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Dokumentenidentifikation DE102005057129A1 31.05.2007
Titel Schaltungsanordnung, Verfahren zur Steuerung einer Schwellenspannung eines Transistors, Diferenzverstärker mit der Schaltungsanordnung sowie Verwendung der Schaltungsanordnung
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Dubey, Hari Bilash, 81669 München, DE
Vertreter Epping Hermann Fischer, Patentanwaltsgesellschaft mbH, 80339 München
DE-Anmeldedatum 30.11.2005
DE-Aktenzeichen 102005057129
Offenlegungstag 31.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.05.2007
IPC-Hauptklasse H01L 23/58(2006.01)A, F, I, 20051130, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G11C 7/06(2006.01)A, L, I, 20051130, B, H, DE   
Zusammenfassung Eine Schaltungsanordnung (100) zur Steuerung eines elektrischen Parameters eines in einem Halbleiterkörper integrierten elektronischen Bauelements umfasst neben einem ersten und einem zweiten Potenzialanschluss (V1, V2) einen Steuerpotenzialanschluss und eine Serienschaltung (110) mit wenigstens zwei Widerständen (112, 113) und einer Strecke (111) mit steuerbarem Widerstandswert. Die Strecke (111) weist einen Steueranschluss (115) zur Steuerung des Widerstandswerts auf. Dieser ist mit dem Steuerpotenzialanschluss gekoppelt. Die Serienschaltung (110) ist zwischen den ersten und den zweiten Potenzialanschluss (V1, V2) geschaltet. Über einen Steuersignalausgang (140), der an einem Signalabgriff (114) zwischen den zwei Widerständen (112, 113) angeschlossen ist, kann eine Steuerspannung an einen Substratanschluss eines elektronischen Bauelements abgegeben werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zur Steuerung einer Schwellenspannung eines Transistors. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Differenzverstärker mit der Schaltungsanordnung sowie eine Verwendung der Schaltungsanordnung.

Bei vielen Anwendungen im Bereich der Speichertechnologie ist es notwendig, mit immer höheren Schaltfrequenzen und immer kleineren Spannungspegeln der logischen Signale zu arbeiten. Oft müssen Signale mit geringen Signalpegeln auf Signale mit höheren CMOS-Pegeln umgesetzt werden. Dies erfolgt häufig mit Differenzverstärkern, die Feldeffekttransistoren oder Bipolartransistoren umfassen. Die dabei auftretende Umschaltung der Transistoren von einem hochohmigen in einen niederohmigen Zustand ist abhängig von einer Schwellenspannung. Diese wird bei einem Transistor von mehreren Faktoren bestimmt. Darunter fallen beispielsweise der Herstellungsprozess, eine anliegende Versorgungsspannung und die Temperatur des Halbleiters. Die aufgeführten Faktoren werden auch als Prozess-Parameter bezeichnet. Schwankungen an der Versorgungsspannung oder der Temperatur führen zu einer Änderung der Schwellenspannung. Damit ändert sich aber bei Ansteuerung mit Logiksignalen auch der Umschaltzeitpunkt eines Transistors und es kommt zu Jitter, also zu zeitlichen Abweichungen gegenüber einem vorgegebenen Takt, oder zu einer Änderung des Tastverhältnisses, engl.: duty cycle. Eventuell variiert die Schwellenspannung auch derart, dass es bei zu kleinen Eingangspegeln zu keiner Umschaltung mehr vom hochohmigen in einen niederohmigen Zustand kommt und somit ein Pegel nicht erkannt wird. Dies tritt insbesondere bei höheren Frequenzen auf.

Die US 2005/0052219 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einem Regelkreis, in der eine Regelung der Substratspannung eines Transistors, englisch: body-bias regulation, erfolgt. Dabei umfasst die Schaltungsanordnung mehrere Differenzverstärker und Schaltkreise, die bei Implementierung auf einem Halbleiterkörper entsprechend viel Platz benötigen. Die vielen benötigten Schaltkreise bewirken zudem, dass die Anpassung der Substratspannung relativ langsam erfolgt.

5 zeigt einen Differenzverstärker, wie er beispielsweise der US 6,166,969 entnommen werden kann. Der Differenzverstärker 200 umfasst zwei Signalpfade mit je einem n-Kanal-Feldeffekttransistar 210, 220 und je einem p-Kanal-Feldeffekttransistor 230, 240, die zusammen einen Stromspiegel bilden. Über die Steuereingänge 211, 221 der Transistoren 210, 220 werden dem Differenzverstärker 200 Eingangssignale zugeführt. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 200 kann am Signalausgang 250 abgegriffen werden. Wenn die Steuereingänge 211, 221 direkt mit Anschlussstellen außerhalb des Halbleiterkörpers verbunden sind, besteht die Gefahr einer Überspannung, die durch elektrostatische Effekte hervorgerufen wird und zu einer Zerstörung des Transistors führen kann. Diesem Problem wird mit dem Einsatz von Transistoren mit einer dickeren Oxid-Schicht unterhalb des Gates begegnet. Diese sind dadurch geschützter gegen Überspannungen, es müssen in der Regel aber auch höhere Spannungen an die Steueranschlüsse der Transistoren gelegt werden, um einen leitenden Kanal unterhalb der Oxid-Schicht zu erzeugen. Dies führt zu einer höheren Schwellenspannung und ungünstigerem Schaltverhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren anzugeben, mit dem die Schaltgeschwindigkeit und die Schaltgenauigkeit eines Transistors verbessert wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Differenzverstärker mit geringem Jitter anzugeben. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung, eine Verwendung für die Schaltungsanordnung aufzuzeigen.

Diese Aufgabe wird in den Gegenständen der unabhängigen, nebengeordneten Patentansprüche 1, 13, 15 und 16 gelöst. Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bezüglich der Schaltungsanordnung wird die Aufgabe gelöst mit einer Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Schwellenspannung eines Transistors durch Zuführung einer Steuerspannung an einen Substratanschluss des Transistors. Die Schaltungsanordnung umfasst einen ersten und einen zweiten Potenzialanschluss, einen Steuerpotenzialanschluss und eine Serienschaltung mit wenigsten zwei Widerständen und einer Strecke mit steuerbarem Widerstandswert. Die Strecke weist einen Steueranschluss zur Steuerung des Widerstandswerts auf, der mit dem Steuerpotenzialanschluss gekoppelt ist. Die Serienschaltung ist zwischen den ersten und den zweiten Potenzialanschluss geschaltet. Zudem umfasst die Schaltungsanordnung einen Signalabgriff zwischen den zwei Widerständen, der mit einem Steuersignalausgang, der zur Abgabe der Steuerspannung an den Substratanschluss ausgebildet ist, gekoppelt ist. Dabei kann die Strecke beispielsweise zwischen die zwei Widerstände geschaltet sein.

Die Serienschaltung bildet in Verbindung mit dem Signalabgriff einen Spannungsteiler, dessen Teilerverhältnis von den zwei Widerständen und dem Widerstandswert der Strecke abhängt. Durch Zuführung eines Potenzials an den Steuerpotenzialanschluss kann der Widerstandswert der Strecke gesteuert werden. Zudem kann eine Steuerung des Widerstandswerts der Strecke auch durch eine Veränderung der Potenziale, die dem ersten und dem zweiten Potenzialanschluss zugeführt werden, oder über eine Änderung der Temperatur erfolgen. Durch eine Veränderung des Widerstandswerts der Strecke verändert sich auch das Teilerverhältnis des Spannungsteilers und damit die Steuerspannung, die über den Steuersignalausgang an den Substratanschluss eines Transistors abgegeben wird. Da dadurch die Schwellenspannung des Transistors eingestellt wird, wird vorteilhaft die Schaltgeschwindigkeit und die Schaltgenauigkeit des Transistors verbessert.

In einem Aspekt der Erfindung umfasst die Schaltungsanordnung weiterhin einen dritten Potenzialanschluss und einen Ladungsspeicher, der einerseits an dem Signalabgriff und andererseits an den dritten Potenzialanschluss angeschlossen ist. Der Ladungsspeicher kann als Kondensator ausgeführt sein und dient als Tiefpassfilter, der die Steuerspannung von Störungen wie z.B. Rauschen frei machen soll. Der dritte Potenzialanschluss kann beispielsweise mit dem ersten oder dem zweiten Potenzialanschluss gekoppelt sein.

In einem anderen Aspekt der Erfindung ist zwischen dem Signalabgriff und dem Steuersignalausgang eine Verstärkungseinrichtung mit festem Verstärkungsfaktor geschaltet. Beispielsweise weist die Verstärkungseinrichtung einen Spannungsverstärkungsfaktor von 1 auf und dient dazu, die Stromtragefähigkeit der Schaltungsanordnung zu erhöhen, d.h. die Steuerspannung unabhängig von angeschlossenen Verbrauchern zu machen.

Die Strecke kann als n-Kanal- oder p-Kanal-Feldeffekttransistor, als npn- oder pnp-Bipolartransistor oder als anderes Transistorbauteil ausgeführt sein.

In weiteren Aspekten der Erfindung ist dem ersten Potenzialanschluss ein Massepotenzial und dem zweiten Potenzialanschluss eine Versorgungsspannung zuführbar oder dem ersten Potenzialanschluss ist eine Versorgungsspannung und dem zweiten Potenzialanschluss ein Massepotenzial zuführbar. Der Steuerpotenzialanschluss kann mit dem ersten oder mit dem zweiten Potenzialanschluss gekoppelt sein.

Da durch die Schaltungsanordnung die Schwellenspannung eines Transistors gesteuert wird, die aufgrund von Änderungen der anliegenden Versorgungsspannung oder der Temperatur variiert, ist es vorteilhaft, für die Strecke einen Transistor einzusetzen, der den gleichen Variationen ausgesetzt ist. So bietet es sich an, dass der gesteuerte Transistor und der Transistor in der Serienschaltung vom gleichen Leitfähigkeitstyp sind, also jeweils n-Kanal- oder p-Kanal-Feldeffekttransistoren, oder gleiche Majoritätsladungsträger aufweisen, also jeweils npn- oder pnp-Bipolartransistoren. Wenn ein gesteuerter Transistor und ein Transistor in der Serienschaltung gemeinsam in einem Halbleiterkörper ausgeführt sind, sollten beide Transistoren in dem selben Schritt des Herstellungsprozesses gefertigt werden.

Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch einen Differenzverstärker mit einer Schaltungsanordnung nach einer der beschriebenen Ausführungsformen. Der Differenzverstärker umfasst wenigstens zwei Signalpfade mit jeweils mindestens einem Transistor, jeweils aufweisend den Substratanschluss zur Steuerung der Schwellenspannung und einem Steueranschluss zur Zuführung eines Eingangssignals. Die Signalpfade sind jeweils mit einem ersten Anschluss an einen Versorgungsanschluss und mit einem zweiten Anschluss über einen gemeinsamen Knoten an eine Stromquelle gekoppelt. Die Substratanschlüsse der Transistoren sind mit dem Steuersignalausgang der Schaltungsanordnung gekoppelt. Der Differenzverstärker weist wenigstens einen Signalausgang auf, der mit einem der Signalpfade gekoppelt ist.

Durch die Steuerspannung kann die Schwellenspannung der Transistoren des Differenzverstärkers eingestellt werden. Damit kann ein Pegel definiert werden, der von einem am Steueranschluss des Transistors anliegenden Eingangssignal überschritten werden muss, um ein sicheres Umschalten des Transistors vom hochohmigen in einen niederohmigen Zustand zu erreichen. Auch bei Änderung der Versorgungsspannung oder der Temperatur kann dieser definierte Pegel durch eine Veränderung der Steuerspannung beibehalten werden. Dadurch ist auch der Umschaltzeitpunkt definiert und es kommt zu weniger Abweichungen von einem Tastverhältnis und einem vorgegebenen Takt, also zu weniger Jitter.

In einem Aspekt der Erfindung ist die Strecke der Schaltungsanordnung als Transistor ausgeführt und die Transistoren des Differenzverstärkers und der Transistor der Schaltungsanordnung sind vom gleichen Leitfähigkeitstyp oder weisen gleiche Majoritätsladungsträger auf.

Dadurch ändern sich die Transistoren des Differenzverstärkers und der Transistor der Schaltungsanordnung bei Änderung der anliegenden Spannung oder der Temperatur in gleicher Weise. Damit variiert auch die Steuerspannung entsprechend.

Die Schaltungsanordnung kann in einer der dargestellten Ausführungsformen in einem DRAM-Speicher oder zur Ansteuerung von Transistoren in einem Leseverstärker, englisch: sense amplifier, für Speicher verwendet werden.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung einer Schwellenspannung eines Transistors, das die Schritte umfasst:

  • – Bereitstellen eines Spannungsteilers mit einer Strecke mit steuerbarer Leitfähigkeit und zwei Widerständen derart, dass sich ein Teilerverhältnis des Spannungsteilers in Abhängigkeit einer Änderung der Leitfähigkeit der Strecke verändert;
  • – Einstellen der Leitfähigkeit der Strecke;
  • – Ändern der Leitfähigkeit der Strecke;
  • – Erzeugen einer aus einer Versorgungsspannung abgeleiteten Steuerspannung durch den Spannungsteiler;
  • – Anpassen der Schwellenspannung eines Transistors durch Zuführen der Steuerspannung an einen Substratanschluss des Transistors.

Bei dem Verfahren kann für die Strecke mit steuerbarer Leitfähigkeit auch ein Transistor eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Leitfähigkeit der Strecke durch Zuführen eines bestimmten Potenzials an den Steueranschluss des Transistors eingestellt werden. Das Ändern der Leitfähigkeit der Strecke bzw. des Transistors kann beispielsweise in Antwort auf eine Änderung an der Versorgungsspannung erfolgen. Ebenso kann die Änderung der Leitfähigkeit in Antwort auf eine Änderung der Temperatur eintreten. Durch den Spannungsteiler wird aus der Versorgungsspannung eine Steuerspannung abgeleitet, die mit der Änderung der Leitfähigkeit der Strecke, bzw. des Transistors variiert. Dadurch wird die Schwellenspannung eines Transistors angepasst, dem die Steuerspannung an einen Substratanschluss zugeführt wird.

In einem Aspekt der Erfindung kann der Schritt des Erzeugens das Herausfiltern von Störungen und das Verstärken der Steuerspannung mit einem festen Verstärkungsfaktor umfassen.

Die Anordnung und die gesteuerten Bauelemente können getrennt oder zusammen in einem Halbleiterkörper ausgeführt sein, beispielsweise auf der Basis von Silizium oder Galliumarsenid.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail erläutert.

Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

2 ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Differenzverstärker mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

3 ein zweites Ausführungsbeispiel für einen Differenzverstärker mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

4 ein Diagramm mit Abweichungen des Tastverhältnisses bei verschiedenen Prozess-Parametern mit und ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips,

5 eine bekannte Ausführungsform eines Differenzverstärkers.

1 zeigt eine Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 100, die die Schwellenspannung eines Transistors 210 steuert. Die Schaltungsanordnung 100 umfasst eine Serienschaltung 110, die eine Strecke 111 mit steuerbarem Widerstandswert und zwei Widerstände 112, 113 umfasst und zwischen Potenzialanschlüsse V1 und V2 geschaltet ist. Die Strecke 111 weist zudem einen Steueranschluss 115 auf. Zwischen dem Widerstand 112 und der Strecke 111 findet sich ein Signalabgriff 114, an dem ein Ladungsspeicher 120 angeschlossen ist. An seinem anderen Ende ist der Ladungsspeicher 120 mit einem Potenzialanschluss V3 verbunden. Weiterhin ist an dem Signalabgriff 114 eine Verstärkungseinrichtung 130 angeschlossen, deren Ausgang derart auf einen Eingang zurückgeführt wird, dass sich ein Spannungsverstärkungsfaktor von 1 ergibt. Der Ausgang der Verstärkungseinrichtung 130 ist zugleich über den Steuersignalausgang 140 mit dem Substratanschluss 212 des Transistors 210 gekoppelt. Der Transistor 210 weist einen Steueranschluss 211 auf und ist an seinem Drain-Anschluss über einen Widerstand 213 mit einem Versorgungspotenzialanschluss VCC gekoppelt. Der Source-Anschluss des Transistors 210 ist mit Massepotenzial verbunden.

Über die Potenzialanschlüsse V1, V2 und V3 können der Schaltungsanordnung 100 Potenziale zugeführt werden. Beispielsweise sind die Potenzialanschlüsse V2 und V3 mit Massepotenzial und der Potenzialanschluss V1 mit einem Versorgungspotenzial verbunden. Dann resultiert die Steuerspannung aus dem Teilerverhältnis des in der Serienschaltung 110 gebildeten Spannungsteilers. Das Teilerverhältnis ergibt sich aus der Summe der Widerstandswerte der Strecke 111 und des Widerstands 113 im Verhältnis zur Summe der Widerstandswerte der Strecke 111 und der Widerstände 112 und 113. Bei einer Erhöhung des Widerstandswerts der Strecke 111 ergibt sich somit auch eine Erhöhung der Steuerspannung, die an den Substratanschluss 212 des Transistors 210 zugeführt wird. Die Erhöhung der Spannung am Substratanschluss führt in der Regel zu einer Verringerung der Schwellenspannung des Transistors 210.

Ein Ausführungsbeispiel für einen Differenzverstärker mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zeigt 2. Funktions- bzw. wirkungsgleiche Bauelemente tragen dabei gleiche Bezugszeichen.

In der Schaltungsanordnung 100 ist die Strecke 111 als n-Kanal-Feldeffekttransistor ausgeführt, dessen Steueranschluss 115 mit einer Steuerspannungsquelle VS verbunden ist. Die n-Kanal-Feldeffekttransistoren 210 und 220 des Differenzverstärkers 200 sind an ihren Substratanschlüssen 212 und 222 mit dem Steuersignalausgang 140 gekoppelt. Sie weisen Steueranschlüsse 211 und 221 auf, die zur Zuführung von Eingangssignalen ausgebildet sind. Die p-Kanal-Feldeffekttransistoren 230 und 240 bilden mit ihren Steueranschlüssen 231 und 241 einen Stromspiegel. Über den Differenzausgang 250, der zwischen den Transistoren 220 und 240 angeschlossen ist, kann ein Ausgangssignal des Differenzverstärkers 200 abgegriffen werden.

Wenn die Versorgungsspannung VCC absinkt, erhöht sich der Widerstandswert des Transistors 111. Dadurch verändert sich das Teilerverhältnis des Spannungsteilers derart, dass die Steuerspannung am Steuersignalausgang 140 ansteigt. Ein Absinken der Versorgungsspannung VCC bewirkt aber auch eine Erhöhung des Widerstands und ein Ansteigen der Schwellenspannung der Transistoren 210 und 220. Durch eine Erhöhung der Steuerspannung an den Substratanschlüssen 212 und 222 wird jedoch eine Schwellenspannung der Transistoren 210 und 220 herunter gesetzt. Die beiden Effekte, das Erhöhen der Schwellenspannung durch das Absinken der Versorgungsspannung und das Verringern der Schwellenspannung durch das Ansteigen der Steuerspannung, heben sich gegenseitig auf, sodass die Schwellenspannung zuletzt unverändert bleibt.

Eine ähnliche Betrachtungsweise kann für eine Temperaturveränderung angewandt werden. Bei steigender Temperatur steigt sowohl der Widerstandswert der Transistoren 210 und 220 als auch der Widerstandswert des Transistors 111. Auch dies führt zu einer Erhöhung der Steuerspannung, wodurch ein Ansteigen der Schwellenspannung der Transistoren 210 und 220 ausgeglichen wird.

Somit kann auch beim Einsatz von Transistoren mit einer dicken Gate-Oxid-Schicht für die Transistoren 210 und 220 eine konstant kleine Schwellenspannung eingestellt werden. Die Strecke 111 ist sozusagen ein Sensor für Veränderungen der Temperatur und der Versorgungsspannung, hier ausgeführt als Transistor mit dem gleichen Leitfähigkeitstyp wie die Transistoren 210 und 220, deren Substratspannung gesteuert wird.

Ein weiterer Vorteil, der sich durch die Erhöhung der Substratspannung ergibt, ist eine Reduktion der Leckströme, die an der parasitären Diode entstehen, die bei Feldeffekt-Transistoren zwischen Substrat, englisch: Bulk, und Source gebildet ist. Durch eine geringere Spannungsdifferenz zwischen Substrat und Source des Feldeffekt-Transistors fließt auch ein geringerer Strom über die parasitäre Diode, was also zu einer Verringerung der Verlustleistung im Transistor führt.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Differenzverstärkers mit der Schaltungsanordnung. Zusätzlich zu den in 2 gezeigten Elementen weist die 3 eine Schaltungsanordnung 300 auf, deren Funktion im Prinzip der Schaltungsanordnung 100 entspricht. Die Schaltungsanordnung 300 umfasst eine Serienschaltung 310 aus einem p-Kanal-Feldeffekttransistor 311 und zwei Widerständen 312 und 313. Der Transistor 311 ist an seinem Steueranschluss 315 mit Massepotenzial verbunden. Auch hier wird über die Serienschaltung 310 ein Spannungsteiler gebildet, von dem über einen Signalabgriff 314 eine Steuerspannung abgegriffen wird. Ein Ladungsspeicher 320, der zwischen den Signalabgriff 314 und das Massepotenzial geschaltet ist, dient zur Ableitung von Störungen. Der Signalabgriff 314 ist über die Verstärkungseinrichtung 330, die einen Verstärkungsfaktor von 1 aufweist, mit dem Steuersignalausgang 340 gekoppelt. Die Steuerspannung der Schaltungsanordnung 300 wird über den Steuersignalausgang 340 an die Substratanschlüsse 232 und 242 der p-Kanal-Feldeffekttransistoren 230 und 240 zugeführt.

Während durch die Schaltungsanordnung 100 die Substratspannung der n-Kanal-Feldeffekttransistoren gesteuert wird, wird durch Schaltungsanordnung 300 die Substratspannung der p-Kanal-Feldeffekttransistoren gesteuert. Somit kann durch die Schaltungsanordnung 300 auch die Schwellenspannung der p-Kanal-Feldeffekttransistoren auf einem konstant niedrigen Wert gehalten werden. Zudem können auch für die p-Kanal-Feldeffekttransistoren Typen mit einer dicken Gate-Oxid-Schicht verwendet werden. Die Schaltgeschwindigkeit und Schaltgenauigkeit des Differenzverstärkers 200 sowie dessen Stromverbrauch werden verbessert.

4 zeigt ein Diagramm mit Abweichungen des Tastverhältnisses bei verschiedenen Prozess-Parametern mit und ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips. An den Eingängen eines Differenzverstärkers wird ein getaktetes Signal mit einem Tastverhältnis von 1/2, entsprechend dem Verhältnis der Dauer des High-Pegels zur Periodendauer, angelegt. Dabei werden in dem Differenzverstärker für verschiedene Messungen die Spannung und die Temperatur variiert und Transistoren aus verschiedenen Herstellungsprozessen eingesetzt, d.h., es erfolgt eine Variation der Prozess-Parameter. Gemessen werden die zeitlichen Abweichungen der High-Pegel zwischen Eingangs- und Ausgangssignal und damit Abweichungen vom Tastverhältnis, die möglichst gering sein sollen. Die Messungen erfolgen sowohl ohne Anwendung der Erfindung, das Ergebnis gekennzeichnet mit einem Quadrat, als auch unter Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips, gekennzeichnet durch ein Dreieck. Auf der Achse A ist eine Veränderung der Prozess-Parameter, auf der Achse S die zeitliche Abweichung aufgetragen.

Man erkennt, dass die Abweichungen vom Tastverhältnis deutlich geringer sind, wenn die Substratspannung nach dem erfindungsgemäßen Prinzip durch die Steuerung variiert wird.

100, 300:
Schaltungsanordnung
110, 310:
Serienschaltung
111, 311:
Strecke
112, 113:
Widerstand
312, 313:
Widerstand
114, 314:
Signalabgriff
115, 315:
Steueranschluss
120, 320:
Ladungsspeicher
130, 330:
Verstärkungseinrichtung
140, 340:
Steuersignalausgang
200:
Differenzverstärker
205:
Stromquelle
210, 220, 230, 240:
Transistor
211, 221, 231, 241:
Steueranschluss
212, 222, 232, 242:
Substratanschluss
250:
Differenzausgang
A:
Änderung Prozess-Parameter
S:
Abweichung Tastverhältnis
V1, V2, V3:
Potenzialanschluss
VCC:
Versorgungspotenzial
VS:
Steuerspannungsquelle


Anspruch[de]
Schaltungsanordnung zur Steuerung eines elektrischen Parameters eines in einem Halbleiterkörper integrierten elektronischen Bauelements, umfassend:

– ein elektronisches Bauelement (210) mit einem Substratanschluss (212);

– einen ersten und einen zweiten Potenzialanschluss (V1, V2) ;

– einen Steuerpotenzialanschluss (VS);

– eine Serienschaltung (110) mit wenigstens zwei Widerständen (112, 113) und einer Strecke (111) mit steuerbarem Widerstandswert, wobei die Strecke (111) einen Steueranschluss (115) zur Steuerung des Widerstandswerts aufweist, der mit dem Steuerpotenzialanschluss (VS) gekoppelt ist, und die Serienschaltung (110) zwischen den ersten und den zweiten Potenzialanschluss (V1, V2) geschaltet ist;

– einen Signalabgriff (114) zwischen den zwei Widerständen (112, 113), der mit einem Steuersignalausgang (140) gekoppelt ist, wobei der Steuersignalausgang zur Abgabe der Steuerspannung an den Substratanschluss (212) ausgebildet ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Strecke (111) zwischen die zwei Widerstände (112, 113) geschaltet ist. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der das elektronische Bauelement (210) mit einem Transistor ausgeführt ist, der einen Substratanschluss (212) aufweist. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die weiterhin einen Ladungsspeicher (120) umfasst, der einerseits an den Signalabgriff (114) und andererseits an einen dritten Potenzialanschluss (V3) angeschlossen ist. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der zwischen dem Signalabgriff (114) und dem Steuersignalausgang (140) eine Verstärkungseinrichtung (130) mit festem Verstärkungsfaktor geschaltet ist. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Strecke (111) mit einem n-Kanal-Feldeffekttransistor ausgeführt ist. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Strecke (111) mit einem p-Kanal-Feldeffekttransistor ausgeführt ist. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Strecke (111) mit einem npn-Bipolartransistor ausgeführt ist. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Strecke (111) mit einem pnp-Bipolartransistor ausgeführt ist. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

– bei der dem ersten Potenzialanschluss (V1) ein Massepotenzial zuführbar ist; und

– bei der dem zweiten Potenzialanschluss (V2) eine Versorgungsspannung zuführbar ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

– bei der dem ersten Potenzialanschluss (V1) eine Versorgungsspannung zuführbar ist; und

– bei der dem zweiten Potenzialanschluss (V2) ein Massepotenzial zuführbar ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der der Steuerpotenzialanschluss (VS) mit dem ersten oder dem zweiten Potenzialanschluss (V1, V2) gekoppelt ist. Differenzverstärker mit einer Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,

– bei dem der Differenzverstärker einen ersten und einen zweiten Signalpfad mit jeweils mindestens einem Transistor (210, 220) umfasst, die jeweils einen Substratanschluss (212, 222) und einen Steueranschluss (211, 221) zur Zuführung eines Eingangssignals aufweisen;

– bei dem der erste und der zweite Signalpfad jeweils einen ersten mit einem Versorgungsanschluss (VCC) gekoppelten Anschluss aufweisen;

– bei dem der erste und der zweite Signalpfad jeweils einen zweiten Anschluss aufweisen, die über einen gemeinsamen Knoten mit einer Stromquelle (205) gekoppelt sind;

– bei dem der Differenzverstärker einen mit dem zweiten Signalpfad gekoppelten Signalausgang (250) aufweist;

– wobei das elektronische Bauelement (210) der Schaltungsanordnung (100) den jeweils mindestens einen Transistor (210, 220) des ersten und des zweiten Signalpfads umfasst.
Differenzverstärker nach Anspruch 13, bei dem die Strecke (111) der Schaltungsanordnung (100) mit einem Transistor ausgeführt ist und die Transistoren (210, 220) des Differenzverstärkers (200) und der Transistor der Schaltungsanordnung (100) vom gleichen Leitfähigkeitstyp sind oder gleiche Majoritätsladungsträger aufweisen. Verwendung einer Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Ansteuerung von Transistoren in einem Leseverstärker für Speicher. Verfahren zur Steuerung einer Schwellenspannung eines Transistors, umfassend die Schritte:

– Bereitstellen eines Spannungsteilers mit einer Strecke mit steuerbarer Leitfähigkeit und zwei Widerständen derart, dass sich ein Teilerverhältnis des Spannungsteilers in Abhängigkeit einer Änderung der Leitfähigkeit der Strecke verändert;

– Einstellen der Leitfähigkeit der Strecke;

– Ändern der Leitfähigkeit der Strecke;

– Erzeugen einer aus einer Versorgungsspannung abgeleiteten Steuerspannung durch den Spannungsteiler;

– Anpassen der Schwellenspannung eines Transistors durch Zuführen der Steuerspannung an einen Substratanschluss des Transistors.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem das Ändern der Leitfähigkeit in Antwort auf eine Änderung an der Versorgungsspannung erfolgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 17, bei dem das Ändern der Leitfähigkeit in Antwort auf eine Änderung der Temperatur erfolgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem der Schritt des Erzeugens das Herausfiltern von Störungen und das Verstärken der Steuerspannung mit einem festen Verstärkungsfaktor umfasst.






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