DE1042760B - Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkoerper und zwei ohmschen Elektroden an dessen beiden Endflaechen - Google Patents

Description

kl. 21g 11/02

INTERNAT. KL. H Ol 1

PATENTAMT

G14002Vnic/21g

ANMELDETAG: 18. MÄRZ 19 5 4

B EKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHKIFT: 6. NOVEMBER 1958

Die Erfindung bezieht sich auf Halbleiteranordnungen mit mehreren Elektroden, bei weichen der Stromübergang mittels eines elektrischen Feldes gesteuert wird.

Wenn zwei Halbleiter vom P- und N-Typus in innige Berührung gebracht werden, so daß eine sogenannte Inversionsschicht entsteht, so wird bei Verbindung des P-Halbleiters mit einer negativen und bei Verbindung des N-Halbleiters mit einer positiven Spannungsquelle eine Wanderung der Löcher in Riehtung des negativen Spannungspols erzeugt und eine Wanderung der Elektronen in Richtung des positiven Spannungspols, so daß in der Nähe der Inversionsschicht eine Verarmung an Elektronen und Elektronenlöchern auftritt. Dabei bildet sich also in der Inversionsschicht und beiderseits derselben eine Zone aus, die als Verarmungszone bezeichnet werden kann. Da in dieser Verarmungszone sehr wenige oder überhaupt keine Ladungsträger mehr vorhanden sind, steigt ihr spezifischer Widerstand sehr erheblich an. Wenn die an der Inversionsschicht liegende Spannung erhöht wird, so wächst die Dicke der Verarmungszone, so daß einestarkeZonevonverhältnismäßig4ieh«nispezifischem Widerstand dort entsteht, wo vorher nur ein verhältnismäßig niedriger spezifischer Widerstand vorhanden war. Wenn die Spannung sinkt, so zieht sich die Verarmungszone zusammen, d. h., die Zone von verhältnismäßighohem spezifischem Widerstand wird dünner. Durch Spannungsschwankungen wird somit der spezifische Widerstand des Halbleitermaterials in der Nachbarschaft der Inversionsschicht beeinflußt. Wenn der Halbleiter in der Nähe der Inversionsschicht in Reihe mit einem Lastwiderstand gelegt wird und wenn an diese Serienschaltung eine feste Spannungsdifferenz angelegt wird, so schwankt die am Lastwiderstand auftretende Spannung mit Änderungen des Halbleiterwiderstandes. Diese Spannungsschwankungen am Lastwiderstand können ein Vielfaches der an der Inversionsschicht liegenden Spannung betragen, so daß der ganze Halbleiter als Verstärker arbeitet.

Aus weiter unten noch zu erläuternden Gründen soll die Verarmungszone im wesentlichen auf der einen Seite der Inversionsschicht liegen. Dies läßt sich dann erreichen, wenn diejenige Seite des Halbleitermaterials, auf welcher die Verarmungszone entsteht, anfänglich eine geringere Konzentration an Ladungsträgern besitzt als das Halbleitermaterial auf der anderen Seite der Inversionsschicht. Weiterhin lassen sich die Betriebseigenschaften noch dadurch verbessern, daß der Wechsel der Trägerkonzentration beim Übergang von der einen Seite der Inversionsschicht zur anderen möglichst sprunghaft verläuft und nicht kontinuierlich.

Bei der Herstellung einer Inversionsschicht nach dem Verfahren der Kristallzüchtung hängt die Träger-Halbleiteranordnung

mit einem Halbleiterkörper

und zwei ohms dien Elektroden

an dessen beiden Endflächen

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M.-Esehersheim, Lichtenbergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
V. St v. Amerika vom 23. März 1953

Vernon Ozarow, Syracuse, N. Y. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

konzentration bei dem Herausziehen des Kristalls aus der Schmelze von der Konzentration und von der Art der in der Schmelze enthaltenen Verunreinigungen ab. Da es Schwierigkeiten bereitet, den Verunreinigungsgehalt in der Schmelze schnell zu ändern, zeigen Inversionsschichten, die nach diesem Verfahren hergestellt sind, im allgemeinen nicht den gewünschten steilen Konzentrationsverlauf von einem Konzentrationswert auf einen zahlenmäßig erheblich anderen Wert. Wenn man die Inversionsschicht durch Einschmelzen eines Akzeptors oder eines Spenders in den Halbleiterkörper herstellt, so wird eine Inversionsschicht gebildet, in welcher die Trägerkonzentration sich quer zur Inversionsschicht nach der gewünschten steil verlaufenden Kurve ändert. Ferner ist die Trägerkonzentration in dem Halbleiterkörper unterhalb der Inversionsschicht dann verhältnismäßig niedrig, so daß die Verarmungszone zum größten Teil innerhalb des Halbleitermaterials liegt.

Die Erfindung bezweckt daher, einen verbesserten und durch ein Feld steuerbaren Halbleiter zu schaffen, der sich nach dem Verschmelzungsverfahren herstellen läßt und einen verhältnismäßig steil verlaufenden Übergang zwischen den Trägerkonzentrationen in den Halbleitermaterialien beiderseits der Inversionsschicht aufweist, wobei die Konzentrationen so gewählt sind, daß die Verarmungszone bei Zuführung geeigneter Spannungen vorwiegend auf der einen Seite der Inversionsschicht liegt.

809 677/296

3 4

Bei der Erfindung wird von.einer Halbleiteranord- _ - Indium, also einer Akzeptorverunreinigung auf einen nung ausgegangen, die einen " Halbleiterkörper des "^! '"Körper 2 aus'jST-Germanium hergestellt werden,

einen Leitfähigkeitstyps enthält, an dessen beiden End- Bekanntlich wird bei der Verschmelzung und der

flächen je eine ohmsche Elektrode, zwischen denen Eindiffusion von Indium in den Germaniumkörper eine

ein elektrisches Feld angelegt ist, angeschlossen ist 5 Schicht unterhalb des Indiums in P-Germanium um-

und der eine nichtohmsche Elektrode zwischen den gewandelt, die bei der dargestellten Ausführungsform

Endflächen besitzt. Gemäß der Erfindung ist die nicht- ein ringförmiges Band ist. Die Trennfläche 4 zwischen

ohmsche Elektrode als ringförmiges Band ausgebildet dem P-Germanium, welches auf diese Weise entsteht,

und umschlingt wenigstens einen Teil des Umfangs und dem N"-Germänium des ursprünglichen Körpers 2

des Halbleiterkörpers derart, daß ein vorbestimmter io bildet die sogenannte Inversionsschicht.

Teil des Halbleiterkörpers von dem Band eingeschlos- Ein in dieser Weise hergestellter Halbleiter kann

sen wird. \ in der nachfolgend beschriebenen Schaltung als ein

Bei einer bekannten Anordnung ist ein Halbleiter- durch ein Feld steuerbarer Halbleiter betrieben werkörper aus P-Material auf zwei Seiten mit zwei den. Die Inversionsschicht kann dadurch in der Sperrschichten aus N-Maferial versehen. Außerdem sind 15 richtung vorgespannt werden, daß man den negativen zwei Streifen, die stark mit P-Material dotiert sind, Pol einer festen Spannungsquelle, die hier als Batan den Stirnseiten angeordnet. Dieser Transistor soll ferie5 dargestellt ist, an das Indiumband 1 anschließt so arbeiten, daß der im Innern des Körpers aus P- und den positiven Pol an eine Basiselektrode 6, die sich Material zwischen den Streifen gebildete Kanal von in ohmschem Kontakt, also in einem Kontakt ohne den beiden Schichtelektroden her mehr oder weniger 20 Gleichrichterwirkung, mit dem Germaniumkörper 2 eingeengt wird. Dabei soll die Bewegung von Über- ^ befindet. Ein zu verstärkendes Signal kann durch Einschußelektronen in dem N-Bereich die Bewegung der schaltung einer Signalquelle 7 in Reihe zur Batterie 5 Löcher in dem Kanal steuern. Bei der vorliegenden der Vorspannung überlagert werden.
Anordnung wird der Halbleiterkörper mindestens an · Der Körper 2 kann bekanntlich aus Germanium von einem Teil des Umfangs von einer als ringförmiges 25 verhältnismäßig hoher Reinheit bestehen und daher Band ausgebildeten, nichtohmschen Elektrode um- nur eine so geringe Zahl von Ladungsträgern enthalschlossen. Die Anordnung hat die Wirkung, daß der ten, daß dann die Konzentration der negativen Träger zwischen den Elektroden der Endflächen bestehende viel geringer ist als die Konzentration der positiven Leitungsweg durch die Verarmungszone, welche sich Träger in dem P-Germanium des ringförmigen Banvon der ringförmigen Zone ausbreitet, mehr oder weni- 30 des 3. Unter diesen Umständen erzeugt die Spannung ger eingeschnürt wird, so daß der Widerstand dieser . der Batterie 5 eine Verarmungszone 8 zwischen den Einschnürungsstelle sich entsprechend ändert. beiden in Fig. 2 innerhalb des N-Germaniums einge-

Die Anordnung hat ferner den Vorteil, daß nur ein tragenen punktierten Linien. Da diese Verarmungsverhältnismäßig kleiner Teil der Inversionsschicht an zone sehr wenige oder gar keine Träger enthält, ist ihr der Halbleiteroberfläche frei liegt, so daß die Betriebs- 35 spezifischer Widerstand extrem hoch. Der Stromdurcheigenschaften während längerer Zeit praktisch unver- gang durch den " N-Germaniumkörper innerhalb des ändert bleiben. ringförmigen Bandes 3 aus P-Germanium beschränkt

Mit der Halbleiteranordnung gemäß der Erfindung sich daher auf einen Teil 9 von etwa fadenförmigem

lassen sich verschiedene nichtlineare Zusammenhänge Querschnitt, der von der Verarmungszone 8 umgeben

zwischen dem Ausgangs- und dem Eingangssignal er- 40 ist. Der Widerstand dieses Teils 9 des Halbleiters zwi-

zielen. sehen seinen Enden ist umgekehrt proportional zu sei-

Ein weiteres durch die Erfindung angestrebtes Ziel, nem Querschnitt. Wenn daher die Verarmungszone 8 nämlich die multiplikative Mischung zweier Signale, sich ausdehnt, was dann der Fall ist, wenn eine größere läßt sich in weiterer Ausbildung der Erfindung dadurch Sperrspannung an der Inversionsschicht liegt, wächst erreichen, daß man mehrere Bänder oder Ringe eines 45 der Widerstand des etwa fadenförmigen Halbleiter-Akzeptors oder eines Spenders auf einem Halbleiter- teils 9 an. Wenn die Verarmungszone 8 mit einer Abkörper aufschmilzt, wobei diese Bänder so nahe zu- nähme der Sperrspannung zusammenschrumpft, so einander angebracht werden, daß die Verarmungs- sinkt der Widerstand des Querschnittes des fadenzonen der einzelnen Bänder bei Vorhandensein geeig- förmigen Halbleiterteils 9. Im Extremfalle kann die neter Spannungen sich gegenseitig beeinflussen, so daß 50 Sperrspannung so groß gemacht werden, daß die Verder Teil des Halbleiterkörpers, auf den die anderen armungszone sich so weit ausdehnt, daß der Quer-Bänder einwirken, begrenzt wird. schnitt des fadenförmigen Teils 9 bis auf Null zuWenn die Bänder so angebracht werden, daß die sammenschrumpft und dann sein Widerstand so groß Verarmungszonen nicht aufeinander einwirken, kann wird, daß der Stromfluß unterbrochen wird. Im der Halbleiter als Additionsstufe benutzt werden. 55 anderen Extremfall, wenn die Batterie 5 abgeschaltet

Fig. 1 zeigt einen durch ein Feld steuerbaren Halb- wird, so daß die Sperrspannung Null wird, wächst

leiter mit nur einem einzigen Eingangszweig; die wirksame Querschnittsfläche des fadenförmigen

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Halbleiter Teiles bis zur Trennfläche 4 an und nimmt einen

nach Fig. 1 längs der Schnittebene 2-2; niedrigen Widerstand an, der im wesentlichen durch

Fig. 3 zeigt einen Horizontalschnitt durch den Halb- 60 den spezifischen Widerstand des Germaniumkörpers 2

leiter nach Fig. 2 längs der Schnittebene 3-3; bestimmt ist. In Betrieb hat die Spannung der Bat-

Fig. 4 und 5 zeigen Halbleiter mit mehreren Ein- terie 5 einen solchen Wert, daß die Verarmungszone 8

gangszweigen; etwa die mittlere in Fig. 2 dargestellte Größe besitzt.

Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Er- Die Signale der Signalquelle 7 können die Sperr-

findung mit mehreren Inversionsschichten und 65 spannung an der Inversionsschicht vergrößern oder

Fig. 7 die Kennlinien eines Halbleiters nach Fig. 1. verkleinern und" erzeugen daher eine entsprechende

In Fig. 2 ist der in Fig. 1 perspektivisch dargestellte Änderung im Widerstand des fadenförmigen Teils 9.

Halbleiter im Schnitt längs der Schnittebene 2-2 in Um ein verstärktes Ausgangssignal zu erhalten, wird

Fig. 1 dargestellt. Ein solcher Halbleiter kann bei- eine feste Spannungsquelle, die hier als die Batterie 11

spielsweise durch Aufschmelzen eines Bandes 1 aus 70 dargestellt ist, in Reihe mit einem Widerstand 12 zwi-

sehen die ohmsche Elektrode 6 und eine weitere phmsche Elektrode 14 am anderen Ende des Halbleiterkörpers angeschlossen. Eine Ausgangsleitung oder Abnahmeleitung 15 ist mit der Elektrode 14 verbunden. Grundsätzlich kann eine der beiden Elektroden 6 oder 14 geerdet werden, und nicht nur, wie in Fig. 1 und 2, die Elektrode 6. Der Widerstand des Germaniumkörpers 2 zwischen den Enden des fadenförmigen Teils 9, d. h. zwischen den Elektroden 6 und 14, wird durch Schwankungen der Sperrspannung an der Inversionsschicht nicht geändert. Der Halbleiter nach Fig. 2 kann somit als eine Serienschaltuiig eines festen Widerstandes 12 mit dem Widerstand zwischen den Elektroden 6 und 14 betrachtet werden, der seinerseits aus dem veränderlichen Widerstand des fadenförmigen Teils 9 und aus dem festen Widerstand des restlichen Teils des Halbleiters 2 besteht. Diese Serienschaltung liegt an der festen Spannung der Batterie 11. Der Bruchteil dieser festen Spannung, der auf der Abnahmeleitung 15 erscheint, hängt daher von dem Verhältnis des Widerstandes zwischen den Elektroden 6 und 14 und der Größe des Widerstandes 12 ab. Schwankungen in der Sperrspannung, die von der Signalquelle 7 herrühren, beeinflussen den Widerstand des fadenförmigen Teils 9 und beeinflussen somit auch den auf der Abnahmeleitung 15 erscheinenden Spannungswert. Die Spannung der Batterie 11 kann ein Vielfaches der Schwankungen der Sperrspannung an der Inversionsschicht, die zur Beeinflussung des Widerstandes des fadenförmigen Teils 9 von einem minimalen bis auf einen maximalen Wert erforderlich ist, betragen und die Größe des Widerstandes 12 kann vergleichbar mit dem maximalen Widerstand des fadenförmigen Teils 9 gemacht werden. Unter diesen Umständen ruft eine kleine Änderung der Signalspannung eine große Änderung der Spannung auf der Abnahmeleitung 15 hervor.

Um eine maximale Verstärkung zu erhalten, muß der Widerstand des Körpers 2 zwischen den Enden des fadenförmigen Teils 9, d. h. zwischen den Elektroden 6 und 14 so klein wie möglich gemacht werden. Dies läßt sich durch Verkleinerung des Elektrodenabstandes, d. h. durch Verkleinerung der Höhenabmessung des dargestellten Halbleiterkörpers erreichen, wenn man gleichzeitig die Querschnittsfiäche dieser Teile des Körpers 2 so groß wie möglich macht.

In der Anordnung nach Fig. 1 wird der Widerstand 12 an eine positive Spannung angelegt, jedoch ist der Halbleiter auch arbeitsfähig, wenn diese Spannung negativ ist, vorausgesetzt, daß die Spannungen des N-Halbleiters 2 in der Nähe des Bandes 4 positiv gegenüber der dem Band 4 von der Batterie 5 zugeführten Spannung ist. Unter diesen Bedingungen wird die Halbleiterdiode, die durch das Band 4 und den Körper 2 gebildet wird, in der Sperrichtung vorgespannt.

Natürlich würde die dargestellte Einrichtung gleichartig arbeiten können, wenn das Band 4 aus einem N-Halbleiter und der Körper 2 aus einem P-Halbleiter bestehen würde, vorausgesetzt, daß die Polaritäten und die Spannungen in der erforderlichen Weise geändert werden.

Fig. 7 enthält eine Kurvenschar, welche den Strom durch den Lastwiderstand 12 als Funktion der an die Reihenschaltung des Widerstandes 12 und des Halbleiterkörpers 2 gelegten Spannung angibt, und zwar für verschiedene zunehmende Größen ^₁ bis e₅ der Sperrspannung. Man sieht, daß bei zunehmender Sperrspannung der Strom durch den Halbleiterkörper 2 für eine gegebene Spannung an der Serienschaltung des Körpers 2 und des Lastwiderstandes 12 abnimmt.

Die nachfolgende Erklärung soll zeigen, aus welchem Grunde Halbleiter, die durch ein Feld gesteuert werden, im allgemeinen nicht linear sind. Erstens wird nämlich bei der Zunahme der die Inversionsschicht bildenden Sperrspannung eine Verarmungszone gebildet, die praktisch frei von Elektronen und Elektronenlöchern ist. Je größer die Tiefe dieser Zone ist, desto größer ist der Widerstand des Körpers 2 zwischen der Ausgangsleitung 15 und Erde. Die Breite der Verarmungszone ändert sich mit der Quadratwurzel der Sperrspannung, so daß die Verstärkung nicht linear wird. Selbst wenn die Trennflächen zwischen dem P-uhd dem N-Material eben ist, ist die Verstärkung nicht linear.

In einem Halbleiter nach Fig. 1, in welchem ein Band 3 aus Halbleitermaterial des einen Leitfähigkeitstypus einen Halbleiterkörper vom anderen Leitfähigkeitstypus umgibt, läßt sich dadurch der Grad der Nichtlinearität ändern. Dies läßt sich am besten bei einer Betrachtung der Fig. 3 verstehen, die einen waagerechten Querschnitt längs der Ebene 3-3 in Fig. 2 zeigt, wobei die Schnittebene in der Mitte des Indiumbandes 1 liegt. Die Trennfläche zwischen dem Band 3 aus P-Material und dem fadenförmigen Teil 9 aus N-Material ist wieder durch das Bezugszeichen 4 angedeutet. Die Zone 8 zwischen den punktierten Linien auf beiden Seiten dieser Trennfläche ist die Verarmungszone, die also praktisch von Elektronen und Elektronenlöchern vollständig entblößt ist. Der

3Q Widerstand des Halbleiterkörpers zwischen Erde und der Abnahmeleitung 15 ist praktisch umgekehrt proportional zu der Ouerschnittsfläche des fadenförmigen Teils 9, der nicht von dem Verarmungsvorgang erfaßt wird. Bei der Ausdehnung der Verarmungszone 8 nimmt die Ouerschnittsfläche des fadenförmigen Teils 9, die vom Strom durchflossen wird, stärker ab, als wenn die Trennfläche 4 eben wäre, so daß die Änderung des Halbleiterwiderstandes für eine Änderung der zugeführten Sperrspannung eine stärkere Nichtlinearität zeigt. Dieser Effekt ist am größten, wenn das Band aus dem P-Material 3 das N-Material umgibt, ist aber auch dann noch vorhanden, wenn das Band nur einen Teil des Querschnittes des N-HaIbleiters umschlingt.

Der Grad der Nichtlinearität ist somit eine Funktion der Expansion der Verarmungszone bei Änderungen der Sperrspannung an der Inversionsschicht und ferner eine Funktion der Form der Ouerschnittsfläche, die von dem Band aus Halbleitermaterial umso schlungen wird. Die Form der umschlungenen Fläche kann dadurch beeinflußt werden, daß die Ouerschnittsform des Körpers 2 entsprechend gewählt wird, ferner dadurch, daß das Band sich nur über einen Teil des Umfanges des Körpers 2 erstreckt oder schließlich auch durch eine Kombination dieser beiden Maßnahmen.

Die Fig. 4 und 5 veranschaulichen zwei von vielen möglichen Anordnungen, in denen ein durch ein Feld gesteuerter Halbleiter der oben beschriebenen Art als Mischvorrichtung oder als Modulator verwendet werden kann. Diejenigen Bestandteile in Fig. 4 und 5, die mit der Ausführung nach Fig. 1 und 2 übereinstimmen, tragen auch entsprechende Bezugszeichen. Zum Beispiel sind in Fig. 4 zwei halbringförmige Bänder 16 und 18 aus P-Material auf den beiden Seiten des Körpers 2 aus N-Material angebracht. Diese beiden Bänder werden mittels der Batterien 5 und 20 gegenüber dem angrenzenden Teil des Halbleiterkörpers 2 negativ vorgespannt. Die miteinander zu mischenden Signale werden der Sperrspannung, die von den Bat-

ten en 5 und 20 und der mit diesen Batterien in Reihe geschalteten Spannungsquellen 7 und 22 geliefert werden, überlagert. Jedes der Bänder 16 und 18 kann eine Verarmungszone erzeugen, und wenn das andere Band nicht vorhanden wäre, würde der Widerstand des Halbleiters sich aus den bei Fig. 1 beschriebenen Gründen nicht linear ändern. Wenn jedoch die Sperrspannung am Band 16 groß genug ist, kann sich die von ihm erzeugte Verarmungszone über einen großen Teil des Querschnitts oder über den ganzen Querschnitt des Körpers 2 ausdehnen, so daß die Querschnittsfläche des X-Materials des Körpers 2, die einen erheblichen Strom führen kann, abnimmt. Wenn nun eine geeignete Sperrspannung an der Inversionsschicht, die von dem anderen Band 18 gebildet wird, liegt, so kann eine weitere Verarmungszone sich in den Körper 2 hinein ausbreiten. Diese letztere Verarmungszone kann den Widerstand desjenigen Teils des Körpers 2, der nicht durch die vom Band 16 erzeugte Verarmungszone beeinflußt wird, nur erhöhen. Daher hängt die Wider-Standsänderung, die durch das Band 16 zwischen den Elektroden 6 und 14 erzeugt wird, von der Sperrspannung, die am Band 16 liegt, ab. Dies bedeutet, daß die Änderungen des Gesamtwiderstandes des Halbleiters zwischen Erde und der Abnahmeleitung 15, die infolge des Signals der Signalquelle 22 auftreten, durch die Größe des Signals der Signalquelle 7 beeinflußt werden und umgekehrt, so daß diese beiden Signale also multiplikativ gemischt werden.

Fig. 5 veranschaulicht einen Halbleiter, der als Modulator betrieben werden kann. Die mit Fig. 4 übereinstimmenden Bestandteile tragen wieder dieselben Bezugszeichen. Es sind zwei ringförmige Bänder 24 und 26 aus P-Material auf einem Körper 2 aus N-Material dargestellt. Wie in Fig. 2 dargestellt, kann sich nun die Verarmungszone 8, die durch solche ringförmigen Bänder erzeugt wird, senkrecht zur Ebene des jeweiligen Ringes ausdehnen. Wenn also die Bänder 24 und 26 genügend nahe zueinander liegen, greift die Verarmungszone des einen Bandes auch in einen Bezirk des Körpers 2 ein, der ebenfalls von der Verarmungszone des anderen Bandes erfaßt wird, bevor diese den Querschnitt des Körpers 2 ganz ausfüllt. Die Zusammenwirkung der Verarmungszonen der beiden Bänder bewirkt eine Modulation des von der Quelle 7 gelieferten Signals mit dem von der Quelle 22 gelieferten Signal, und zwar aus den an Hand der Fig. 4 erläuterten Gründen.

Wenn andererseits die Bänder 24 und 26 so weit voneinander entfernt sind, daß keine gegenseitige Beeinflussung der zugehörigen Verarmungszonen auftritt, so treten zusätzliche nicht lineare Funktionen zu dem jedem Bande zugeführten Signal hinzu. Die jeweilige nicht lineare Funktion jedes Signals hängt aus den bei Fig. 1 erläuterten Gründen von der Form der Querschnittsfläche des Körpers 2 innerhalb der Bänder ab.

Die Anordnung nach Fig. 6 kann so gewählt werden, daß ihre Signale gemischt werden, daß ein Bruchteil der Signale addiert wird oder daß zwei der Signale gemischt werden und -das dritte Signal zur Verstärkungsregelung oder auch zur Tastung verwendet wird. Ein Körper 36 aus Halbleitermaterial von einem Leitfähigkeitstyp ist mit zwei halbringförmigen Bändern 38 und 40 versehen und trägt ferner noch einen vollständigen Ring 42, wobei alle drei Ringe bzw. Halhringe mit Vorspannungsbatterien 44, 46 und 48 und mit Signalquellen 50, 52 und 54 verbunden sind. Wenn die Verarmungszonen der Bänder 38 und 40 und des Ringes 42 aufeinander einwirken, so werden alle drei Signale gemischt. Wenn die Verarmungszonen aber nicht zusammenwirken, so können Funktionen aller drei Signale addiert werden. Wenn die Sperrschichten der Bänder 38 und 40 zusammenwirken,; jedoch den Bezirk des Körpers 36 in der Nähe des Ringes 42 nicht beeinflussen, so werden die den Bändern 38 und 40 zugeführten Signale multiplikativ gemischt und zu einer Funktion des am Band 42 liegenden Signals addiert. Im letzteren Falle kann das dem Ring 42 zugeführte Signal zur Beeinflussung der Gesamtverstärkung benutzt werden oder auch dazu, das multiplikative Mischungsergebnis ein- und auszutasten. Ob eine derartige gegenseitige Einwirkung der Verarmungszonen aufeinander stattfindet, hängt von dem Abstand der Bänder und des Ringes und ferner auch von der Größe der zugeführten Spannungen ab. In Fig. 2 ist die Form der Verarmungszone der leichteren Erklärung halber etwas vereinfacht dargestellt. In Wirklichkeit kann das zwischen den Elektroden 6 und 14 bestehende transversale elektrische Feld die Verarmungszone sowohl nach der einen oder der anderen dieser Elektroden hin ausdehnen als auch nach der Mitte des Körpers 2 hin ausdehnen. Wenn also, wie in Fig. 5 und 6, zwei Bänder oder Halbleiter benutzt werden, so kann die Verarmungszone" eines dieser Bänder oder Halbbänder sich selbst weiter bis zu einer Stelle im Halbleiterkörper erstrecken, welche auch durch die Verarmungszone des anderen beeinflußt wird. Hierdurch wird die gegenseitige Einwirkung zwischen den Verarmungszonen erhöht.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper des einen Leitfähigkeitstyps, an dessen beiden Endflächen je eine ohmsche Elektrode, zwischen denen ein elektrisches Feld angelegt ist, angeschlossen ist und der eine nichtohmsche Elektrode zwischen den Endflächen besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtohmsche Elektrode als ringförmiges Band ausgebildet ist und wenigstens einen Teil des Umfangs des Halbleiterkörpers derart umschlingt, daß ein vorbestimmter Teil des Halbleiterkörpers von dem Band eingeschlossen wird.

2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere ringförmige nichtohmsche Elektroden vorgesehen sind.

3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtohmschen Elektroden in Sperrichtung durch eine Spannungsquelle vorgespannt sind.

4. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei nichtohmsche ringförmige Elektroden angebracht sind und diese mit je einer Signalquelle verbunden sind.

5. Halbleiteranordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei ringförmigen Elektroden so nahe aneinander angebracht sind, daß die zugehörigen Verarmungszonen, welche infolge der den Bändern zugeführten Signalspannungen entstehen, aufeinander einwirken.

6. Halbleiteranordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daü die zwei ringförmigen Elektroden einen solchen Abstand besitzen, daß ihre zugehörigen Verarmungszonen sich praktisch gegenseitig nicht beeinflussen.

7. Halbleiteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei ringförmigen Elektroden sich nur über einen Teil des Umfangs

des Halbleiterkörpers erstrecken, daß eine dritte ringförmige Elektrode den Halbleiterkörper vollständig umschlingt und gegenüber dem Halbleiterkörper in der Sperrichtung vorgespannt ist und daß eine dritte Signalquelle ihre Signale der Vorspannung des dritten Bandes überlagert.

8. Halbleiteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die drei ringförmigen Elektroden sich praktisch in zueinander parallelen Ebenen befinden.

9. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps

10

an den ringförmigen Elektroden eine größere Ladungsträgerdichte hat als der Halbleiterkörper.

10. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Elektroden so angeordnet sind, daß mindestens ein Teil der Verarmungszone, die durch die Spannung zwischen der betreffenden Elektrode und dem Halbleiterkörper erzeugt wird, in der Trägerzone des Körpers liegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 285 603;
Proc IRE, Bd. 40, 1952, S. 1366.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen