abnehmenden Wechselstromwiderstand im Kreis zwischen den Klemmen 7 und 8 wird die Verstärkung weiter zunehmen. Da während des größten Teils der Steuerstrecke ein wesentlicher Teil des Wechselstromwiderstandes zwischen den Klemmen 7 und 8 durch lineare Widerstände gebildet wird, die keine Signalverzerrung herbeiführen, wird eine wesentliche Verzerrungsverringerung erreicht.If the control current continues to increase, i *> first the transistors 13 and 15 and finally the transistors 10 and 11 become conductive. The gradually decreasing AC resistance in the circuit between terminals 7 and 8 will further increase the gain. Since a substantial part of the AC resistance between terminals 7 and 8 is formed by linear resistors which do not cause signal distortion, a substantial reduction in distortion is achieved during most of the control path.

Es sei bemerkt, daß die Emitter-Basis-Übergänge der Transistoren 10, 11, 13, 15, 17 und 19 durch Dioden ersetzt werden können. Bei einer praktisch bewährten Schaltungsanordnung nach F i g. 1 hatten die Widerstände ansteigende Werte, und zwarIt should be noted that the emitter-base junctions of transistors 10, 11, 13, 15, 17 and 19 by diodes can be replaced. In a practically proven circuit arrangement according to FIG. 1 had the resistors increasing values, namely

Widerstände 12 und 14: 68Ω
Widerstände 16und 18: 220Ω
Widerstände 21 und 22: 680 ΩResistors 12 and 14: 68Ω
Resistors 16 and 18: 220Ω
Resistors 21 and 22: 680 Ω

Eine wesentliche Vereinfachung eines solchen Wechselstromwiderstandes, insbesondere zum Gebrauch in integrierter Halbleitertechnik ergibt sich, wenn man die nachfolgenden Schritte durchführt, die in F i g. 2 schematisch angegeben sind. Die miteinander verbundenen Basiselektroden der Transistoren nach F i g. 1 werden zu einer η-leitenden Zone 23 eines Halbleiterkörpers 24 zusammengefügt; an diese Zone wird über die Klemme 31 die Steuerstromquelle 30 angeschlossen. Die Emitterelektroden der Transistoren nach Fig. 1 sowie die Reihenwiderstände des Leiternetzwerkes werden zu einer p-leitenden Zone 25 vereint.A substantial simplification of such an alternating current resistor, especially for use in integrated semiconductor technology, if you use the carries out the following steps, which are shown in FIG. 2 are indicated schematically. The interconnected Base electrodes of the transistors according to FIG. 1 become an η-conductive zone 23 of a semiconductor body 24 joined together; The control current source 30 is connected to this zone via terminal 31. The emitter electrodes of the transistors according to FIG. 1 and the series resistances of the conductor network are combined to form a p-conductive zone 25.

An die Enden der Zone 25 werden die Klemmen 7 und 8 für die Zu- und Abfuhr des Signalstromes angeschlossen und an die Mitte der Zone 25 die Klemme 9 zum Anschluß der Vorstromquelle 20. Nun sind die diskreten Emitter-Basis-Übergänge der Anordnung nach Fig. 1 durch verteilte »infinitesimale« pn-Übergänge ersetzt worden, die sich längs des pn-Übergangs 26 zwischen den Zonen 23 und 25 befinden; der verteilte Eigenwiderstand der Zonen 25 zwischen den Klemmen 7 und 8 tritt an die Stelle der diskreten Widerstände 12, 16 und 21 nach F i g. 1 und der verteilte Eigenwiderstand der Zone 25 zwischen den Klemmen 8 und 9 tritt an die Stelle der diskreten Widerstände 14, 18 und 22 nach Fig. 1. Es sei vorausgesetzt, daß der Eigenwiderstand der Zone 23 wesentlich geringer ist als der der Zone 25. 1st dies nicht der Fall, so kann, wie noch näher beschrieben wird, der Einfluß des Eigenwiderstandes der Zone 23 durch geeignete Maßnahmen verringert bzw. unwirksam gemacht werden.Terminals 7 and 8 for supplying and removing the signal current are connected to the ends of zone 25 and in the middle of zone 25, terminal 9 for connecting the bias current source 20. Now the discrete ones Emitter-base junctions of the arrangement according to FIG. 1 have been replaced by distributed "infinitesimal" pn junctions, which extend along the pn junction 26 between Zones 23 and 25 are located; the distributed inherent resistance of the zones 25 between the terminals 7 and 8 takes the place of the discrete resistors 12, 16 and 21 according to FIG. 1 and the distributed inherent resistance the zone 25 between the terminals 8 and 9 takes the place of the discrete resistors 14, 18 and 22 Fig. 1. It is assumed that the inherent resistance of zone 23 is much smaller than that of zone 25. If this is not the case, it can be explained in more detail is described, the influence of the inherent resistance of zone 23 is reduced by suitable measures or made ineffective.

Wenn nun der Steuerstrom /_r=0 ist, ist der pn-Übergang 26 über seine ganze Länge gesperrt. Der SignaJstrom kann nur von der Klemme 7 zur Klemme 8 und zurück durch das verhältnismäßig hochohmige Material der Zone 25 fließen. Es liegt daher ein hoher linearer Wechselstromwiderstand zwischen der Klemme 7 und 8. Der Vorstrom / fließt zur Hälfte von der Klemme 9 zur Klemme 7 und zur anderen Hälfte von der Klemme 9 zur Klemme 8. Der Spannungsabfall dieses Stromes am Eigenwiderstand der Zone 25 bewirkt, daß die Zone 25 in der Umgebung der Klemme 9 positiver ist als in der Umgebung der Klemmen 7 und 8. Wird nun ein verhältnismäßig kleiner Steuerstrom /_r zugeführt, so wird nur ein geringer Teil des pn-Überganges in den leitenden Zustand kommen, und zwar der Teil in der Nähe der Klemme 9, weil hier die Zone 25 am positivsten ist. Der Wechselstrom fließt dann entsprechend dem gestrichelt dargestellten Weg von der Klemme 7 zunächst über den linken Teil der Zone 25 und weiter über den zentralen Teil der Zone 23 und zum Schluß wieder durch den rechten Teil der Zone 25 zur Klemme 8. Da also ein Teil des Wechselstromweges durch die niederohmige Zone 23 führt, ist der Wechselstromwiderstand kleiner geworden. Je größer der Steuerstrom wird, um so größer ist der Teil des Signalstromweges durch die Zone 23 und um so niedriger ist der Wechselstromwiderstand. Bei noch größerem Steuerstrom wird der Signalstrom schließlich von der Klemme 7 unmittelbar zur Zone 23 übergehen und bei der Klemme 8 wieder von der Zone 23 zu Zone 25 zurückkehren.If the control current / _r = 0, the pn junction 26 is blocked over its entire length. The signal current can only flow from terminal 7 to terminal 8 and back through the relatively high-resistance material of zone 25. There is therefore a high linear AC resistance between terminals 7 and 8. Half of the bias current / flows from terminal 9 to terminal 7 and the other half from terminal 9 to terminal 8. The voltage drop of this current at the intrinsic resistance of zone 25 causes that the zone 25 in the vicinity of the terminal 9 is more positive than in the vicinity of the terminals 7 and 8. If a relatively small control current / _r is now supplied, only a small part of the pn junction will become conductive, namely the part near terminal 9 because this is where zone 25 is most positive. The alternating current then flows according to the path shown by the dashed line from terminal 7 first over the left part of zone 25 and further over the central part of zone 23 and finally again through the right part of zone 25 to terminal 8 Alternating current path leads through the low-resistance zone 23, the alternating current resistance has become smaller. The greater the control current, the greater the part of the signal current path through zone 23 and the lower the AC resistance. If the control current is even higher, the signal current will finally pass from terminal 7 directly to zone 23 and return from zone 23 to zone 25 at terminal 8.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, den Eigenwiderstand der Zone 23 zu verringern bzw. zu überbrücken, welche Möglichkeiten zusammen oder einzeln angewandt werden können.There are several ways of reducing or bridging the inherent resistance of zone 23, which Possibilities can be used together or individually.

1. Dadurch, daß an die Zone 23 grenzend eine weitere Zone (siehe Fig.3a, Zone 27) desselben Leitfähigkeitstyps wie die Zone 25 derart angebracht wird, daß zwischen den drei Zonen Transisiorwirkung entsteht. Derjenige Teil des Signals'.roms, der von der Zone 25 (Emitter) in die Zone 23 (Basis) gelangt, geht dann zur Zone 27 (Kollektor) über. Wenn die Zone 27 ausreichend niederohmig ist, findet der Signalstrom dann einen leichten Weg durch diese 7one.1. The fact that a further zone (see FIG. 3a, zone 27) of the same conductivity type adjoins zone 23 how the zone 25 is attached in such a way that there is a transisior effect between the three zones arises. That part of the signal current that passes from zone 25 (emitter) to zone 23 (base), then goes to zone 27 (collector). If the zone 27 has a sufficiently low resistance, the Signal stream then has an easy path through this 7one.

2. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß an mehreren Stellen der Zone 23 oder der obengenannten weiteren Zone eine leitende Schicht angeschlossen wird, und zwar zur Überbrückung des Eigenwiderstandes der dritten Zone.2. Another possibility is that in several places of the zone 23 or the above A conductive layer is connected to another zone for bridging purposes the intrinsic resistance of the third zone.

3. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß unter der Zone 23 eine sog. vergrabene Schicht aus einem höher dotierten Halbleitermaterial mit demselben Leitfähigkeitstyp wie die betreffende Zone angebracht wird. ^r>3. Another possibility consists in applying a so-called buried layer made of a more highly doped semiconductor material with the same conductivity type as the relevant zone under zone 23. ^r >

4. Wieder eine andere Möglichkeit besteht aus einer geeignet gewählten Geometrie der Zonen, d. h. lange Weglänge von Klemme 7 nach Klemme 8 durch die Zone 25 und kurze Weglänge von der Klemme 7 zur Klemme 8 durch die Zone 23; '.(> dadurch kann der wirksame Wechselstromwiderstand der Zone 25 erhöht und der der Zone 23 verringert werden (siehe F i g. 4a und 4b).4. Yet another possibility consists of a suitably chosen geometry of the zones, ie long path length from terminal 7 to terminal 8 through zone 25 and short path length from terminal 7 to terminal 8 through zone 23; (> The effective alternating current resistance of zone 25 can be increased and that of zone 23 can be reduced (see FIGS. 4a and 4b).

Bei der Herstellung des Halbleiterkörpers nach F i g. 3a und 3b wird auf bekannte Weise von einem p-leitenden Substrat ausgegangen, in dem eine η + -leitende vergrabene Schicht 23' diffundiert ist. Danach ist über die vergrabene Schicht 23' eine n-leitende epitaxiale Oberflächenzone 23 angebracht. In der Zone 23 werden danach zwei Oberflächenzonen 25 und 27 mittels p-Leitung erzeugender Dotierstoffe diffundiert, wobei die Zone 23 eine längliche Form hat, die von der Zone 27 völlig umgeben wird. Auf diese Weise entsteht ein lateraler pnp-Transistor mit dem Emitter 25 der Basis 23 und dem Kollektor 27. Weiter wird das Ganze mit einer Isolierschicht bedeckt, wonach an den schraffierten Stellen Kontaktfenster in der Isolierschicht angebracht sind, damit mittels Leiter die jeweiligen Zonen kontaktiert werden können. Fig.3b zeigt diese Leiter. Ein erster Leiter, der die Klemme 7 bildet, ist über ein Kontaktfenster 32 mit einem Ende der Zone 25 verbunden. Ein zweiter Leiter, der die Klemme 8 bildet, ist über ein Kontaktfenster 34 mit dem anderen Ende der Zone 25 verbunden und ein dritter Leiter, der fi die Klemme 9 bildet, ist über ein Kontaktfenster 33 mit der Mitte der Zone 25 verbünden. Ein Leiter, der die Klemme 31 bildet, ist über ein Kontaktfenster 35 mit der Zone 23 verbunden und ein Leiter 39 verbindet alle Kontaktfenster 36, 37, 38, die die jeweiligen Stellen der Zone 27 kontaktieren. Der Leiter 39 dient dazu, den Eigenwiderstand der Zone 27 und daher mittelbar und zusammen mit der vergrabenen Schicht 23' den Eigenwiderstand der Zone 23 zu überbrücken, so daß letzten Endes am pn-Übergang 26 an der Seite der Zone 23 eine möglichst gute äquipotentiale Fläche entsteht für den Signalstrom sowie den Gleichstrom.During the production of the semiconductor body according to FIG. 3a and 3b is in a known manner by a assumed p-type substrate in which an η + -conductive buried layer 23 'is diffused. After that is An n-conducting epitaxial surface zone 23 is applied over the buried layer 23 ′. In the zone 23 two surface zones 25 and 27 are then diffused by means of dopants generating p-conduction, the zone 23 having an elongated shape which is completely surrounded by the zone 27. This is how it arises a lateral pnp transistor with the emitter 25 of the base 23 and the collector 27. The whole thing will continue covered with an insulating layer, after which contact windows in the insulating layer at the hatched points are attached so that the respective zones can be contacted by means of conductors. Fig.3b shows this ladder. A first conductor, which forms the terminal 7, is via a contact window 32 with one end of the Zone 25 connected. A second conductor, which forms the terminal 8, is via a contact window 34 with the other Connected at the end of zone 25 and a third conductor, the fi the terminal 9 forms is connected to the center of the zone 25 via a contact window 33. A leader who the Terminal 31 forms, is connected to zone 23 via a contact window 35 and a conductor 39 connects all of them Contact windows 36, 37, 38, which contact the respective points of the zone 27. The head 39 is used to Self-resistance of the zone 27 and therefore indirectly and together with the buried layer 23 'den To bridge the intrinsic resistance of the zone 23, so that in the end at the pn junction 26 on the side of the zone 23 as good an equipotential area as possible is created for the signal current and the direct current.

Die Leiter 9 und 31 werden auf die in Fig. 1 angegebene Weise mit einer Vorstromquelle bzw. einer Steuerstromquelle verbunden. Diese Quellen können ggf. auf demselben Halbleiterkörper angeordnet sein. Die Leiter 7 und S werden mit dem Signalstromkreis verbunden, wie beispielsweise die Emitterelektroden von zwei npn-Transistoren 1 und 2, die vorzugsweise auch auf demselben Halbleiterkörper angebracht werden. Es sei bemerkt, daß die Klemmen 7 und 8 mit der zu steuernden Schaltungsanordnung galvanisch leitend verbunden sind, weil über diese Klemmen der Unterschied zwischen dem Vorstrom und dem Steuerstrom abgeführt wird. Wenn der Gleichstrom über die w> Klemmen 7 und 8 konstant zu halten ist, kann der Strom der Quelle 20 gleichsinnig mit dem Steuerstrom variiert werden.The conductors 9 and 31 are connected in the manner indicated in FIG. 1 to a bias current source and a control current source, respectively. These sources can optionally be arranged on the same semiconductor body. The conductors 7 and S are connected to the signal circuit, such as, for example, the emitter electrodes of two npn transistors 1 and 2, which are preferably also attached to the same semiconductor body. It should be noted that terminals 7 and 8 are electrically conductively connected to the circuit arrangement to be controlled, because the difference between the bias current and the control current is dissipated via these terminals. If the direct current is to be kept constant via the w> terminals 7 and 8, the current of the source 20 can be varied in the same direction as the control current.

Der Halbleiterkörper nach Fig.4a und 4b zeigt dieselben Elemente wie in F i g. 3a und 3b mit denselben Bezugszeichen. Die Zone 25 ist hier derart zu einer U-Form gebogen, daß die beiden Enden, an die über Kontaktfenster 32 und 34 die Klemmen 7 und 8 angeschlossen sind, sich verhältnismäßig nahe beieinander befinden. Die Weglänge durch die Zone 23, durch die der Signalstrom bei maximalem Steuerstrom fließt, ist daher sehr klein, so daß der Eigenwiderstand der Zone 23, der bereits mittels der vergrabenen Schicht 23' wesentlich verringert worden ist, keine Rolle mehr spielen kann. Eine weitere Zone, wie in Fig. 3 mit 27 dargestellt, wird also meistens überflüssig sein. Der Leiter 31 zum Zuführen des Steuerstromes über das Kontaktfenster 35 zur Zone 23 erstreckt sich vorzugsweise bis tief in die Hufeisenform der Zone 25. Dadurch wird erreicht, daß der Steuerstrom, der über den Leiter 31 zugeführt wird, ohne nennenswerten Widerstand bis nahe jeden Teil des pn-Übergangs 26 gelangen kann. Dies führt wieder dazu, daß bei geringem Steuerstrom zunächst der Teil des pn-Übergangs in der Nähe des Anschlusses 9 leitend wird und die übrigen Teile des pn-Übergangs erst bei zunehmendem Steuerstrom.The semiconductor body according to Figure 4a and 4b shows the same elements as in FIG. 3a and 3b with the same reference numerals. The zone 25 here is such a one U-shape bent so that the two ends to which the terminals 7 and 8 via contact windows 32 and 34 connected, are relatively close to each other. The length of the path through zone 23, through The signal current that flows at the maximum control current is therefore very small, so that the inherent resistance of the Zone 23, which has already been substantially reduced by means of the buried layer 23 ', no longer matters can play. A further zone, as shown in FIG. 3 with 27, will therefore mostly be superfluous. Of the Conductor 31 for supplying the control current via the contact window 35 to the zone 23 preferably extends deep into the horseshoe shape of zone 25. This ensures that the control current that flows through the conductor 31 is supplied, can reach almost every part of the pn junction 26 without significant resistance. This again leads to the fact that when the control current is low, the part of the pn junction in the vicinity of the Terminal 9 becomes conductive and the remaining parts of the pn junction only when the control current increases.

Wenn der maximale Steuerstrom der Klemme 31 zugeführt wird, fließt der Signalstrom über den kürzesten Weg zwischen den Klemmen 7 und 8, und der Widerstand des Signalstroms zwischen diesen Klemmen ist minimal. In allen dargestellten Ausführungsbeispielen enthält dieser Widerstand jedoch mindestens zweimal den Differentialwiderstand (einige zehn Ohm) des pn-Übergangs, da der Signalstrom den pn-Übergang zweimal überquert. Eine wesentliche Verringerung dieses Widerstandes kann jedoch dadurch erhalten werden, daß in Fig.4a die beiden Schenkel der U-förmigen Zone 25 so dicht beieinander gebracht werden, daß diese zusammen mit dem zwischenliegenden Teil der Zone 23 einen Transistor bilden (F i g. 5). Bekanntlich muß dazu die Breite (w) der Zone 23 zwischen den beiden Schenkeln der Zone 25 kleiner sein als die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger in der Zone 23. Da es in diesem Fall zur Kontaktierung der Zone 23 keinen Platz mehr zwischen den beiden genannten Schenkeln gibt, sind die Kontaktfenster 35 an der Außenseite der U-förmigen Zone 25 angebracht. F i g. 5b zeigt die Kontaktfenster nach F i g. 5a mit den darauf angebrachten leitenden Streifen für die elektrischen Anschlüsse.When the maximum control current is supplied to terminal 31, the signal current flows over the shortest path between terminals 7 and 8, and the resistance of the signal current between these terminals is minimal. In all the exemplary embodiments shown, however, this resistor contains at least twice the differential resistance (a few tens of ohms) of the pn junction, since the signal current crosses the pn junction twice. A substantial reduction in this resistance can, however, be obtained by bringing the two legs of the U-shaped zone 25 so close to one another in FIG ). As is known, the width (w) of zone 23 between the two legs of zone 25 must be smaller than the diffusion length of the minority charge carriers in zone 23. the contact windows 35 are attached to the outside of the U-shaped zone 25. F i g. 5b shows the contact windows according to FIG. 5a with the conductive strips attached to it for the electrical connections.

Wenn maximaler Steuerstrom über den Anschluß 31 zugeführt wird, bildet der Teil der p-Zone 25 in der Nähe des Kontaktfensters 32 und der Teil der p-Zone 25 in der Nähe des Kontaktfensters 34 zusammen mit dem schmalen dazwischenliegenden Teil der n-Zone 23 einen lateralen pnp-Transistor im gesättigten Zustand. Bekanntlich bildet ein derartiger Transistor nur einen sehr geringen Wechselstromwiderstand (einige Ohm) zwischen dem Kollektor und dem Emitter (den Klemmen 7 und«).When the maximum control current is supplied via the terminal 31, the part of the p-zone 25 forms in FIG Proximity of the contact window 32 and the part of the p-zone 25 in the vicinity of the contact window 34 together with the narrow intermediate part of the n-zone 23 a lateral pnp transistor in the saturated state. As is well known Such a transistor forms only a very low AC resistance (a few ohms) between the collector and the emitter (terminals 7 and «).

Bei den dargestellten Ausführungsformen eines Wechselstromwiderstandes wird die eine Stromquelle 20, die über zwei Widerstände 21 und 22 an das Leiternetzwerk von Dioden und Widerständen angeschlossen ist durch zwei einzelne Stromquellen, beispielsweise zwei große Widerstände ersetzt Der Wechselstrom widerstand zwischen den Klemmen 7 und 8 in nicht gesteuertem Zustand ist dann sehr hoch, so daß ein vergrößerter Steuerbereich entsteht. Wenn nach diesem Prinzip die Schaltungsanordnung mit dem Halbleiter nach Fig.2 geändert wird, entsteht das in F i g. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Zone 25 ist in der Mitte unterbrochen, so daß zwei gleiche Teilzonen 25a und 25b und zwei Stromquellen 20a und 20b auf beiden Seiten der Unterbrechung über Anschlüsse 9a, 9b an die zwei Teilzonen 25a und 256In the illustrated embodiments of an alternating current resistor, the one current source 20, which is connected to the conductor network of diodes and resistors via two resistors 21 and 22, is replaced by two individual current sources, for example two large resistors. The alternating current resistance between terminals 7 and 8 is not controlled State is then very high, so that an enlarged control range is created. If the circuit arrangement with the semiconductor according to FIG. 2 is changed according to this principle, the result in FIG. 6 illustrated embodiment of the invention. The zone 25 is interrupted in the middle, so that two identical sub-zones 25a and 25b and two current sources 20a and 20b on both sides of the interruption via connections 9a, 9b to the two sub-zones 25a and 256

angeschlossen sind.are connected.

F i g. 7a und 7b zeigen mit entsprechenden Bezugszeichen das praktische Ausführungsbeispiel, das erhalten wird, wenn das Prinzip der unterbrochenen Zone 25 auf das Ausführungsbeispiel nach F i g. 5a, 5b angewandt wird. Es entsteht ein länglicher lateraler pnp-Transistor, wobei die beiden Enden der Kollektorzone 25a sowie die beiden Enden der Emitterzone 25£> mit Anschlüssen versehen sind (7 und 9a bzw. 8 und 9b). Die Anschlüsse 7 und 8 dienen zur Verbindung mit der zu steuerndenF i g. 7a and 7b show, with corresponding reference numerals, the practical exemplary embodiment which is obtained when the principle of the interrupted zone 25 is applied to the exemplary embodiment according to FIG. 5a, 5b is applied. The result is an elongated lateral pnp transistor, the two ends of the collector zone 25a and the two ends of the emitter zone 25 £> being provided with connections (7 and 9a or 8 and 9b). Connections 7 and 8 are used to connect to the one to be controlled

Schaltungsanordnung und die Anschlüsse 9a und 9b zur Verbindung mit den Stromquellen 20a und 20b. Circuit arrangement and the connections 9a and 9b for connection to the current sources 20a and 20b.

In der Anordnung nach F i g. 1 können die Dioden 10, 11, 13, 15, 17 und 19 umgepolt werden, wenn zugleich die Richtung der Ströme / und /, umgekehrt wird. Auf entsprechende Weise kann in den F i g. 2 bis einschließlich 7 der Leitungstyp der jeweiligen Zonen umgetauscht werden, wenn zugleich die Polarität des Steuerstromes und des Vorstromes umgekehrt wird.In the arrangement according to FIG. 1 the diodes 10, 11, 13, 15, 17 and 19 are reversed if at the same time the direction of the currents / and / is reversed. In a corresponding manner, in FIGS. 2 up to and including 7 the line type of the respective zones can be exchanged if at the same time the polarity of the Control current and the bias current is reversed.

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

Claims

Claim:

Symmetrical, controllable alternating current resistance with a semiconductor body with a first and an almost identical third zone of the one conductivity type and a second zone of opposite conductivity type, wherein the first and the second zone adjoin one another and form a first elongated diode, in which the second and the third zone adjoin each other and form a second iu elongated diode, in which furthermore a first and a second terminal are arranged on the first and on the third zone, respectively, and in which the means for supplying a control current are connected to the second zone, characterized in that the first (7) and second (8) clamps each at one end of the first (2Sa ^ or third (25b) zone and first (20a) and second (20b) pre-flow means at the other end of the first and third zone (25a) , 25b) are arranged.