DE1066284B - - Google Patents

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DE1066284B
DE1066284B DENDAT1066284D DE1066284DA DE1066284B DE 1066284 B DE1066284 B DE 1066284B DE NDAT1066284 D DENDAT1066284 D DE NDAT1066284D DE 1066284D A DE1066284D A DE 1066284DA DE 1066284 B DE1066284 B DE 1066284B
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Description

2 δ Μ. I960
DEUTSCHES
PATENTAMT
CHRIFT 1066 28
W 19309 VIII c/S
ANMELDETAG: 2 6. JUNI 1956
BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER
AU S LE GE S CHRI FT: 1.0 KTO B ERl
Weicht
Qt 3. ϊί wVöAt
Die Erfindung bezieht sich auf Halbleiterschaltelemente und insbesondere auf eine Schaltdiode mit einem plättchenförmigen Halbleiterkörper eines Leitfähigkeitstyps mit auf gegenüberliegenden Oberflächen angebrachten Elektroden und diesen je eine vorgelagerte Zone entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Steuerung des durch einen Halbleiterkörper fließenden Stromes in der Umgebung eines gleichrichtenden Überganges innerhalb eines Halbleiterkörpers zu verbessern.
Ziel der Erfindung ist es ferner, eine erhebliche Verschiebung der wirksamen Lage der Emitterzone und/oder ihrer Fläche zu erreichen, ohne daß dabei irgendwelche Einschränkungen, z. B. bezüglich der Lage der Basiszone und der in dieser Zone einer Halbleiteranordnung vorliegenden Bedingungen, notwendig sind.
Ferner sollen bei der neuen Schaltdiode hohe Werte eines negativen Arbeitswiderstandes erreicht werden, um die Eigenschaften von Schaltelementen, die ein lawinenartiges Zusammenbrechen der Sperrwirkung für die Stromvervielfachung in einem Halbleiter verwenden, zu verbessern. Weiterhin soll während des Betriebs der wirksame Bereich eines Halbleiter Übergangs verändert werden, so daß das Schaltelement wahlweise zwischen einem Wert hohen Widerstandes und einem Wert niedrigen Widerstandes umschaltbar ist.
Es ist bereits eine Halbleiterdiode bekannt, die nur einen Gleichrichterübergang aufweist, d. h. einen Halbleiter, der nur zwei Schichten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps besitzt. Dieser Flächengleichrichter besitzt eine weitere metallische Elektrode, bei der jede Gleichrichterwirkung zwischen der Elektrode und dem Halbleiterkörper vermieden ist.
Weiterhin ist ein legierter Schichttransistor bekannt, der aus einer relativ großen Basiszone eines Leitfähigkeitstyps und zwei relativ kleinen einlegierten Emitter- bzw. Kollektorzonen des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps besteht, bei dem die außenliegenden Emitter- bzw. Kollektorzonen verschieden große Flächenübergänge bilden. An jeder der drei Zonen ist ein Elektrodenanschluß vorgesehen. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um eine Schaltdiode aus einem Halbleiterplättcben eines Leitfähigkeitstyps mit auf gegenüberliegenden Oberflächen angebrachten Elektroden, denen jeweils eine Zone entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps vorgelagert ist. Bei diesem Halbleiterbauelement ergibt sich, wenn das Bauelement in Durchlaßrichtung vorgespannt ist, auf Grund der Eigenschaften von legierten Übergängen eine vollkommen gleichmäßige Stromverteilung in der Zwischenschicht.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, Schaltdiode mit einem plättchenförmigen. Halbleite
körper eines Leitfähigkeitstyps mit auf gegenüberliegenden Oberfläch' angebrachten Elektroden und diesen je eine vorgelagerte Zone entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps
Anmelder:
Western Electric Company, Incorporat New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-Ing. Κ. Boehmert und Dipl.-Ing. A. Boehmer Patentanwälte, Bremen 1, Feldstr. 24
Beaiisprudite Priorität: V. St. v. Amerika vom 13. Juli 1955
lan Munro Ross, New Providence, Ν. J. (V. St. A ist als Erfinder genannt worden
nämlich die Steuerung des Stromflusses in e Halbleiterkörper in der unmittelbaren Umge einer Gleichrichtersperrschicht, läßt sich mit d bekannten Vorrichtungen nicht lösen. Diese Au) wird aber erfindungsgemäß dadurch gelöst, dai eine Zone entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps der einen Oberfläche des Halbleiterkörpers vor Elektrode, nur teilweise bedeckt ist, daß diese von der Mitte in seitlicher Richtung parallel zur ( fläche nach allen Seiten einen Widerstand von w stens ein paar 100 Ohm je Quadratzentimeter weist, daß ferner im Betrieb zwischen den b Elektroden eine Spannung einer solchen Polaritä gelegt ist, daß der gleichrichtende Übergang der . trode an der «inen Zone in Durchlaßrichtung gespannt ist, und zwar so hoch, daß sie übei Durchbruchspannung dieser Elektrode liegt und bei abnehmender Spannung ein wachsender Stroi gibt, und daß der Halbleiterkörper selbst zwi: den beiden Übergängen keine Elektrode aufweist.
In weiterer Ausbildung der Erfindung besteh eine vorgelagerte Zone entgegengesetzten Leitf keitstyps aus zwei Teilen, und die Elektrode be sich auf dem Teil, der der anderen Elektrode au
ι υυυ ^ut
gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers gegenüberliegt. Die beiden Teile der Zone sind dabei durch einen Streifen des gleichen Halbleitermaterials miteinander verbunden. Mit einer solchen Halbleiteranordnung ist es möglich, die effektive Stromvervielfachung in Abhängigkeit von dem durch die Schaltdiode fließenden Strom zu ändern. Ferner kann man auf diese Weise auch die effektive Lage des Emitterbereiches in einer Schaltdiode mit Emitter-Basis- und Kollektor-Zonen derart verschieben, daß die Emission von Minderheitsladungsträgern, die ursprünglich von der gesamten Emitterfläche ausgingen, auf einen Teil der Fläche des Emitters konzentriert wird, der derart bezüglich des Kollektors angeordnet ist, daß sich eine hohe relative Stromvervielfachung ergibt.
Diese Konzentration wird durch eine Emitterzone bewirkt, die einen hohen Widerstand in seitlicher Richtung aufweist und an der die Emitterelektrode nur in der Nachbarschaft des Teiles angebracht wird, von dem die konzentrierte Emission ausgehen soll. Bei niedrigen Strömen liegt über der gleichrichtenden Sperrschicht zwischen Emitter- und Basiszone ein im wesentlichen gleichförmiges Potential und spannt diese Schicht in Durchlaßrichtung vor. Bei höheren Strömen jedoch ergibt sich durch den sich von dem eng begrenzten Elektrodenbereich aus nach der Seite zu erstreckenden Stromfluß über den hohen Widerstand der Emitterzone in seitlicher Richtung ein Potentialabfall, der diejenigen Teile des Überganges, die einen gewissen Abstand von der Elektrode aufweisen, mit einem, verglichen mit den in der Nähe liegenden Teilen, geringeren Potential in Durchlaßrichtung vorspannt. Daher neigt die Emission dazu, sich in der Umgebung der Emitterelektrode zu konzentrieren. Wird diese Elektrode auf einem Teil der Emitterzone angeordnet, die im Zusammenwirken mit der Basis und dem Kollektor eine hohe effektive Vervielfachung liefert, während andere von der Elektrode weiter entfernte Teile des Emitters mit ihrer Basis-Kollektor-Anordnung eine niedrige effektive Stromvervielfachung ergeben, so ergibt diese Konzentration der Emission bei anwachsendem Strom ein rasches Ansteigen der effektiven Gesamtstromvervielfachung.
Wesentlich für die Erfindung ist das Zusammenwirken einer Emitterzone mit Emissions-Konzentrationseigenschaf ten mit einem gleichrichtenden Übergang am Kollektor, der ein Zenerverhalten aufweist. Diese Kombination ergibt in einer Schaltdiode bis zum Erreichen einer bestimmten Spannung eine hohe Impedanz. Nach Erreichen dieser kritischen Spannung kippt die Diode in einen Bereich mit relativ hohem negativem Arbeitswiderstand, der über einen großen Betriebsbereich im wesentlichen konstant ist.
Obgleich Änderungen der effektiven Stromvervielfachung in Abhängigkeit vom Strom in einem Halbleiter beispielsweise in Transistoren, die nach Art von Vakuumröhren mit veränderlicher Steilheit in Schaltungen für automatische Verstärkungsregelung verwendet werden, für eine Anzahl von Arbeitsgebieten von Nutzen sind, wird doch anschließend ein solches Verhalten im Zusammenhang mit einer Anordnung beschrieben, die eine lawinenartig zunehmende Stromvervielfachung aufweist, wodurch sich bei hohem Strom eine Kennlinie ergibt, bei der über einen verhältnismäßig großen Bereich eine Zunahme des Stromes von einer Abnahme der Spannung begleitet ist, woraus sich ein negativer Arbeitswiderstand ergibt.
Die Erfindung wird anschließend an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren näher beschrieben. Dabei zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer Lawinen-Vervielfachungsdiode gemäß der Erfindung,
Fig. 2' eine Stromspannungskennlinie der Anordnung nach Fig. 1 und
Fig. 3 eine schematische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer Lawinen-Vervielfachungsdiode.
Es ist anerkannt, daß eine wesentliche Strom-Vervielfachung in der Verarmungszone eines in Sperrichtung vorgespannten P-N-Überganges vor sich ' geht, wenn das Feld in der Nachbarschaft des Überganges und der Abstand, über welchen das Feld angelegt ist, eine kritische Beziehung zueinander erreichen.
Diese Wirkung wurde als Lawinenzusammenbruch bezeichnet und liefert eine Stromvervielfachung innerhalb des HalbleiterkOTpers, die eine Parallele einer abgewandelten Form der jö-Entladungstheorie für Gase nach Townsend darstellt.
ao Ein Diodenaufbau, der die beschriebene Wirkung verwendet, ist in Fig. 1 dargestellt und weist einen Halbleiterkörper 11 mit drei aneinanderstoßenden Zonen 12, 13 und 14 mit abwechselnd entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp auf. Dieser Aufbau ergibt einen negativen Arbeitswiderstand über einen relativ großen Betriebsbereich. Die Eigenschaften dieser Anordnung werden aus dem Folgenden noch besser verständlich, das sich auf bereits veröffentlichtes Material stützt, in dem gezeigt wird, daß die Strom Vervielfachung auf Grund der lawinenartigen Vervielfachung durch eine Größe »M« dargestellt werden kann. In Übereinstimmung mit der allgemeinen empirischen Gleichung für M
M =
ν β)
in der Vb die Durchbruchspannung in dem Körper an einer gleichrichtenden Übergangsschicht ist, ist V die über dem Übergang liegende Spannung und η eine Konstante für eine gegebene Art von Übergang. Für Legierungsübergänge mit z. B. einem steilen Anstieg der Störelementverteilung, welche allgemein als Sprungübergänge bezeichnet werden, liegt η für P-Ieitendes Germanium in der Größenordnung von 4,5 bis 6,5 und für N-Ieitendes Germanium in der Größenordnung von 3. Die Durchbruchspannung für einen legierten Stromübergang, bei dem das Material auf der einen Seite des Übergangs einen wesentlichen größeren spezifischen Widerstand aufweist als auf der anderen Seite, kann aus der Gleichung
Vb =
■Na I'25
berechnet werden, wobei K eine Konstante ist und Nd — Na die reine Störelementkonzentration auf der Seite des Übergangs mit hohem spezifischem Widerstand darstellt. Die Gesamtstromvervielfachung einer Halbleiteranordnung mit einem Emitter für Minderheitsladungsträger, der diese Träger in das Material mit hohem spezifischem Widerstand in der Nachbarschaft des in Sperrichtung vorgespannten Übergangs einführt, läßt sich berechnen aus:
wobei α den Stromvervielfachungsfaktor der Anord-
1 UOU^ot
nung unabhängig von der Lawinenvervielfachung darstellt und direkt von dem Produkt aus γ und β abhängt, wobei γ das Verhältnis der vom Emitter in das Halbleitermaterial mit hohem spezifischem Widerstand eingeführten Minderheitsladungsträger zum Gesamtstrom durch den Emitter ist, während β das Verhältnis der am Kollektor aufgenommenen Minderheitsladungsträger zu den vom Emitter ausgehenden Minderheitsladungsträgern darstellt.
Eine Halbleiteranordnung der in Fig. 1 gezeigten Art hat eine Stromkennlinie,. die die folgende Gleichung befriedigt:
/ = aMIß + MIco ~ Ie
Dies ergibt folgende Beziehung zwischen Strom und Spannung
in der / den Gesamtstrom durch die Anordnung darstellt, der für eine Zweipolanordnung gleich dem Emitterstrom Ie ist, während Jco den Sättigungsstrom des in Sperrichtung vorgespannten Kollektorübergangs darstellt.
Mit der in Fig. 1 dargestellten Halbleiteranordnung kann ein solches Ergebnis erzielt werden. Die Anordnung enthält ein etwa z. B. 0,038 mm dickes Halbleiterplättchen 11 aus einkristallineni Germanium mit quadratischen Hauptflächen von etwa 1,27 mm Seitenlänge. Das Plättchen enthält eine Zone 13 aus N-Ieitendem Material, die als Basiszone dient, sowie ein Paar aus P-Ieitendem Material bestehende Zonen 12 und 14, die an gegenüberliegenden Hauptflächen des Plättchens angeordnet sind, und die durch die dazwischenliegende Basiszone einen im wesentlichen konstanten Abstand voneinander aufweisen. An den yTrennflachen zwischen den Zonen 12 und 13 bzw. den Zonen 13 und 14 liegen gleichrichtende Ubergänge in Form von N-P-Übergängen 15 und 16. In der dargestellten Ausführungsform weist die Zone 12 und ihr Übergang 15 eine wesentlich größere Seitenausdehnung als die Zone 14 und ihr Übergang 16 auf. Es muß jedoch bemerkt werden, daß der hier verwendete Mechanismus auch dann arbeitet, wenn diese Flächen im wesentlichen gleiche Abmessungen aufweisen.
Die Zone 12 besitzt in seitlicher Richtung einen hohen Widerstand, der durch eine Begrenzung der Querschnittsfläche in seitlicher Richtung und/oder dadurch erreicht wird, daß die Zone aus einem Material mit hohem spezifischem Widerstand besteht. Eine Elektrode 17 wird an der Zone 12 innerhalb einer Projektion der Zone 14 durch das Plättchen 11 auf die Zone 12, vorzugsweise in der Mitte dieser Projektion, angebracht. Die Eigenschaften der Zone 14 sind dabei nicht von Bedeutung. Diese Zone kann aus einem Material mit niedrigem spezifischem Widerstand gebildet werden und auf der ganzen außenliegenden Fläche eine metallische Oberflächenschicht 18 als Elektrode tragen.
Zum Arbeiten als Lawinen-Vervielfachungsdiode mit negativem Widerstand wird die Anordnung nach Fig. 1 so vorgespannt, daß die Zone 12 als Emitter für Löcher in die Basiszone 13 und die Zone 14 als Kollektor für aus der Basis kommende Löcher wirken.. Dies wird dadurch erreicht, daß die Emitterklemme 19 bezüglich der Kollektorklemme 20 positiv vorgespannt wird. Bis die Spannung einen bestimmten kritischen Wert Vc überschreitet, läßt der in Sperrrichtung vorgespannte Kollektorübergang nur seinen
Sättigungsstrom durch, während in der Emitterzorr 12 nur ein geringer Stf^m fließt. Am Emitter Iie^ nur eine geringe Durchlaß\Orspannung. Nahezu de gesamte Spannungsabfall findet über dem Kollektor übergang 16 statt, und es ergibt sich daher kein wesenlicher Potentialgradient in seitlicher Richtung üb« dem Emitterübergang. In diesem Zustand wird eir. wesentlich gleichförmige Locherdichte von allen Te Ien des Emitters aus emittiert. Diese Löcher diffui
ίο dieren längs beliebiger Wege in der Basiszone. Dah« gelangt ein großer Anteil der von dem gegenüber d« Mitte des Kollektors liegenden Emitterteil ausgegai genen Löcher an den Kollektor, d. h., dieser Teil wei. ein hohes β auf, während der Anteil von ändert Emitterteilen mit zunehmendem Abstand von di Mitte abnimmt, bis β beim maximalen Abstand ve der Mitte des Kollektors jenseits der Projektion d< Kollektors sehr geringe Werte erreicht. Daher ist d; gesamte β und damit die Gesamtstromvervielfachur bei niedrigen Strömen gering.
Hat die Spannung über den Klemmen 19 und 5 den Wert Vc erreicht, die etwa der Kippspannung i. Halbleiterkörper in der Basiszone in der Nachba schaft des Kollektorübergangs 16 entspricht, die ül licherweise für Sprungübergänge von Germanium i: Bereich von 20 bis 60 Volt liegt, dann geht die Ai Ordnung in einen Arbeitsbereich mit hohem Stro: über. Dieser Strom neigt dann dazu, sich in der ui mittelbar unter der Emitterelektrode 17 liegend« Zone zu konzentrieren^ da dieser Teil des Emitte stärker in Durchlaßrichtung vorgespannt ist als jed< andere Teil. Das Potential über diesen Teilen d« Emitters nimmt in Richtung auf den seitlichen Un fang des Emitters auf Grund des Potentialabfall· über dem hohen seitlichen Widerstand der Emitte zone 12 ab. Daher neigen die Teile der Emitterzon die in einem Abstand von der Emitterelektrode liege: dazu, als wirksame Emitterteile für Minderheit ladungsträger auszufallen. Da bei höheren Ström« die Teile ausgeschaltet werden, die die Stromverstä kung bei niedrigen Strömen herabsetzen, nimmt d Stromverstärkung α zu, und es ergibt sich eil [/-/-Kennlinie mit negativer Steigung, wie sie
Fig. 2 dargestellt ist.
Dementsprechend weist die Spannungsquelle 22 zw sehen den beiden Klemmen der Halbleiteranordnur eine solche Polarität auf, daß der Emitterübergang 5 bezüglich der Basis in seiner Durchlaßrichtung vorg spannt ist, wobei das Potential eine derartige Gröl hat, daß die Kennlinie nach Fig. 2 erreicht wird, u eine wesentliche Stromvervielfachung am Kollekto Übergang 16 zu bewirken. In der Kennlinie na< Fig. 2 ist die Kippspannung der Anordnung nai Fig. 1 als das Potential des Punktes 23 bestimmt, b dem die gesamte Stromverstärkung M7- zum erst« Mal gleich Eins wird.
Eine Lawinen-Vervielfachungsdiode der in Fig. gezeigten Art kann aus einem 0,038 mm stark« Plättchen aus einkristallinem N-Ieitendem Germaniu durch Einlegieren von Aluminium aus einem aufg dampften Film von etwa 0,025 mm Stärke in eil Hauptfläche zur Bildung der Emitterzone 12 ui durch Einlegieren von Aluminium in die gegenübe liegende Hauptfläche zur Bildung der Kollektorzoi 14 hergestellt werden. Der Kollektor kann dabei ai einem Aluminiumkügelchen von etwa 0,762 mm Dure messer hergestellt werden, das bei einer Temperati einlegiert wird, die über dem Aluminium-Germaniur Eutektikum liegt. Die Aluminiumoberfläche kai dann als Oberfläche 18 verwendet werden.

Claims (2)

  1. Der Emitterbereich wird beispielsweise in dem folgenden Zyklus hergestellt: Die Anordnung einschließlich des aufgedampften Films wird für 5 Minuten bei 400° C erwärmt, kurz auf 700° C erhitzt und dann in in 5 bis 10 Sekunden abgekühlt. DieEmitterzone kann sich über die gesamte Plättchenoberfläche erstrecken und kann einen kreisförmigen Umfang haben oder vorteilhafterweise die Form einer Hantel, wie in Fig. 3 gezeigt, aufweisen. Diese Emitterzone sollte einen relativ hohen Widerstand in seitlicher Richtung, außerhalb des Elektrodenbereiches von wenigstens ein paar 100 Ohm je Flächeneinheit besitzen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die als Elektrode 17 nach Einlegieren des Films als Oberflächenschicht zu verwendende Aluminiumschicht abgedeckt wird und anschließend das freiliegende Aluminium und jedes überschüssige darunterliegende, durch Rückbildung entstandene P-Ieitende Material durch Ätzen mit Natriumhydroxyd oder einem anderen geeigneten Ätzmittel für Germanium entfernt wird. Die An-Schlüsse können an den Aluminiumflächen durch Anlöten von Golddrähten, beispielsweise mit Hilfe von Kondensatorentladungen, angebracht werden. Man muß jedoch vorsichtig sein, um ein Eindringen in die darunterliegenden N-P-Übergänge zu vermeiden.
    Eine hanteiförmige Emitterzone 30, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, bietet besondere Vorteile, wenn das vergrößerte Ende 31 eine Elektrode 32 trägt und gegenüber der Mitte des Kollektors 33 angeordnet ist, während das andere vergrößerte Ende 34 mit dem Ende 31 über ein fadenförmiges Teil 35 mit hohem Widerstand verbunden ist. Ein typisches Ausführungsbeispiel weist folgende Teile auf: Eine Kollektorslektrode mit einem Durchmesser von 0,762 mm; eine Emitterelektrode mit 0,381 mm Durchmesser, der konzentrisch zu einer Projektion des Kollektors durch las Plättchen liegt; und einen Widerstand von der Elektrode zu der zweiten vergrößerten Fläche, der rinen Spannungsabfall in dem Strombereich liefert, in dem über einige Zehntelmilliampere der Arbeits-Bereich mit negativem Widerstand liegt, der im Vergleich mit
    K' T
    groß ist. Dieser Widerstand sollte
    iinige tausend Ohm betragen. Eine ähnliche Größen- >rdnung des Widerstandes von den Emitterelektroden m den äußeren Teilen der Emitterzone ist ebenfalls wünschenswert.
    Während die besonderen beschriebenen Ausführungsformen aus Germanium mit einlegierten Sprungibergängen hergestellt waren und einen P-N-P-Auf- >au aufwiesen, ist es einleuchtend, daß die in den verschiedenen Zonen verwendete Leitfähigkeitsart auch imgekehrt werden kann, und daß andere Halbleiter, wie z. B. Silizium, Silizium-Germanium-Legierungen und halbleitende Verbindungen der Elemente der Gruppen III und V als Halbleiter einer derartigen Anordnung verwendet werden können. Während die besonderen Parameter, wie die Durchbruchspannung und der Lawinenverstärkungsfaktor sich mit' dem Grundmaterial und der Art der darin befindlichen Übergänge ändern, folgen sie doch den allgemeinen, oben beschriebenen Eigenschaften und lassen sich, wie vorgeschlagen, verwenden. Eine entsprechende Umkehr der Potentiale gestattet in den beschriebenen Ausführungsformen die Verwendung eines N-P-N-Aufbaus an Stelle eines P-N-P-Aufbaus. Ferner läßt sich die Änderung von a als Funktion des Stromes dadurch erreichen, daß eine Basiszone verwendet, wird, die im Anschluß an die Emitterzone in seitlicher Richtung einen Gradienten des Widerstandes aufweist.
    PaTKNTANSI'ROCHE:
    1". Schaltdiode mit einem plättchenförmigen Halbleiterkörper eines Leitfähigkeitstyps mit auf gegenüberliegenden Oberflächen angebrachtenElektroden und diesen je eine vorgelagerte Zone entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Zone entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps auf der einen Oberfläche des Halbleiterkörpers von der Elektrode nur teilweise bedeckt ist, daß diese Zone von der Mitte in seitlicher Richtung parallel zur Oberfläche nach allen Seiten einen Widerstand von wenigstens ein paar 100 Ohm je Quadratzentimeter aufweist, daß ferner im Betrieb zwischen den beiden Elektroden eine Spannung einer solchen Polarität angelegt ist, daß der gleichrichtende Übergang der Elektrode an der einen Zone in Durchlaßrichtung vorgespannt ist, und zwar so hoch, daß sie. über der Durchbruchspannung dieser Elektrode liegt und sich bei abnehmender Spannung ein wachsender Strom ergibt, und daß der Halbleiterkörper selbst zwischen den beiden Übergängen keine Elektrode aufweist.
  2. 2. Schaltdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine vorgelagerte Zone entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps aus zwei Teilen besteht und die Elektrode sich auf dem Teil befindet, der der anderen Elektrode auf der gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers gegenüberliegt, und daß die beiden Teile der Zone durch einen Streifen des gleichen Halbleitermaterials miteinander verbunden sind.
    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentanmeldung ρ 6800 VIIIc/21 g (bekanntgemacht am 1.3.1951);
    belgische Patentschrift Nr. 523 638.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DENDAT1066284D Pending DE1066284B (de)

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DE1166939B (de) * 1960-01-08 1964-04-02 William Shockley Spannungsregelnde Halbleiterdiode

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1166939B (de) * 1960-01-08 1964-04-02 William Shockley Spannungsregelnde Halbleiterdiode

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