DE1001378B

DE1001378B - Elektrisches Halbleitergeraet

Info

Publication number: DE1001378B
Application number: DES43273A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Friedrich Kuhrt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-03-30
Filing date: 1955-03-30
Publication date: 1957-01-24

Description

Elektrisches Halbleitergerät Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Halbleitergerät, bei dem die Änderung des elektrischen Widerstandes, die ein Halbleiterkörper unter der Wirkung eines Magnetfeldes erfährt, ausgenutzt wird. Besonders große Änderungen des elektrischen Widerstandes ergeben sich bei solchen Halbleiterkörpern, die eine Trägerbeweglichkeit von etwa 6000 cm2/Vsec oder mehr besitzen. Zu diesen Halbleitern gehören halbleitende Verbindungen von der Form AIIIBV, d. h. Verbindungen eines Elements A der III. Gruppe mit einem Element B der V. Gruppe des Periodischen Systems. Unter den AIII Bv-Verbindungen eignen sich insbesondere Verbindungen von einem der Elemente Bor, Aluminium, Gallium, Indium, mit einem der Elemente Stickstoff, Phosphor, Arsen, Antimon. Für den vorliegenden Zweck hat sich als besonders günstig die Verbindung Indiumarsenid und die Verbindung Indiumantimonid erwiesen.
Die Änderung des elektrischen Widerstandes unter dem Einfluß eines magnetischen Feldes beruht unter anderem darauf, daß die elektrischen Strombahnen eine seitliche Ablenkung erfahren. Dieser Ablenkungseffekt ist, wie an anderer Stelle ausgeführt, um so kleiner, je größer das Verhältnis der Länge des Halbleiterkörpers zu seiner Breite ist, d. h., je mehr sich der Halbleiterkörper der Form eines in seiner Längsrichtung stromdurchflossenen Stabes nähert.
Die Ursache hierfür ist die sogenannte Hallspannung, welche sich in der Ablenkrichtung der Strombahnen auf dem Halbleiterkörper ausbildet, und zwar von der Mitte zu den Kanten hin zunehmend. Diejenigen Flächen des Halbleiterkörpers, an denen die größte Hallspannung auftritt, werden als Hallkanten bezeichnet. Das von der Hallspannung erzeugte elektrische Feld, das sogenannte Hallfeld, wirkt der Ablenkung der Strombahnen entgegen und vermindert daher bei einem langgestreckten, in seiner Längsrichtung stromdurchflossenen Halbleiterkörper die magnetfeldabhängige Widerstandsänderung.
Um die Wirkung des Hallfeldes auf die Strombahnen zu unterdrücken, wird nach dem an anderer Stelle gemachten Vorschlag der Halbleiterkorper entweder als Corbinoscheibe ausgebildet, oder aber ein Halbleiterkörper verwendet, dessen Ausdehnung quer zur Stromdurchflußrichtung wesentlich größer ist als seine Ausdehnung in Richtung des Stromflusses, d. h. also ein Halbleiterkörper, bei dem das Verhältnis Länge zu Breite möglichst klein ist. Nun ist aber die Ausdehnung des Halbleiterkörpers in der Ablenkrichtung der Strombahnen oft begrenzt, da in vielen Fällen möglichst kleine Halbleitergeräte erwünscht sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei kleinen Halbleiterkörpern das Hallfeld möglichst weitgehend zu kompensieren. Erfindungsgemäß sind an den Stellen des Halbleiterkörpers, zwischen denen sich eine Hallspannung ausbilden kann, elektrisch leitende, untereinander verbundene Belegungen gegen den Halbleiterkörper isoliert angeordnet. Die unter dem Einfluß des Magnetfeldes entstehende Hallspannung influenziert in diesen Belegungen gleich große, entgegengesetzt polarisierte elektrische Ladungen, so daß der Einfluß des Hallfeldes auf die Ablenkung der Strombahnen weitgehend kompensiert wird. Als elektrisch leitende Belegungen können auf dem Halbleiterkörper längs der Hallkanten verlaufende Metallstreifen isoliert befestigt sein. Vorteilhaft ist das Aufkleben dieser Metallstreifen mit Hilfe einer dünnen Kunstharzschicht, die in diesem Fall sowohl die Isolation als auch die Befestigung der Metallstreifen bewirkt. Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung können die Metallstreifen durch Aufdampfen auf eine vorher aufgebrachte, gegebenenfalls ebenfalls aufgedampfte Isolationsschicht hergestellt sein. Hierdurch werden besonders geringe Belegungshöhen ermöglicht.
An Hand der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele sei die Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt die Ansicht eines elektrischen Halbleitergerätes 1 aus In As oder In Sb, welches mit den Stromzuführungselektroden 2 versehen und auf einer Trägerplatte 3 befestigt ist. Es wurde bereits oben ausgeführt, daß die Widerstandsänderung in Abhängigkeit von der Stärke des Magnetfeldes um so größer ist, je größer die Ausdehnung des Halbleiterkörpers quer zur Stromrichtung ist. Da jedoch vielfach möglichst kleine Halbleitergeräte erforderllich sind, kann die Vergrößerung des Verhältnisses Breite zu Länge des Halbleiterkörpers nur auf Kosten der Länge erfolgen, d. h. der Halbleiterkörper wird in der Stromdurchflußrichtung extrem kurz und damit der Absolutwert des Widerstandes verhältnismäßig klein. Es wurde daher bereits der Vorschlag gemacht, mehrere derartige Halbleiterkörper in Reihe hintereinanderzuschalten bzw. eine Halbleiterplatte, an deren Schmalseite die Elektroden angebracht sind, mit quer zur Stromrichtung verlaufenden leitenden Streifen, sogenannten Rasterstreifen, zu versehen, die ihrerseits ebenfalls leitend mit dem Halbleiterkörper verbunden sind.
Das Ausführungsbeispiel zu der vorliegenden Erfindung zeigt ein Halbleitergerät mit derartigen Rasterstreifen 4. Um den Einfluß des Hall feldes auf die einzelnen, zwischen den Rasterstreifen liegenden Teile des Halbleitergerätes zu kompensieren, sind an den Hallkanten die elektrisch leitenden, untereinander verbundenen Belegungen 5 angeordnet.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch Fig. 1 längs der Linie 11-11, in welcher die Bezeichnungen der Fig. 1 beibehalten sind. Man erkennt, daß zwischen den der Kompensation des Hallfeldes dienenden Belegungen 5 und dem Halbleiterkörper 1 eine Isolierschicht 6 angeordnet ist. Durch diese Isolierschicht wird eine leitende Verbindung der Belegungen 5 mit dem Halbleiterkörper 1 und damit ein Kurzschluß des Halbleiters vermieden. Wie bereits oben ausgeführt wurde, influenzieren die das Hallfeld erzeugenden Randladungen in der Belegung 5 gleich große elektrische Ladungen entgegengesetzter Polarität, so daß das Hallfeld durch das entgegengerichtete Feld der influenzierten Ladungen weitgehend kompensiert wird.
Wie aus der Fig. 1 zu erkennen ist, sind die leitenden Belegungen 5 an den im Winkel zu den Rasterstreifen verlaufenden Kanten des Halbleitergerätes lediglich zwischen den Rasterstreifen angeordnet und untereinander verbunden. Grundsätzlich wäre es möglich, jede Kante mit einer durchgehenden Belegung zu versehen, so daß weniger Querverbindungen erforderlich sind. Die dargestellte Anordnung hat jedoch den Vorteil einer geringeren Bauhöhe, da im anderen Fall sich die Höhe der Rasterstreifen zu der Höhe der leitenden Belegungen addieren würde Die Erfindung ist nicht auf das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern bei Halbleitergeräten beliebiger Form zu verwenden.
Es wird sich immer dann eine weitgehende Kompensation des Hallfeldes ergeben, wenn gemäß der Er- findung an den Stellen des Halbleiterkörpers, zwischen denen sich eine Hallspannung ausbilden kann, elektrisch leitende, untereinander verbundene Belegungen gegen den Halbleiterkörper isoliert angeordnet sind. Diese Stellen des Halbleiterkörpers werden vorzugsweise die Hallkanten sein, d. h. diejenigen Kanten bzw. Flächen des Halbleiterkörpers, die mit den Strombahnen einenWinkel kleiner als 900 bilden. Es ist aber auch möglich, die gesamte Oberfläche des Halbleitergerätes mit einer leitenden, gegenüber dem Halbleiterkörper isolierten Schicht zu versehen. Außerdem wird der Erfolg der Erfindung nicht dadurch beeinträchtigt, daß die leitende Verbindung der Belegungen auf dem Halbleitergerät an einer Stelle unterbrochen ist, da diese Stelle durch Influenz von Ladungsträgern im Sinne der Erfindung elektrisch überbrückt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrisches Halbleitergerät, bei dem die Änderung des elektrischen Widerstandes, die ein Halbleiterkörper unter der Wirkung eines Magnetfeldes erfährt, ausgenutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stellen des Halbleiterkörpers, zwischen denen sich eine Hallspannung ausbilden kann, elektrisch leitende, untereinander verbundene Belegungen gegen den Halbleiterkörper isoliert angeordnet sind.
2. Elektrisches Haibleitergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch leitendel Belegungen auf dem Halbleiterkörper längs der Hallkanten verlaufende Metallstreifen isoliert befestigt sind.
3. Elektrisches Halbleitergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstreifen mit Hilfe einer dünnen Kunstharzschicht aufgeklebt sind.
4. Elektrisches Halbleitergerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstreifen durch Aufdampfen auf eine vorher aufgebrachte, gegebenenfalls ebenfalls aufgedampfte Isolationsschicht hergestellt sind.
5. Elektrisches Halbleitergerät nach Anspruch 1 bis 4, bestehend aus einem Halbleiterkörper mit quer zur Stromrichtung verlaufenden Rasterstreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Belegungen an den im Winkel zu den Rasterstreifen verlaufenden Kanten des Halbleiterkörpers lediglich zwischen den Rasterstreifen angeordnet und untereinander verbunden sind.