Функциональный преобразователь

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Республик (ц)849240 (6l ) Дополнительное к авт. с вид-ву (22) Заявлено 12. 04. 79 (21) 2751951/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 23.07.81. Бюллетень ¹27

Дата опубликования описания 03. 08. 81 (5! )М. Кл.

G 06 G 7/26 твеуаарстевииый.квюитет

СССР иа делам изабретеиий и еткрытий (53) УДК681. .335(088.8) (72) Авторы изобретения

А.В.Романенко и В.А.Стерхов (71) Заявитель

Ижевский механический институт (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, а именно к функциональным преобразователям.

Известен функциональный преобразователь, содержащий диодно-резисторные элементы и операционный усилитель с резистором в цепи отрицательной обратной связи 1 11.

Однако у этого преобразователя ограниченное быстродействие, обуслов19 ленное частотными свойствами операционного усилителя .

Наиболее близким к изобретению является функциональный преобразователь содержащий полупроводниковую подложку-, на одной из поверхностей которой расположен полупроводниковый слой типа. проводимости, противоположного типу проводимости подложки, а на второй поверхности — выходной омический кон- > такт, являющийся выходом преобразова-. теля, нагрузочный резистор, включенный между выходным омическим контактом и шиной нулевого потенциала, функционально распределенный резистивный слой, связанный с омическими контактами и расположенный на поверхностном полупроводниковом слое P).

Недостатком известного преобразователя является необходимость применения операционного усилителя для исключения влияния нагрузки или применения фиксированной нагрузки, что ограничивает область его применения.

Цель изобретения — расширение области применения функционального преобразователя за счет увеличения нагрузочной способности.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь, содержащий полупроводниковую подложку, на одной из поверхностей которой расположен полупроводниковый слой типа проводимости, противоположного типу проводимости полупроводниковой подложки, а на второй поверхности — выходной омический контакт, являющийся выходом преобразователя, нагрузочный резистор, включен40

3 84 ный между выходным Омическим контактом и шиной нулевого потенциала, функционально распределенный резистивный слой, на котором размещен омический контакт, содержит дополнительный функционально распределенный полупроводниковый слой, первый и второй дополнительные омические контакты, размещенные на полупроводниковом слое типа проводимости, противоположного типу проводимости подложки и являющиеся, соответственно, информационным входом преобразователя и входом задания опорного напряжения преобразователя, дополнительный функционально распределенный полупроводниковый слой имеет тип проводимости, соответствующий типу проводимости полупроводниковой подложки и расположен между полупроводниковым слоем типа проводимости, противоположного типу проводимости подложки и функционально распределенным резистивным слоем, омический контакт которого соединен с шиной питающего напряжения.

На чертеже приведена схема преобразователя.

Преобразователь содержит полупроводниковую подложку 1, полупроводниковый слой 2 типа проводимости, противоположного типу проводимости подложки, функционально распределенный слой 3 с омическим контактом 4, выходной омический контакт 5, допол- нительный функционально распределенный полупроводниковый слой 6, первый

7 и второй 8 дополнительные омические контакты и нагрузочный резистор 9.

Преобразователь работает следующим образом.

Входное напряжение U „ подается на первый дополнительный омический контакт 7, а на второй контакт 8 подается опорное напряжение 0О„, противоположное по полярности входному напряжению. В соответствии с конфигурацией полупроводникового слоя 2 в нем обеспечивается распределение пространственного потенциала, что определяет положение границы открытой области р-и перехода, образованного полупроводниковым слоем 2 и полупроводниковой подложкой 1. Усиление по току реализуется за счет выполнения структуры пре образователя в виде функционально распределенной транзисторной структуры, коллекторный переход которой образован полупроводниковыми слоями 2 и 6, разного

9240 4 типа проводимости, эмиттерный переход— полупроводниковым слоем 2 и полупроводниковой подложкой 1, тип проводимости которой противоположен проводимос" ти слОЯ 2. Толщина слОЯ 2, выполнЯЮщего роль базового слоя в транзисторной структуре, выполнена с величиной, меньшей длины свободного пробега неосновных (для базы) носителей заряда. щ Во всем диапазоне изменения входного напряжения переход, образованный слоями 2 и 6, постоянно заперт напряжением источника напряжения пита-. ния Е„,, подключенного к контакту 4 ре15 эистивного слоя 3. При работе функционального преобразователя входное напряжение пространственно . распределяется по функционально распределен. ному слою 2 в соответствии с конфиzo гурацией последнего, обеспечивая тем самым (аналогично работе транзисторных схем в активном режиме) активный режим работы в области открытой части распределенного эмиттерного пере25 хода. При этом предполагается, что полярности входного и опорного напряжений противоположны, а соотношение их модулей определяет положение границы, открывающейся входным напряжеЗО нием области эмиттерного перехода.

Резистивный слой 3 обеспечивает такое перераспределение тока по полупроводниковому слою 6, которое предотвращает режим насьпцения. Выходной

55 омический контакт 5 может быть подключен, например, к входу операционного усилителя, реализующего преобразование выходного тока функционального преобразователя в выходное напряжение.

При работе предлагаемого устрой-. ства без операционного усилителя.формирование выходного сигнала происходит на сопротивлении нагрузочного резистора 9. Так как выходное сопротивление предлагаемого функционального устройства достаточно низкое (порядка l кОм), а входное сопротивление не менее, чем на два порядка, вьппе выходного, он обладает высокой нагрузочной способностью, что позволяет в известных пределах исключить влияние входных сопротивлений потребителей, в частности аналогичных функциональных преобразователей, подключенных параллельно нагрузочному регистру 9 на выходное напряжение при любом входном напряжении. При40

Формула изобретения

Составитель Н.Балабошко

Редактор Г.Кацалап Техред А.Савка

Корректор С.Корниенко

Заказ 6096/65 Тираж 745 Подписное

BHHHllH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 8492 чем, чем выше коэффициент усиления по току, тем выше нагрузочная способность преобразователя. Усиление по току при наличии усиления по мощнос- (- й. Kp=K„.. .. д K;7i

К„а1, аналогично работе транзистора в режиме эмиттерного повторителя) происходит за .счет затраты мощности источника коллекторого питания Е .

Использование изобретения при 10 работе на переменную нагрузку без операционного усилителя позволяет существенно расширить область применения по сравнению с известным. функциональный преобразователь, содержащий полупроводниковую подложку,20 на одной нз поверхностей которой расположен полупроводниковый слой типа проводимости, противоположного типу проводимости полупроводниковой под— ложки, а на противоположной поверх- 25 ности — выходной омический контакт, являющийся выходом преобразователя, нагрузочный резистор, включенный меж. ду выходным омическим контактом и шиной нулевого потенциала, функциональ- 30 но распределенный резистивный слой, на котором размещен омический контакт, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет увеличения нагрузочной способности, он содержит дополнительный функционально,"аспределенный полупроводниковый слой, первый и второй дополнительные омическве контак-. ты, размещенные на полупроводниковом слое типа проводимости, противоположного типу проводимости подложки и являющиеся, соответственно, информационным входом преобразователя и входом задания опорного напряжения преобразователя, дополнительный функционально распределенный полупроводниковый слой имеет тип проводимости, соответствующий типу проводимости полупроводниковой подложки и расположен между полупроводниковым слоем типа проводимости, противоположного типу проводимости полупроводниковой подложки и функционально распределенным резистив. ным слоем, омический контакт которого соединен с шиной питающего напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Маслов А.А. и Сахаров О.Н.Синтез диодных функциональных преобраэо=- вателей. М., "Энергия", 1976 с. 24, рис.1-10.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 521825, кл. Q 06 4 7/26, 1976 (прототип) .