DE1042129B - Halbleiteranordnung mit zwei Zonen gleichen Leitungstyps, einer mittleren Zone entgegengesetzten Leitungstyps und sehr geringer Dicke sowie einem Potentialwall, der thermisch ueberwunden wird - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung mit wenigstens drei Elektroden·, die im folgenden mit Kathode, Anode und Steuerelektrode bezeichnet werden. Es ist bereits bekannt, den Halbleiter so auszubilden und die an ihn angelegten Elektroden so zu schalten, daß die Sperrspannung am Steuorgitter 3 in dem Strom weg zwischen der Kathode 2 und der Anode 4 (Fig. 1) einen von der Höhe der Steuerspannung abhängigen Potentialwall hervorruft, dessen Höhe und Breite so niedrig ist, daß er von den Ladungsträgern auf ihrem Weg zwischen Kathode und Anode thermisch überwunden wird. Das Prinzip dieser bekannten Anordnung sei an. Hand Fig. 2 dargelegt. In Fig. 2 sind oben die Donatoren- bzw. Akzeptorendichten in den verschiedenen Halbleiterteilen 2', 3', 4' (s. Fig. 1) längs des Weges eines Ladungsträgers des Anodenstromes aufgezeichnet. Wie ersichtlich, ist die Donatoren- bzw. Akzeptorendichte in den mit der Kathode und Anode verbundenen Teilen 2', 4' groß, die Dichte in dem dazwischenliegenden, mit dem Steuergitter verbundenen Teil 3' des Halbleiters dagegen klein. In Fig. 2 unten sind die sich daraus ergebenden Potentialverhältnisse auf dem Anodenstromweg dargestellt. Unter Anodenstrom soll jetzt und im folgenden der Strom zwischen Anode und Kathode bezeichnet werden, und zwar unabhängig von der Polarität der Ladungsträger und ihrer Flußrichtung. Ebenso soll unter »Potential« zur Vereinfachung der Darstellung das bekannte elektrostatische Potential φ multipliziert mit der Ladung q der Elektronen bzw. Defektelektronen des Anodenstromes verstanden werden. Unten in Fig. 2 ist das Potential φ ■ q der einen Elektrode; (Kathode 2 bzw. Anode 4) mit I angegeben und das Potential φ · q der anderen Elektrode (4 bzw. 2) mit II bezeichnet. Die Ladungsträger müssen also auf ihrem Weg vom einen zum anderen Potential den Potentialwall A überwinden. Diese Überwindung kann durch thermische Anregung erfolgen·.

Diesem gewünschten Anodenstrom kann sich noch ein unerwünschter Strom infolge innerer Feldemission aus dem unteren Band nach dem Zenereffekt überlagern, z.B. auf dem Weg b. Sorgt man jedoch dafür, daß die Höhe φ_Α des Berges A genügend klein ist, so daß der Anteil der den Anodenstrom bildenden Ladungsträger, die den Potentialwall A zwischen Kathode und Anode thermisch überwinden, verhältnismäßig groß ist gegenüber den Ladungsträgern, die auf dem Zenarweg b fließen, dann besteht eine starke Abhängigkeit des Anodenstromes von der Höhe φ^ des Berges A.

Die Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, geeignete Mittel anzugeben·, um die Zahl der auf dem Zenerweg fließenden Ladungsträger des Anodenstro-Halbleiteranordnung

mit zwei Zonen gleichen Leitungstyps,

einer mittleren Zone entgegengesetzten

Leitungstyps und sehr geringer Dicke

sowie einem Potentialwall,
der thermisch über wunden wird

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dr. Walter Heywang, Karlsruhe,
ist als Erfinder genannt worden

mes relativ klein zu haltern, und zwar geschieht dies durch entsprechende Wahl der Donatoren- bzw. Akzeptorendichte im Halbleiter.

Die Aufgabe der Erfindung besteht weiterhin darin, die Potentialverhältnisse bei einer Halbleiteranordnung zu verbessern. Die Erfindung bezieht sich daher auf eine Halbleiteranordnung mit zwei Zonen gleichen Leitungstyps, z. B. p-Typ, zwischen denen eine mittlere Zone entgegengesetzten Leitungstyps, z. B. η-Typ, und sehr geringer Dicke liegt, und mit mindestens drei als Anode, Kathode und Steuergitter wirkenden Elektroden mit einem im Weg des Anodenstromes liegenden Potentialwall, der thermisch überwunden wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Donatoren- bzw. Akzeptorendichte in der dünnen mittleren Zone zwischen den beiden Zonen gleichen Leitungstyps in Richtung von der einen dieser beiden Zonen zur anderen abfällt.

An Hand der Fig. 3 sei der Erfindungsgedanke näher erläutert. Die Bezeichnungen sind die gleichen wie in Fig. 2. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Akzeptorenkonzentration in der mittleren Schicht 3' nicht wie in der bekannten Anordnung gemäß Fig. 2 konstant ist, sondern abfällt. Es ist weiterhin aus der Figur ersichtlich, daß die maximalen Konzentrations-

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unterschiede innerhalb dieser Schicht im Verhältnis zur Gesamtkonzentration der Donatoren recht groß sind. Ferner zeigt die in der Fig. 3 dargestellte Kurve einen sehr steilen Abfall der Akzeptorenkonzentration, von ungefähr exponentiellem Verlauf, welcher in Riehtung auf die Schicht 4' annähernd asymptotisch verläuft und dadurch im letzten Stück nahezu konstant bleibt. Wie aus dem Diagramm nach Fig. 3 ersichtlich, ergibt sich aus dem Ziel einer Verkürzung des Potentials von selbst, daß die erhöhte Akzeptoren- bzw. Donatorendichte auf der Seite des mittleren Teiles 3' liegt, an die die Ladungsträger in diesen Teil eintreten. Die Vorteile aus der geschilderten Konzentrationsverteilung der Akzeptoren in der mittleren Schicht nach der Erfindung ergeben sich aus der Form des Potentialwalles A, die sich aus der in Fig. 3 oben gezeigten Verteilung ergibt. Der Potentialwall A ist gegenüber dem Zenerweg b wesentlich günstiger geworden als bei einer Wallausbildung gemäß Fig. 2.

Die Überlegungen und Vorschläge gemäß der Erfindung gelten sinngemäß sowohl für den Fall, daß die den Anodenstrom bildenden Ladungsträger aus Elektronen bestehen, wie auch für den Fall, daß die Ladungsträger Defektelektronen sind. Dementsprechend sind auch die verschiedenen Leitungstypen bzw. Donatoren und Akzeptoren sinngemäß ve-rtauschbar.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Halbleiteranordnung mit zwei Zonen gleichen Leitungstyps, z. B. p-Typ, zwischen denen eine mittlere Zone entgegengesetzten Leitungstyps, z. B. η-Typ, und sehr geringer Dicke liegt, und mit mindestens drei als Anode, Kathode und Steuergitteir wirkenden Elektroden mit einem im Weg des Anodenstromes liegenden Potentialwall, der thermisch überwunden; wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Donatoren- bzw. Akzeptorendichte in der dünnen mittleren Zone zwischen den beiden Zonen gleichen Leitungstyps in der Richtung von der einen dieser beiden Zonen zur anderen abfällt.

2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die erhöhte Akzeptoren- bzw. Donatorendichte auf der Seite der mittleren Zone befindet, an der die Ladungsträger in diesen Teil eintreten.

3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Störstellenverteilung in der mittleren Zone steil abfällt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Die Naturwissenschaften, Bd. 40, 1953, Heft 22, S. 578, 579 (Verfasser H. Krom er).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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