CH570047A5 - - Google Patents

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CH570047A5
CH570047A5 CH1814273A CH1814273A CH570047A5 CH 570047 A5 CH570047 A5 CH 570047A5 CH 1814273 A CH1814273 A CH 1814273A CH 1814273 A CH1814273 A CH 1814273A CH 570047 A5 CH570047 A5 CH 570047A5
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CH
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emitter
region
base
junction
layer
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CH1814273A
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Yafi Hajime
Tsuyuki Tadaharu
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Sony Corp
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Description


  
 



   Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung mit einem ersten Halbleiterbereich einer ersten Dotierungsart, einem zweiten Halbleiterbereich einer zweiten Dotierungsart. welcher mit dem ersten Halbleiterbereich einen P-N-Übergang bildet, einem dritten Halbleiterbereich und einem vierten Halbleiterbereich der erwähnten zweiten Dotierungsart, welcher mit dem ersten Halbleiterbereich einen zweiten P-N-Übergang bildet, wobei Mittel zur Vorspannung des ersten Übergangs in Durchlassrichtung und zum Transport der Majoritätsträger des ersten Bereiches in den dritten Bereich vorgesehen sind.



   Es war in der Vergangenheit üblich, Halbleiter mit hochdotierten Emitter-Bereichen zu produzieren. In der US-PS 3 591 430 ist ein Transistor für Hochfrequenzbetrieb angegeben. welcher eine geringe Störstellenkonzentration im Emitter und im Kollektorbereich aufweist. Diese Veröffentlichung schlägt ferner einen Bereich hoher Störstellenkonzentration. welcher im wesentlichen dem Emitterbereich überlagert ist und einen zweiten Bereich hoher Störstellenkonzentration. welcher dem Kollektorbereich überlagert ist, vor.



  Diese Patentschrift gibt hingegen nicht an, dass die Diffusionslänge der Minoritätsträger grösser sein muss als die Breite des Emitterbereiches und dass die durch das eingebaute Feld reflektierten Minoritätsträger im wesentlichen den injizierten Minoritätsträger-Diffusionsstrom ausgleichen muss. welcher von der Basis durch den Emitter fliesst.



   Es wird in dieser Schrift weder darüber ausgesagt, wie das endgültige Störstellenkonzentrationsprofil aussehen soll, noch wie gross die Breite der Basis oder des Emitters sein soll. Auch wird nichts über die epitaxialen Wachstumsbedingungen (Temperatur oder Ablagerungsrate) ausgesagt nur etwas über die Vordiffusionsbedingungen, welche nicht die endgültige Struktur nahelegen.



   Es war bei der Herstellung von konventionellen bipolaren Transistoren üblich, eine Doppeldiffusionstechnik zur Herstellung des Emitter-Basisüberganges anzuwenden. Sowohl vom theoretischen wie vom experimentellen Standpunkt aus wird die Dotierungskonzentration des Emitters grösser als die der Basis gemacht. Bei zunehmender Differenz wird der Wirkungsgrad des Emitters grösser und nähert sich Eins. Anderseits erhöht eine starke Dotierung Gitterdefekte und Verlagerungen in dem Halbleitersubstrat. Bei den herkömmlichen Arten von Transistoren bedingte eine Abnahme der Dotierung eine Abnahme der Verstärkung.



   Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Halbleiter vorrichtung mit stark verbesserten Charakteristiken anzugeben, wobei eine wesentliche Erhöhung des Verstärkungsfaktors und besonderes geringes Rauschen erreicht werden kann. Es ist ein anderes Ziel, eine neue Halbleitervorrichtung mit Mehrfach-Übergängen anzugeben mit einer hohen Durchbruchsspannung und die thermisches Wegdriften verhindert, und die als Teil einer integrierten Schaltung verwendet werden kann neben konventionellen Transistoren mit komplementären Transistoren.



   Dies wird erfindungsgemäss durch eine Halbleitervorrichtung erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der aus dem zweiten Halbleiterbereich in den ersten Halbleiterbereich injizierte Strom von Minoritätsträgern mindestens   annä    hernd gleich ist wie derjenige aus dem erwähnten ersten   Übergang,    und dass der Abstand zwischen den erwähnten Übergängen kleiner ist als die Diffusionslänge im erwähnten ersten Bereich. Die Störstellenkonzentration des   Kollektorbe-    reichs kann dabei niedrig gehalten werden, um eine hohe Durchbruchsspannung zu erzielen.



   Es wird angenommen, dass die Diffusionslänge der Minoritätsträger eines konventionellen Transistors in der Grössenordnung 1-2 Mikron liegt. In Ausführungsbeispielen der erfindungsgemässen Halbleitervorrichtung beträgt die Diffusionslänge der Minoritätsträger 50 bis 100 Mikron. Der Stromverstärkungsfaktor eines konventionellen Transistors beträgt ungefähr 500, während derjenige der vorliegenden Vorrichtung 3000 und mehr betragen kann. Weiterhin besitzt die neue Vorrichtung einen hohen Stromverstärkungsfaktor (hFE) und eine rauscharme Charakteristik. eine niedrige Störstellenkonzentration im Emitterbereich. eine niedrige Rekombinationsgeschwindigkeit und eine Diffusionslänge der Minoritätsträger. die wesentlich grösser ist als die Breite des Emitters.



   Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.



  wobei:
Fig. I einen teilweisen schematischen Schnitt durch einen NPN-Transistor zeigt,
Fig. 2 ein Störstellenprofil der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung und die Minoritätsträger-Konzentration im Emitterbereich,
Fig. 3 einen teilweisen Schnitt einer integrierten Schaltung mit einem erfindungsgemässen NPN-Transistor und einem zusätzlichen konventionellen PNP-Transistor. welche zusammen ein komplementäres Paar von Transistoren bilden,
Fig. 4, 5 und 6 zeigen Teilschnitte entsprechend Fig. 1 durch andere Ausführungsbeispiele.



   in Fig. 7 ist die Stromverstärkung bei Emitterschaltung   (hl E)    als Funktion des Kollektorstroms aufgezeichnet.



   in Fig. 8 ist der Rauschfaktor als Funktion der Frequenz bei einer Eingangsimpedanz von 1000 Ohm aufgezeichnet, in Fig. 9 ist der Rauschfaktor als Funktion der Frequenz bei einer Eingangsimpedanz von 30 Ohm aufgezeichnet in Fig. 10 ist der Rauschfaktor als Funktion des Kollektorstromes dargestellt und
Fig. 11 zeigt   A      hFI    in Funktion der Temperatur.



   Eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Vorrichtung, als NPN-Transistor ausgebildet. ist in Figur 1 gezeigt.



  Das Substrat 1 ist stark mit N-Typ-Störstellen dotiert. Vorzugsweise kann das Substrat 1 aus stark mit Antimon dotiertem Silizium bestehen. Die Dotierung ist vorteilhafterweise 4 x   10'"    cm-3. Dies ergibt einen spezifischen Widerstand von ungefähr 0,01 Ohm   ¯   cm. Es wurde gefunden. dass diese Dotie rung zwischen 0,008 und 0,012 Ohm   ¯   cm variieren kann. Die
Dicke des Substrats beträgt vorzugsweise ungefähr 250 Mikron. Auf dem Substrat 1 wird eine N-Typ-Silikon-Epitaxialschicht 2 gebildet und mit diesem N+ Substrat 1 zusammen als Kollektor benutzt. Diese Schicht 2 wird mit einer Konzen tration von 7 x 10'4 cm-3 leicht mit Antimon dotiert. wobei der spezifische Widerstand ungefähr 8 bis 10 Ohm   ¯   cm beträgt. Die epitaxiale Schicht ist vorzugsweise ungefähr 20 Mi kron dick.



   Auf   Auf   der Schicht 2 wird eine P-Typ-Silizium epitaxiale Schicht 3 gebildet, um die aktive Basis für den Transistor zu bilden. Die Dotierung kann aus Bor bestehen. in einer genügend grossen Menge um eine Dotierungskonzentration von    1    x   10'"    cm-3 zu ergeben, wobei der spezifische Widerstand ungefähr 1,5   Ohm    cm wird und die Dicke der Schicht 3 ungefähr 5 Mikron wird.



   Auf dieser P-Schicht 3 wird eine N-Typ-Silizium epita xiale Schicht 4 gebildet, um den Emitter zu ergeben. Diese
Schicht 4 ist leicht mit Antimon dotiert mit einer Dotierungs konzentration von ungefähr 5,5   10'5      cm-3.    mit einem spezif schen Widerstand von ungefähr 1 Ohm   -   cm und mit einer
Schichtdicke von ungefähr 2 bis 5 Mikron.



   Darauf kommt eine N+ Typ-Diffusionsschicht 5. welche stark mit Phosphor dotiert ist und die Emitter-Kontaktzone bildet. Diese Diffusionsschicht hat eine Oberflächendotie rungskonzentration von ungefähr   10k      cm-S    und eine Dicke von ungefähr 1,0 Mikron.



   Um den Kollektorbereich ist ein stark mit Phosphor do  tierter N-Typ-Diffusionsbereich 6 vorgesehen. Die   Dotierungs    konzentration beträgt ungefähr 3 x   10k    cm-3 als   Oberflächen-    konzentration. Diese Schicht 6 dringt durch die P-Basis schicht 3 in die N-Kollektorschicht 2 ein.



   Ein P-Typ-Diffusions-Bereich 7 wird als Leitungspfad zum Basisbereich 3 benutzt. Dieser Bereich 7 ist mit Bor do tiert mit einer Dotierungskonzentration von ungefähr 3 x
10'9 cm-3 an der Oberfläche. Der Diffusionsbereich 7 dringt durch die N-Typ-Schicht 4 in die P-Basisschicht 3 ein, wel che den Emitterbereich 4 umgibt und abgrenzt.



   Ein P-Typ-Diffusionsbereich 8 dient als Basiskontaktzone und ist stark mit Bor dotiert. Die Dotierungskonzentration an der Oberfläche beträgt ungefähr 5 x   1018    cm-3 und die
Tiefe des Bereichs 8 beträgt etwa 1,8 Mikron. Eine Silizium dioxydschicht 206 für die Passivierung bedeckt die obere
Oberfläche der Vorrichtung.



   Eine Kollektorelektrode 9 aus Aluminium wird auf N+
Substrat 1 gebildet. Auf der Basiskontaktzone 8 wird eine Ba siselektrode 10 aus Aluminium gebildet, während eine Emitter elektrode 11 aus Aluminium auf dem Emitterbereich 5 gebil det wird. Ein Gebiet 200 mit P-Leitung ist in den N-Leitung aufweisenden Emitter 4 eindiffundiert um einen PN-Über gang zwischen sich und dem Emitter zu bilden. Das Gebiet
200 ist mit Bor dotiert und wird gleichzeitig mit der   Basiskon-    taktzone 8 gebildet. Die Dotierungskonzentration beträgt 5    1018    cm-3 und die Tiefe des Gebietes oder der Schicht 200 beträgt etwa 1,8 Mikron.



   Aus dem obigen geht hervor, dass die N-Schicht 2 und die P-Schicht 3 einen Kollektor-Basisübergang 12 bilden. Die
P-Schicht 3 und die N-Schicht 4 bilden einen Emitter-Basis  übergang 13. Die N-Schicht 4 und das zusätzliche P-Gebiet
200 bilden einen PN-Übergang 14, wie oben erläutert wurde.



   Der Abstand zwischen dem Emitter-Basisübergang 13 und dem zusätzlichen PN-Übergang 14 beträgt vorzugsweise 2 bis 5 Mikron.



   Die Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung, wobei sich der in Fig. 1 beschriebene NPN Transistor in einer integrierten Schaltung mit einem oder mehreren anderen Halbleiterelementen wie z. B. einem PNP Transistor befindet. Beide bilden komplementäre Transistoren, nämlich einen NPN-Transistor 21 und einen PNP-Transistor 22. Die beiden Transistoren sind auf einem P-Typ Substrat 20 aus Silizium gebildet.

  Wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, weist der NPN-Transistor 21 ein stark dotiertes Kollektorgebiet 1, ein leicht dotiertes Kollektorgebiet 2, ein leicht dotiertes Basisgebiet 3, ein leicht dotiertes Emittergebiet 4, eine stark dotierte Kontaktzone 5, eine Kollektorleiterzone 6, eine Kollektor-Kontaktzone 15, eine Basisleiterzone 7, eine Basiskontaktzone 8, ein zusätzliches Gebiet 200, eine Kollektor-Elektrode 9, eine Basis-Elektrode 10 und eine Emitter-Elektrode 11 auf. Der PNP-Transistor 22 weist einen P-Typ-Kollektor 33, eine N-Typ-Basis 34, einen P-Typ-Emitter 38, einen P-Typ-Kollektorleiter 37, eine P-Typ-Kollektor Kontaktzone 48, eine N-Typ-Basiskontaktzone 35, eine Kollektorelektrode 39, eine Basiselektrode 40 und eine Emitter Elektrode 41 auf. Die zwei Transistoren 21 und 22 sind durch PN-Übergänge elektrisch voneinander isoliert.

  Eine P-Typ-lsolierungszone 50 ist mit dem P-Substrat 20 verbunden und umgibt beide Transistoren NPN und PNP, 21 und 22. Drei N-Typ-Bereiche 31,#32 und 36 bilden eine schalenförmige Isolierungszone, welche den PNP-Transistor 32 umgibt.



   In diese integrierte Schaltung werden eine Vielzahl von Bereichen je paarweise oder zu dreien gleichzeitig gebildet.



  So werden z. B. die N+ Bereiche 1 und 31 durch eine selektive Diffusion in das P-Typ-Substrat 20 gebildet. Die N Bereiche 2 und 32 werden durch N-Typ-Epitaxie gebildet. Der P-Bereich 3 des NPN-Transistors 21 und P-Bereich 33 des PNP-Transistors 22 werden durch Epitaxialziehen oder durch selektive Diffusion gebildet. Der N-Bereich 4 des NPN Transistors 21 und der N-Bereich 34 des PNP-Transistors 22 werden durch Epitaxie gebildet. Die N+ Bereiche 6 und 36 werden durch eine N-Typ-Diffusion gebildet. Die P-Bereiche 7 und 37 werden durch eine P-Typ-Diffusion gebildet. Der P+ Bereich 8 des NPN-Transistors 21, der zusätzliche Bereich 200 des Transistors 21 und das P+ Gebiet 38 des Transistors 22 werden durch P-Typ-Diffusion gebildet. Die N+ Bereiche 5, 15 und 35 werden durch Diffusion gebildet.



   Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform, bei welcher das zusätzliche Gebiet 201 mit der Basisleiterzone 7 und der Basis 3 verbunden ist. Die Basiselektrode 10 kann nicht nur auf der Basisleiterzone sondern auch auf dem zusätzlichen Gebiet 201 angebracht werden. Der Basiswiderstand wird herabgesetzt, weil die Löcher sowohl durch den Emitter 4 als auch durch die Basisleiterzone 7 zur Basis 13 transportiert werden.



   Fig. 5 zeigt eine vierte Ausführung bei welcher eine MIS Struktur (metal-insulator-semiconductor) auf der Oberfläche des leicht dotierten Emitters 4 benützt wird. Eine Gitterelektrode 42 aus Aluminium und eine Schicht 41 aus Siliziumdioxyd bilden zusammen mit dem Emitter 4 die   MlS-Struktur.   



  Durch Anlegen einer bestimmten Spannung an die Gitterelektrode 42 entsteht eine Barriere 202 unter der Isolationsschicht 41. Es kann sich dabei um eine Umkehrschicht, eine Sperrschicht oder eine Akkumulationsschicht handeln.



   Fig. 6 zeigt eine fünfte Ausführungsform, in welcher auf der einen Oberfläche des leicht dotierten Emitters 4 eine Schottky-Sperrschicht 203 gebildet ist. Diese   Schottky-Sperr-    schicht kann durch Aufbringen eines geeigneten Metalls 51, beispielsweise Platin, auf den N-Typ-Emitter 4 gebildet werden.



   Fig. 2 stellt das Störstellenprofil und die   Minoritätsträger-    konzentration im Emitter des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels dar. Der obere Teil der Fig. 2 zeigt die Lage des N+ gedoppten Siliziumsubstrats 1, des N-Kollektors, der P-Basis 3, des Emitters 4, und des P-Gebietes 200. Die Störstellenkonzentration in jedem dieser Gebiete ist in der Mitte der Fig. 2 dargestellt, während der untere Teil dieser Figur die Konzentration injizierter Minoritätsträger im Emitter zeigt, wobei es sich um die Kombination von Minoritätsträgern aus dem Basisgebiet 3 und aus dem das P-Gebiet 200 und den Emitter 4 trennenden PN-Übergang handelt.

  Der durch Injektion von Minoritätsträgern aus dem   Emitter-Basis-    Übergang 13 herrührende Anteil ist durch die Gradientenlinie 101 dargestellt, während Gradientenlinie 102 denjenigen Anteil darstellt, welcher vom injizierten Minoritätsträgerstrom aus dem zusätzlichen Übergang 14 herrührt. Da die injizierten Minoritätsträger in umgekehrter Richtung fliessen, resultiert eine im wesentlichen ebene oder horizontale Gradientenlinie 103. Es ist dieser Umstand, welcher einer sehr hohen   hFE-Faktor    und einen sehr niedrigen Rauschpegel bewirkt. Zur näheren Erklärung sei vorerst festgestellt, dass die Minoritätsträger (die Löcher), welche durch den Emitter Basis-Übergang 13 injiziert werden, den zusätzlichen Übergang 14 erreichen und in das zusätzliche Gebiet 200 eindringen.

   Anderseits injiziert das P-Gebiet 200 ebenfalls Löcher in den N-Typ Emitter 4 und diese Löcher wandern durch den Emitter und erreichen den Emitter-Basis-Übergang 13, weil die Weite des Emitters (WE) geringer ist als die Diffusionslänge im N-Typ Emitter 4. Wenn die Löcher-Injiektion aus dem P-Gebiet 200 genügend hoch ist, kompensiert der Löcherstrom vom zusätzlichen Übergang 14 zum Übergang 13 den Löcherstrom vom Übergang 13 zum zusätzlichen Übergang 14. Diese Kompensation bewirkt die im wesentlichen gleichmässige Löcherverteilung im N-Typ Emitter und setzt den Löcherstrom von der Basis 3 zum Emitter 4 herab.  



   Die in Fig. 1 beschriebene Struktur bewirkt eine hohe   hrr    Charakteristik und Rauscharmut. Um dieses Resultat zu erklären. ist festzustellen, dass die Stromverstärkung (hFE) bei Emitterschaltung einer der wichtigsten Parameter des Transistors ist. Diese ist allgemein gegeben durch
EMI3.1     
 wobei   a    die Stromverstärkung bei Basisschaltung ist. Die Stromverstärkung a ist gegeben durch    n = CL* ¯ ¯3.y (2)    wobei   c*    ein Kollektormultiplikationsfaktor,   ss    ein Basistransportfaktor und y der Emitter-Wirkungsgrad ist.



   Für einen NPN-Transistor z. B. ist der Emitterwirkungsgrad gegeben durch
EMI3.2     
 wobei In die Elektronenstromdichte bedeutet, die von den Elektronen, welche durch den Emitter-Basis-Übergang vom Emitter zu der Basis injiziert werden, herrührt, während Jp eine Loch-Stromdichte von Löchern ist, welche umgekehrt durch den gleichen Übergang von der Basis zum Emitter injiziert werden.



   Die Abnahme von Jp bedingt, dass der Wert y fast eins wird gemäss Gleichung (3), der Wert   ct    gross wird gemäss Gleichung (2) und der Wert   hFt    hoch wird gemäss Gleichung (1).



   Der geringe Rauscheffekt kann folgendermassen erklärt werden. Die Gitterfehler oder die Versetzungen werden weitgehend vermindert, weil der Emitter-Basis-Übergang 13 durch den leicht dotierten Emitter 4 und durch die ebenso leicht dotierte Basis 3 gebildet wird. Die Störstellenkonzentration des leicht dotierten Emitters 4 sollte im Hinblick auf die Rauschcharakteristik, die Lebensdauer   Tp    und die Minoritätsdiffusionslänge Lp auf einen Wert weniger als   10'"    cm-3 begrenzt werden.



   Ein anderer Faktor, welcher den niedrigen Rauschpegel bedingt. ist. dass der Emitterstrom fast in vertikaler Richtung im leicht dotierten Emitter 4 und in der leicht dotierten Base 3 fliesst.



   Fig. 7 veranschaulicht die hohe Stromverstärkung (hFE) der Ausführungsform nach Fig. 1 in Emitterschaltung. Die zwei Kurven 104 und 105 zeigen die Versuchsergebnisse an zwei verschiedenen Transistoren, wobei der Unterschied der beiden Charakteristiken lediglich von der verschiedenartigen planaren Konfiguration des Emitters herrührt. Beide Kur ven zeigen eine sehr hohe Stromverstärkung bei Emitterschaltung.



   Fig. 8 zeigt die Rauschzahl in Funktion der Frequenz bei der Ausbildung nach Fig.   l,    wobei die Eingangsimpedanz 1000 Ohm und der Kollektorstrom 1 Milliampere und die Kollektor-Emitter-Vorspannung 6 Volt betrugen. Kurve 106 zeigt den Wert des Rauschfaktors. Ein typischer Verlauf des Rauschfaktors der rauschärmsten bekannten Transistoren ist durch Linie 107 dargestellt.



   Fig. 9 zeigt eine der Fig. 8 entsprechende Darstellung, wobei die Linie 108 für eine Anordnung gemäss Erfindung gilt, während der Rauschfaktor eines bekannten Transistors durch die Linie 109 dargestellt ist. Die Kurven in Fig. 9 gelten für eine Eingangsimpedanz von 30 Ohm während der Kollektorstrom und die Spannung zwischen Kollektor und Emitter gleich sind wie bei den in Fig. 8 dargestellten Messre sultaten.



   In Fig. 10 ist der Rauschwiderstand eines bekannten Transistors und desjenigen gemäss Fig. 1 dargestellt. wobei Linie 110 für den bekannten Transistor gilt, während Linie 111 für den Transistor gemäss Fig. 1 gilt. Beide sind für einen Rauschpegel von 3 db aufgezeichnet.



   Das Diagramm Fig. 11 zeigt den Verlauf der Abweichung   25      htE    von einem Grundwert in Funktion der Temperatur. Die Darstellung bedarf keiner weiterer Erläuterung, wenn beachtet wird, dass die Kurve 112 für einen bekannten Transistor und die Kurve 113 für die Ausführung gemäss Fig. 1 gilt.



   Eine Betrachtung der Fig. 7 bis   11    zeigt sehr eindeutig den wesentlichen durch die erfindungsgemässe Lösung gebrachten Fortschritt.



   Der Ausdruck  wesentlich gleichmässig . wenn im Zusammenhang mit dem Zustand der Minoritätsträgerkonzentration über den aktiven Emitterbereich gebraucht. ist so gedacht, dass der kombinierte Wert der Minoritätsträger vom aktiven Basisbereich, welche in den aktiven Emitterbereich injiziert werden und die Minoritätsträger im Emitter, welche, bedingt durch die Sperrschicht. sich in umgekehrter Richtung bewegen, relativ eben ist über den gesamten aktiven Emitterbereich. Dies ist durch den Emitterteil der Linie
103 von Fig. 2, welche im wesentlichen horizontal liegt, dargestellt. Die niedrige Rekombinationsgeschwindigkeit wird nicht nur durch die oben erwähnte Sperrschicht, sondern auch durch ein eingebautes Feld bedingt.

  Die Erklärung für dieses Feld ist wie folgt:
Die Elektronenstromdichte In ist gegeben durch
EMI3.3     
 wobei Ln die Elektronendiffusionslänge in der P-Typ-Basis, Lp die Löcherdiffusionslänge im N-Typ-Emitter, Dn die Elektronendiffusionskonstante, Dp die Löcherdiffusionskonstante, Np die Minoritätselektronenkonzentration in der P-Typ-Basis in einem Gleichgewichtszustand, Pn die Minoritätslöcherkonzentration im N-Typ-Emitter im   Gleichgewichts-    zustand, v die am Emitter-Basis-Übergang angelegte Spannung, T die Temperatur, q die Ladung der Elektronen und k die Boltzmann-Konstante ist.



   6 ist das Verhältnis von Jp zu in und ist gegeben durch
EMI3.4     
 ersetzt, wobei N, die Störstellenkonzentration des Basisbereichs,   Na    die Störstellenkonzentration des Emitterbereichs und W eine Basislänge ist, welche die Elektronendiffusionslänge Ln im Basisbereich einschränkt. Die Trägerdiffusionskonstanten Dn und Dp sind Funktionen der Trägerbeweglichkeit und der Temperatur und sind im wesentlichen konstant.



   Das eingebaute Feld entsteht im Emitter zwischen der  leicht dotierten Schicht 4 und der stark dotierten Schicht 5 und wirkt in solcher Richtung, dass der Löcherstrom vom Emitter-Basis-Übergang 13 gegen diesen Übergang 13 hin reflektiert wird. Wenn dieses eingebaute Feld stark genug ist, so wird der Diffusionsstrom von Löchern gegen die Schicht 5 hin ungefähr gleich dem durch das Feld verursachten Driftstrom von Löchern und somit praktisch kompensiert.



   Die zusätzliche Sperrschicht und das eingebaute Feld tragen daher zur Erzielung einer niedrigen Rekombinationsgeschwindigkeit an der Berührungsfläche bei, das heisst, der Wert Lp in der Gleichung (7) ist nicht durch die Weite des Emitters begrenzt.



   Obwohl die Erfindung anhand der Fig. 1 am Beispiel eines NPN-Transistors erläutert worden ist, kann eine vergleichbare Lösung mit vergleichbaren Charakteristiken auch für einen PNP-Transistor erzielt werden. Entsprechend kann auch ein Halbleiter Thyristor vom NPNP-Typ ausgeführt wer den.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH
    Halbleitervorrichtung mit einem ersten Halbleiterbereich einer ersten Dotierungsart, einem zweiten Halbleiterbereich einer zweiten Dotierungsart, welcher mit dem ersten Halbleiterbereich einen P-N-Übergang bildet, einem dritten Halbleiterbereich und einem vierten Halbleiterbereich der erwähnten zweiten Dotierungsart, welcher mit dem ersten Halbleiterbereich einen zweiten P-N-Übergang bildet, wobei Mittel zur Vorspannung des ersten Übergangs in Durchlassrichtung und zum Transport der Majoritätsträger des ersten Bereiches in den dritten Bereich vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem zweiten Halbleiterbereich in den ersten Halbleiterbereich injizierte Strom von Minoritätsträgern mindestens annähernd gleich ist wie derjenige aus dem erwähnten ersten Übergang,
    und dass der Abstand zwischen den erwähnten Übergängen kleiner ist als die Diffusionslänge im erwähnten ersten Bereich.
    UNTERANSPRÜCH E 1. Halbleitervorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Breite des ersten und vierten Bereiches geringer ist als die erwähnte Diffusionslänge.
    2. Halbleitervorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Bereich eine geringere Breite aufweist als der erste.
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