包括臨界電流供給器件的金屬絕緣體轉(zhuǎn)變晶體管系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提供了一種金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變(MIT)晶體管系統(tǒng)，其包括MIT臨界電流供給器件，用于允許在MIT晶體管的控制端與輸出端之間發(fā)生MIT，以簡(jiǎn)單方便地驅(qū)動(dòng)MIT晶體管。根據(jù)本發(fā)明的電流供給器提供用于允許在MIT晶體管的控制端與輸出端之間發(fā)生MIT現(xiàn)象的臨界電流。
【專利說(shuō)明】包括臨界電流供給器件的金屬絕緣體轉(zhuǎn)變晶體管系統(tǒng)
[0001]交叉引用的相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本專利申請(qǐng)要求2013年7月5日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)10-2013-0078913，和2013年12月16日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)10-2013-0156332的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]這里所公開的本發(fā)明涉及一種晶體管系統(tǒng)，更具體地，涉及金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變(MIT)晶體管的驅(qū)動(dòng)。

【背景技術(shù)】
[0004]典型地，代表性電子器件之一是具有三個(gè)端子的晶體管。這個(gè)晶體管以半導(dǎo)體特性為基礎(chǔ)工作。
[0005]半導(dǎo)體功率器件被要求有良好的允許大電流流過(guò)的特性。但是，盡管沒有大電流流過(guò)也可能會(huì)產(chǎn)生很大熱量。當(dāng)一個(gè)晶體管的尺寸變小至納米尺寸水平時(shí)，短溝道效應(yīng)出現(xiàn)，并且使得它很難作為晶體管工作。因此，已經(jīng)越來(lái)越多地需求超過(guò)這個(gè)電子器件的局限性的器件，并且許多研究者集中其所有努力研究超過(guò)所述局限性的器件。
[0006]克服所述局限性的原則之一是MIT原則。MIT晶體管不使用場(chǎng)效應(yīng)但使用空穴驅(qū)動(dòng)MIT現(xiàn)象，這被公開在韓國(guó)專利申請(qǐng)公開N0.2012-0073002和文章“AppliedPhysics Letters 103,1735-1 (2013) ；http//scitat1n.aip.0rg/content/aip/journal/apl/103/17/10.1063/L 4826223”中。但是，必須提供臨界電流以允許該MIT現(xiàn)象發(fā)生。
[0007]因此，簡(jiǎn)單地供給臨界電流的技術(shù)是必要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種電流供給器，其提供允許在MIT晶體管中發(fā)生MIT現(xiàn)象所需的臨界電流，以簡(jiǎn)單方便地驅(qū)動(dòng)MIT晶體管。
[0009]本發(fā)明還提供了一種MIT晶體管系統(tǒng)，其能夠平穩(wěn)地驅(qū)動(dòng)MIT晶體管。
[0010]本發(fā)明實(shí)施例提供金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變(MIT)晶體管系統(tǒng)，包括:MIT晶體管；和電流供給器，其提供用于允許在該MIT晶體管的控制端和輸出端之間發(fā)生MIT現(xiàn)象的臨界電流。
[0011]在一些實(shí)施例中，電流供給器可以包括晶體管，其接收脈沖輸入信號(hào)，并產(chǎn)生臨界電流。
[0012]在其他實(shí)施例中，晶體管可以包括NPN雙極型晶體管，其具有接收脈沖輸入信號(hào)的基極、連接到該MIT晶體管的輸入端的集電極、以及連接到該MIT晶體管的控制端的發(fā)射極。
[0013]仍在其它實(shí)施例中，晶體管可以包括PNP雙極型晶體管，其具有接收脈中輸入信號(hào)的基極、連接到該MIT晶體管的輸入端的發(fā)射極、以及連接到該MIT晶體管的控制端的集電極。
[0014]還在其他實(shí)施例中，晶體管可以包括PNP雙極型晶體管，其具有接收脈沖輸入信號(hào)的基極、連接到該MIT晶體管的控制端的發(fā)射極、以及接地的集電極。
[0015]又在其它實(shí)施例中，晶體管可以包括NPN雙極型晶體管，其具有接收脈沖輸入信號(hào)的基極、連接到該MIT晶體管的控制端的集電極、以及接地的發(fā)射極。
[0016]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，晶體管可以包括N型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其具有接收脈沖輸入信號(hào)的柵極、連接到該MIT晶體管的輸入端的漏極、以及連接到該MIT晶體管的控制端的源極。
[0017]仍在進(jìn)一步的實(shí)施例中，晶體管可以包括N型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其具有接收脈沖輸入信號(hào)的柵極、連接到該MIT晶體管的控制端的漏極、以及接地的源極。
[0018]還在進(jìn)一步的實(shí)施例中，晶體管可以包括P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其具有接收脈沖輸入信號(hào)的柵極、連接到該MIT晶體管的輸入端的源極、以及連接到該MIT晶體管的控制端的漏極。
[0019]又在進(jìn)一步的實(shí)施例中，晶體管可以包括P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其具有接收脈沖輸入信號(hào)的柵極、連接到該MIT晶體管的控制端的源極、以及接地的漏極。
[0020]在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，電流供給器可以將在變壓器的次級(jí)線圈上感應(yīng)的功率供給到MIT晶體管的控制端。
[0021]仍在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，該MIT晶體管可包括正向有源模式雙極型晶體管作為電流器件，該正向有源模式雙極型晶體管在施加臨界電流時(shí)、操作在為MIT現(xiàn)象的負(fù)差分電阻(NDR)模式下。
[0022]還在更進(jìn)一步實(shí)施例中，該MIT晶體管可包括反向活動(dòng)模式雙極型晶體管作為電流器件，該反向活動(dòng)模式雙極型晶體管在施加臨界電流時(shí)、操作在為MIT現(xiàn)象的NDR模式下。
[0023]又在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，該MIT晶體管可以工作在NDR模式下。
[0024]仍又在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，電流供給器和MIT晶體管可以用單片的方法制造在單個(gè)的同一襯底上，或電流供給器和MIT晶體管被制造在相同封裝中。
[0025]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，MIT晶體管系統(tǒng)包括:MIT晶體管，其具有輸入端、輸出端和控制端，并且其中允許MIT發(fā)生；以及電流供給器，連接在MIT晶體管的輸入端和控制端之間，并且當(dāng)輸入端和輸出端連接在電源電壓和地電壓之間時(shí)，接收輸入信號(hào)，并允許在控制端和輸出端之間發(fā)生MIT現(xiàn)象。
[0026]仍在本發(fā)明其他實(shí)施例中，MIT晶體管系統(tǒng)的操作方法包括:將輸入和輸出負(fù)載連接到具有輸入端、輸出端和控制端的MIT晶體管，以及其中允許MIT發(fā)生；接收輸入信號(hào)；并通過(guò)使用輸入信號(hào)產(chǎn)生用于允許在控制端和輸出端之間發(fā)生MIT現(xiàn)象的臨界電流。
[0027]在一些實(shí)施例中，臨界電流可以是該輸入信號(hào)以脈沖的形式被放大。
[0028]還在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，MIT晶體管系統(tǒng)包括:第一MIT晶體管，具有輸入端、輸出端和控制端，并且允許MIT發(fā)生；第二 MIT晶體管，具有輸入端、輸出端和控制端，并且允許MIT發(fā)生；變壓器，連接在所述第一和第二 MIT晶體管之間；脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生脈沖型的信號(hào)；以及放大器，用于放大所述信號(hào)并將該放大信號(hào)施加至所述第一 MIT晶體管的控制端。
[0029]在一些實(shí)施例中，變壓器可連接在第一 MIT晶體管的輸入端和第二 MIT晶體管的控制端之間，或者連接在所述第一 MIT晶體管的輸出端和第二 MIT的控制端之間。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]包括附圖以提供本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且附圖被并入并構(gòu)成說(shuō)明書的一部分。附圖示出了本發(fā)明示例性的實(shí)施例，并與說(shuō)明書一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。在附圖中:
[0031]圖1示出的MIT晶體管符號(hào)和端子的定義；
[0032]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的MIT晶體管系統(tǒng)的電路圖；
[0033]圖3根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的MIT晶體管系統(tǒng)的電路圖；
[0034]圖4是根據(jù)圖2的雙端效果的特性波形圖；
[0035]圖5是根據(jù)圖2的三端效果的特征波形圖；
[0036]圖6是根據(jù)圖3的特征波形圖；
[0037]圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的MIT晶體管系統(tǒng)的電路圖；
[0038]圖8是根據(jù)圖7的特征波形圖；
[0039]圖9是根據(jù)圖3的第一改進(jìn)實(shí)施例的MIT晶體管系統(tǒng)的電路圖；
[0040]圖10是根據(jù)圖9的特征波形圖；
[0041]圖11是根據(jù)圖3的第二改進(jìn)實(shí)施例的MIT晶體管系統(tǒng)的電路圖；
[0042]圖12是根據(jù)圖11的特征波形圖；
[0043]圖13是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的MIT晶體管系統(tǒng)的電路圖；
[0044]圖14是出現(xiàn)在圖13的第一和第二示波器上的特征波形；
[0045]圖15是出現(xiàn)在圖13的第三和第四示波器上的特征波形；
[0046]圖16是當(dāng)MITRl和2在圖13的正向模式工作時(shí)、第一和第二示波器中出現(xiàn)的特征波形圖；
[0047]圖17是當(dāng)MITRl和2在圖13的正向模式工作時(shí)、第三和第四示波器中出現(xiàn)的特征波形圖；
[0048]圖18是根據(jù)圖13的改進(jìn)實(shí)施例的MIT晶體管系統(tǒng)的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0049]在下文中參照附圖更詳細(xì)的地說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以體現(xiàn)為不同的形式，并且不應(yīng)被理解為限于這里所闡述的實(shí)施例。相反，提供實(shí)施例使得本公開將是徹底和完整的，并全面地將本發(fā)明的范圍傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
[0050]在本發(fā)明中，如果某器件或線路被描述為連接到目標(biāo)器件塊，它們不僅直接連接到目標(biāo)器件塊，而且還通過(guò)任何其他器件的器件連接到目標(biāo)器件塊。
[0051]另外，每個(gè)附圖中提供的相同或相似的標(biāo)號(hào)表示相同或相似的組件。在一些附圖中，器件和線路之間的連接關(guān)系也僅僅是為顯示技術(shù)思想的有效說(shuō)明，因此，可以進(jìn)一步提供其他器件或電路塊。
[0052]本文所闡述的示例性實(shí)施例可包括其互補(bǔ)的實(shí)施例，并且可以注意到，金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變(MIT)晶體管的一般操作可以被省略，以免混淆發(fā)明構(gòu)思的實(shí)質(zhì)點(diǎn)。
[0053]在下文中，將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
[0054]圖1示出了 MIT晶體管的符號(hào)和端子的定義。
[0055]圖1示出了 MIT晶體管10。這種三端器件被稱為t-開關(guān)或MIT晶體管。MIT晶體管也被縮寫為MITR。
[0056]圖1的MIT晶體管10與半導(dǎo)體晶體管不同，該MIT晶體管10包括入口 1、出口 O以及控制C三個(gè)端子。這里，入口用作輸入端，出口用作輸出端，并且控制用作控制端。
[0057]當(dāng)電流流過(guò)MIT晶體管10的端子C時(shí)，在控制端(端子C)和輸出端之間發(fā)生MIT現(xiàn)象，然后由于MIT現(xiàn)象大電流從輸入端(端子I)流至輸出端(端子O)。
[0058]被導(dǎo)通時(shí)出現(xiàn)不連續(xù)的跳躍現(xiàn)象的MIT晶體管10是通過(guò)使用絕緣體(或半導(dǎo)體)_金屬轉(zhuǎn)變(MIT)現(xiàn)象在絕緣體和金屬之間切換的器件。
[0059]當(dāng)MIT現(xiàn)象在MIT晶體管10的控制端和輸出端之間發(fā)生時(shí)，摻雜到控制層空穴的濃度大約需要為n。= (0.25/a。)3。這里，a。表示氫原子的玻爾(Bohr)半徑。典型地，nc?IXlO1W30包括約η。個(gè)空穴的電流應(yīng)該流過(guò)。該電流被稱為臨界電流I&itieal current,其為流經(jīng)半導(dǎo)體的最大電流。因此，有必要提供臨界電流來(lái)驅(qū)動(dòng)MIT晶體管10。
[0060]在本發(fā)明的實(shí)施例中，如圖2、3、7、9、11和13中所示實(shí)現(xiàn)用于提供臨界電流的電流供給器。圖2中，NPN雙極型晶體管被實(shí)現(xiàn)為電流供給器，并在圖3，N型場(chǎng)效應(yīng)晶體管被實(shí)現(xiàn)為電流供給器。
[0061]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的MIT晶體管系統(tǒng)的電路圖。
[0062]參考圖2，MIT晶體管系統(tǒng)包括MIT晶體管10和電流供給器20，其為在MIT晶體管10的控制端和輸出端之間發(fā)生的MIT現(xiàn)象提供臨界電流。
[0063]這里，電流供給器20被實(shí)現(xiàn)為用于接收脈沖輸入并產(chǎn)生臨界電流的雙極型晶體管。
[0064]也就是說(shuō)，雙極型晶體管用基極B接收脈沖輸入。集電極C連接到該MIT晶體管10的輸入端I并且發(fā)射極E連接到MIT晶體管10的控制端C。
[0065]該MIT晶體管10的輸入端I通過(guò)連接在節(jié)點(diǎn)nl和n2之間的第一負(fù)載被連接到電源電壓Vcc，并且該MIT晶體管10的輸出端O通過(guò)連接在節(jié)點(diǎn)n3和n4之間的第二負(fù)載被連接到接地電壓Vss。
[0066]在圖2中，雖然雙極型NPN晶體管被用作用于使該MIT晶體管10的控制端C和輸出端O之間產(chǎn)生MIT的臨界電流供給器件，也可以使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管，如圖3所示。
[0067]電流供給器20也可以通過(guò)使用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)。
[0068]最后，該MIT晶體管10可以由用于供給臨界電流的器件或任意器件來(lái)驅(qū)動(dòng)。
[0069]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)包括兩個(gè)或多個(gè)器件。例如，圖2或圖3的系統(tǒng)包括兩個(gè)或更多器件(臨界電流供給器件和MIT晶體管)，因此它被稱為一個(gè)系統(tǒng)。
[0070]此外，作為電流供給晶體管的雙極型晶體管或場(chǎng)效應(yīng)晶體管可以在一個(gè)具有MIT晶體管的基片上制造成單片集成電路。此外，示于圖2的兩個(gè)晶體管可以被制造成一個(gè)包裝封裝。
[0071]另外，電流供給晶體管和MIT晶體管可被包括在集成電路中，如現(xiàn)有的微處理器、存儲(chǔ)器、或功率器件，例如絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。
[0072]圖3是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的MIT晶體管系統(tǒng)的電路圖。
[0073]在圖3中，電流供給器被實(shí)現(xiàn)為金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，其與圖2不同。也就是說(shuō)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管22被用作用于提供臨界電流至MIT晶體管10的控制端C的器件，以便在MIT晶體管10的控制端C和輸出端O之間發(fā)生MIT現(xiàn)象。
[0074]圖4是根據(jù)圖2的雙端效果的特征波形圖。
[0075]圖4的測(cè)量條件為V_tMl = 2V，Vinlet = 0V,負(fù)載I = 0，和負(fù)載2 = 1W。在該圖中，橫軸表不時(shí)間，并且縱軸表不從系統(tǒng)輸出的電壓。
[0076]圖5是根據(jù)圖2的三端效果的特征波形圖。
[0077]類似地,在圖中，橫軸表不時(shí)間和縱軸表不從系統(tǒng)輸出的電壓。
[0078]當(dāng)圖2的NPN晶體管20被用作電流供給器以供給臨界電流時(shí)，500kHz的輸入脈沖被提供給NPN晶體管20的基極。測(cè)量條件除入口電壓Vinlet = 7V外其它與圖4相同。
[0079]由于圖5的測(cè)量結(jié)果波形示出了三端MIT晶體管的特性，因此可知該NPN晶體管20充分發(fā)揮作為電流供給器的作用。
[0080]再次參考圖2做詳細(xì)說(shuō)明，為了使MIT晶體管的控制端與輸出端之間發(fā)生MIT現(xiàn)象，莫特標(biāo)準(zhǔn)n。= IXlO18cnT3的空穴的臨界電流需要從控制端流到輸出端。為了實(shí)現(xiàn)此，用于臨界電流供給的NPN晶體管20(2Ν3904)如圖2所示連接，并且小電流的脈沖信號(hào)被施加到的電流供給晶體管20的基極端。然后，由于電流供給晶體管20的放大，比施加的電流更大的電流從集電極C流至發(fā)射極Ε，并被提供給MIT晶體管10的控制端。因此，在MIT晶體管10的控制端和輸出端之間發(fā)生ΜΙΤ，并允許大電流從輸入端流入輸出端。這里，該MIT晶體管10是通過(guò)以反向活動(dòng)模式連接晶體管(如2Ν3904)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如2Ν3904的晶體管被實(shí)現(xiàn)為MIT晶體管的原因是因?yàn)楦鶕?jù)反向活動(dòng)模式連接的2Ν3904的操作與MIT晶體管10的操作相同的。
[0081]圖2中采用的晶體管是2個(gè)2Ν3904晶體管。其中之一被連接在正向活動(dòng)模式下用于臨界電流供給，并且另一個(gè)被連接在反向活動(dòng)模式下用作MIT晶體管。
[0082]在圖2的系統(tǒng)中，首先，為了觀察在MIT晶體管10中的MIT現(xiàn)象，在以下條件下執(zhí)行測(cè)量:500KHz、V_tMl = 2V, Vlnlet = 0V、負(fù)載I = O、負(fù)載2 = 1W。這里，由于在輸入端的電壓為0，系統(tǒng)實(shí)際操作為雙端MIT器件。圖4示出這一點(diǎn)。圖4中波形的頂部是在控制端測(cè)得的信號(hào)。在這種情況下，單個(gè)峰值的幅度約為1.5V。波形的底部是在輸出端測(cè)得的信號(hào)。在這種情況下，信號(hào)峰值的幅度是0.3V。在輸出端測(cè)得的信號(hào)對(duì)應(yīng)于電流，因?yàn)榈诙?fù)載的電阻為I歐姆。
[0083]MIT現(xiàn)象發(fā)生在控制信號(hào)急劇上升的峰值部分，然后電壓瞬間下降，這是由于發(fā)生負(fù)差分電阻(NDR)現(xiàn)象，即電流恰在發(fā)生MIT和電阻減小之后被限制。峰值和NDR現(xiàn)象是表明發(fā)生MIT的證據(jù)。當(dāng)峰值出現(xiàn)時(shí)，底部信號(hào)也在圖4示出小峰。這時(shí)的電流是約0.3Α的MIT電流。
[0084]根據(jù)上述的條件，當(dāng)施加入口電壓Vinlet = 7V時(shí)，圖2的系統(tǒng)用作正常的三端器件。即，它作為正常MIT晶體管工作。在圖5中的頂部信號(hào)增加至2V和較下部的信號(hào)增大到IV。IV信號(hào)的底部對(duì)應(yīng)于IA的電流，由于負(fù)載2的電阻是I歐姆。因此，可利用控制端的脈沖信號(hào)來(lái)控制較大的電流。因此，如圖5中所示，圖2的實(shí)驗(yàn)示出臨界電流供給器件運(yùn)行良好，并且MIT晶體管正常工作。
[0085]圖6是根據(jù)圖3的特征波形圖。
[0086]在該圖中，橫軸表不時(shí)間，縱軸表不從圖3的系統(tǒng)輸出的電壓。
[0087]在如下的情況下獲得圖6的測(cè)量結(jié)果，場(chǎng)效應(yīng)晶體管22 (如IRF640)被用作電流供給器來(lái)提供臨界電流，并且晶體管(如2N3904)被用作MIT晶體管10。
[0088]圖6的測(cè)量條件是10kHz和2V的脈沖信號(hào)被施加到IFR640的柵極、并且Vinlet =7V。該測(cè)量結(jié)果表明，該供給晶體管22正常工作并且MIT晶體管10正常工作。當(dāng)在場(chǎng)效應(yīng)晶體管用作電流供給晶體管時(shí)，電流消耗小于雙極型晶體管的電流消耗。即使在圖3中，MIT晶體管10通過(guò)在反向活動(dòng)模式下連接2N3904晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0089]圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的MIT晶體管系統(tǒng)的電路圖。
[0090]在圖7中，MIT晶體管10是通過(guò)以反向活動(dòng)模式連接PNP 2N3906晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且電流供給器23以正向活動(dòng)模式連接PNP 2N3906晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0091]也就是說(shuō)，2N3906，這是一個(gè)臨界電流供給晶體管，其在正向活動(dòng)模式下連接作為一般的晶體管。在這種情況下，臨界電流供給晶體管23的發(fā)射極被連接到MIT晶體管10的控制端。圖7中，參考符號(hào)2表不函數(shù)發(fā)生器,其產(chǎn)生10kHz的輸入脈沖；參考符號(hào)4表示示波器或監(jiān)視器，其測(cè)量施加到MIT晶體管10的控制端的信號(hào)。
[0092]圖8是根據(jù)圖7的特征波形圖。
[0093]圖8示出了根據(jù)圖7的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在該圖中，橫軸表示時(shí)間，縱軸表不從該系統(tǒng)輸出的電壓。
[0094]來(lái)自函數(shù)發(fā)生器的輸入信號(hào)是100kHz、3V的信號(hào)，以及1.5V和最后6V的偏移量。在輸入端的輸入電源電壓為4V。左軸的V_tMl_input (V)是在MIT晶體管10的控制端測(cè)量的信號(hào)。信號(hào)中的峰值意味著NDR現(xiàn)象。MIT發(fā)生時(shí)該NDR發(fā)生，其是MIT的證據(jù)。右軸表示在輸出端測(cè)得的信號(hào)。在這種情況下，電流大約是0.3A。
[0095]如圖8確認(rèn)，可以看出，圖7的系統(tǒng)作為產(chǎn)生MIT現(xiàn)象的電路工作。
[0096]圖9是根據(jù)圖3的第一改進(jìn)實(shí)施例的MIT晶體管系統(tǒng)的電路圖。
[0097]參考圖9，以反向活動(dòng)模式連接的PNP 2N3906晶體管被用作MIT晶體管10。作為用于臨界電流供給的電流供給器，使用兩個(gè)N型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。圖9的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類似于圖3的，除了使用PNP 2N3906作為MIT晶體管10外。
[0098]圖10是根據(jù)圖9的特征波形圖。
[0099]該圖中，橫軸表不時(shí)間，并且縱軸表不從該系統(tǒng)輸出的電壓。
[0100]在圖10中，左側(cè)軸顯示NDR信號(hào)的峰值作為控制端的輸入電壓。右軸是在輸出端測(cè)得的輸出信號(hào)，還示出了 NDR信號(hào)的峰值。IV的峰值表示用于I歐姆電阻的對(duì)應(yīng)于IA的電流。
[0101]圖11是根據(jù)圖3的第二改進(jìn)實(shí)施例的MIT晶體管系統(tǒng)的電路圖。
[0102]圖11具有與圖3相似的系統(tǒng)配置，不同之處在于臨界電流供給晶體管26被形成為P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管作為電流供給器。
[0103]圖12是根據(jù)圖11的特征波形圖；
[0104]該圖中，橫軸表示時(shí)間，且縱軸表示從該系統(tǒng)輸出的電壓。即使當(dāng)使用P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，NDR峰也可以在圖12類似的其他數(shù)據(jù)中看出。在這種情況下，由于從輸出端的輸出得到約0.8V，因此對(duì)于I歐姆的電阻流過(guò)0.8A的電流。
[0105]圖13是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的MIT晶體管系統(tǒng)的電路圖。
[0106]圖13示出了采用開關(guān)電源作為電流供給器的系統(tǒng)。開關(guān)電源包括MIT晶體管(MITRl) 10和開關(guān)變壓器6。
[0107]MIT晶體管(MITRl) 10作為開關(guān)晶體管。
[0108]在變壓器6的二次線圈中產(chǎn)生的交流電流被施加到MIT晶體管11的控制端。
[0109]MIT晶體管(MITRl) 10的開關(guān)速度是100kHz。使用高頻率操作的變壓器6，其容量為在1V和10kHz下流過(guò)1A。首先，MIT晶體管(MITRl) 10的開關(guān)操作是通過(guò)如下操作實(shí)現(xiàn)的在函數(shù)發(fā)生器I中產(chǎn)生10kHz方波、并且將由放大器2放大后的臨界電流供給到控制端。在這種情況下，波形由示波器I和2測(cè)量。測(cè)量結(jié)果示于圖14。在示波器I中測(cè)量的峰是表明MIT現(xiàn)象(NDR)發(fā)生的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。該NDR是MIT的一個(gè)現(xiàn)象，是負(fù)差分電阻的縮寫。放大器2可以實(shí)現(xiàn)為具有非反相運(yùn)算放大器，并且具有約100倍的放大因子。
[0110]感應(yīng)到變壓器6的二次線圈中的電流對(duì)應(yīng)于用于該MIT晶體管的臨界電流的幅度。該感應(yīng)電流被輸入到MITR211的控制端。根據(jù)MITR211工作的實(shí)驗(yàn)結(jié)果由圖15所示的示波器3和4測(cè)得。
[0111]如示波器3和4所示，峰(NDR現(xiàn)象)是指MIT的發(fā)生(參見圖15)。流過(guò)MITR211輸出端的電流約為300mA。在這種情況下，電阻器Rl的電阻值是I歐姆，并在示波器4上的數(shù)據(jù)是出現(xiàn)在輸出端和電阻器Rl的連接點(diǎn)上的數(shù)據(jù)。如通過(guò)圖14和15所知，MIT臨界電流可以從圖13中的電源提供。
[0112]圖14是出現(xiàn)在圖13的示波器I和2的特征波形圖。放大器2的輸出出現(xiàn)在示波器I (圖14中的頂部波形)，并且在變壓器6和MIT晶體管(MITRl) 10的輸入端之間的信號(hào)出現(xiàn)在示波器2(圖14的底部)。如示波器I所示，當(dāng)電流供給器在10kHz工作時(shí)，MIT晶體管10的輸入端上所示的峰示出了在MITRl 10中發(fā)生了 MIT現(xiàn)象。
[0113]此外，圖15是一個(gè)特征波形圖，其出現(xiàn)在圖13中的示波器3和4中。如圖15的頂部波形所示，在變壓器6的次級(jí)繞組感應(yīng)的電流通過(guò)示波器3示出。感應(yīng)電流是臨界電流并且施加到MIT晶體管11的控制端，以允許在MIT晶體管11中發(fā)生MIT現(xiàn)象。如圖15的底部波形所示，在MIT晶體管11的輸出端得到的電流通過(guò)示波器4觀察到。通過(guò)圖15測(cè)量的波形的峰值示出了代表在MIT晶體管11中發(fā)生MIT現(xiàn)象的證據(jù)。
[0114]在圖14和圖15的圖中，橫軸表不時(shí)間，縱軸表不從系統(tǒng)輸出的電壓。
[0115]圖16是當(dāng)MITRl和MITR2以圖13的正向活動(dòng)模式操作時(shí)、出現(xiàn)在示波器I和2上的特征波形圖，并通過(guò)此，觀測(cè)到NDR峰。
[0116]圖17是當(dāng)MITRl和MITR2在圖13的正向活動(dòng)模式工作時(shí)、在示波器3和4出現(xiàn)的特征波形圖，并通過(guò)此，NDR峰被觀測(cè)到。圖16和17的結(jié)果示出了 MIT晶體管在雙極型晶體管的正向活動(dòng)模式下也工作的證據(jù)。
[0117]類似地,在圖16和17中，橫軸表不時(shí)間，縱軸表不從該系統(tǒng)輸出的電壓。
[0118]圖18是圖13的一個(gè)改進(jìn)實(shí)施例，并示出了其中MITRl 10的輸出端O被連接到變壓器6的初級(jí)線圈的結(jié)構(gòu)。這可能比圖13的情況更為有效，因?yàn)槭褂昧嗽趫D13流入MITRl10的控制端C的電流。
[0119]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，由于能夠提供必要的臨界電流以允許在MIT晶體管中發(fā)生MIT現(xiàn)象的電流供給器被簡(jiǎn)單有效地提供，因此該MIT晶體管的平穩(wěn)運(yùn)行是可能的。
[0120]在說(shuō)明書中，電流供給器被描述為晶體管、或者組合晶體管和變壓器的類型，但電流供給器的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)可以在不脫離本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思的情況下通過(guò)修改或調(diào)整圖中的電路配置而不同。
[0121]上述公開的主題應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的，而不是限制性的，并且所附權(quán)利要求意在覆蓋所有這樣的修改、增強(qiáng)和其他實(shí)施例，其落入本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神和范圍內(nèi)。因此，在法律允許的最大程度上，本發(fā)明的范圍是由下面權(quán)利要求及其等同物的最寬可允許解釋來(lái)確定，并且不會(huì)被前面的詳細(xì)描述約束或限制。
【權(quán)利要求】
1.一種金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變(MIT)晶體管系統(tǒng)，包括: MIT晶體管；和 電流供給器，其被配置為提供用于允許在MIT晶體管的控制端與輸出端之間發(fā)生MIT現(xiàn)象的臨界電流。
2.如權(quán)利要求1所述的MIT晶體管系統(tǒng)，其中，所述電流供給器包括用于接收脈沖輸入信號(hào)以產(chǎn)生臨界電流的晶體管。
3.如權(quán)利要求2所述的MIT晶體管系統(tǒng)，其中，所述晶體管包括NPN雙極型晶體管，該NPN雙極型晶體管具有接收脈沖輸入信號(hào)的基極、與所述MIT晶體管的輸入端連接的集電極、以及連接到所述MIT晶體管的控制端的發(fā)射極。
4.如權(quán)利要求2所述的MIT晶體管系統(tǒng)，其中，所述晶體管包括PNP雙極型晶體管，該P(yáng)NP雙極型晶體管具有接收脈沖輸入信號(hào)的基極、與所述MIT晶體管的輸入端連接的發(fā)射極，以及與該MIT晶體管的控制端連接的集電極。
5.如權(quán)利要求2所述的MIT晶體管系統(tǒng)，其中，所述晶體管包括PNP雙極型晶體管，該P(yáng)NP雙極型晶體管具有接收脈沖輸入信號(hào)的基極、連接到所述MIT晶體管的控制端的發(fā)射極、以及接地的集電極。
6.如權(quán)利要求2所述的MIT晶體管系統(tǒng)，其中，所述晶體管包括NPN雙極型晶體管，該NPN雙極型晶體管具有接收脈沖輸入信號(hào)的基極、連接到該MIT晶體管的控制端的集電極、以及接地的發(fā)射極。
7.如權(quán)利要求2所述的MIT晶體管系統(tǒng)，其中，所述晶體管包括N型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該N型場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有接收脈沖輸入信號(hào)的柵極、連接到所述MIT晶體管的輸入端的漏極、以及連接到所述MIT晶體管的控制端的源極。
8.如權(quán)利要求2所述的MIT晶體管系統(tǒng)，其中，所述晶體管包括N型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該N型場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有接收脈沖輸入信號(hào)的柵極、連接到所述MIT晶體管的控制端的漏極、以及接地的源極。
9.如權(quán)利要求2所述的MIT晶體管系統(tǒng)，其中，所述晶體管包括P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該P(yáng)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有接收脈沖輸入信號(hào)的柵極、連接到所述MIT晶體管的輸入端的源極、以及連接到所述MIT晶體管的控制端的漏極。
10.如權(quán)利要求2所述的MIT晶體管系統(tǒng)，其中，所述晶體管包括P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該P(yáng)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有接收脈沖輸入信號(hào)的柵極、連接到所述MIT晶體管的控制端的源極、以及接地的漏極。
11.如權(quán)利要求1所述的MIT晶體管系統(tǒng)，其中，所述電流供給器將在變壓器的次級(jí)線圈上感應(yīng)的功率供給到MIT晶體管的控制端。
12.如權(quán)利要求1所述的MIT晶體管系統(tǒng)，其中，所述MIT晶體管包括作為電流器件的正向活動(dòng)模式雙極型晶體管，該正向活動(dòng)模式雙極型晶體管在施加臨界電流時(shí)、以作為MIT現(xiàn)象的負(fù)差分電阻(NDR)模式操作。
13.如權(quán)利要求1所述的MIT晶體管系統(tǒng)，其中，所述MIT晶體管包括為作為電流器件的反向活動(dòng)模式雙極型晶體管，該反向活動(dòng)模式雙極型晶體管在施加臨界電流時(shí)、以作為MIT現(xiàn)象的NDR模式操作。
14.如權(quán)利要求1所述的MIT晶體管系統(tǒng)，其中，所述MIT晶體管操作在NDR模式。
15.如權(quán)利要求1所述的MIT晶體管系統(tǒng)，其中，所述電流供給器和MIT晶體管通過(guò)單片方法制造在單個(gè)的同一襯底上，或者所述電流供給器和MIT晶體管被制造在相同封裝中。
16.—種MIT晶體管系統(tǒng)，包括: MIT晶體管，具有輸入端、輸出端和控制端，并且允許其中發(fā)生MIT ;和電流供給器，連接在MIT晶體管的輸入端和控制端之間，并且當(dāng)輸入端和輸出端連接在電源電壓和接地電壓之間時(shí)，接收輸入信號(hào)，并允許在控制端和輸出端之間發(fā)生MIT現(xiàn)象。
17.—種MIT晶體管系統(tǒng)的操作方法，包括: 將MIT晶體管連接至輸入和輸出的負(fù)載，該MIT晶體管具有輸入端、輸出端和控制端，并且允許其中發(fā)生MIT ； 接收輸入信號(hào)；和 通過(guò)使用輸入信號(hào)產(chǎn)生用于允許在控制端和輸出端之間發(fā)生MIT現(xiàn)象的臨界電流。
18.如權(quán)利要求17所述的操作方法，其中，所述臨界電流是該輸入信號(hào)以脈沖的形式被放大。
19.一種MIT晶體管系統(tǒng)，包括: 第一 MIT晶體管，具有輸入端、輸出端和控制端，并且允許發(fā)生MIT ； 第二 MIT晶體管，具有輸入端、輸出端和控制端，并且允許發(fā)生MIT ； 變壓器，連接在所述第一 MIT晶體管和所述第二 MIT晶體管之間； 脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生脈沖類型的信號(hào)；以及 放大器，用于放大所述信號(hào)并將所放大的信號(hào)施加至所述第一 MIT晶體管的控制端。
20.如權(quán)利要求19所述的MIT晶體管系統(tǒng)，其中，所述變壓器連接在第一MIT晶體管的輸入端和第二 MIT晶體管的控制端之間，或者連接在所述第一 MIT晶體管的輸出端和所述第二 MIT的控制端之間。
【文檔編號(hào)】H03K17/30GK104283535SQ201410409219
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月5日
【發(fā)明者】金鉉卓 申請(qǐng)人:韓國(guó)電子通信研究院