DE1054179B - Halbleiterbauelement zur Stromverstaerkung - Google Patents

Halbleiterbauelement zur Stromverstaerkung

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DE1054179B DES55257A DES0055257A DE1054179B DE 1054179 B DE1054179 B DE 1054179B DE S55257 A DES55257 A DE S55257A DE S0055257 A DES0055257 A DE S0055257A DE 1054179 B DE1054179 B DE 1054179B
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Description

  • Halbleiterbauelement zur Stromverstärkung Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement -zur Stromverstärkung. Sie geht von der Feststellung aus, daß in Halbleitern, z. B. in Silizium- und Germaniumkristallen, elektromagnetische Strahlung durch Re kombination von Ladungsträgern erzeugt werden kann. Der Frequenzbereich dieser Strahlung ist durch die Größe der bei der Rekombination frei werdenden Energie bestimmt. Eine solche Rekombination erfolgt entweder vom Leitungsband in das Valenzband oder vom Leitungsband in Störzentren oder von Störzentren in das Valenzband.
  • Halbleiterbauelemiente, bei denen Rekombinationsstrahlen auftreten, zur unmittelbaren Verstärkung von Lichtstrahlen zu verwenden, ist bereits bekannt. Gemäß der Erfindung soll die Rekombinationsstrahlung zur Herstellung eines Halbleiterbauelements zur Stromverstärkung ausgenutzt werden.
  • Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Halbleiterbauelement zur Stromverstärkung. Erfindungsgemäß besteht der Halbleiterkörper aus einer ersten Zone, in der sich Ladungsträger unter Aussendung einer Rekombinationsstrahlung rekombinieren, und aus einer zweiten Zone, die ein verbotenes Energieband aufweist, dessen Breite kleiner ist als die Quantenenergie der Rekombinationsstrahlung und in die die Rekombinationsstrahlung aus der ersten Zone eintritt, so daß die elektrische Leitfähigkeit in; dieser zweiten Zone je nach der Intensität der Rekombinationsstrahlung verändert wird.
  • Die Erzeugung der Ladungsträger in dem ersten Teil erfolgt durch Injektion, beispielsweise über einen p-n-Übergang, oder durch Zenereffekt oder durch Stoßionisation.
  • In einem Ausführungsbeispiel besteht der erste Teil aus Silizium und der zweite Teil aus Germanium. Hier läßt sich die Forderung, daß die Quantenenergie der Rekombinationsstrahlung größer zu sein hat als die Breite des verbotenen Bandes, einfach erfüllen, denn die Breite des verbotenen Bandes in Silizium ist größer als die in Germanium.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung gibt die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels wieder.
  • in der Zeichnung ist ein Halbleiterelement dargestellt, das aus einem Teil l aus Silizium und e:inem Teil 2 aus Germanium besteht. Der Teil 1 ist p-do@tiert. In dem Silizitlmteil 1 ist eine n-leitende Elektrode 3 einformiert. Die Elektrode 3 und eine weitere Elektrode 4 sind an eine Spannungsquelle 5 gelegt.
  • Der Teil 2 ist mit Elektroden 6 und 7 versehen., die zu einer Spannungsquelle 8 führen.
  • Durch die an der Elektrode 3 liegende Wechselspannung werden periodisch Ladungsträger in den Teil 1 injiziert. Diese Ladungsträger rekombinie@ren in den Teil l und senden Rekombinationsstrahlung aus (Pfeilrichtung9). Diese Rekombinationsstrahlung wird in dem Teil 2 absorbiert und verändert die Leitfähigkeit dieses Teils. Infolgedessen variiert der Stromfluß nach Maßgabe der Intensität der Rekombinationsstrahlung zwischen den Elektroden 6 und 7. LTber eine Leitung 10, die über einen Kondensator 11 geschaltet ist, ist der Ausgangskreis auf den Eingangskreis rückgekoppelt. Hierdurch wird erreicht, daß der injizierende Stromkreis so gesteuert wird, daß die Rekombinationsstrahlung einen optimalen Sättigungswert erreicht und sich selbsterregte Oszillationen ausbilden. In dem Ausführungsbeispiel sind die Teile 1 und 2 verschiedene Kristalle; sie können aber auch aus einem Kristall bestehen, der unterschiedliche Dotierung aufweist.
  • In dem Ausführungsbeispiel sind nur elektrische Felder zur Beeinflussung der Ladungsträger vorgesehen. Es können aber auch vorteilhaft Magnetfelder angewendet werden, wenn man beispielsweise im Halbleiter 2 die Trägerdichte in Richtung der aus dem Halbleiter 1 kommenden Strahlung erhöhen will, um dadurch dieAbsorption zu dosieren bzw. den Leitwert in 2 zu modifizieren.
  • Statt der beschriebenen zwei Teile können auch mehrere Teile hintereinandergeschaltet werden, wodurch man die Verstärkungswirkung erhöht.
  • Hierdurch kann auch ein Bildwandler gebaut werden, indem man den verstärkten Strom in 2 wieder zur Injektion und Rekombinationsstrahlung in einem angrenzenden dritten Halbleiterkörper benutzt oder direkt von 2 in 1 injiziert. Im letztgenannten Fall sind 1 und 2 an einer Stelle durch einen injizierenden p-n-Übergang zu verbinden, der Träger dann injiziert, wenn ein bestimmter Spannungsabfall zwischen 2 und 1 überschritten wird. Zu diesem Zweck müssen iie Halbleiter 1 und 2 durch einen Stromkreis ver-)unden sein, und es muß der trennende p-n-Übergang tuf Sperrichtung geschaltet werden. Bei Überschreiung einer bestimmten Sperrspannung erfolgt Durch-3,ruch und Injektion nach 1 mit anschließender Recombinationsstrahlung.

Claims (7)

  1. PATENTA\SYRCCHE: 1. Ha:lbleiterbauedement zur Stromverstärkung, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper aus einer ersten Zone besteht, in der sich Ladungsträger unter Aussendung einer Rekombinationsstrahlung nekombinieren, und aus einer zweiten Zone, die ein verbotenes Energieband aufweist, dessen Breite kleiner ist als die Quantenenergie der Rekombinationsstrahlung und in die die Rekombinationsstrahlung aus der ersten Zone eintritt, so daß die elektrische Leitfähigkeit in dieser zweiten Zone je nach der Intensität der Rekombinationsstrahlung verändert wird.
  2. 2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, da,-durch gekennzeichnet, daß solche Mittel auf die erste Zone einwirken, daß Ladungsträger in diese erste Zone injiziert werden.
  3. 3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da.ß die erste Zone aus Silizium und die zweite Zone aus German.iurn besteht.
  4. 4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zone eine Elektrode mit Gleichrichterwi.r1zung aufweist und daß diese Zone über diese Elektrode an eine Wechselspannung gelegt ist.
  5. 5. Halbleiteirbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Zonen aus einem gemeinsamen Halbleiterkörper unterschiedlicher Dotierung bestehen.
  6. 6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zone über Elektroeden in einem Stromkreis liegt.
  7. 7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der an der zweiten Zone liegende Stromkreis auf den an der ersten Zone liegenden Stromkreis durch äußere Schaltmittel rückgekoppelt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Electricite, Februar 1956, S. 45 bis 49.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1130535B (de) * 1959-09-12 1962-05-30 Philips Nv Halbleitervorrichtung fuer elektrische Verstaerker- oder Schaltzwecke
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DE1278003B (de) * 1963-08-16 1968-09-19 Varian Associates Elektrolumineszente Halbleiterdiode fuer optische Sender oder Verstaerker

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