DE1050448B - - Google Patents

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DE1050448B DENDAT1050448D DE1050448DA DE1050448B DE 1050448 B DE1050448 B DE 1050448B DE NDAT1050448 D DENDAT1050448 D DE NDAT1050448D DE 1050448D A DE1050448D A DE 1050448DA DE 1050448 B DE1050448 B DE 1050448B
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Description

Halbleiteranordnung mit einem Sperrschichtelektrodensystem, insbesondere Transistor oder KristalldiodeSemiconductor arrangement with a barrier layer electrode system, in particular transistor or crystal diode

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sperrschichtelektrodensystem, insbesondere 'Transistor oder Kristalldiode, bei dem mindestens zwei halbleitende Teile, unterschiedlicher Leitungsart ane.inandergre.nzen und so eine Sperrschicht bilden. Ein solches Sperrschichtelektrodensystem -kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß ein Einkristall aus einer Schmelze wächst und durch Änderung der Verunreinigungen in der Schmelze und bzw. oder durch Änderung der Wachstunisgeschwindigkeit Teile unterschiedlicher Leitungsart entstehen. Durch Aufschmelzen eines Metalls mit Donator- oder Akzeptoreigenschaften auf einen halbleitenden Kristall, in welch letzterem Eall ein Teil des halbleitenden Materials sich in dem Metall löst und beim Abkühlen wieder an dem ursprünglichen Kristallgitter anwächst, jetzt jedoch mit einem gewissen Gehalt an Verunreinigungen, erhält der angewachsene Teil eine Leitungsart, die. sich von derjenigen des Kristalls unterscheidet. Auch Diffusion oder elektrochemische Verfahren können verwendet werden.The invention relates to a junction electrode system, in particular a transistor or crystal diode, in which at least two semiconducting parts, of different types of conduction, intersect and so form a barrier. Such a barrier electrode system can for example be produced thereby be that a single crystal grows from a melt and by changing the impurities in the melt and / or by changing the growth rate parts of different Line type arise. By melting a metal with donor or acceptor properties a semiconducting crystal, in which latter part of the semiconducting material is in the metal dissolves and grows back on the original crystal lattice when it cools, but now with a certain amount Content of impurities, the grown part receives a conduction type that. different from that of the crystal is different. Diffusion or electrochemical processes can also be used will.

An die zwischen solchen Teilen gebildete Sperrschicht können verschiedene Anforderungen gestellt werden und je nach der Anwendung und dem weiteren Bau des Systems können eine oder eine Anzahl dieser Anforderungen besonders hervorgehoben werden. Häufig wird die Anforderung gestellt, daß, wenn eine Spannung in der Sperrichtung an die Sperrschicht angelegt wird, der sich ergebende Sperrstrom sehr klein und bzw. oder die Durchschlagspannung hoch ist. Weiterhin ist es häufig erwünscht, daß die Kapazität zwischen den Teilen beiderseits der Sperrschicht klein ist. Auch kann, wenn einer der Teile bei einem Transistor als Emitterelektrode wirksam sein muß, ein hoher Emitterwirkungsgrad angestrebt werden. Die Verbesserung der Sperrschicht in der einen Hinsicht hat oft eine Verschlechterung in der anderen Hinsicht zur Eolge. Es ist beispielsweise ein Mittel zur Herabsetzung des Sperrstromcs bekannt, nämlich die. Anwendung halbleitcnden Materials mit verhältnismäßig niedrigem spezifischem Widerstand. Infolge dieser Maßnahme nimmt die Kapazität jedoch zu, während die Durchschlagspannung abnimmt.Various requirements can be placed on the barrier layer formed between such parts and depending on the application and the further construction of the system, one or a number of these Requirements are particularly emphasized. Often the requirement is made that if a Reverse voltage is applied to the junction, the resulting reverse current is very small and / or the breakdown voltage is high. Furthermore, it is often desirable that the capacity between the parts on either side of the barrier is small. Also, if one of the parts is at a Transistor must be effective as an emitter electrode, a high emitter efficiency must be sought. the Improvement of the barrier in one respect often has a deterioration in the other as a result. For example, a means for reducing the reverse current is known, namely the. use semiconducting material with a relatively low specific resistance. As a result of this Measure, however, the capacitance increases while the breakdown voltage decreases.

Die Kapazität einer Emitterelektrode kann dadurch herabgesetzt werden, daß die Emitterelektrode aus Material mit einem hohen spezifischen Widerstand hergestellt wird. Jn. diesem Falle jedoch nimmt der Emitterwirkungsgrad ab, d. h. das Verhältnis des von der Emitterelektrode in die Basiselektrode injizierten Stromes, der von Minderheitsladungsträgern in der Basiselektrode getragen wird, zum Gesamtstrom, der über die Sperrschicht der Emitterelektrode fließt.The capacitance of an emitter electrode can be reduced by turning the emitter electrode off Material is made with a high specific resistance. Jn. in this case, however, the Emitter efficiency, d. H. the ratio of the injected from the emitter electrode to the base electrode Current carried by minority charge carriers in the base electrode to the total current that flows over the barrier layer of the emitter electrode.

Es wurde bereits vorgeschlagen, bei Transistoren die Kapazität zwischen der Basis und dem KollektorIt has already been proposed in the case of transistors, the capacitance between the base and the collector

Anmelder:Applicant:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande)N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Netherlands)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7
Representative: Dr. rer. nat. P. Roßbach, patent attorney,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 21. April 1955
Claimed priority:
Netherlands 21 April 1955

Frederik Hendrik Stieltjes
und Leonard Johan Tummers.
Eindhoven (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden
Frederik Hendrik Stieltjes
and Leonard Johan Tummers.
Eindhoven (Netherlands),
have been named as inventors

dadurch gering zu gestalten, daß eine Schicht aus eigenleitendem Material zwischengeschaltet wird. Hierbei ist es erforderlich, eine verhältnismäßig hohe Kollektorspannung zu verwenden, damit die in die Basis injizierten Minderheitsladungsträger rasch durch die eigenleitende Schicht hindurchgezogen werden und die Laufzeit dieser Ladungsträger die. Brauchbarkeit des Transistors bei hohen Freciuenzen nicht nachteilig beeinflußt.to make it small by inserting a layer of intrinsically conductive material. Here it is necessary to use a relatively high collector voltage so that the into the Base injected minority charge carriers can be quickly pulled through the intrinsic layer and the running time of these load carriers. The transistor is not useful at high frequencies adversely affected.

DievorliegendeAnordnung bezweckt, unter anderem eine Herabsetzung des Sperrstroms und der Kapazität und eine Erhöhung der Durchschlagspannung oder eine Erhöhung des Emitterwirkungsgrades derart zu bewirken, daß die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten nicht auftreten. Sie gründet sich auf die Erkenntnis, daß die Kapazität zwischen Teilen unterschiedlicher Leitungsart vorwiegend von der Natur des Materials an der Stelle des Überganges von einer Leitungsart zur anderen bestimmt wird, während der Strom der Minderheitsladungsträger, der durch diesen Übergang hindurchgeht, im wesentlichen durch die Natur des Materials bestimmt wird, das weiter entfernt liegt, und zwar innerhalb eines Abstandes, der gleich einem Vielfachen der Diffusioiislänge der Minderheitsladungsträger ist.The present arrangement aims, among other things, to reduce the reverse current and the capacitance and an increase in the breakdown voltage or an increase in the emitter efficiency in such a way cause the above-mentioned difficulties not to arise. It is based on the knowledge that the capacitance between parts of different types of conduction is predominantly due to nature of the material is determined at the point of transition from one line type to another, during the Current of minority charge carriers passing through this junction is essentially through the Determines the nature of the material that is further away, within a distance that is equal to a multiple of the diffusion length of the minority charge carriers.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung mit einem Sperrschichtelektrodensystem,The invention relates to a semiconductor device with a barrier electrode system,

809 749/305809 749/305

I 050I 050

insbesondere Transistor oder Halbleiterdiode, bei der mindestens zwei halbleitende Teile von verschiedenem Leitungstyp aneinandergrenzen und so einen p-n-Übergang bilden. Erfindungsgemäß besteht zumindest einer dieser halbleitenden Teile, die einen p-n-Übergang bilden, aus zwei Halbleiterschichten, dessen eine von einem Leitumgstyp und mit höhe rem spezifischem Widerstand, weiterbin Pufferschicht genannt, unmittelbar den p-n-Übergang mit dem anderen halbleitenden Teil vom anderen Leitungstyp bildet und eine Stärke aufweist, welche wenigstens das Zweifache der Debye-Länge dieser Pufferschicht beträgt, jedoch klein im Verhältnis zur Diffusionslänge dieser Pufferschicht ist, und dessen andere Halbleiterschicht mit niedrigerem spezifischem Widerstand, weiterhin Reilektorschicht genannt, auf der dem p-n-Übergang abgewendeten Seite der Pufferschicht angeordnet ist, und es beträgt die Stärke der Rerlektorschicht wenigstens das Zweifache der Pufferschicht, und es ist entweder der Leitungstyp der Pufferschicht und der Reilektorschicht der gleiche, und es sind Elektroden auf einer oder beiden dieser Schichten angeordnet, oder es ist der Leitungstyp der Pufferschicht verschieden von dem Leitungstyp der Reflektorschicht, und es ist eine Stromzuführung auf der Pufferschicht und gegebenenfalls auch eine auf der Refiektorschicht angeordnet, aber im letzteren Falle ist die Reflektorschicht elektrisch schwebend.in particular transistor or semiconductor diode, in which at least two semiconducting parts of different Adjacent line types and thus form a p-n junction. According to the invention there is at least one of these semiconducting parts, which form a p-n junction, from two semiconductor layers, one of which is from a conductive type and with a higher specific resistance, also called a buffer layer, directly forms the p-n junction with the other semiconducting part of the other conductivity type and has a thickness which is at least twice the Debye length of this buffer layer, however is small in relation to the diffusion length of this buffer layer, and its other semiconductor layer with lower specific resistance, also called rector layer, on the one facing away from the p-n junction Side of the buffer layer is arranged, and it is the thickness of the reflector layer at least twice the buffer layer, and it is either the conductivity type of the buffer layer and the rector layer the same, and there are electrodes placed on one or both of these layers, or it the conductivity type of the buffer layer is different from the conductivity type of the reflector layer, and it is one Power supply is arranged on the buffer layer and possibly also one on the reflector layer, but in the latter case the reflector layer is electrically floating.

Unter der Debye-Länge wird in Übereinstimmung mit der Definition dieser Größe in der Zeitschrift »Bell System Technical Journal« vom 28. Juni 1949, S. 441 (nur in einem anderen Einheitensystem ausgedrückt), eine vom Material der Pufferschicht abhängige LängeDebye length is used in accordance with the definition of this quantity in the journal »Bell System Technical Journal "of June 28, 1949, p. 441 (only expressed in a different system of units), a length dependent on the material of the buffer layer

LlLl

Br ■ S0 ■ k TB r ■ S 0 ■ k T

cf-Ccf-C

verstanden, wobei tr die relative Dielektrizitätskonstante in der Pufferschicht, e0 die Dielektrizitätskonstante des Vakuums im Giorgischen System, k die Boltzmannsohc Konstante, T die absolute Temperatur, q die Ladung des Elektrons und C die Summe der Gleichgewichtskonzentrationen der Mehrheits- und Minderheitsladungsträg-er in der Pufferschicht darstellt. understood, where t r is the relative dielectric constant in the buffer layer, e 0 the dielectric constant of the vacuum in the Giorgian system, k the Boltzmannsohc constant, T the absolute temperature, q the charge of the electron and C the sum of the equilibrium concentrations of the majority and minority charge carriers represents in the buffer layer.

Zur Erläuterung der Bedeutung dieser Debye-Länge sei bereits bemerkt, daß die Stärke χ des Raum-" ladungsber-eich.es, das für die Kapazität der Sperrschicht verantwortlich ist; für den Fall, daß ein sehr scharfer Übergang vorliegt, folgenden Wert hatte:To explain the meaning of this Debye length, it should already be noted that the strength χ of the space "charge area.es, which is responsible for the capacitance of the barrier layer; in the event that a very sharp transition is present, had the following value:

'2e'2e r.Bjy+ Vd) r . B jy + V d ) qCqC

= Ldii= Ldii

22 (](V+ Vd) (] (V + V d ) kTkT 9 9 Ldh VV ; Vd.L ie VV; V d .

Der letzte Wert gilt bei Zimmertemperatur. Hierbei stellt V die angelegte Spannung in der Sperrichtung und Vi die Diffusionsspannung dar. Weil es gewünscht ist, daß der Bereich der Raumladung völlig in der Pufferschicht Hegt, soll die Pufferschicht stärker bemessen werden, je höher die Spannung V+V' d ist. Auf der Emissionsseite eines Transistors ist V negativ und gering, wie auch Vd, so daß hier der Bereich der Raumladung sehr dünn ist und auch die Pufferschicht dünn sein kann.The last value applies at room temperature. Here, V represents the applied voltage is in the reverse direction and V i the diffusion voltage. Because it is desired that the area of the space charge in the buffer layer Hegt should completely the buffer layer are more strongly dimensioned, the higher the voltage V + V 'is d. On the emission side of a transistor, V is negative and low, as is V d , so that the area of the space charge is very thin here and the buffer layer can also be thin.

Obgleich bereits eine gewisse Wirkung erzielt wird, wenn die Pufferschicht dünner als die Diffusionslänge im Material dieser Schicht ist, ist es erwünscht, die Pufferschicht nicht stärker als erforderlich zu bemessen, beispielsweise mit Rücksicht auf die bei der Pierstellung angewandten Technik, oder auf die Anbringung eines Kontaktes. Mit dem Ausdruck, daß die Stärke der Pufferschicht gering im Verhältnis zur Diffusionslänge ist, wird -hier gemeint, daß die Schicht nicht stärker als die Hälfte dieser Länge sein soll. Vorzugsweise ist die Stärke nicht mehr als ein Drittel dieser Länge, jedoch nicht weniger als das Zweifache der Debye-Länge oder um so viel mehr, als mit Rücksicht auf die anzulegende Spannung V erforderlich ist.Although a certain effect is already achieved if the buffer layer is thinner than the diffusion length in the material of this layer, it is desirable not to make the buffer layer thicker than necessary, for example with regard to the technique used in the piercing or the attachment of a Contact. By the expression that the thickness of the buffer layer is small in relation to the diffusion length, it is meant here that the layer should not be thicker than half this length. The thickness is preferably not more than a third of this length, but not less than twice the Debye length or so much more than is necessary with regard to the voltage V to be applied.

Auch wird bereits eine gewisse Wirkung erzielt, wenn der spezifische Widerstand des Reflektors niedriger als derjenige der Pufferschicht ist, vorzugsweise wird dieses Verhältnis jedoch größer als drei gewählt.A certain effect is also achieved if the specific resistance of the reflector is lower than that of the buffer layer, but preferably this ratio becomes larger than three chosen.

Zum Erzielen der gewünschten Wirkung ist die Leitungsart des Reflektors bedeutungslos; sie kann die gleiche wie diejenige der Pufferschicht oder von dieser verschieden sein. Die Gleichheit oder Ungleichheit dieser Leitungsarten ist jedoch wichtig in bezug auf die Anbringung eines Stromzuleiters. Wenn der Reflektor die gleiche Leitungsart wie die Pufferschicht aufweist, kann ein Stromzuleiter mittels eines Ohmschen Kontaktes an einem beliebigen dieser beiden Teile befestigt werden; wenn j-ödoch die beiden Leitungsarten voneinander verschieden sind, soll der Stromzuleiter mittels eines Ohmschen Kontaktes mit der Pufferschicht verbunden werden.To achieve the desired effect, the type of conduction of the reflector is irrelevant; she can do that the same as or different from that of the buffer layer. The equality or inequality However, this type of line is important with regard to the attachment of a current lead. When the reflector has the same type of line as the buffer layer, a current feeder can use an ohmic Contact can be attached to either of these two parts; if y-ödoch the two types of conduction are different from each other, the current feeder should have an ohmic contact with the buffer layer are connected.

Es sind PIalbleiteranordnungen bekannt, welche in bestimmter Hinsicht, z. B. im Aufbau der Reihenfolge der Halbleiterschichten den Halbleiteranordnungen gemäß der Erfindung ähnlich sind. Diese bekannten Anordnungen zeigen aber diese zufällige Übereinstimmung nur teilweise, und zwar so, daß sie, da sie auf einen anderen Zweck abzielen hinsichtlich anderer wesentlicher Merkmale verschieden sind, z. B. hinsichtlich des Dickenverhältnisses oder des Leitfähigkeitsv-erhältnisses der Pufferschicht und der Reflektorschicht und/oder der Befestigung der Elektroden, z. B. im Hinblick auf den elektrisch schwebenden Zustand der Reflektorschicht bei unterschiedlichem Leitungstyp der Pufferschicht und der Reflektorschicht.There are PIalbleiteranrichtungen known which in certain respects, for. B. in the structure of the sequence of the semiconductor layers are similar to the semiconductor devices according to the invention. These well-known However, arrangements show this coincidental correspondence only partially, in such a way that they, since they aiming for a different purpose are different in respect of other essential characteristics, e.g. B. regarding the thickness ratio or the conductivity ratio of the buffer layer and the reflector layer and / or the attachment of the electrodes, e.g. B. with regard to the electrically floating state the reflector layer with different conductivity types of the buffer layer and the reflector layer.

Die Erfindung wird nachstehend durch eine Beschreibung einiger für die Erfindung wichtigen Wirkungen und durch zwei Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention will be explained below by a description of some important to the invention Effects and explained in more detail by two exemplary embodiments.

Fig. 1 bis 4 sind Diagramme, die unter anderem die Konzentrationen der Ladungsträger in der Pufferschicht und im Reflektor darstellen;1 to 4 are diagrams showing, among other things, the concentrations of charge carriers in the buffer layer and represent in the reflector;

Fig. 5 ist ein schematischer Schnitt durch einen Transistor.Fig. 5 is a schematic section through a transistor.

Fig. 1 bezieht sich auf den allgemeinen bekannten Fall, daß ein halbleitender Teil 1 der η-Art mit verhältnismäßig niedrigem spezifischem Widerstand bei der Tdnie 2 in einen halbleitenden Teil 3 der p-Art übergeht, der einen verhältnismäßig hohen spezifischen Widerstand aufweist, zur Herabsetzung der Kapazität zwischen den beiden Teilen. Plierbei ergibt sich ein Raumladungsbereich 4, der sich bis zur Linie 5 erstreckt. Die Tiefe, bis zu der dieser Bereich in den Teil 1 der η-Art eindringt, ist infolge der größeren Anzahl Ladungsträger in diesem Bereich viel geringer, so daß diese Tiefe vernachlässigbar ist.Fig. 1 relates to the generally known case that a semiconducting part 1 of the η-type with a relatively low specific resistance merges at Tdnie 2 into a semiconducting part 3 of the p-type, which has a relatively high specific resistance, for reduction the capacity between the two parts. Plierbei results in a space charge region 4 which extends as far as line 5 . The depth to which this area penetrates into part 1 of the η type is much smaller due to the larger number of charge carriers in this area, so that this depth is negligible.

Die Gleichgcwichtskonzentration P11 der Mehrheitsladungsträger, d. h. der Löcher, in dem raumladungsfreien Bereich 6 des Teiles 3, der sich rechts von derThe equilibrium concentration P 11 of the majority charge carriers, ie the holes, in the space charge-free area 6 of the part 3, which is to the right of the

Linie 5 erstreckt, ist infolge des liolien spezifischen Widerstandes verhältnismäßig niedrig. Diese Konzentration ist in Richtung der Ordinaten schematisch, nicht: im Maßstab, durch die gestrichelte Linie pp dargestellt. Diese Konzentration beträgt beispielsweise 3 · IO14Zcm3. Die Gleichgewichtskonzentration np der Minderheitsladungsträger, c1, h. der Elektronen, ist in diesem Bereich verhältnismäßig groß, obgleich im absoluten Sinne selbstverständlich viel geringer als die Konzentration der Leicher. Siekann beispielsweise 3 · IO12Zcm''' betragen und ist durch die gestrichelte Linie uv angegeben.Line 5 extends is relatively low due to the liolien specific resistance. This concentration is shown schematically in the direction of the ordinates, not: on a scale, by the dashed line p p . This concentration is, for example, 3 · 10 14 Zcm 3 . The equilibrium concentration n p of the minority charge carriers, c1, h. of electrons is relatively large in this area, although in the absolute sense of course much less than the concentration of corpses. It can be, for example, 3 · 10 12 Zcm '''and is indicated by the dashed line u v .

Wird jetzt zwischen den Teilen 1 und 2 eine Spannung in der Sperrichtung angelegt, d. h. so daß der Teil 1 positiv in bezug auf den Teil 3 ist, so werden die Elektronen ans dem Teil 3 gezogen, wodurch ihre Konzentration, in Abhängigkeit von dem Abstand von der Sperrschicht und unter -der Voraussetzung, daß dieIf a voltage is now applied in the reverse direction between parts 1 and 2, i. H. so that the Part 1 is positive with respect to part 3, the electrons are attracted to part 3, which causes their Concentration, depending on the distance from the barrier layer and provided that the

Spannung V groß im Verhältnis zum Wert ------ ist,Voltage V is large in relation to the value ------,

'J'J

durch die Linie 9 dargestellt werden kann. Hei Zimmertemperatur beträgt der erwähnte Wert 1Z40 Volt. Die Größe des Elektronenstromes ist in der Nähe der .Linie 5 in jedem Punkt proportional zum Tangens des Winkels, den die Tangente in einem solchen Punkt mit der Abszisse einschließt. An der Stelle der Grenze 5 des Raumladungsbereiehes 4 ist dies die Tangente 10, der Strom ist proportional tga. DerTangens dieses Winkels ist auch gleich dem Quotienten der Gleichgewichtskonzentration der Minde.rheitsladungsträger dividiert durch ihre Diffusionslänge. Die letztere ist in der Figur durch den Abstand L angegeben. Aus der Figur ist ersichtlich, daß der Sperrstrom I1 um so größer ist, je größer die Konzentration der Minderheitsladungsträger ist. Man kann somit schreiben:can be represented by line 9. At room temperature the value mentioned is 1 Z 40 volts. The magnitude of the electron current is in the vicinity of the line 5 in each point proportional to the tangent of the angle which the tangent encloses with the abscissa at such a point. At the point of the boundary 5 of the space charge region 4, this is the tangent 10, the current is proportional to tga. The tangent of this angle is also equal to the quotient of the equilibrium concentration of the minority charge carriers divided by their diffusion length. The latter is indicated by the distance L in the figure. It can be seen from the figure that the reverse current I 1 is greater, the greater the concentration of the minority charge carriers. One can thus write:

ix — A tga = A γ , i x - A tga = A γ,

wobei A eine Konstante darstellt.where A is a constant.

Fig. 2 bezieht sich auf den Fall, daß der Teil 1 von der η-Art an eine dünne Puffenschicht 15 von der p-Art grenzt und der spezifische Widerstand der letzteren gleich demjenigen des Teiles 3 der Fig. 1 ist. Auch hier ergibt sich ein Raumladungsbereich 4, der sich bis zur Linie 5 erstreckt; im raumladungsfreicn Bereich 6 sind die Gleichgewichtskonzentrationen der Löcher und der Elektronen der Reihe nach schematisch und nicht im Maßstab durch die gestrichelten Linien pp und n„ angegeben. Auf der der Sperrschicht abgewendeten Seite der Pufferschicht 15 liegt jetzt ein halbleitender Teil 16 von der p-Art, der sogenannte Reflektor, der einen viel niedrigeren spezifischen Widerstand als die Puiferschicht hat, wie. dies durch p+ angegeben ist. Die Gleichgewichtskonzentrationpp+ der Löcher ist hier verhältnismäßig hoch und, nicht im Maßstab, durch die gestrichelte Linie pPi dargestellt. Sie kann beispielsweise IO16Zcm3 sein. Die GIeichge\vichtskonzentration der Elektronen ist entsprechend niedrig, bcispielswei-se IO1Vcm3. sie ist durch die gestrichelte Linie nßl angegeben. Die Grenze /.wischen der Pufferschicht 15 und dem Reflektor 16 ist durch die Linie 19 angegeben. Auch in der Nähe der Grenze 19 ergibt sich ein Raumladungsbereich, der jedoch dünner als die Schicht 4 ist und nachstehend vernachlässigt wird.FIG. 2 relates to the case that the part 1 of the η type is adjacent to a thin buffer layer 15 of the p type and the resistivity of the latter is equal to that of the part 3 of FIG. Here, too, there is a space charge region 4 which extends up to line 5; In the space-charge-free area 6, the equilibrium concentrations of the holes and the electrons are indicated schematically one after the other and not on a scale by the dashed lines p p and n ". On the side of the buffer layer 15 facing away from the barrier layer there is now a semiconducting part 16 of the p-type, the so-called reflector, which has a much lower specific resistance than the buffer layer, such as. this is indicated by p + . The equilibrium concentration p p + of the holes is here relatively high and, not on a scale, shown by the dashed line p Pi . It can be, for example, 10 16 cm 3 . The equal weight concentration of the electrons is correspondingly low, for example IO 1 Vcm 3 . it is indicated by the dashed line n ßl . The boundary between the buffer layer 15 and the reflector 16 is indicated by the line 19. In the vicinity of the boundary 19, too, there is a space charge region which, however, is thinner than the layer 4 and is neglected below.

Ks wird jetzt angenommen, daß der Teil 1 wieder positiv in bezug auf die PufferschichtlS gemacht wird. Dies kann mittels ohmscher Kontakte in diesen Teilen 1 und 15 erfolgen, wobei kein Kontakt mit dem Rcflektor hergestellt wird, der somit gleichsam elektrisch schwebend ist.Ks it is now assumed that part 1 is made positive again with respect to the buffer layer IS. This can be done by means of ohmic contacts in these parts 1 and 15, with no contact with the reflector is produced, which is thus electrically floating.

Es gehen somit über die Grenze. 19 zwischen der I 0Ufferschicht und dem Reflektor ebenso viele Löcher wie Elektronen in der gleichen Richtung. Für die Größe dieser Ströme ist die Konzentration der Minderheitsladungsträger aus dem Reflektor maßgebend, und diese wird durch den Tangens des Winkelsa' angegeben. Dies ist der Winkel, den die Abszisse mit der Tangente 20 an der Kurve 21 bildet, die die Konzentration der Elektronen im Reflektor darstellt. Feldeinflüsse, sind hier wiederum vernachlässigt, während angenommen ist, daß die Diffusionslange im Reflektor wieder gleich L ist.So it goes over the border. 19 as many holes as electrons in the same direction between the I 0 outer layer and the reflector. The concentration of the minority charge carriers from the reflector is decisive for the magnitude of these currents, and this is indicated by the tangent of the angle a '. This is the angle which the abscissa forms with the tangent 20 on the curve 21, which represents the concentration of the electrons in the reflector. Field influences are again neglected here, while it is assumed that the diffusion length in the reflector is L again.

In der Pufferschicht 15 wird die Konzentration der Elektronen von einer Kurve 22 bestimmt. Die Tangente an dieser Kurve an der Stelle der Grenze 19 muß parallel zur Tangente 20 sein, weil der Elektronenstrom kontinuierlich ist. Weil weiterhin die Pufferschicht sehr dünn ist und die Zusteuerung zum Elektronenstrom trotz der höheren Konzentration vernachlässigbar ist, ist die. Tangente, an der Kurve 22 an der Stelle 5, an der der Raumladungsbereich endet, auch etwa parallel zur Tangente 20. Der Sperrstrom über die Sperrschicht wird somit annäherungsweise durch den Wert des Tangens des Winkels a bestimmt,The concentration of the electrons in the buffer layer 15 is determined by a curve 22. The tangent on this curve at the point of the boundary 19 must be parallel to the tangent 20 because the electron flow is continuous. Because the buffer layer is very thin and the control of the electron flow is negligible despite the higher concentration, this is. Tangent, on curve 22 at point 5 at which the space charge region ends, also approximately parallel to tangent 20. The reverse current across the barrier layer is thus approximately determined by the value of the tangent of angle a ,

iy' — A tg a . iy '- A tg a.

Der Sperrstrom an der Stelle. der.Linie5 kann durchThe reverse current at the point. der.Linie5 can go through

'i>, 19 "'i>, 19 "

A ■A ■

ausgedrückt werden, wobei nIK ig die Konzentration der Elektronen in der Pufferschicht bei der Linie 19 und Wp 5 die Konzentration bei der Linie 5 darstellt, α ist die Stärke des raumladungsfreien Teiles der Pufferschicht und Λ eine Konstante.where n IK ig represents the concentration of electrons in the buffer layer at line 19 and Wp 5 represents the concentration at line 5, α is the strength of the part of the buffer layer free of space charges and Λ is a constant.

Fur 'Vs Silt: For 'Vs S ilt:

und weil die Sperrschicht in der Sperrichtung belastet ist, ist V negativ und np< 5 angenähert gleich Null. Infolge der Kontinität fließt im Reflektor an der Stelle 19 derselbe Elektranenstrom, der durchand because the barrier layer is loaded in the reverse direction, V is negative and n p < 5 approximately equal to zero. As a result of the continuity, the same electrical current flows through the reflector at point 19

= A ■= A ■

<■$ + , 19<■ $ +, 19

tlargestcllt werden kann, angenommen, daß der Reflektor eine Stärke aufweist, die groß im Verhältnis zur Diffusionslänge ist. Durch np+ wird die Gleichgewichtskonzentration der Elektronen im /' !-Teil, dem Reflektor, dargestellt.
Weiter gilt annähernd:
Can be made clear, assuming that the reflector has a strength which is large in relation to the diffusion length. The equilibrium concentration of electrons in the / '! Part, the reflector, is represented by n p +.
The following also applies approximately:

'"p, II) '"p , II)

aus diesen drei CHeichungen ergibt sich:these three calibrations result in:

a + La + L

n.n.

jj-t-yy-d-

Es wurde bereits erwähnt, daß die Stärke α der Pufferschicht klein im Verhältnis zur Diffusionslänge L ist, und weil außerdem np viel größer als np + It has already been mentioned that the thickness α of the buffer layer is small in relation to the diffusion length L and, in addition, because n p is much greater than n p +

i 050 448i 050 448

ist, welch letzterer Wert in der Figur deutlichkeitshalber viel zu groß dargestellt ist, gilt somitis, which latter value is shown much too large in the figure for the sake of clarity, so it applies

dieser Wert ist somit um einen Faktor-this value is thus by a factor

bei dem in Fig. 1 dargestellten Fall ohne Reflektor.in the case shown in Fig. 1 without a reflector.

Wenn die Stärke des Reflektors geringer als L ist, beispielsweise gleich b ist, wie dies durch die gestrichelte Linie 23 dargestellt ist, so ergibt sich die Gleichgewichtskonzentration np + der Minderheitsladungsträger bei dieser Begrenzung 23, während die Kurve 21 in eine Gerade 24 übergeht, so daß gilt:If the strength of the reflector is less than L , for example equal to b , as shown by the dashed line 23 , the equilibrium concentration n p + of the minority charge carriers results at this limitation 23, while the curve 21 changes into a straight line 24 , so that:

kleiner alsless than

angenommen, daßassumed that

Wie aus den gegebenen Beispielen hervorgeht, ermöglicht die Kombination einer Pufferschicht und eines Reflektors die Erzielung eines Elektrodensystems mit einer Sperrschicht, die eine niedrige Kapazität und eine hohe Durchschlagspannung mit einem niedrigen Sperrstrom verbindet. Wenn die Spannung über einer Sperrschicht in der Flußrichtung steht, kann es auch vorteilhaft sein, eine niedrige Kapazität über der Sperrschicht zu verwirklichen. Als Bei-ίο spiel sei die. Emitterelektrode eines Transistors erwähnt. Angenommen, daß der spezifische Widerstand der Basis verhältnismäßig niedrig ist, so könnte dies dadurch erzielt werden, daß die Emitterelektrode aus einem Material mit hohem spezifischem Widerstand hergestellt wird. Tn diesem Falle ist jedoch die Konzentration der Minderheitsladungsträger in der Emitterelektrode hoch, so daß der aus diesen Ladungsträgern bestehende Strom der über die Sperrschicht zwischen der Emitter- und der Basiselektrode hinübergeht, gleichfalls groß ist. Dieser Strom ist ein für die Transistorwirkung unnützer Strom. Dadurch, daß die —Emitterelektrode aus einer Pufferschicht und einem Reflektor besteht, kann dieser Verluststrom größtenteils unterdrückt werden unter Beibehaltung der niedrigen Kapazität.As can be seen from the examples given, the combination of a buffer layer and a reflector to achieve an electrode system with a barrier layer that has a low Combines capacitance and a high breakdown voltage with a low reverse current. If the If voltage is across a barrier in the direction of flow, it may also be advantageous to have a low capacitance to be realized over the barrier layer. As an example, let the. Emitter electrode of a transistor mentioned. Assuming that the resistivity of the base is relatively low, it could can be achieved in that the emitter electrode is made of a material with high resistivity will be produced. In this case, however, the concentration of the minority charge carriers is in the Emitter electrode high, so that the current consisting of these charge carriers passes through the barrier layer passes over between the emitter and base electrodes, is also large. This stream is one for them Transistor effect of useless electricity. Because the emitter electrode consists of a buffer layer and a Reflector, this leakage current can be largely suppressed while maintaining the low capacity.

Dieser Fall wird an Hand der Fig. 4 näher erläutert. Es sei angenommen, daß eine Basiszone 40 an eine "νΛ~ .Pufferschicht 41 grenzt, die mit einem Reflektor 42 This case is explained in more detail with reference to FIG. It is assumed that a base zone 40 adjoins a “ νΛ ~ .buffer layer 41 , which is provided with a reflector 42

Wenn ein ohmscher Kontakt an den Reflektor 16 versehen ist. Die Basiszone 40 besteht aus halbleitenanstatt an die Pufferschicht 15 angelegt wird, bleibt 30 dem Material von der η-Art, die Pufferschicht und der die vorstehende Auseinandersetzung unberührt. In Reflektor aus Material von der p-Art, wobei der spezidiesem Falle erhält der Reflektor zwar ein negatives fische Widerstand der ersteren verhältnismäßig hoch Potential in bezug auf die Pufferschicht, aber dieses und der beiden letzteren verhältnismäßig niedrig ist. ist nicht imstande, den Elektronenstrom, der über die Die Grenzen sind durch die. Linien 43 und 44 angeGrenze 19 hinübergeht, zu steigern, weil dieser Strom 35 geben. Die Gleichgewichtskonzentration der Minderauch jetzt von Tangens a bestimmt wird. heitsladungsträger in der Pufferschicht und dem Re-When an ohmic contact to the reflector 16 is provided. The base zone 40 consists of semiconductors, instead of being applied to the buffer layer 15 , the material of the η type, the buffer layer and the foregoing discussion remains unaffected. In a reflector made of material of the p-type, in which case the reflector receives a negative resistance of the former relatively high potential with respect to the buffer layer, but this and the latter two are relatively low. is unable to control the flow of electrons, which over the The limits are through the. Lines 43 and 44 crossed border 19 , because these give current 35. The equilibrium concentration of the minor is also now determined by tangent a . charge carrier in the buffer layer and the re-

Wie vorstehend bereits erwähnt wurde, ist es nicht flektor betragen wieder np und n/J+. Wenn jetzt eineAs mentioned above, it is not flektor again to be n p and n / J + . If now one

Spannung in der Flußrichtung angelegt wird, d. h. die Pufferschicht positiv in bezug auf die BasiselektrodeVoltage is applied in the direction of flow, d. H. the buffer layer positive with respect to the base electrode

b ■b ■

Es ergibt sich somit auch in diesem Falle eine Verbesserung gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten. Fall, solangeIn this case too, there is thus an improvement over that shown in FIG. 1. Case, so long

b ·b

erforderlich, daß der Reflektor von der gleichen
Leitungsart wie die Pufferschicht ist. In Fig. 3 ist angenommen, daß die Pufferschicht 15 wieder von der 40 gemacht wird, so steigt die Konzentration der Elekp-Art und mit einem Reflektor 30 von der η-Art mit
verhältnismäßig niedrigem spezifischem Widerstand
versehen ist. Die Konzentrationen nn+ und pn+ der
Elektronen und der Löcher sind der Reihe nach durch
die gestrichelten Linien und p,1+ angegeben. Auch 45 Grenze 44 zu berechnen und aus diesen somit auch der
required that the reflector of the same
Line type like the buffer layer. In Fig. 3 it is assumed that the buffer layer 15 is made again from the 40, so the concentration of the Elekp type and with a reflector 30 of the η type increases with it
relatively low resistivity
is provided. The concentrations n n + and p n + der
Electrons and holes go through in sequence
the dashed lines and p, 1+ indicated. Also to calculate 45 limit 44 and from this also the

tronen an der Stelle der Sperrschicht 43 in der Pufferschicht bis auf einen Wert «„ 43 an. Aus der Kontinuierlichkeit des Elektronenstroms über die Grenze 44 sind wiederum die Konzentrationen beiderseits derTron at the location of the barrier layer 43 in the buffer layer up to a value "" 43 . From the continuity of the electron flow across the limit 44 , the concentrations on both sides are in turn

in diesem Falle sind die Ströme von Elektronen und Löchern über die Grenze 19 einander gleich. Die Größe dieser Ströme wird auch in diesem Falle, von demjenigen der Minderheitsladungsträger bestimmt,in this case the flows of electrons and holes across the boundary 19 are equal to one another. In this case too, the magnitude of these currents is determined by that of the minority charge carriers,

Strom.Current.

DieKonzentration der Elektronen im Reflektor wird jetzt durch eine Kurve 45 dargestellt, die Tangente an der Stelle 44 bildet einen Winkel γ mit der Abszisse.The concentration of the electrons in the reflector is now represented by a curve 45 , the tangent at point 44 forms an angle γ with the abscissa.

die jetzt die Löcher sind. Die Konzentration dieser 50 Die Konzentration der Elektronen in der Pufferschicht wird durch die Kurve 46 dargestellt.which are now the holes. The concentration of these 50 The concentration of the electrons in the buffer layer is represented by the curve 46 .

Löcher kann durch eine ähnliche Kurve 21, wie sie in
Fig. 2 gezeichnet ist, dargestellt werden. Die Größe,
des Löcherstromes an. der Stelle der Grenze 19 ist dem
Tangens a" proportional, der Elektronenstrom ist
gleich groß, infolgedessen wird in der Pufferschicht 55
die Konzentration der Elektronen wiederum von der
Kurve 22 dargestellt, während der Sperrstrom wiederum durch die Größe des Winkels a bestimmt wird. Es
sei bemerkt, daß der Tangens a nicht gleich dem Tangens a" ist, diese Werte verhalten sich zueinander wie 60 j weiter die Beweglichkeiten der Minderheitsladungsträger.
Holes can be marked by a curve 21 similar to that shown in
Fig. 2 is drawn. The size,
of the hole flow. the place of the limit 19 is the
Tangent a "is proportional to the electron flow
is the same size, as a result, in the buffer layer 55
the concentration of electrons in turn depends on the
Curve 22 is shown, while the reverse current is in turn determined by the size of the angle a. It
it should be noted that the tangent a is not equal to the tangent a " ; these values are related to one another like the mobilities of the minority charge carriers.

In diesem Falle soll jedoch die ohmsche Verbindung mit der Pufferschicht und nicht mit dem Reflektor hergestellt werden, ■ weil, wenn die Verbindung mit der Reflektorschicht hergestellt würde, der Reflektor ein negatives Potential in bezug auf die Pufferschicht erhalten würde, wodurch der Löcherstrom nicht länger von dem Tangens a", sondern vielmehr von der Anzahl der Löcher bestimmt würde, die von dem Feld aus der Pufferschicht herausgezogen würden.In this case, however, the ohmic connection should be made with the buffer layer and not with the reflector, because if the connection with the reflector layer were made, the reflector would receive a negative potential with respect to the buffer layer, whereby the hole current no longer of the tangent a ", but rather would be determined by the number of holes that would be pulled out of the buffer layer by the field.

A ■ tgy = A ■ tgy =

auch jetzt gilt annähernd:also now approximately applies:

'j)+ ,44'j) +, 44

Die Bezeichnung a stellt wiederum die- .Stärke der
Pufferschicht dar. Weiterhin gilt
The designation a in turn represents the strength of the
Buffer layer. Furthermore applies

— n„e- n "e

kTkT

I 050 448I 050 448

hier ist V positiv. Daraus folgthere V is positive. It follows

i = Ai = A

qVqV

A + LA + L

η ηη η

Auf der Kmitterseite sind die Diffusionsspanriuiij und die Steuerspaiiiiung wirksam. Wenn die erste au V4 Volt und die zweite auf '/s Volt angesetzt wird so wirdOn the Kmitterseite the diffusion span and the control span are effective. If the first is set to au V 4 volts and the second to ½ volts, then it becomes

11 +11 +

Dies ist somit der Elektronenstrom, der über die Sperrschicht zwischen der Pufferschicht 41 und die Basiselektrode 40 hinüberfließt.This is thus the electron current which flows over the barrier layer between the buffer layer 41 and the base electrode 40.

Es stellt sich wiederum heraus, daß dieser StromIt turns out again that this stream

abnimmt, je größer das Verhältnis ist. Auch hierdecreases the larger the ratio is. Here too

kann der Reflektor dünner als die Diffusionslänge L bemessen werden.the reflector can be made thinner than the diffusion length L.

Schließlich werden zwei Beispiele gegeben von berechneten p-n-p-Transistoren zur Erläuterung einiger für die Erfindung wichtiger Faktoren.Finally, two examples of calculated p-n-p transistors are given to illustrate some factors important for the invention.

In Füg. 5 ist der Transistor sohematisch dargestellt, die Basis ist mit 50, die Kollektorpufferschicht mit 51, der Kollektorreflektor mit 52, die Emitterpufferschicht mit 53 und der Emitterreflektor mit 54 bezeichnet. In add. 5 the transistor is shown schematically, the base is denoted by 50, the collector buffer layer by 51, the collector reflector by 52, the emitter buffer layer by 53 and the emitter reflector by 54 .

Es werden zwei Fälle betrachtet;^ bei denen verschiedene Stärken w der Basis angenommen werden, nämlich 10 μ und 3 μ. Es sei bemerkt, daß es sehr schwierig ist, den letzteren niedrigeren Wert zu erzielen, daß dies jedoch mit Rücksicht auf das Bestreben der Technik, solche geringe Basisstärken zu verwirklichen, und auf die dabei erzielten Ergebnisse für möglich gehalten wird.Two cases are considered; ^ in which different strengths w of the base are assumed, namely 10 μ and 3 μ. It should be noted that it is very difficult to achieve the latter lower value, but that this is believed possible in view of the desire of the art to achieve such low base strengths and the results achieved in doing so.

Weiterhin ist ein verhältnismäßig niedriger spezifischer WMerstand von 0,14 Qcm für das Basismateriail gewählt, während der spezifische Widerstand der Pufferschicht verhältnismäßig hoch, nämlich 16 Qcm1 bemessen ist. Hieraus ergibt sich die Debye-Länge: Furthermore, a relatively low specific W value of 0.14 Ωcm is selected for the base material, while the specific resistance of the buffer layer is relatively high, namely 16 Ωcm 1 . This results in the Debye length:

= 7 · IQ-« .fj^Je = 1= 7 · IQ- « .fj ^ each = 1

μ..μ ..

Um zu sichern, daß der Raumladungsbereich au: der Koilkktorseite völlig in die PufFerscbioht auf-ίο genommen wird, soll diese somit in diesem Fall etw£ das Zwanzigfache der Debye-Länge stark sein, aui der Emitterseite würde eine Stärke gleich dem Vierfachen diese Länge genügen.In order to ensure that the space charge region au: the Koilkktorseite up completely in the PufFerscbioht taken ίο, this should therefore sth in this case £ twenty times the Debye length to be strong, aui the emitter side a strength would suffice equal to four times this length .

Darauf ist die Grenzfrequenz fca in MHz berechnet, die folgt aus:Then the cut-off frequency f ca is calculated in MHz, which follows from:

π W-π W-

■ IO-6,■ IO- 6 ,

wobei D die Diffusionskonstante darstellt, die auf 40 cm2/see angesetzt ist.where D represents the diffusion constant, which is set at 40 cm 2 / see.

Danach ist der Basiswiderstand rb~ in Ω berechnetThen the base resistance r b ~ is calculated in Ω

8π ■ w8π ■ w

wobei Qw der spezifische Basiiswideirsta/nd ist.where Q w is the specific base range.

Die Durchmesser de und dc der Emitter- und Kollektorelektroden sind auf 0,250 bzw. 0,375 mm angesetzt. Es sind nunmehr, weil die Stärken der Raumladungsschichten xe und xc bekannt sind, auch die Emitter- und Kollektorkapazitäten zu berechnen:The diameters d e and d c of the emitter and collector electrodes are set at 0.250 and 0.375 mm, respectively. Now, because the strengths of the space charge layers x e and x c are known, the emitter and collector capacities must also be calculated:

k Tk T c = Fi:»c = Fi: »

q2Cq 2 C

wobei als C die Konzentration der Mehrheitsladungsträger Verwendung findet, die aus dem spezifischen Widerstand des Materials der Pufferschicht folgt, weilwhere the concentration of the majority charge carriers is used as C , which follows from the specific resistance of the material of the buffer layer, because

1 ■ C μτ 1 ■ C μ τ

1800 cm2/1800 cm 2 /

wobei μ,, die Bewegliohkeit der Löcher Voltsec darstellt.where μ ,, represents the mobility of the holes Voltsec.

C ist somit —2,2■IO+14. Bei Zimmertemperatur T = 290° K wird dann Lm = 0,3 μ. C is thus -2.2 ■ IO +14 . At room temperature T = 290 ° K, L m = 0.3 μ.

Die Stärke χ der in den beiden Pufferschichten erzeugten Raumladungsbereiche, von denen einer in den Fig. 1 bis 3 durch die Ziffer 4 angegeben würde, erfolgt aus:The strength χ of the space charge areas generated in the two buffer layers, one of which would be indicated by the number 4 in FIGS. 1 to 3, is derived from:

χ —χ -

(V-gC(V-gC

V11 V 11

und, weiland because

qC =qC =

μ ρμ ρ

= Pe0 ■ ^r μ }f( V -f- Vd) ρ 7 ■ 10-* Vd)'ρ . = Pe 0 ■ ^ r μ} f (V -f- V d ) ρ 7 ■ 10- * V d ) 'ρ.

Wenn auf der Kollektorseitc (V+ Vd) =4 Volt angesetzt wird, ist die Stärke des Raumladungsbereiches dort If (V + V d ) = 4 volts is set on the collector side, the strength of the space charge area is there

7 · ΙΟ-5 ■ ]/4 ■ 16 r= 5,6 μ.7 · ΙΟ- 5 ■] / 4 ■ 16 r = 5.6 μ.

wobei P den Flächeninhalt der Emitter- bzw. KaHektorelektrode dair-stellt.
Schließlich ist die Güteziffer M gemäß Formel:
where P is the area of the emitter or KaHector electrode.
Finally, the figure of merit M is according to the formula:

M = idifc; MHz M = idifc; MHz

berechnet.calculated.

Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt.The results are summarized in the table below.

Basisstärke in μ 10 3Basic strength in μ 10 3

Spezifischer Widerstand derSpecific resistance of the

Basis Sw in Qcm 0,14 0,14Base Sw in Qcm 0.14 0.14

Spezifischer Widerstand der Puffer-Specific resistance of the buffer

sohieht Qb in Qom 16 16so Q b in Qom 16 16

Ldh in μ 0,31 0,31 L ie in μ 0.31 0.31

xc in μ 5,6 5,6 x c in µ 5.6 5.6

xe in μ 1 1 x e in μ 1 1

fca in MHz 13 140 f ca in MHz 13 140

rb in Ω 6 18 r b in Ω 6 18

de in mm 0,250 0,250 d e in mm 0.250 0.250

dc in mm 0,375 0,375 d c in mm 0.375 0.375

Ce in pF 2,5 2,5 C e in pF 2.5 2.5

Ce in pF 7 7 C e in pF 7 7

M in MFiz 190 350 M in MFiz 190 350

Die Stärke der Reflektoren ist in der Tabelle nicht angegeben und ebensowenig ihr spezifischer Widerstand. Aus den Betrachtungen bei den Fig. 1 bis 4 ergab sich, daß der spezifische Widerstand niedrig gewählt werden muß, beispielsweise ein Zehntel desjenigen der Pufferschicht. Die Stärke wird vorzugsweise größer als die Diffusionslänge L bemessen, ob-The strength of the reflectors is not given in the table, nor is their specific resistance. From the considerations in FIGS. 1 to 4 it emerged that the specific resistance must be selected to be low, for example one tenth of that of the buffer layer. The thickness is preferably dimensioned greater than the diffusion length L , whether-

809 749/305809 749/305

Claims (9)

I 050 gleich auch mit einer dünneren Schicht eine Verbesserung erzielt wird. Wenn die PuiTerschicht auf der Emitterseite zu stark bemessen wird, wird sich eine Kapazität störend bemerkbar machen, die sich dadurch ergibt, daß die Konzentration der Ladungsträger sich in jeder Periode des Stromes ändert, was eine quasi kapazitive Wirkung liefert. Diese PufFerschicht soll somit nicht stärker als die Basis bemessen werden. Obgleich die Wirkung einer Pufferschicht und eines Reflektors im vorstehenden nur in bezug auf einen Transistor berechnet ist, ist es ersichtlich, wie im übrigen bereits aus den Fig. 1 bis 4 hervorging, daß diese Kombination mit gleichem Erfolg bei einem Gleichrichter, einer Diode oder einer Photozelle Anwendung finden kann. P a τ ν. ν τ ans ρ h Och ε :I 050 an improvement can also be achieved with a thinner layer. If the PuiTerschicht is dimensioned too strong on the emitter side, a capacitance will become noticeable, which results from the fact that the concentration of the charge carriers changes in each period of the current, which provides a quasi capacitive effect. This buffer layer should therefore not be made thicker than the base. Although the effect of a buffer layer and a reflector is calculated in the foregoing only in relation to a transistor, it can be seen, as was already apparent from FIGS Photocell can be used. P a τ ν. ν τ ans ρ h Och ε: 1. Halbleiteranordnung mit einem Sperrschichtelektrodensystem, insbesondere Transistor oder Halbleiterdiode, bei der mindestens zwei halbleitende Teile von verschiedenem Leitungstyp aneinandergrenzen und so einen p-n-Übergang bilden, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer dieser halbleitenden Teile, die einen p-n-Übergang bilden, aus zwei Halbleiterschichten (53 und 54) besteht, dessen eine (53) von einem Leitungstyp und mit höherem spezifischem Widerstand, weiterhin PufFerschicht (53) genannt, unmittelbar den p-n-Übergang mit dem anderen halbleitenden Teil (50) vom anderen Leitungstyp bildet und eine Stärke aufweist, welche wenigstens das Zweifache der Debye-Länge dieser Pufrerschicht beträgt, jedoch klein im Verhältnis zur Diffusionslänge dieser PufFerschicht ist, und dessen andere Halbleiterschicht (54) mit niedrigerem spezifischen Widerstand, weiterhin Reflektorschicht (54) genannt, auf der dem p-n-Übergang abgewendeten Seite der Pufferschicht angeordnet ist, daß die Stärke der Reflektorschicht wenigstens das Zweifache der Pufferschicht beträgt und daß entweder der Leitungstyp der Pufferschicht und der Reflektorschicht der gleiche ist und Elektroden auf einer oder beiden dieser Schichten angeordnet sind oder daß der Leitungstyp der Pufferschicht verschieden ist von dem Leitungstyp der Reflektorschicht und eine1. Semiconductor arrangement with a junction electrode system, in particular transistor or semiconductor diode, in which at least two semiconducting parts of different conductivity types adjoin one another and thus form a pn junction, characterized in that at least one of these semiconducting parts, which form a pn junction, consists of two semiconductor layers (53 and 54) , one of which (53) of one conductivity type and with a higher specific resistance, also called the buffer layer (53) , directly forms the pn junction with the other semiconducting part (50) of the other conductivity type and has a thickness, which is at least twice the Debye length of this buffer layer, but is small in relation to the diffusion length of this buffer layer, and its other semiconductor layer (54) with lower resistivity, also called reflector layer (54) , on the side facing away from the pn junction Buffer layer is arranged that the strength of the Re reflector layer is at least twice the buffer layer and that either the conductivity type of the buffer layer and the reflector layer is the same and electrodes are arranged on one or both of these layers or that the conductivity type of the buffer layer is different from the conductivity type of the reflector layer and one Stromzuführung auf der PufIerschicht und gegebenenfalls auch eine auf der Reflektorschicht, angeordnet ist, aber im letzteren Falle die .Reflektorschicht elektrisch schwebend ist.Power supply on the buffer layer and optionally also one on the reflector layer, arranged is, but in the latter case the .reflector layer is electrically floating. 2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß PufFerschicht (53) und Reflektorschicht (54) den gleichen Leitungstyp aufweisen und eine ohrnsche Elektrode auf einem oder beiden dieser Schichten angeordnet ist.2. Semiconductor arrangement according to Claim 1, characterized in that the buffer layer (53) and reflector layer (54) have the same conductivity type and an ear electrode is arranged on one or both of these layers. 3. Halbleiteranordnung nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die PufFerschicht (53) und die. Reilektorschicht (54) sich durch den Leitungstyp voneinander unterscheiden und eine ohmsche Elektrode nur auf der Pufferschicht (53) angeordnet ist.3. Semiconductor arrangement according to claim!, Characterized in that the buffer layer (53) and the. Reilektorschicht (54) differ from each other by the type of conduction and an ohmic electrode is only arranged on the buffer layer (53) . 4. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 2 ujkI 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferschicht (53) dünner als ein Drittel der Diffusionslänge ist. 4. Semiconductor arrangement according to one of claims 2 ujkI 3, characterized in that the buffer layer (53) is thinner than a third of the diffusion length. 5. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische Widerstand der PufFerschicht (53) und der Reflektorschicht (54) um mehr als einen Faktor drei voneinander verschieden sind.5. Semiconductor arrangement according to one of claims 2 to 4, characterized in that the specific resistance of the buffer layer (53) and the reflector layer (54) differ from one another by more than a factor of three. 6. Transistor mit Basis-, Emitter- und Kollektorzonen gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Kollektorzone aus einer Pufferschicht mit einem Reflektor besteht. 6. transistor with base, emitter and collector zones according to one of the preceding claims, characterized in that only the collector zone consists of a buffer layer with a reflector. 7. Transistor mit Basis-, Emitter- und Kollektorzonen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nur die, Emitterzone aus einer Pufferschicht mit einem Reflektor besteht.7. transistor with base, emitter and collector zones according to any one of claims 1 to 5, characterized characterized in that only the emitter zone consists of a buffer layer with a reflector. 8. Transistor mit Basis-, FImitter-und Kollektorzonen gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter- und Kollektorzone je aus einer Pufferschicht mit einem Reflektor bestehen. "8. transistor with base, FImitter and collector zones according to one of the preceding claims, characterized in that the emitter and collector zones each consist of a buffer layer with one Consist of reflector. " 9. Transistor nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die, Emitterpufferschicht dünner als die Basiszone ist.9. Transistor according to claim 7 and 8, characterized in that the emitter buffer layer is thinner than the base zone. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift'Nr. 814 487; USA.-Patentschrift Nr. 2 654Ό59; Zeitschrift für Elektrochemie, Bd. 58, 1954, Nr. 5, . 283 bis 321, Abb. 1, 22.Publications considered: German Patent Publication No. 814,487; U.S. Patent No. 2,654-59; Zeitschrift für Elektrochemie, Vol. 58, 1954, No. 5,. 283 to 321, Figs. 1, 22. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 809 749/305 2.© 809 749/305 2.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2513458A1 (en) * 1974-03-28 1975-10-02 Sony Corp SEMICONDUCTOR COMPONENT
DE2516877A1 (en) * 1974-04-18 1975-10-23 Sony Corp SEMICONDUCTOR COMPONENT
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