DE1070747B

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Publication number: DE1070747B
Application number: DENDAT1070747D
Authority: DE
Publication date: 1959-12-10

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch verstärkende Halbleiteranordnung, bei der auf einem Halbleiterkörper zwei Nadelelektroden angeordnet sind und die unter der Bezeichnung Transistor oder Kristalltriode bekannt ist.

Unter einer Kristalltriode versteht man einen Körper aus halbleitendem Material, wie z. B. einen Germaniumkristall, bei dem in gleichrichtendem Kontakt mit seiner Oberfläche mindestens zwei Elektroden eng nebeneinander angeordnet sind, jedoch ohne sich gegenseitig zu berühren. Eine dieser Elektroden wird als Emitterelektrode, die andere als Kollektorelektrode bezeichnet. In Kontakt mit dem halbleitenden Körper ist außerdem eine dritte Elektrode, die Basiselektrode genannt wird und die z. B. die Form einer Metallschale oder eines Halters haben kann, auf dem der Halbleiterkörper angebracht ist.

Die Emitter- und die Kollektorelektrode einer Kristalltriode können aus feinen Drähten oder Nadeln bestehen. Die Emitterelektrode kann als Eingangselektrode der Kristalltriode verwendet werden, die Kollektorelektrode als Ausgangselektrode.

Bei Verwendung eines richtig angepaßten Stromkreises kann normalerweise ein Leistungsgewinn mit einer Kristalltriode erzielt werden, aber man kann nicht immer eine Stromverstärkung erzielen, die für viele Anwendungen wünschenswert ist.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Kristalltriode herzustellen, die eine große Stromverstärkung hervorruft.

Beim Studium der halbleitenden Stoffe für den Gebrauch als Gleichrichter hat es sich als praktisch erwiesen, die Stoffe in zwei Klassen einzuteilen, nämlich Stoffe vom η-Typ und Stoffe vom p-Typ. Beim η-Typ wird die Leitfähigkeit in dem Material hauptsächlich durch die Wanderung von einigen freien Elektronen hervorgerufen, während sie beim p-Typ durch Wanderung von Teilchen, die positive Löcher oder Defektelektronen genannt werden, verursacht wird. Als Donatoren, die dem Halbleiter Germanium η-Leitfähigkeit verleihen, sind Phosphor, Antimon oder Arsen als Akzeptoren, die p-Leitfähigkeit hervorrufen, z. B. Aluminium, Indium oder Gallium, bekannt.

Bis heute wurden Kristalltrioden im allgemeinen aus Stoffen vom 11-Typ hergestellt, und Germanium wurde allgemein als Halbleiter benutzt. Damit die Anordnung als Verstärker arbeiten kann, ist es nötig, die Oberfläche des Halbleiters nach bekannten Methoden zu behandeln, um gut gleichrichtende Eigenschaf ten zu erzeugen. Die beiden Nadelelektroden werden in Kontakt mit der behandelten Oberfläche angeordnet. Dann wird die Emitter- oder Eingangselektrode gegenüber der Kollektor- oder Ausgangs- Verfahren zur Herstellung einer Kristalltriode mit Stromverstärkung

Anmelder: International Standard Electric

Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt, Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 2. März 1951

Kenneth Albert Matthews

und Charles de Boismaison White, London, sind als Erfinder genannt worden

elektrode positiv vorgespannt. Es ist jedoch auch möglich, eine Kristalltriode aus Stoffen vom p-Typ herzustellen, wobei die Emitterelektrode negativ gegenüber der Kollektorelektrode vorgespannt werden muß.

Es ist bereits ein Verfahren zum Formieren solcher Kristalltrioden vorgeschlagen worden, bei dem Emitter- und Kollektorelektrode von einem pulsierenden Strom durchflossen werden. Der Formierprozeß wird zwischen den Spitzenelektroden durchgeführt und nicht zwischen einer Spitzenelektrode und der Basiselektrode. Die Richtung des Formierimpulses wird so gewählt, daß die Emitterelektrode positiv gegenüber der Kollektorelektrode ist. Als Material für die Kollektorelektrode wird Phosphorbronze oder Kupfer verwendet. Durch diesen Formierprozeß kann die Kennlinie der Anordnung so eingestellt Averden, daß eine Stromverstärkung erzielt wird. Es hat sich aber herausgestellt, daß nicht in jedem Fall die gewünschte Kennlinie erhalten werden kann. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch den Formierungsprozeß ein Teil· des Zusatzstoffes auf die Halbleiteroberfläche transportiert wird und dort eine zusätzliche Oberflächenschicht erzeugt. Dadurch wird die Anordnung in die Lage versetzt, eine große Stromverstärkung hervorzurufen. Es wurde auch gefunden, daß Kristalltrioden, die nicht besonders elektrofonniert waren, um eine Stromverstärkung zu erzeugen, später manchmal eine Strom-

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verstärkung ergeben, infolge einer Überlastung im normalen Betrieb, wenn die Kollektorelektrode einen Zusatzstoff vom passenden Typ enthält.

Die Erfindung bezieht sich daher auf ein Verfahren zur Herstellung einer Kristalltriode mit Stromverstärkung, die aus einem Halbleiterkörper mit n- oder p-Typ Germanium od. dgl. besteht, der mit einer Basiselektrode elektrisch gutleitend verbunden ist und auf dessen Oberfläche mindestens eine Kollektorelektrode und eine Emitterelektrode angeordnet sind. Erfindungsgemäß wird das Verfahren so durchgeführt, daß die gleichsinnig dotierende Stoffe enthaltende, aber nicht aus Phosphorbronze bestehende Kollektorelektrode elektrisch in solcher Weise formiert wird, daß unter der Kollektorelektrode eine Schicht
Halbleiter zusätzlich dotiert wird.

Mit anderen Worten, das Verfahren gemäß der Erfindung liefert eine Kristalltriode, die aus einem Körper von halbleitendem Material mit gleichrichtender Oberfläche besteht, eine Basiselektrode in Kontakt mit dem halbleitenden Material besitzt und Kollektor- und Emitterelektrode hat, die nebeneinander auf der Oberfläche angeordnet sind und mit dieser gleichrichtenden Kontakt macht, wobei mindestens die Kollektorelektrode als Zusatzstoff eine Donator- oder eine Akzeptorverunreinigung enthält, je nachdem ob das halbleitende Material vom η-Typ oder vom p-Typ ist.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch so ausgestaltet werden, daß ein Halbleiterkörper mit einer Oberflächenschicht zusätzlicher gleichsinniger Dotierung verwendet wird. Die Kristalltriode gemäß dieser Ausbildung der Erfindung besteht aus einem Halbleiterkörper, dessen Oberfläche in üblicher Weise behandelt wurde, um gut gleichrichtende Eigenschaften zu erhalten. Auf dieser Oberfläche befindet sich eine Schicht, die Donatorverunreinigungen enthält, wenn der Halbleiter vom η-Typ ist, oder Akzeptorverunreinigungen, wenn der Halbleiter vom p-Typ ist. Die Kollektorelektrode ist so angeordnet, daß sie sich in Kontakt mit dieser Oberflächenschicht befindet.

Ein Weg, um diese Oberflächenschicht herzustellen, ist der, die beiden Elektroden in gleichrichtenden Kontakt mit der behandelten Oberfläche zu bringen, wobei mindestens die Kollektorelektrode die entsprechende Verunreinigung enthält, und dann zwischen den Elektroden einen elektrischen Formierungsprozeß, ίο wie beschrieben, auszuführen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Kristalltriode mit Stromverstärkung, die aus einem Halbleiterkörper mit 11- oder p-Typ Germanium od. dgl. besteht, der mit einer Basiselektrode elektrisch gutleitend verbunden ist und auf dessen Oberfläche mindestens eine Kollektorelektrode und eine Emitterelektrode angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichsinnig dotierende Stoffe enthaltende, aber nicht aus Phosphorbronze bestehende Kollektorelektrode elektrisch in solcher Weise formiert wird, daß. unter der Kollektorelektrode eine Schicht im Halbleiter zusätzlich dotiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterkörper mit einer Oberflächenschicht zusätzlicher gleichsinniger Dotierung verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 502 479, 2 538 593; belgische Patentschrift Nr. 499 900; Phys. Rev., Bd. 74, 1948, S. 230; Torrey und Whitmer, »Crystal Rectifiers« 1948, S. 67.