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Transistor
Ein Transistor besteht im allgemeinen aus einem Halbleiterblock mit drei Anschlüssen, dem Emitter, dem Kollektor und der Basis. Es gibt zwei grundlegende Transistortypen, die zur Zeit allgemein ver- wendet werden, u. zw. den Spitzentransistor, bei dem der Emitter- und der Kollektoranschluss gleichrich- tende Punktkontakte sind, und den Schichttransistor, bei dem Emitter oder Kollektor oder beide eine Verbindung zwischen zwei Zonen von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp in dem Halbleiterbloek bilden.
Solche Schichten sind unter der Bezeichnung pn-Schichten bekannt. Die Erfindung betrifft nun einen verbesserten Transistor mit bisher nicht erreichten vorteilhaften Eigenschaften. Es handeltsichdabeium einen Transistor mit einem Körper aus halbleitendem Material, auf welchem eine Basiselektrode und zwei gleichrichtende Elektroden angebracht sind.
Für einen solchen Transistor besteht die Erfindung darin, dass eine im Halbleiterkörper vorhandene Sperrschicht den geometrischen Ort für einen Äquipotentialpunkt der beiden durch die Sperrschicht. getrennten Halbleitergebiete bildet, welcher den Sperrschichtbereich in seiner Längenausdehnung trennt in einen Bereich mit einer Polung des anliegenden Halbleitergebietes bezüglich einer gleichrichtenden Elektrode in Flussrichtung und in einen Bereich mit einer Polung des anliegenden Halbleitergebietes bezüglich derselben gleichrichtenden Elektrode in Sperr-Richtung.
Die wesentlichsten Vorteile des Transistors nach der Erfindung sind die Steuerbarkeit der Kollektorkennlinien und die Entbehrlichkeit der Emittervorspannungsquelle.
Das Halbleitersystem nach der Erfindung stellt fernerhin ein verbessertes Transistorschaltelement mit bistabilen Eigenschaften dar, derart, dass ein sehr geringer Steuerstrom die Halbleitervorrichtung aus einem Zustand niedrigen Kollektorstromes in einen Zustand sehr hohen Kollektorstromes treiben kann, wie man es in ähnlicher Weise bei der Thyratronwirkung hat. Der Transistor nach der Erfindung kann daher auch als Thyratrontransistor bezeichnet werden.
Das erfindungsgemässe Transistorschaltelement hat gegenüber den bekannten Halbleitersystemen auch eine grössere Empfindlichkeit für Wärme- und Lichtstrahlen und zeigt eine definierte Verzögerungzeit zwischen Eingang und Ausgang.
Der Transistor nach der Erfindung weist gewissermassen zwei Halbleitereigenschaften auf, die man sonst nicht im gleichen Aggregat antrifft. Diese Eigenschaften sind die Fähigkeit einer pn-Schicht, dem Fluss von Löchern und Elektrcnen unter dem Einfluss einer Vorspannung entgegenzuwirken oder ihn zu verstärken, was für Steuerzwecke verwendet wird, und die Fähigkeit einer entsprechend formierten Punktkontaktkollektorelektrode, weitere Majoritätsträger auszulösen, die zur Basis fliessen, wenn Minoritätsträger am Punktkontakt ankommen, was für Verstärkungszwecke verwendet wird. Durch diese Eigenschaft eines Punktkontaktkollektors erfolgt eine Stromverstärkung.. Sie wird als Eigenleitungs-Alphagrösse eines Punktkontaktkollektors bezeichnet.
Weitere Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den nachstehend aufgeführten Zeichnungen : Die Erfindung sei nachstehend für einige beispielsweise Ausführungsformen an Hand dieser Zeichnungen näher erläutert :
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Transistors nach der Erfindung ; Fig. 2 ist eine schematische Darstellung des erfindungsgemässen Transistors, der für die Steuerbarkeit der Kollektorkennlinien eingerichtet ist. Fig. 3 zeigt Beispiele für die veränderlichen Kollektorkennliniendieses Transistors.
Fig. 4 ist eine weitere schematische Darstellung des Transistors nach der Erfindung. Mit dieser Darstellung wird die Selbstbildung der Vorspannung gezeigt. Fig. 5 enthält die Kollektorkennlinien eines ge-
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mäss Fig. 4 geschalteten Transistors. Fig. 6 zeigt die Kollektorkennlinien dieses Transistors in der Schaltung nach Fig. 4. Fig. 7 ist eine schematische Darstellung dieses Transistors, der für eine bistabile Arbeitsweise geschaltet ist. Fig. 8 enthält die Kollektorkennlinien dieses gemäss Fig. 7 geschalteten Transistors. Fig. 9 zeigt eine Ausführung dieses Transistors mit Wärmeableitung. Fig. 10 zeigt eine andere Ausführung dieses Transistors mit Wärmeableitung. Fig. 11 ist eine schematische Darstellung dieses Transistors.
Er ist so geschaltet, dass man die Wirkungen von Wärme und Licht zeigen kann. Fig. 12 zeigt die bei 200C ermittelten Kollektorkennlinien dieses Transistors in der Schaltung nach Fig. 10. Fig. 13 zeigt die bei 500C ermittelten Kollektorkennlinien dieses Transistors in der Schaltung nach Fig. 10. Fig. 14 enthält eine schematische Darstellung des Transistors nach der Erfindung. Er ist so geschaltet, dass die Impulsverzögenmg erkennbar ist. Fig. 15 ist eine graphische Darstellung des Eingangsstroms, der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Zeit, u. zw. für einen Transistor nach der Erfindung. in der Schaltung nach Fig. 13.
Gemäss Fig. 1 enthält der Transistor einen Block aus Halbleitermaterial l, z. B. aus Germanium oder Silizium mit besonderen Störstoffen. Der Block enthält zwei Zonen 2 und 3 vom Leitfähigkeitstyp n bzw. p, die durch die Sperrschicht 4 getrennt sind. Die gegenüberliegenden Enden der n-Typseite sind mit ohmischenAnschlüssen 5 und 6 versehen. Diese Anschlusselektroden können z. B. angelötet sein. Ein ohmischer Anschluss 7 ist auf die gesamte freie Fläche des p-Materials 3 aufgebracht. Ein Emitter 8 hat mit dem n-Material 2 einen punktförmigen Kontakt. Desgleichen hat der Kollektor 9 Punktkontakt mit dem n-Material 2.
Der Transistor nach Fig. 1 wird unter Verwendung der allgemein üblichen Verfahren hergestellt.
Z. B. kann der Halbleiterblock 1, der die p-und die n-Schicht und die Sperrschicht 4 umfasst, durch Züchtung einer p n-Schicht, die dann auf die richtige Grösse abgeschliffen wird, oder durch Diffusion von p-Material in n-Material oder nach andern zur Herstellung von Halbleiterkörpern mit pH-Schichten dienenden Verfahren hergestellt werden. Der Punktkontaktkollektor 9 wird gewöhnlich aus einem Material gemacht, das eine Verunreinigung vom n-Typ enthält. Er besteht z. B. aus Phosphorbronze und wird durch Kondensatorentladung od. ähnl. Mittel elektrisch formiert.
Die hier gezeigten Halbleitersysteme sind verhältnismässig klein. Zum besseren Verständnis sind aber in den Zeichnungen die Abmessungen stark übertrieben worden. Jedoch sind bestimmte Bemessungen in den verschiedenen unten beschriebenen Ausführungsformen und Anwendungsarten kritisch, und diese Abmessungen sind dort, wo ihre Einhaltung notwendig ist, besonders gekennzeichnet,
Bei allenAnwendungsarten und Ausführungen ist erfindungsgemäss die Dicke des n-Materials 2 maximal annähernd gleich der Diffusionslänge für die mittlere Lebensdauer der Überschussträger im Halbleiter.
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der Ladungsträgerlebensdauer in dem verwendeten Material und hängt von der Grösse der Kollektorvor- spannung ab.
Diese Dickenbemessung kann vom Hersteller leicht erreicht werden. Ähnlich ist die Bemessung der Dicke des p-Bereichs 3 wichtig, jedoch ist es hier nur erforderlich, dass diese p-Schicht 3 dünn genug ist, damit, wenn der Kontakt 7 ihre ganze Oberfläche bedeckt, die gesamte Schicht im wesentlichen ein einheitliches Potential annimmt. Die Abmessung variiert mit dem spezifischen Widerstand des Materials ; in vielen Fällen hat sich herausgestellt, dass sie annähernd 0,0002 Zoll beträgt. Die Abmessung vom Punktkontaktemitter 8 zum Kollektor 9 muss in den Grenzen der normalen Abstandstoleranzen gehalten werden, welche bei Herstellung von Spitzentransistoren verwendet werden und im allgemeinen 0, 001 bis 0,005 Zoll betragen.
Die verschiedenen Ausführungen des Transistors nach der Erfindungzeigen unterschiedliches Verhalten beim Gebrauch in bestimmten Schaltungen. Diese Verhaltungsarten werden unten zusammen mit einer bestimmten. Ausführungsform des Transistors und einer Schaltung beschrieben, die zur Veranschaulichung der Transistorarbeitsweise dienen soll.
Wenn der erfindungsgemässe Transistor gemäss Fig. 1 so geschaltet ist, dass über der n-Schicht 2 ein Potential liegt, dann arbeitet er so, dass die Änderung des Kollektorstromes mit der Kollektorspannung bei einem gegebenen Emitter-'Eingangsstrom gesteuert und willkürlich ausgewählt werden kann durch Veränderung dieses Potentials über der n-Schicht 2. Die Änderung des Kollektorstromes mit der Kollektorspannung für einen gegebenen Emittereingangsstrom ist als Kollektorkennlinie'des Transistors bekannt.
Um das gewünschte Potential über der n-Schicht 2 zu erzeugen, kann z. B. die in Fig. 2 dargestellte Schaltung verwendet werden. Diese Potentialdifferenz lässt sich in verschiedener Weise herstellen, und die Schaltung nach Fig. 2 soll insbesondere zur leichteren Erklärung der Wirkungsweise dienen. Gemäss Fig. 2 hat der Transistor nach Fig. 1 eine Potentialdifferenz über der n-Schicht 2, welche mit Hilfe der Gleichstrompotentialquellen 10 und 11 gewonnen wird, die über die veränderbaren Widerstände 12 bzw.
13 den Klemmen 5 und 6 positiv bzw. negative Potentiale aufprägen. Die Klemme 7 ist geerdet. Die
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veränderbare Gleichstrompotentialquelle 1d kann so angeschlossen werden, dass sie der Klemme 7 ein negatives Potential über den Schalter 15 : mi über den Widerstand 16 für noch zu erklärende Steuerzwecke erteilt.
Die Potentialdifferenz zwischen Klemme 5 und Klemme 6 erzeugt in der n-Schicht2 von + an Klemme 5 zu-an Klemme 6, wie Fig. 2 zeigt, einen Potentialgradienten. Die p-Schicht 3, deren gesamte Oberfläche von einem ohmischen Kontakt 7 bedeckt ist und die sehr dünn ist, hat durchweg ein einheitliches Potential. Zum Zwecke der Veranschaulichung sei angenommen, dass den Elektroden 8 und 9 kein Potential aufgeprägt ist. Der n-Bereich 2 mit seinemPotentialgradienten und der p-Bereich 3 einheitlichen Potentials besitzen eine Stelle gleichen Potentials, die in Fig-, 2 willkürlich angenommen und als Punkt 17 gekennzeichnet ist.
Unter diesen Umständen ist der p-Bereich 3 zwischen dem Punkt 17 und der Klemme 6 positiver als die n-Schicht 2, und daher ist der Teil der Sperrschicht 4 zwischen dem Punkt 17 und der Klemme 6 in derDurchlassrichtung gepolt. Dagegen ist zwischen demPunkt 17 und der Klemme 5 die n-Schicht 2 positiver als die p-Schicht 3 und dieser Teil der Sperrschicht 4 in Sperr-Richtung vorgespannt. Von dem in der Durch1assrichtnng vorgespannten Teil der Sperrschicht 4 können in die n-Schicht 2 Löcher injiziert-werden. Die Menge der injizierten Löcher hat einen Einfluss auf den Kollektorstrom. Der Punktl7 gleichen Potentials kann zu einer beliebigen Stelle in der n-Schicht 2 verlagert werden, indem das über die Klemmen 5 und 6 angelegte Potential verändert wird.
Der Ort des Punktes 17 beeinflusst die Grösse des in der Durchlassrichtung gepolten Teiles der Sperrschicht 4 sowie die Menge der injizierten Löcher und damit auch die Stärke des Kollektorstromes. Durch die Steuerung des Ortes des Punk-
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!len. Den Elektroden 8 und 9 aufgeprägte Potentiale beeinflussen den Ort des Punktes 17. Das Arbeitsprinzip bleibt jedoch dasselbe. Durch die Einstellung der Potentiale an den Klemmen 5 und 6 werden die Wirkungen der diesen Elektroden zugeleiteten Potentiale überwunden.
Eine graphische Darstellung dieser Eigenschaft findet sich in Fig. 3, die die Abhängigkeit des Kollek-
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ist eine stark vereinfachte Darstellung der Kollektorkennlinie des erfindungsgemässen Transistors. Die Kurven sind angenähert auf der Grundlage einer Anzahl von Annahmen und sollen nur ein Mares Bild der relativen Veränderungen in der Neigung der Kennlinie vermitteln. In Fig. 3 stellt die Kurve A die normale Kollektorkennlinie für einen Punktkontakttransistor dar, in welcher der Kollektorstrom Ic stetig mit der Zunahme der Kollektorspannung V zunimmt, bis die sogenannte Stromsättigung erfolgt. Im Punktkontakttransistor ist der Emitter die einzige Quelle für die Löcherinjektion.
Sobald alle Löcher vom Emitter aus am Kollektor ankommen, ist der Transistor im Stromsättigungszustand. In diesem Zustand bewirkt eine weitere Zunahme von Vc nur eine leichte Erhöhung von Ico Der Bereich, wo die Sättigung beginnt, ist mit X bezeichnet. Die Kurve A zeigt über diesen Punkt hinaus keine merkliche Veränderung des Kollektorstromes Ic bei Zunahme der Kollektorspannung Vc an. Der Transistor nach der Erfindung kann nur so betrieben werden, dass seine Kollektorkennlinie wie die Kurve A in Fig. 3 verläuft, wenn in der Schaltung nach Fig. 2 die folgenden Schaltungsmassnahmen getroffen werden : Die Klemme 6 erhält durch Verstellung des veränderbaren Widerstandes 13 Erdpotential.
Die Klemme 5 wird bezüglich des Kollektors 7 durch Verstellung des veränderbaren Widerstandes 12 positiv und die p-Schicht3 leicht negativ gehalten durch Verbindung der Klemme 7 über den Schalter 15 und über den Widerstand 16 mit der negativen Klemme der Gleichstrompotentialquelle 14, wodurch verhindert wird, dass die p-Schicht 3 irgendwelche Löcher an den Kollektor 9 abgibt. Unter diesen Umständen hat die p-Schicht 3 keine Wirkung, und der Transistor verhält sich wie ein normaler Punktkontakttransistor.
Eine Kollektorkennlinie, die eine völlig andere Art des'Transutorverhaltens zeigt, ist die Kurve B in Fig. 3. Diese Kollektorkennlinie wird durch die folgenden Einstellungen der Schaltung nach Fig. 2 gewonnen : Verbindung von Klemme 6 mit Erde über den veränderbaren Widerstand 13 und von Klemme 7 mit einem geeigneten Potential über den Schalter 15 und Kombination von Widerstand 16 und der variablen Batterie 14 zu einem Geber konstanten negativen Stroms. Durch die Erdung der Klemme 6 wird der Punkt 17 gleichen Potentials in Richtung auf Klemme 5 verlagert, wodurch ein sehr grosser Bereich
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wiederumfür den Kollektor gebildet wird.
Durch den Anschluss der Klemme 7 an einen Geber konstanten negativen Stroms entsteht ein Stromabfluss, wodurch verhindert wird, dass der in Durchlassrichtung gepolte Teil der Sperrschicht 4 bei Null-Kollektorspannung Löcher injiziert. Unter diesen Umständen nimmt nach der Kurve B in Fig. 3 zunächst der Kollektorstrom Ic stetig zu bei Ansteigen der Kollektorspannung V wie in Kurve A, da bei kleinen Kollektorspannungen keine Löcher in wahrnehmbarer Menge von der p-Schicht aus den.. Kollektor erreichen.
Während jedoch der Kollektorstrom bei steigender Kollektorspannung ansteigt, hat das zugeordnete innere elektrische Feld in dem Kristall eine zunehmend grössere Wirkung auf die Ge-
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schwindigkeit der durch die p-Schicht injizierten Löcher und lässt mehr zum Kollektor gelangen. Durch die Ankunft dieser Löcher entsteht ein grosser Anstieg des Kollektorstromes infolge des Verstärkungs- oder Eigenleitungs-Alphafaktors des Kollektors. Dies ist ein Zustand innerer positiver Rückkopplung, der durch die Neigungsänderung im Bereich Y der Kurve B dargestellt wird. Durch Veränderung der an die n-und p-Schichten 2 bzw. 3 angelegten Potentiale kann die Länge des Bereichs Y bestimmt werden.
Für einen gegebenen Satz von an die n-und p-Schichten 2 und 3 angelegten Potentialen gibt es eine kritische Kollektorspannung, bei der der Transistor infolge der inneren Ruckkopplung fast senkrechte Kennlinien hat. Dieser kritische Spanmmgspunkt ist in Fig. 3 auf Kurve B mit Z bezeichnet. Da der Verstär-
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der Zunahme des Emitterstroms und da nach Überschreiten des Punktes Z auf Kurve B grosse Veränderun- gen von I, ohne Veränderung, - von le eintreten, ist also unter diesen Umständen der Alphafaktor dieses
Transistors annähernd unendlich.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass man eine vollständige Steuerung der Kollektorkennlinien durch den Gebrauch des Transistors nach der Erfindung erreichen kann, während infolge des Pfades vom Emitter 8 durch die dünne n-Schicht 2 zur Erde eine relativ konstante niedrige Eingangsimpe- danz aufrechterhalten bleibt. Die gezeigten Kurven sind nur zur Veranschaulichung ausgewählt worden, um die Arbeitsweise zu erklären. Sie dienen nicht als Begrenzungen für die Arten von Kennlinien, die man erlangen kann.
Ein erfolgreich betriebener Transistor hat folgende Abmessungen : Der Halbleiterblock l ist nach Fig. 1 ein Quadrat mit der Seitenlänge 0,080 Zoll, die Gesamtdicke beträgt ziemlich genau 0, 001 Zoll, wobei der n-Bereich 2 etwa 0, 0009 Zoll und der p-Bereich 3 etwa 0, 0001 Zoll dick sind.
Der Kollektor 9 befindet sich in der Mitte des Halbleiterblocks 1. Der Abstand zwischen Emitter 8 und Kollektor 9 beträgt 0,001 bis 0,002 Zoll. Diese Abmessungen können weitestgehend verändert werden.
Sie sollen hier nur zum Verständnis und zur Erleichterung der ausübung der Erfindung dienen, ohne irgendwelche Begrenzungen darzustellen.
Der erfindungsgemässe Transistor lässt sich so betreiben, dass eine Quelle für das Emittervorspannungspotential unter bestimmten Umständen nicht erforderlich ist, während ihre Notwendigkeit unter ändern Umständen vermindert ist. Diese Verhaltensart des Transistors erlangt man durch Verwendung des in dem Transistoraggregat selbst erzeugten Potentials als Quelle für das Emittervorspannungspotential. Daher dient zur Herbeiführung dieser Arbeitsweise der p-Bereich einheitlichen Potential$ als Emitter, dessen ohmische Verbindungen mit der n-Schicht als Basisanschluss dienen, während der formierte Kollektor der Kollektoranschluss ist. Nach Fig. 1 ist die Klemme 7 Emitteranschluss, Klemme 5 oder Klemme 6 ist der Basisanschluss, imct Klemme 9 ist der Kollektoranschluss.
In dieser Ausführung können die nicht verwendete Basisklemme und der Punktkontaktemitter 8 weggelassen oder lediglich ohne Anschluss gelassen werden. Eine vereinfachte schematische Darstellung des Transistors in einer die Selbstvorspannung veranschaulichenden Schaltung ist in Fig. 4 enthalten, worin gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 tragen. Der Einfachheit halber sind die Klemmen ohne Anschluss weggelassen worden. Nach Fig. 4 wird die negative Vorspannung für den Kollektor 9 durch die Batterie 18 entnommen und über den Widerstand 19 übertragen. An den Widerstandsanzapfungen 20 und 21. lässt sich dann das Ausgangssignal abnehmen.
Die Ausgangsklemmen 20 und 21 dienen verschiedenen bekannten Steuerzwecken. Die Eingangssignale werden dem Emitter 7 über den Entkopplungskondensator 22 durch Aufprägung der Signale auf die Eingangsklemmen 23 und 24 zugeleitet.
Unter den in Fig. 4 gezeigten Umständen stehen zwei Stromweg für den von Klemme 5 zum Kollektor 9 fliessenden Basisstrom zur Verfügung. Der eine Pfad 11 verläuft direkt von Klemme 5 zum Kollektor 9 durch die n-Schicht 2, die für den auf diesem Weg fliessenden Strom wegen des Widerstandes des Halbleitermaterials eine gegebene Impedanz bildet. Damit bildet sich ein bestimmter Potentialgradient in der n-Schicht 2 zwischen Klemme 5 und Kollektor 9 aus. Der zweite Stromweg 1 verläuft von Klemme 5 durch die n-Schicht 2 und über die Sperrschicht 4 zum p-Bereich 3 mit einheitlichem Potential und von dort aus durch die Sperrschicht 4 und die n-Schicht 2 zum Kollektor 9. Die Impedanz des zweiten Stromweges ist niedriger als die des andern Strompfades.
Infolge der Impedanzänderung in den 5tramwegen il und It liegt der Punkt 17 gleichen Potentials an - bestimmten Stelle zwischen Klemme 5 und Kollektor 9. Daher ist der Teil der Sperrschicht 4 zwischen Punkt 17 und Kollektor 9 in der Durchlassrichtung und der übrige Teil der Sperrschicht 4 zwischen Punkt 17 und Klemme 5 in der Sperreichung gepolt Der auf dem Pfad 1 fliessende Strom, der in die p-Schicht 3 über den in Sperrichtung gepolten Teil derSperrschicht 4 gelangt, wird auf den umgekehrtenSättigungsstrom begrenzt, der charakteristisch für die-Schicht ist und normalerweise ziemlich niedrig ist.
Wenn jedoch dieser Strom die ? -Schicht3 in dem in der Durchlassrichtung gepolten Teil der Sperrschicht 4 verlässt, wirkt die p-Schicht 3
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verstärken bei ihrerAnkunft am Kollektor 9 den Kollektorstrom infolge des Eigenverstärkungs-Alphafaktors des Punktkontaktkollektors und bewirken die Selbstvorspaiinung des Transistors.
Die Wirkung dieser Selbstvorspannung ist aus den Kollektorkennlinienscharen der Fig. 5 und 6, die die Schwankung des Kollektorstromes mit der Kollektorspannung für verschiedene Werte konstanten Emitterstrom, darstellen, :' ersehen
Diese Kurven werden durch Anlegung ausgewählter Werte des Emitterstromes an die Klemme 7 über eine nicht besonders dargestellte Quelle konstanten Gleichstroms gebildet. Die vorstehende Erörterung fusst auf der Annahme, dass Ie = 0 ist. Während die Stromzuführung an der Klemme 7 eine Wirkung auf den Betrag des Stromes im Pfad 12 hat, ändert sich das oben beschriebene Grundprinzip nicht.
Die Kurvenschar von Fig. 5 zeigt die Kollektorkennlinien für den üblichen Punktkontakt- oder Schichttransistor in der Schaltung nach Fig. 4, während die Kurvenschar in Fig. 6 die Kollektorkenn- linien für den erfindungsgemässen Transistor in der Schaltung von Fig. 4 zeigt.
Beim Vergleichen der Kurvenscharen in Fig. 5 und 6 lässt sich feststellen, dass die Wirkung der Selbstvorspannung in der Verschiebung der Werte für den als Parameter benutztenEmitterstrom im Sinne einer Verstärkung des Kollektorstroms besteht, so dass die Linie für den Parameter Ie = 0 für diesen Transistor in Fig. 6 ziemlich genau der Linie für den Parameter Ie = 1 mA in Fig. 5 für den üblichen Transistor folgt. In der Fig. 5 und 6 sind Widerstandsgeraden eingetragen, deren Neigungen durch die Grösse der Ausgangsimpedanz bestimmt sind, u. zw. sind diese Neigungen in beiden Figuren gleich. Die Punkte A und A1 stellen die Arbeitspunkte für beide Transistoren bei einem Emitterstrom gleich Null dar.
Der Arbeitspunkt A in Fig. 6 für diesen Transistor bei einem Emitterstrom gleich Null liegt bereits im aktiven oder linearen Verstärkungsbereich des Transistors, während zur Erlangung eines entsprechenden Punktes in Fig. 5 für den herkömmlichen Transistor sich der Arbeitspunkt Al in Richtung des verstärkten Kollektorstromes bewegen muss, was die Verwendung einer äusserlichen Emittervorspannungsquelle nötig macht. Beim Arbeiten mit kleinen Signalen kann also der Transistor nach der Erfindung, dem ein Signal an den Klemmen 22 und 23 in Fig. 4 aufgeprägt wird, eine lineare und aktive Verstärkung in beiden Rich-
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ren, während bei einem herkömmlichen Transistor eine Emittervorspannungsquelle angewandt werden müsste, um den Punkt Al in den aktiven und linearen Bereich hineinzubringen.
Bei Verwendung grosser Signale, in denen es erforderlich ist, eine Emittervorspannungsquelle zu verwenden, um Punkt A weit genug in den aktiven Bereich zu bringen, damit das aufgeprägte Signal richtig wiedergegeben wird, ist die Stärke der Emittervorspannungsquelle für diesen Transistor kleiner als beim herkömmlichen Transistor, weil der Punkt A bereits teilweise im aktiven Bereich liegt und nicht so weitbewegt zu werden braucht wie der Punkt Al.
Das Grundprinzip der Selbstvorspannungsbildung, welches in der Herstellung von zwei Stromwegen besteht, von denen einer einen Lochinjektionsemitter umfasst an einem Potentialpunkt zwischen dem Kollektor und der Basis, kann auf vielerlei Weise zusätzlich zu den in Fig. 1 und 4 gezeigten Ausführungen verwendet werden. Z. B. kann der ein einheitliches Potential besitzende p-Bereich 3 aus zwei kleinen miteinander verbundenen Schichten bestehen, von denen eine nahe der Basis und die andere nahe dem Kollektor liegt. Weiterhin können auch andere Gleichrichterelemente für den Teil des Hilfsstromweges ; nahe des Basisanschlusses verwendet werden, wie z.
B. eine Schichtdiode, die nicht zu dem Halbleiterblock 1 gehört und an Klemme 5 angeschlossen ist, oder ein formierter Punktkontakt auf dem Halb-
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pedanz hat, die kleiner als die Impedanz des ersten Pfades ist, welcher direkt von der Basis zum Kollektor führt.
Um das Verhältnis der Impedanzen der beiden Stromweg aufrechtzuerhalten, muss man die Widerstände des nw und p-Materia1s, den Sperrwiderstand des Teils des Hilfsstromweges nahe dem Basisanschluss und den Durchlasswiderstand des. Löcherinjektionsteils des Hilfsstromweges kennen. In Kenntnis dieser Werte kann man leicht die Abmessung zwischen Klemme 5 und Kollektor 9 festlegen, um diese Vorbedingung herzustellen. Ein erfolgreich betätigter Transistor mit Selbstvorspannung hatte dieselben Abmessungen, wie sie oben für die gesteuerten Kollektorkennlinien angegeben sind. Von Klemme 5 zum Kollektor 9 beträgt der Abstand etwa 0,025 Zoll.
Ist der erfindungsgemässe Transistor so geschaltet, dass die p n-Schicht als Emitter dient, und dass die n-Schicht ein genügend hohes positives Potential erhält, dann weist er zwei stabile Arbeitszustände auf.
Mit einer solchen Steuerung kann ein sehr kleines der Basis zugeleitetes Eingangssignal den Transistor von
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Arbeitsweise ist dieses bistabile Verhalten der Arbeitsweise eines Thyratrons sehr ähnlich. Eine Darstellung des Transistors nach Fig. 1 in einer Schaltung, die die bistabile Arbeitsweise zeigt, ist in Fig. 7 enthalten. Diese Schaltung ist wegen ihrer Einfachheit ausgewählt worden, und die im vorliegenden Falle nicht benötigten Klemmen sind in der Zeichnung weggelassen worden. Gemäss Fig. 7 ist ausser den oben beschriebenen Punkten vorgesehen, durch die Batterie 25 und über den Widerstand 26 an die n-Schicht 2 ein positives Potential zu legen. Die Klemmen 27 und 28 sind vorgesehen, um die Einführung negativer Signale zwischen der n-Schicht 2 und Erde zu ermöglichen.
Unter den in Fig. 7 gezeigten Scha1rungsvoraussetzungen wird die n-Schicht 2 positiver als die p-Schicht 3 durch das von Batterie 25 an die Klemme 5 gelegte positive Potential gehalten, wenn die p-Schicht 3 einheitlichen Potentials über die Klemme 7 geerdet ist. Daher ist die Sperrschicht umgekehrt vorgespannt und liefert keinerlei Löcherstrom. Der einzige im Kollektorkreis fliessende Strom wird von der Basis geliefert. Ein der Klemme 5 zugeleitetes negatives Signal verändert das Potentialverhältnis über der Sperrschicht 4 dadurch, dass die n-Schicht 2 hinsichtlich der p-Schicht 3 negativ gemacht wird, und gestattet die Injektion von Löchern, die den Kollektor vom Schichtemitter aus erreichen können.
Diese am Kollektor 9 ankommenden Löcher leiten eine innere positive Rückkopplung infolge des Eigenleitungs- Alphafaktors des Kollektors ein und gestatten einen starken Kollektorstromfluss.
Dieser Zustand ist in Fig. 8 graphisch dargestellt. Die Fig. 8 zeigt die Veränderung des KollektorStromes Ic mit der Kollektorspannung Vc für bestimmte Basisstromwerte Ib. Die Ib-Werte sind eine Funktion des an die n-Schicht 2 gelegten Potentials. Die Neigung der gezeigten Be1as'lmgslinie ist durch die Ausgangsimpedanz im Kollektorkreis bestimmt.
Fig. 8 zeigt eine Schar von Kollektorkennlinien für den gemäss Fig. 7 geschalteten Transistor. In jeder Kurve erfolgt eine geringe Erhöhung des Kollektorstroms Ic mit zunehmender Erhöhung der Kollekvorspannung V bis die umgekehrte Vorspannung der Sperrschicht 4 überwunden ist. Bei der Überwindung dieser Vorspannung injiziert die p-Schicht 3 Löcher, und durch die von dem Eigenleitlmgs-Alphafaktor des Kollektors erzeugte innere positive Rückkopplung entsteht ein starker Kollektorstromfluss. Daher erzeugt diese positive innere Rückkopplung einen negativen Widerstandsteil der Kollektorkennlinie, der eine bistabile Arbeitsweise gestattet.
Die umgekehrte Vorspannung der Sperrschicht 4 kann durch Erhöhung des negativen Kollektorvorspannungspotentials oder durch Anlegung eines negativen Signals an die n-Schicht 2 überwunden werden,
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der Erhöhung des negativen Kollektorvorspannungspotentials wird der Arbeitspunkt weiter bis zum Knie der Kurve bewegt, wo durch die p-Schicht 3 Löcher injiziert werden und die innere positive Rückkopplung den Kollektorstrom schnell verstärkt. Dies ist dargestellt durch den negativen Widerstandsteil der Kurve jenseits des Knies. Ein stabiler Arbeitspunkt wird im Punkte B erreicht, wo der Kollektorstrom Ic durch die Impedanz des Kollektorkreises begrenzt wird. Infolge der Einführung des negativen Signals an die n-Schicht 2 wird der Basisstrom Ib gesenkt.
Da das Knie der Kurve durch den Basisstrom Ib bestimmt
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Kurve hinaus verlagert und leitet die innere positive Rückkopplung ein. Damit nimmt der Stromkreis den stabilen Arbeitspunkt B hohen Kollektorstroms ein.
Aus den Kurven der Fig. 8 ist erkennbar, dass die Stärke des Kippsignals klein oder gross gemacht werden kann je nach den Erfordernissen an die Arbeitsempfindlichkeit, u. zw. durch entsprechende Auswahl des Arbeitspunktes für die betreffende Anwendung der Schaltung.
Um nun den Transistor in den anfänglichen stabilen Zustand niedrigen Kollektorstrom zurückzubringen, muss die Löcher-Injektion für einen Augenblick auf das Mass reduziert werden, bei dem die positive Rückkopplung infolge des Eigenleimngs- Alphafaktors des Punktkontaktkollektors unterbrochen und die umgekehrte Vorspannung an der Sperrschicht 4 wieder hergestellt werden. Die Herabsetzung der Löcherinjektion kann am besten durch Reduktion des Kollektorpotentials geschehen.
Die bistabile Arbeitsweise dieses Transistors kann mit der Arbeitsweise eines Thyratrons insofern verglichen werden, als diese Vorrichtung in einem Zustand geringer Leitfähigkeit gehalten wird durch eine Vorspannung, die durch ein kleines Steuersignal überwunden werden kann, d. h. analog zu dem dem Steuergitter eines Thyratrons aufgeprägten Signal. Ist sie einmal in den Zustand hohen Stroms umgeschaltet worden, dann kann diese Vorrichtung nur durch Herabsetzung des Kollektorpotentials unter den zur Überwindung der Vorspannung erforderlichen Wert wieder in den Zustand niedrigen Stroms zurückgeschaltet werden. Dies ist vergleichbar der Reduktion des Anodenpotentials eines Thyratrons auf einen so niedrigen Wert, dass die Ionisierung des Gases nicht stattfinden kann.
Für die bistabile Arbeitsweise nach thyratronähnlichen Anwendungen weist der erfindungsgemässe
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Transistor die folgenden weiteren Arbeitsmerkmale auf : Er ist so eingerichtet, dass die durch die starken Ströme bei dieser Anwendungsart erzeugte Wärme leichter abgeleitet wird. Die Wärme kann durch Montage des Halbleiterblocks auf einem Element grossen Volumens und guter Wärmeleitungseigenschaften, z. B. einer Stange oder einer Platte, abgeführt werden. Ein Beispiel für diese Ausführungsart ist in Fig. 9 für den Transistor nach Fig. 1 gezeigt, wobei der Kontakt 7 gleichen Potentials mit der p-Schicht 3 eine wärmeleitende Platte ist. Ein weiteres Merkmal ist, dass dieser Transistor sehr niedrige Eingangs- und Ausgangsimpedanzen in der Grössenordnung von nur einigen Ohm aufweisen kann.
Dies ist daraus zu erklären, dass der Widerstand des sehr dünnen Halbleitermaterials die Eingangsimpedanz ist. Ähnlich zeigt gemäss den Kurven in Fig. 8 der Wert des Ausgangsstroms zur Ausgangsspannung eine sehr niedrige Ausgangsimpedanz an. Es sind Einheiten nach der Erfindung mit einer Ausgangsimpedanz von nur 2 Ohm bei einem Kollektorstrom von 1 Ampère im Kollektorkreis entwickelt worden. Ein weiteres Merkmal ist, dass der Arbeitsbereich dieses Transistors höhere Spannungen einschliesst als bei andern bekannten Hochleistungs-Halbleitervorrichtungen. Die Doppel-Basisdiode ist ein Beispiel für eine Hochleistungs-Halbleitervorrichtlmg. Gemäss den Kurven von Fig. 8 vergrössert sich bei verstärktem Ib der Arbeitsspannungsbereich sehr stark. Es sind Vorrichtungen nach der Erfindung entwickelt worden, die mit 100 Volt im Kollektorstromkreis arbeiten.
Ein damit verwandtes Verhaltungsmerkmal ist, dass dieser Transistor, wenn er für eine bistabile Arbeitsweise eingerichtet ist, aus dem Zustand niedrigen Kollektorstroms in den stabilen Zustand hohen Kollektorstroms durch eine Lichtquelle, deren Strahlen nicht in der unmittelbaren Nähe des Kollektors auffallen, sondern einfach irgendwo den Halbleiterblock treffen, gekippt werden kann. Während der erfindungsgemässe Transistor sehr empfindlich für die Wirkungen von Wärme und Licht ist, was unten noch im einzelnen beschrieben werden wird, ist dieser Effekt des Lichtes auf die Schaltung nach Fig. 7 in anderer Weise wirksam als der normale bekannte Fototransistor und ist besonders in Verbindung mit dieser bistabilen Arbeitsweise nützlich.
Die Wirkung des Lichtes auf einen Transistor nach Fig. 7 besteht in der Erzeugung von Löchern in der n-Schicht 2, u. zw. in solcher Menge, dass ein Teil der umgekehrten Vorspannung an der Sperrschicht 4 durch das positive Potential an der n-Schicht 2 und das Erdpotential an der p-Schicht 3 bewirkt wird und die Injektion von Löchern durch die p-Schicht 3 gestattet, welche zum Kollektor 9 fliessen. Diese Wirkung findet selbst dann statt, wenn das Licht auf den n-Bereich 2 an einer Stelle auffällt, die von dem Kollektor über die Diffusionsentfernung der Träger hinaus entfernt ist, und die injizierten Träger aussterben, bevor sie den Kollektor 9 erreichen können.
Die Wirkung der Senkung der umgekehrten Vorspannung durch das Licht kann dadurch beobachtet werden, dass das Licht bei Erzeugung von Löcher-Elektronen-Paaren das thermodynamische Gleichgewicht des Halbleiterkristalls zerstört, weil die Löcher frei in die p-Schicht 3 diffundieren, während die Elektronen den Pfad höherer Impedanz von der Klemme 5 über den Widerstand 26 und die Batterie 25 nehmen müssen.
Es sind in dieser Ausführung viele verschiedene Arten der Elektrodenstellung und-bauart möglich.
Z. B. kann die Klemme 5 ein ohmisch mit der n-Schicht verbundener Ring sein, der in seiner Mitte den Kollektor enthält, und ähnlich können mehrere konzentrische Ringe verwendet werden für die Steuerung der Stärke und der Quellen des zuzuleitenden Steuersignals. Ein Beispiel für diese Bauart ist in Fig. 10 gezeigt, die zwei konzentrische ohmische Basisringe darstellt, wobei der Kristall auf einem wärmeleitenden Stab montiert ist.
Ein erfolgreich betriebener Transistor in dieser Ausführung hatte folgende Abmessungen : Der Halbleiterblock 1 ist quadratisch mit einer Seitenlänge von etwa 0,050 Zoll. Die Gesamtdicke beträgt etwa 0,001 Zoll bei einer n-Schicht 2 von etwa 0,009 Zoll und einer p-Schicht 3 von etwa 0,0001 Zoll. Der Kollektor 9 befindet sich in der Mitte des Halbleiterblocks 1. Für Hochfrequenzzwecke wird der Abstand zwischen Basis und Kollektor wichtig. Dieser Abstand von Klemme 5 zu Kollektor 9 schwankt etwa in dem Bereich zwischen 0,020 und 0,001 Zoll. Er ist einer der Faktoren, die für eine Zeitverzögerung bei der Einführung eines Signals an die n-Schicht 2 an Klemme 5 bis zur Erzeugung eines Effektes auf der Sperrschicht 4 massgebend sind. Der andere Faktor ist die Spannung über der Sperrschicht. Eine entsprechende
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ten Frequenz vornehmen.
Der erfindungsgemässe Transistor ist ausserordentlich empfindlich in bezug auf die Wirkungen von Wärme und Licht, wenn er so geschaltet ist, dass ein Teil der Sperrschicht in umgekehrter Richtung vorgespannt ist. Unter diesen Umständen werden Löcher im n-Material durch das Vorhandensein von Wärme oder Licht erzeugt, und infolge dieser Löcher wird der Sperrwiderstand des in Sperrichtung gepolten Teiles der Sperrschicht gesenkt. Die p-Schicht injiziert nun mehr Löcher zum Kollektor. Deren Wirkung wird durch den Eigenleitungs-Alphafaktor des Punktkontaktkollektors verstärkt, so dass der Kollektorstrom verstärkt wird.
Während die einzelnen Vorgänge, durch die Wärme und LichtLöcher imHalbleitermateri er-
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zeugen, nicht dieselben sind, ist die Wirkung des Vorhandenseins einer vergrösserten Menge von Löchern im n-Material des Transistors, nämlich die Senkung des Rückwiderstandes des in Sperrichtung gepolten
Teils der Sperrschicht, dieselbe, ob nun die vermehrten Löcher durch Wärme oder durch Licht erzeugt wer- den.
Fig. 11 zeigt eine Ausführung dieses Transistors, der so geschaltet ist, dass die Wirkungen von auf seine Oberfläche fallendem Licht oder einer Temperaturveränderung erkennbar werden. In Fig. 11 ist der Transistor so geschaltet, dass zwei Pfade für den Strom von der Basis an der Klemme 5 zum Kollek- tor 9 gebildet werden, welche mit 11 und Ia bezeichnet sind, wobei ein Äquipotentialpunkt 17 die in Durchlass-und in Sperrichtung gepolten Teile der Sperrschicht 4 trennt ;
wie oben in Verbindung mit Fig. 4 und der Selbstvorspannungsleismmg beschrieben ist, wird auf die Oberfläche der n-Schicht2 ein Lichtstrahl gerichtet oder tritt dort eine Temperaturerhöhung ein, so wird durch das Vorhandensein von Löchern in der n-Schicht 2 das thermodynamische Gleichgewicht aufgehoben, der Rückwiderstand des in Sperrrichtung gepolten Teils der Sperrschicht 4 zwischen Klemme 5 und Äquipotentialpunkt 17 verringert und eine Stromverstärkung im Pfad zz ermöglicht. Die Stromverstärkung im Pfad Ia wird wiederum durch den Eigenleitungs-Alphafaktor des Kollektors verstärkt, wodurch sich grosse Veränderungen des Kollektorstroms ergeben.
In den meisten herkömmlichen licht-und wärmeempfindlichen Vorrichtungen werden die Empfindlichkeit einer Schicht (junction) gegenüber Wärme oder Licht oder der Effekt von durch Wärme oder Licht erzeugten Löchern verstärkt durch einen Punktkontaktkollektor, verwende4 Jedoch haben in jedem Falle nur diejenigen Defektelektronen einen Einfluss auf den Kollektorstrom, deren Ausbreitungsweglänge bis zum Kollektorbereich innerhalb der Diffusionslänge für. die mittlere Lebensdauer der Ladungsträger liegt. Löcher, die nicht innerhalb dieses Abstandes liegen, sterben aus und haben keine Wirkung.
In diesem Transistor sind die strukturellen Verhältnisse so, dass grössere Mengen von Löchern, die in der n-Schicht 2 erzeugt werden, imstande sind, den Kollektorstrom zu beeinflussen, indem sie durch den EigenleitungsAlphafaktor des Kollektors verstärkt werden. Die Löcher, die den Kollektor innerhalb ihrer Lebensdauer erreichen können, beeinflussen den Kollektorstrom direkt, jedoch ist deren Zahl gewöhnlich sehr gering ; gleichzeitig können alle Löcher in der n-Schicht in dem in Sperrichtung gepolten Teil die Sperrschicht innerhalb ihrer Lebensdauer wegen der. Dicke der n-Schicht 2 erreichen, und alle tragen dazu bei, den Rückwiderstand der Sperrschicht 4 zu verringern und den Strom im Pfad Ia zu verstärken.
Sowohl die Löcher, die den Kollektor direkt erreichen, als auch die durch den in Flussrichtung gepolten Teil der Sperrschicht 4 infolge einer Verstärkung von 12 injizierten Löcher haben eine Wirkung auf den Kollek- vorstrom. die durch den Eigenleitungs-Alphafaktor des Kollektors verstärkt wird. Daher entspricht die Empfindlichkeit dieses Transistors für Wärme und Licht etwa der Empfindlichkeit des in Sperrichtung gepolten Teils der Sperrschicht 4, multipliziert mit dem Eigenleitungs-Alphafaktor des Kollektors und der verstärkten Wirkung der. den Kollektor direkt erreichenden Löcher.
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diegungen.
Beim Vergleich von Fig. 11 mit Fig. 12 ergibt sich als Ergebnis des Vorhandenseins vermehrter Löcher in der n-Schicht 2, dass der Arbeitspunkt A für Emitterstrom 0 weiter in den aktiven oder linearen Verstärkungsbereich des Transistors hinein verlagert wird, während gleichzeitig die Neigung der Kurven und ihr räumliches Verhältnis im wesentlichen dieselben bleiben. Daher bleibt der kleine Signalalphafaktor des Transistors unverändert. Dies ist daraus : -ersichtlich. dass sich der Arbeitspunkt A von einem Kollektorstromwert nach, Fig. 11 zu einem erhöhten Kollektorstromwert nach Fig. 12 infolge des Vorhandenseins der Löcher in der n-Schicht 2, die durch die Temperaturänderung von 300C erzeugt werden, verschiebt.
Das Prinzip dieser Wärme-bzw. Lichtempfindlichkeit, dass nämlich die Vermehrung der Löcher die Sperrspannung der Sperrschicht verringert und den Strom im zweiten Pfad zum Kollektor verstärkt, während die Verstärkung durch den Eigenleitungs-Alphafaktor des Kollektors weiter verstärkt wird, trifft überall dort zu, wo eine beliebige Quelle für Löcher zur n-Schicht vorhanden ist, solange die Löcher die Sperrschicht innerhalb ihrer Lebensdauer erreichen können.
Jede Löcher emittierende Quelle, wie z. B. ein Elektronenstrahl oder eine Elektrode, erzeugt die Reiuktion der umgekehrten Vorspannung nach diesem Prinzip, solange ihr Ort in bezug auf den Kollektor grösser ist als die Diffusionslänge für die durchschnittliche Lebensdauer der Überschussträger und sie innerhalb des in der Sperrichtung gepolten Teils der Sperrschicht liegt. Wenn eine solche Quelle vorhanden ist, addieren sich der Strom von dieser Elektrode und der Strom von einem direkt an die p-Schicht einheitlichen Potentials angelegten Signal linear für die Flussrichtung liegende positive Eingänge. Die Ver-
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stärkung des Kollektorstroms ist dann proportional ihrer Summe.
Erfolgreich benutzte Vorrichtungen mit diesem Empfindlichkeitsprinzip hatten dieselben Abmessungen wie die für die steuerbaren Kollektorkennlinien verwendeten Vorrichtungen.
Wenn der erfindungsgemässe Transistor mit der p-Schicht als Emitter geschaltet ist, zeigt er Verzögerungsmerkmale während der Impulsoperation. Bei Anlegung eines Eingangssignals durch die als Emitter wirkende p-Schicht, derart, dass der Emitter von der Vorspannung Null auf einen negativen Wert über den
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KollektorRückkehr des Eingangsimpulses auf den Wert Null in seiner Rückkehr auf Null eine Zeitverzögerung, die etwa proportional der Grösse ist, um die der Emitter über den Abschaltwert hinaus innerhalb des normalen Arbeitsbereiches für Punktkontakttransistoren getrieben worden ist.
Um diese Arbeitsweise zu beschreiben, ist der Transistor nach Fig. 1 in Fig. 14 in der Schaltung
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Eingangsklemmen 23 und 24 eingeführt. Diese Signale durchlaufen die Eingangsimpedanz 27 und erzeugen Veränderungen im Ausgangspegel an der Belastungsimpedanz 19, welche an den Klemmen 20 und 21 zur Verfügung stehen. Die Schaltung nach Fig. 13 erzeugt bei Anlegung einer Reihe negativer Eingangsimpulse an die Klemmen 23 und 24 eine Reihe längerer negativer Ausgangsimpulse an den Klemmen 20
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in Abhängigkeit von der Zeit. Der erste durch die Kurve Ie dargestellte eingeführte negative Impuls be- wirkt keine Abschaltung des Transistors.
Daher beginnt der Ausgangsimpuls, der bei Vc imZeitinter- vall von 0 bis 5 Mikrosekunden dargestellt und mit Impuls l bezeichnet ist, sich zur gleichen Zeit zu erholen, wo sich der Eingangsimpuls erholt, u. zw. innerhalb einer kurzen Zeitdauer, die mit der Dauer der Einschaltzeit vergleichbar ist. Der zweite eingeführte Impuls treibt den Transistor über den Abschalt- wert hinaus, wie die Tatsache beweist, dass Ie über den Abschaltwert hinaus negativ wird. Die Vc-Aus- gangskurve für diesen Impuls zeigt eine Verzögerung in der Erholung, nachdem der Eingangsimpuls auf Null zurückkehrt. Diese Verzögerung ist auf der Vc-Kurve am Ende des Impulses 2 (von 10 bis 15 Mikrosekunden) dargestellt.
Der Grund für diese Verzögerungszeit ist die Tatsache, dass die Emitterspannung, wenn sie nach der Abschaltung weiter negativ wird, den Erschöpfungsbereich der p n-Schicht auflädt. Wenn das Emittersignal wieder zurück auf Null geht, kann die Emitterspannung nicht sofort ansteigen, bis der aufgeladene Erschöpfungsbereich entladen ist. Die für diese Entladung benötigte Zeit ist die zeitliche Verzögerung in der Erholung des Ausgangsimpulses, und daher ist die zeitliche Verzögerung umso länger, je grösser diese Ladung ist oder je weiter der Emitter über den Abschaltwert hinausgetrieben wird. Die Erschöpfung- schicht hat bekanntlich die Wirkung eines Kondensators.
Eine nach der Erfindung betriebene Vorrichtung, die diese Verzögerung aufwies, hatte dieselben Abmessungen wie der Transistor, der zur Demonstration der steuerbaren Kollektorkennlinien verwendet worden ist, und erzeugte Verzögerungen zwischen 1 und 3 Mikrosekunden.
Während hier die grundlegenden neuen Merkmale der Erfindung in Anwendung auf bestimmte Aus- führungsarten gezeigt, beschrieben und dargelegt worden sind, versteht sich, dass die Erfindung nicht nur auf die besonderen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. So können z. B. in allen Ausführungen die Schichten aus n-und p-Material in der entgegengesetzten Lage mit geringfügigen Polaritätsänderungen verwen- det werden.
PATENTANSPRÜCHE : l. Transistor mit einem Körper aus halbleitendem Material, auf welchem eine Basiselektrode und zwei gleichrichtende Elektroden angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Halbleiterkörper vorhandene Sperrschicht (4) den geometrischen Ort für einen Äquipotentia1punkt (17) der beiden durch die Sperrschicht (4) getrennten Halbleitergebiete (2,3) bildet, welcher den Sperrschichtbereich (4) in seiner Längenausdehnung trennt in einen Bereich mit einer Polung des anliegenden Halbleitergebietes bezüglich einer gleichrichtenden Elektrode (8,9) in Flussrichtung und in einen Bereich mit einer Polung des anliegenden Halbleitergebietes bezüglich derselben gleichrichtenden Elektrode (8,9) in Sperrichtung.