Brevet FR2077368A1 — publié le 19711022

La présente invention concerne un nouveau type de circuit de transistor à effet de champ, ci-après désigné par l'abréviation usuelle de "FET". Plus particulièrement, elle concerne un circuit à FET dans lequel une impulsion de sortie peut 6tre obtenue au drain au FET en réponse a une impulsion d'en-5 trée à la source de FET, indépendamment de la présence ou de l'absence d'un signal distinct appliqué â la porte de FET. Il y a quelques situations dans lesquelles il est souhaitable d'obtenir une impulsion de sortie, au drain de FET en réponse à une impulsion d'entrée à la source de FET, indépendamment de la présence ou de l'absence d'un signal 10 distinct appliqué à la porte de FET. Par exemple, dans quelques applications, il est à la fois souhaitable de charger un condensateur par 'intermédiaire d'un FET par une impulsion, puis de décharger ou de ne pas décharger le condensateur à travers le mime FET après la fin de l'impulsion selon la présence ou l'absence d'un signal distinct à la porte FET. Des circuits FET classiques 15 ne sont pâs capables de réaliser ces fonctions avec l'utilisation d'un FET unique. En conséquence, un objet de l'invention est de réaliser un circuit pour produire une impulsion de sortie au drain d'un FET, indépendamment de la présence ou de l'absence d'un signal distinct à la porte du FET, en réponse 20 à une impulsion appliquée à la source du FET. Un autre objet de l'invention est de proposer un circuit à FET pour appliquer une charge à un condensateur, indépendamment de la présence ou de l'absence d'un signal distinct à la porte du FET, en réponse à une impulsion appliquée à la source du FET, puis de décharger ou de ne pas décharger le 25 condensateur à travers le même FET selon la présence d'un signal distinct à cette porte. Un autre objet de l'invention est de proposer un circuit à FET dans lequel le potentiel a une porte du FET peut Stre modifié en réponse à une variation de potentiel à la source du FET, mais qui ne permet pas un passage 30 du courant direct de la porte à la source du FET. La réalisation de ces objets est obtenu dans un circuit FET comportant un condensateur reliant l'électrode de la porte et l'électrode de source d'un FET. Il est prévu des moyens pour appliquer une impulsion suffisante à l'électrode de source du FET et par l'intermédiaire du condensateur à sa 35 porte pour donner une impulsion de sortie à l'électrode de drain du FET. Une telle impulsion de sortie peut être obtenue en l'absence de tout signal d'entrée supplémentaire à la porte du FET. Le procédé unique de fonctionnement du circuit de la présente invention est particulièrement adapté pour charger un condensateur connecté au drain 40 du FET, puis de décharger ou de ne pas décharger le condensateur à travers 70 47133 2 2077368 le même FET, selon la présence ou l'absence d'un signal de commande à la porte du FET. Cependant, ce procédé unique de fonctionnement d'un FET présente un intérêt dans une grande variété d'applications de circuit. D'autres objets, caractéristiques Bt avantages de la présente invention 5 ressortiront mieux de l'exposé qui suit, fait en référence aux dessins annexés à ce texte, qui représentent un mode de réalisation préféré de celle-ci. La figure 1 est un schéma synoptique d'un circuit conforme à la présente inventionj La figure 2 est un diagramme schématique d'une cellule isolée d'emmaga-10 sinage pour registre à décalage utilisant la présente invention et La figure 3 est une coupe d'un circuit intégré selon le circuit représenté dans la figure 2. Revenant maintenant aux dBssins, plus particulièrement è la figure 1, il est représente un circuit conforme à la présente invention. Dans la discus-15 sion suivante, tous les transistors à effet de champ sont supposés Stre de type à canal n. Les transistors à ffet de champ de type à canaux P peuvent Être utilisés, auquel cas la polarité positive des signaux appliqués aux portes de FET dans la discussion suivante devra être opposée. Il est en outre supposé que le circuit fonctionne avec une polarisation du substrat négative, 20 faisant fonctionner le FET suivant le mode "enrichissement". Le FET T1 comprend une source S1, un drain D1 et une porte G1. Le condensateur C1 a son électrode 10 connectée à l'électrode de source S1 du FET T1 et son électrode 12 connectée à l'électrode de porte-C1 du FET T1. La source d'impulsion P est connectée à l'électrode de source S1 par la ligne 14 et par l'intermédiaire 25 du condensateur C1, à la porte G1 du FET T1. La source de signaux 16 est connectée à la porte G1 du FET T1 par la ligne 18. Un circuit de sortie adéquat ou charge 20 est connecté à l'électrode de drain D1 du FET T1 par la ligne 22. En fonctionnement, une impulsion provenant de la source P à envoyer à 30 la sortie 20 est appliquée à l'électrode de source S1 du FET T1. Par couplage capacitif, cette impulsion est aussi appliquée à l'électroded de porte G1 du FET T1. Pour fournir une impulsion de sortie à l'électrode de drain D1 du FET T1, l'impulsion provenant de la source P doit.être d'amplitude suffisante pour excéder le seuil du FET T1, la rendant ainsi conducteur et transmettant 35 l'impulsion par l'intermédiaire du FET à la sortie 20. La figure 2 représente un circuit d'emmagasinage unique d'un registre à décalage qui utilise la présente invention. Comme dans la figure 1, 1b circuit comprend un FET T1 ayant une électrode de source SI, une électrode drain D1 et une Électrode de porte G1. Le condensateur C1 a son électrodB 40 10 connectée à l'électrode de source S1, et son électrode 12.connectée à 70 47133 3 2077368 l'élBctrod8 de porte G1. La source d'impulsion P est connectée a l'électrode de source S1 par la ligne 14. Un second FET 12 a son électrode de source S2 connectée à l'électrode de drain 01 du FET T1. Le condensateur C0 a son électrode 15 connectée à l'électrode de porte G2 du FET T2, et son électrode 5 17 connectée à l'électrode de souice S2 du FET T2. L'électrode de drain D2 du FET T2 est connecté à l'électrode 19 du condensateur C2, l'électrode 21 de C2 étant reliée à la masse. Le terminal d'entrée de données 23 est connecté à l'électrode de porte G1 du FET T1 par la ligne 24, et le terminal de sortie de données 26 est connecté à l'électrode 19 du condensateur C2 par la ligne 10 28. La source d'impulsion d'horloge 0 est connectée à l'électDode de porte G2 du FET T2 par'la ligne 30. Le FET T2 sert comme commutateur entre le FET T1 et le condensateur C2. Le condensateur C2 sert de condensateur d'emmagasinage à la sortie du circuit. Le condensateur C1 sert à la fois comme condensateur d'emmagasinage 15 dans le circuit représenté et comme dispositif de couplage pour fournir la composante alternative du signal appliqué à l'électrode S1 du FET T1 à l'électrode de porte G1 rendant ainsi conducteur le FET T1 en l'absence d'une charge de données sur le condensateur d'emmagasinage C1, La source d'impulsions P fournit des impulsions pour charger le condensateur d'emmagasinage C2 à 20 travers les FET T1 et T2. En fonctionnement, une impulsion provenant de la source P est Ênvoyée à l'électrode de source S1 du FET T1 et, par couplage capacitif par l'intermédiaire du condensateur C1, à l'électrode de porte G1 du FET T1. Le FET T1 est par conséquent conducteur si une charge provenant du condensateur d'emmagasinage C1 ne se trouve pas déjà sur l'électrode de 25 porte G1 du FET T1, permettant à l'impulsion d'être transmise à l'électrode de drain D1. Si une charge provenant du condensateur d'emmagasinage C1 se • trouve sur l'électrode de porte G1 du FET T1, il est déjà conducteur, et l'impulsion provenant de la source P est simplement transmise à travers le FET T1. Le condensateur C0 sert à emmagasiner temporairement l'impulsion 30 provenant de la source P. si l'impulsion provenant de la source P et une impulsion d'horloge provenant de la source d'impulsion d'horloge $ ne se superposent pas. L'impulsion d'horloge provenant de la souice 0 appliquée à la porte G2 du FET T2 rend conducteur le FET T2 et fournit une charge supplémentaire 35 au condensateur C0. Si aucune charge de donnée n'est appliquée du condensateur d'emmagasinage C1 à la porte G1 du FET T1, la charge sur le condensateur CO est envoyée par l'intermédiaire du FET conducteur T2 au condensateur d'emmagasinage C2. Si une charge de donnée est envoyée a la porte G1 du FET T1, provenant du condensateur d'emmagasinage C1, indiquant la présence d'un bit 40 de donnée "l* à l'électrode de porte G1, le FET T1 devient conducteur. BAD ORIGINAL fe. 70 47133 4 2077368 permettant à la charge sur le condensateur CO d'être envoyée par l'intermédiaire du FET T1 à la masse, et permettant.en outre à toute charge se trouvant sur le condensateur d'emmagasinage C2, d'être envoyée à la.masse par l'intermédiaire de des FET T1 et T2. • 5 II apparaît que le circuit de la figure 2 fonctionne comme un inverseur. Les données se trouvant sur l'électrode de porte G1 du FET Tt provenant du condensateur d'emmagasinage C.1 sont enmagasinées sous forjne inversée sur le condensateur d'emmagasinage C2. Si les impulsions provenant de la source P et les impulsions d'horloge 10 provenant de la source d'impulsion d'horloge 0 sont superposées, le condensateur CO peut Être supprimé du circuit de la figure 2, puisqu'il n'est plus alors nécessaire d'y emmagasiner temporairement les impulsions provenant de la source P. La figure 3 représente le circuit de la figure 2 réalisé sous forme 15 intégrée. Il est représenté un substrat semiconducteur 32 comprenant une couche isolante 34 sur sa surface 36. Les électrodes de source et de drain S1 et D1 du FET T1 de la figure 2 sont réalisés par diffusion 36 et 40i respectivement. L'électrode de porte G1 du FET T1 est constituée par la couche de métallisation 42 recouvrant le canal 43 entre les diffusions 38 et 40 20 dans le substrat 32. L'électrode 12 du condensateur C1. est aussi constituée par la couche de métallisation 42. L'autre électrode 10 du condensateur C1 comprend la diffusion 36. Une partie 44 de ia couche d'oxyde 34 entre la couche de métallisation 42 et la diffusion 38 constitue le diélectrique du condensateur C1. La couche de métallisation 42 est connectée au terminal 25 d'entrée 23, et la diffusion 38 est connectée à la source d'impulsion P. En plus de la formation de l'électrode de drain D1 du FET T1, la diffusion 40 constitue aussi l'électrode de source S2 du FET T2 et l'électrode 17 du condensateur CO. L'autre électrode 15 du condensateur C0 est constituée par la partie 46 de la ligne de métallisation 48 qui recouvre la diffusion 30 40. La ligne de métallisation 48 constitue aussi l'électrode de porte G2 du FET T2. La diffusion 50 constitue l'électrode de drain D2 du FET T2. L'électrode 19 du condensateur d'emmagasinage C2 est constituée par la configuration de métallisation 52, qui est reliée à la diffusion 50 par le contact 54. L'autre électrode 21 du condensateur C2 est constituée par 35 la diffusion 58. La configuration de métallisation 52 constitue le terminal de sortie de données 26 à son autre extrémité (non représentée]. Le circuit intégré de la figure 3 peut être constitué par des procédés connus dans l'art.. Par exemple» le procédé de fabrication des circuits intégrés FET décrit d'arts la demande de brevet déposée en France le 4 Décembre 40 1369 sous le n® 6941B64. 70 47133 5 2077368 Il apparaît maintenant qu'on a réussi à réaliser un circuit capable d'atteindre les objets établis. Le circuit, utilisant un dispositif actif unique, produira une impulsion de sortie à un drain d'un FET, indépendamment de la présence ou de l'absence d'un signal distinct appliqué à la porte du 5 FET, sous l'application d'une impulsion directement à une source du FET et par l'intermédiaire d'un condensateur à la porte du FET. Un tel circuit permet, par exemple, à un condensateur connecté au drain du FET d'Stre chargé par l'intermédiaire du FET puis déchargé par l'intermédiaire du même FET ou non déchargé, selon la présence ou l'absence d'un signal 10 distinct à la porte du FET. Le circuit en outre ne permet pas le passage à la source du FET du courant à partir d'un tel signal distinct appliqué à la porte du FET. En conclusion, le circuit ayant un FET unique peut être utilisé pour à la fois charger, puis décharger ou ne pas décharger un condensateur, fonction qui nécessitait jusqu'à présent au moins deux transistors à effet 15 de champ distinct. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur le dessin, les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art peut y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles, 20 sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. 70 47133 6 2077368 REVENDICATIONS 1.- Circuit comprenant un transistor à effet de champ ayant dss électrodes de source, de drain, et de porte, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un condensateur reliant les électrodes de source et de porte et des moyens 5 pour appliquer une impulsion suffisante à l'électrode de source et à l'électrode de porte à travers le condensateur pour donner une impulsion dé sortie à l'électrode de drain, indépendante du signal à l'électrode de porte. 2.- Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend en outre une source de signal couplée à l'électrode de porte du transistor à effet 10 de champ. 3.~- Circuit selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le transistor à effet de champ est un transistor à effet de champ à porte isolée. 4.- Circuit selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'une électrode du condensateur est formée par la métallisation de porte du transistor à eéfet 15 de champ et une autre électrode de ce condensateur est formée par la diffusion • de source du transistor à effet de champ. 5.- Circuit selon l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4 caractérisé en ce qu'il comprend en outre une source d'un signal d'entrée couplée à l'électrode de porte du transistor à effet de champ. 20 6.- Circuit selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5 caractérisé en ce qu'il comprend en outre un second condensateur adapté pour 6tre connecté à l'électrode de drain du transistor § effet de champ. 7.- Circuit selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'une électrode de ce second condensàteur comprend l'électrode de drain du transistor à effet de 25 champ et une seconde électrode comprend une couche de métallisation isolée de cette électrode de drain.