DE1084382B - Semiconductor arrangement with a semiconductor body composed of two zones of opposite conductivity type - Google Patents
Semiconductor arrangement with a semiconductor body composed of two zones of opposite conductivity typeInfo
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Description
Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper aus zwei Zonen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps Die Erfindung betrifft allgemein Übertragungseinrichtungen für elektrische Signale mit Halbleiterkörpern und speziell eine Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper aus zwei Zonen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, die an einem pn-Übergang zusammenstoßen,- an dem an je einer Zone eine ohmsche Elektrode und auf der einen Zone am pn-Übergang eine nichtohmsche Steuerelektrode angebracht ist.Semiconductor arrangement with a semiconductor body composed of two opposite zones Conductivity Type The invention relates generally to transmission devices for electrical signals with semiconductor bodies and especially a semiconductor arrangement with a semiconductor body consisting of two zones of opposite conductivity type, which collide at a pn junction, - an ohmic electrode at each zone and a non-ohmic control electrode is attached to one zone at the pn junction is.
Es sind sogenannte »Transistoren« bekannt, welche aus einem Halbleiterkörper aus zwei verschiedenen Zonen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps bestehen. An jeder der beiden Zonen ist eine ohmsche Elektrode angebracht. Weiterhin können am pn-Übergang weitere ohmsche Elektroden vorgesehen sein.So-called "transistors" are known, which consist of a semiconductor body consist of two different zones of opposite conductivity type. At every an ohmic electrode is attached to the two zones. Furthermore, at the pn junction further ohmic electrodes may be provided.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun eine neue Gattung von Halbleiteranordnungen vorgeschlagen, welche als »Spacistor« bezeichnet werden soll.According to the present invention, there is now a new type of semiconductor device proposed, which is to be referred to as "Spacistor".
Die gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen »Spacistoren« unterscheiden sich von den bekannten »Transistoren« im wesentlichen dadurch, daß an die beiden ohmschen Elektroden eine so hohe Spannung, z. B. von 250 V, in Sperrichtung angelegt ist, daß auf der dabei entstehenden breiten Raumladungszone sowohl die nichtohmsche Steuerelektrode als auch eine weitere Steuerelektrode angebracht ist.The proposed according to the present invention "spacistors" differ from the known "transistors" essentially in that at the two ohmic electrodes such a high voltage, e.g. B. of 250 V, in the reverse direction is applied that on the resulting wide space charge zone both the non-resistive control electrode and another control electrode is attached.
Ähnlich wie die Transistoren bestehen die Halbleiteranordnungen gemäß der Erfindung aus einem Körper aus halbleitendem Material, z. B. Germanium oder Silizium, mit zwei Zonen entgegengesetzten Leitfähigkeitstvps. Der positive Leitfähigkeitstyp kann dabei durch Verunreinigungsmaterial aus der III. Gruppe des Periodischen Systems, der negative Leitfähigkeitstyp durch Verunreinigungsmaterial aus der V. Gruppe erzielt werden.Similar to the transistors, there are the semiconductor arrangements according to FIG of the invention from a body of semiconducting material, e.g. B. germanium or Silicon, with two zones of opposite conductivity values. The positive conductivity type can by contaminating material from III. Group of the periodic table, the negative conductivity type is achieved by contaminating material from group V will.
Während jedoch die Transistoren im allgemeinen nur zur Übertragung von Hörfrequenzen oder relativ niedrigen Radiofrequenzen brauchbar sind, eignen sich die Halbleiteranordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung auch für höhere Frequenzen. Bei den Transistoren hängt die Wirkungsweise von einer willkürlichen Diffusionsbewegung der Stromträger über die mittlere Basiszone ab. Da jedoch die für einen vollständigen Durchgang der Stromträger quer über die Basiszone von dem Emitter zu dem Kollektor erforderliche Zeit im Vergleich zu der oftmals erwünschten Betriebsfrequenz relativ lang ist, ist die Anwendung der Transistoren für höhere Frequenzen infolge der in diesem Bereich des elektromagnetischen Spektrums vorliegenden schlechten Frequenzabhängigkeit stark beeinträchtigt.However, while the transistors are generally only used for transmission of audio frequencies or relatively low radio frequencies are useful the semiconductor arrangements according to the present invention are also suitable for higher Frequencies. The mode of operation of the transistors depends on an arbitrary one Diffusion movement of the current carriers over the central base zone. However, since the for a complete passage of the current carriers across the base zone of the Time required emitter to collector compared to that often desired Operating frequency is relatively long, the application of transistors for higher Frequencies due to those present in this region of the electromagnetic spectrum bad frequency dependence severely impaired.
Der überraschende Vorteil hinsichtlich der Übertragung höherer Frequenzen bei den Spacistoren gemäß der Erfindung läßt sich darauf zurückführen, daß der erste auf der breiten Raumladungszone angeordnete Kontakt als ein Mittel zur Einführung von Ladungsträgern direkt in die in dem Halbleiterkörper aufrechterhaltene Raumladungszone dient, so daß die Übergangszeit der Stromträger auf ihrem Weg zum Kollektor im Vergleich zur Übergangszeit der Stromträger durch die Basiszone der Transistoren wesentlich verkürzt wird. Die verkürzte Übergangszeit resultiert aus den Beschleunigungskräften, welche auf die Stromträger durch das starke elektrische Feld der Raumladungszone wirken. Der zweite in der breiten Raumladungszone angeordnete Kontakt dient als Steuerelektrode zur Modulierung der Emission der Stromträger durch den Emitterkontakt, so daß also der Fluß der Stromträger durch eine von außen angelegte Signalspannung steuerbar ist. Zusätzlich bewirkt der als Steuerelektrode dienende zweite Kontakt eine wesentliche Verminderung des Einflusses von Spannungsänderungen über einen an den Ausgangskreis angeschlossenen Lastkreis auf die Emission der Stromträger durch den Einführungskontakt, so daß also eine Anordnung mit hohem Ausgangsscheinwiderstand erzielt wird. Dementsprechend ist die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in der praktischen Anwendung nicht durch die Rückkopplungsbedingungen beschränkt, wie sie zwischen dem Ausgang und dem Eingang bei den bekannten Transistoren vorliegen.The surprising advantage in terms of the transmission of higher frequencies in the spacistors according to the invention can be attributed to the fact that the first contact placed on the wide space charge zone as a means of introduction of charge carriers directly into the space charge zone maintained in the semiconductor body serves so that the transition time of the current carriers on their way to the collector in comparison at the transition time the current carrier through the base zone of the transistors is essential is shortened. The shortened transition time results from the acceleration forces which on the current carrier through the strong electric field of the space charge zone works. The second contact arranged in the wide space charge zone serves as a Control electrode for modulating the emission of the current carrier through the emitter contact, so that the flow of the current carrier through an externally applied signal voltage is controllable. In addition, the second contact, which serves as a control electrode, has an effect a substantial reduction in the influence of voltage changes across a load circuit connected to the output circuit on the emission of the current carrier through the lead-in contact, so that an arrangement with a high output impedance is achieved. Accordingly is the arrangement according to the present Invention in practical application not by the feedback conditions limited, as they are between the output and the input in the known transistors are present.
Es sei noch klargestellt, daß die Halbleiteranordnung gemäß der Erfindung keine Transistoren in dem Sinne sind, wie diese Bezeichnung bisher in der Technik verwendet wurde. Da in den Anordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung die Mittel zum Einführen der Stromträger in den Halbleiterkörper in einer Raumladungszone eingeschlossen sind, die sich von dem der Kollektorverbindung entsprechenden Teil erstreckt, liegt auch die eigentliche Transistorarbeitsweise nicht mehr vor, da Emitter und Kollektor im wesentlichen kurzgeschlossen sind.It should be clarified that the semiconductor device according to the invention are not transistors in the sense that this term has been used in technology up to now was used. Since in the arrangements according to the present invention the means enclosed in a space charge zone for introducing the current carriers into the semiconductor body extending from the part corresponding to the collector connection the actual transistor mode of operation is no longer present, as emitter and collector are essentially short-circuited.
Die Zeichnungen dienen der weiteren Erläuterung des Gegenstandes der Erfindung. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Spacistors gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig.2 ein Diagramm, welches den Potentialverlauf in einem Längsschnitt durch die Raumladungszone in der Anordnung gemäß Fig. 1 in der Nähe des Modulationspunktes 12 erläutert, Fig. 3 ein Diagramm, das in übertriebener Darstellung die Wirkung eines negativ vorgespannten Kontaktes in der Raumladungszone der Vorrichtung gemäß Fig. 1 erläutert, Fig. 4 ein Schaubild, das die Änderung des Potentials in der Raumladungszone der Einrichtung gemäß Fig. 1 in Abhängigkeit des Abstandes von dem Modulationskontakt zeigt, Fig. 5 ein Schaubild der auf den eingeführten Strom bezogenen Steilheit für zwei verschiedene Halbleiteranordnungen der vorliegenden Erfindung, welche verschiedenen Abstand zwischen dem Einführungskontakt und dem Modulationskontakt haben, Fig. 6 a ein Diagramm, das den Potentialverlauf über die Raumladungszone in der Einrichtung gemäß Fig. 1 für zwei verschiedene Größen einer zwischen den Klemmen 6 und 7 angelegten Vorspannung, jedoch ohne die Kontakte 9 oder 12, zeigt, Fig.6b ein Diagramm, das den Potentialverlauf über die Raumladungszone in der Einrichtung gemäß Fig.1 für zwei verschiedene Größen einer zwischen den Klemmen 6 und 7 angelegten Vorspannung mit dem Kontakt 12 und bei Vorspannung des Kontaktes 12 mit einer konstanten Spannung relativ zu der Klemme 7 zeigt, Fig. 7 a und 7 b Schaltpläne, die zum Messen der Strom-Spannungs-Verhältnisse und des Einführungswirkungsgrades der in den Raumladungszonen angeordneten Kontakte, z. B. in der Einrichtung gemäß Fig. 1, geeignet sind, Fig. 8 a ein Schaubild, das die Abhänigkeit zwischen dem eingedrückten Strom und der angelegten Spannung zeigt, wenn der Einführungskontakt der Einrichtung gemäß Fig. 1 eine Wolframspitze ist, Fig.8a ein Schaubild, welches das Verhältnis des >>Loch«- und des »Elektronen«-Stromflusses für verschiedene Werte eines eingedrückten Gesamtstromes unter Verwendung einer Wolframspitze als Einführungskontakt in der Einrichtung gemäß Fig. 1 zeigt, Fig. 9 ein Schaubild des Energiepegels, welches der Erläuterung der Arbeitsweise des Wolframemitterkontäktes der Einrichtung gemäß Fig. 1 dient, Fig.10a und 10b Schaubilder ähnlich denjenigen in Fig.8a und 8b mit Ausnahme, daß der Einführungskontakt an der Einrichtung ein stark positiver einlegierter Bereich ist, Fig. 11a eine schematische, schaubildliche Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform einer Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 11b eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 12 einen Schaltplan einer Einrichtung ähnlich der in Fig. 1 dargestellten. mit Ausnahme, daß hier der Eingang zwischen der. Klemme 7 und dem Einführungskontakt 9 und nicht zwischen der Klemme 7 und dem Modulationskontakt 12 wie in Fig. 1 liegt.The drawings serve to further explain the subject matter of Invention. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a Spacistors according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the potential profile in a longitudinal section through the space charge zone in the arrangement according to FIG. 1 in the vicinity of the modulation point 12 explained, Fig. 3 is a diagram that in exaggerated Representation of the effect of a negatively biased contact in the space charge zone of the device according to FIG. 1, FIG. 4 is a diagram showing the change in the Potential in the space charge zone of the device according to FIG. 1 as a function of the Distance from the modulation contact, Fig. 5 shows a diagram of the introduced Current-related slope for two different semiconductor arrangements of the present Invention, which different distance between the lead-in contact and the Have modulation contact, Fig. 6 a is a diagram showing the potential profile over the Space charge zone in the device according to FIG. 1 for two different sizes of one Bias voltage applied between terminals 6 and 7, but without contacts 9 or 12, FIG. 6b shows a diagram which shows the potential profile over the space charge zone in the device according to Figure 1 for two different sizes one between the terminals 6 and 7 applied bias with the contact 12 and with bias of the contact 12 with a constant voltage relative to the terminal 7 shows, Figs. 7 a and 7 b Schematics used to measure current-voltage ratios and launch efficiency the contacts arranged in the space charge zones, e.g. B. in the facility according to Fig. 1, are suitable, Fig. 8 a is a diagram showing the dependency between the indented current and applied voltage shows when the lead-in contact of the device according to FIG. 1 is a tungsten tip, FIG. 8a is a diagram which the ratio of the "hole" and the "electron" current flow for different values of an impressed total current using a tungsten tip as the lead-in contact in the device according to FIG. 1, FIG. 9 shows a graph of the energy level which the explanation of the operation of the Wolframemitterkontäktes the device according to Fig. 1 serves, Fig.10a and 10b with diagrams similar to those in Fig.8a and 8b Exception that the lead-in contact on the device is a strongly positive inlaid Area, FIG. 11a is a schematic, perspective view of a modified one Embodiment of a device according to the present invention, FIG. 11b a schematic representation of a further embodiment of a device according to FIG of the present invention, FIG. 12 is a circuit diagram of a device similar to that of FIG shown in Fig. 1. with the exception that here the entrance between the. Clamp 7 and the lead-in contact 9 and not between the terminal 7 and the modulation contact 12 is as in Fig. 1.
In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines »Spacistor«-Tetrodenhalbleiteraufbaues gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet allgemein einen Körper aus halbleitendem Material, z. B. aus Germanium oder Silizium, der zwei angrenzende Zonen 1 und 2 eines Materials vom entgegengesetzten elektrischen Leitfähigkeitstyp aufweist. Der Körper 10 kann in irgendeiner geeigneten, dem Fachmann bekannten Art und Weise hergestellt werden, z. B. indem man einen Einzelkristall aus einer geschmolzenen Masse eines Halbleitermaterials wachsen läßt und indem man wechselweise die Schmelze mit einem geeigneten Verunreinigungsmaterial versetzt, um die N-Zone 1 und die P-Zone 2 mit einer entsprechenden PN-Stoßstelle 3 zwischen den beiden Zonen zu bilden.1 is a schematic representation of a “spacistor” tetrode semiconductor structure illustrated in accordance with the present invention. The reference numeral 10 denotes generally a body of semiconducting material, e.g. B. of germanium or silicon, the two adjacent zones 1 and 2 of material from opposite electrical Has conductivity type. The body 10 may be in any suitable manner known to those skilled in the art known manner, e.g. B. by making a single crystal growing from a molten mass of semiconductor material and by alternately the melt is mixed with a suitable contaminant material, around the N-Zone 1 and the P-Zone 2 with a corresponding PN joint 3 between to form the two zones.
Die P-Zone 2 ist mit der N-Zone 1 über eine Vorspanungsquelle, z. B. eine Batterie 4, und einen geeigneten Lastwiderstand 5 verbunden. Die positive Klemme der Batterie 4 ist, wie dargestellt, mit einer Elektrode 6 verbunden, welche an der N-Zone 1 sitzt. Die negative Klemme der Batterie 4 ist mit einer Elektrode 7 verbunden, welche an der, P-Zone 2 sitzt, so daß der PN-Übergang 3 in Sperrichtung vorgespannt wird und eine Raumladungszone 8 geschaffen wird, die sich in die N-Zone 1 und in die P-Zone 2 erstreckt. Der Körper 10 hat einen Stromträger-Einführungskontakt 9, welcher mit der Oberfläche desselben in der Nähe der Stoßstelle 3 verbunden ist. Der Einführungskontakt 9 ist an die Klemme 7 über eine Batterie 11 angeschlossen, welche den Kontakt 9 negativ in bezug auf das Potential der Barunterliegenden Raumladungszone vorspannt. Es sei jedoch bemerkt, daß das Potential des Kontaktes 9 in bezug auf den Konakt 7 positiv ist. Unter dieser Bedingung werden Stromträger, in diesem Falle Elektronen, in die Raumladungszone eingeführt oder »injiziert«. Die Stromträger fließen durch die N-Zone 1, die Baterie 4, den Widerstand 5, die Batterie 11 und zurück zu dem Kontakt 9. Die Emission der Elektronen aus dem Kontakt 9 ist in den meisten zu beschreibenden Fällen durch die Raumladung begrenzt. Bei dem beschriebenen Beispiel kann der Kontakt 9 eine kleine, stark 1-,1-dotierte vorgelagerte Zone haben oder wechselweise ein Druckkontakt mit einem spitzen Wolframpunkt sein, welcher mit der Oberfläche des Körpers 10 Kontakt macht. In jedem Fall muß der Kontakt 9 so gestaltet sein, daß er Stromträger unter den angegebenen Vorspannungsbedingungen emittiert.The P-Zone 2 is connected to the N-Zone 1 via a bias source, e.g. B. a battery 4, and a suitable load resistor 5 connected. The positive one The terminal of the battery 4 is, as shown, connected to an electrode 6, which sits at N-Zone 1. The negative terminal of the battery 4 is with an electrode 7 connected, which sits on the, P zone 2, so that the PN junction 3 in the reverse direction is biased and a space charge zone 8 is created, which is in the N-zone 1 and extends into P-Zone 2. The body 10 has a current carrier lead-in contact 9, which is connected to the surface of the same in the vicinity of the joint 3. The lead-in contact 9 is connected to the terminal 7 via a battery 11, which the contact 9 is negative with respect to the potential of the space charge zone underlying the bar pretensioned. It should be noted, however, that the potential of the contact 9 with respect to contact 7 is positive. Under this condition, current carriers become, in this case Electrons introduced or "injected" into the space charge zone. The electricity carriers flow through the N-zone 1, the battery 4, the resistor 5, the battery 11 and back to the contact 9. The emission of electrons from the contact 9 is in the most of the cases to be described are limited by the space charge. With the one described For example, the contact 9 can have a small, heavily 1, 1-doped upstream zone or alternatively be a pressure contact with a pointed tungsten point, which makes contact with the surface of the body 10. In any case, contact 9 be designed so that it carries current under the specified bias conditions emitted.
Der Körper 10 ist, wie in Fig. 1 dargestellt, weiterhin mit einem zweiten Kontakt 12 versehen, welcher in der Nähe des Emissionskontaktes 9 angeordnet ist. Der Kontakt 12 kann als Modulationskontakt angesprochen werden. Er liegt ebenfalls innerhalb der Grenzen der Raumladungszone B. Der Modulationskontakt 12 ist an die positive Klemme einer Batterie 13 angeschlossen. Die negative Klemme der Batterie 13 ist mit einer Seite eines Eingangsklemmenpaares 14 verbunden. Unter dieser Vorspannungsbedingung wird der Kontakt 12 im umgekehrten Sinne relativ zu dem Potential der darunterliegenden Raumladungszone 8 vorgespannt, d. h., der Kontakt 12 ist negativ relativ zu diesem Potential. Dies erfüllt die wesentliche Bedingung, daß der Kontakt 12 gleichrichtend arbeitet, wenn er in der Raumladungszone 8 sitzt, d. h., der Stromfluß in umgekehrter Richtung durch den Kontakt 12 wird im wesentlichen Null sein, wogegen der Vorwärtsstromfluß in den Körper 10 groß ist. Dein Modulationskontakt 12 kann beispielsweise eine stark dotierte kleine P-Zone vorgelagert sein, um diese Bedingung zu erfüllen.The body 10 is, as shown in Fig. 1, further with a second contact 12 is provided, which is arranged in the vicinity of the emission contact 9 is. Contact 12 can be addressed as a modulation contact. He is lying too within the boundaries of the space charge zone B. The modulation contact 12 is to the positive terminal of a battery 13 connected. The negative terminal of the battery 13th is connected to one side of a pair of input terminals 14. Under this preload condition the contact 12 is in the opposite sense relative to the potential of the underlying Space charge zone 8 prestressed, d. i.e., contact 12 is negative relative to it Potential. This fulfills the essential condition that the contact 12 rectifies works when sitting in the space charge zone 8, d. i.e., the flow of current in reverse Direction through contact 12 will be substantially zero, whereas forward current flow will be in the body 10 is large. Your modulation contact 12 can, for example, be a strong doped small P-zone be upstream in order to meet this condition.
Im Betrieb der Halbleiteranordnung wird das durch die Batterie 13 dem Modulationskontakt 12 aufgezwungene Potential immer positiv relativ zu dem Einführungskontakt 9 sein. Trotz dieses Umstandes wird keiner der von dem Kontakt9 emittierten Stromträger von dem Kontakt 12 gesammelt. Der Grund für diese Wirkung ist teilweise aus Fig. 2 ersichtlichlich, in welcher eine schematische Darstellung des Potentials, ausgedrückt in Elektronenenergieeinheiten, in einem Längsquerschnitt der Raumladungszone 8 der in Fig. 1 dargestellten Halbleiteranordnung gezeigt ist. Der maschenähnliche Abschnitt 15 zeigt die Elektronenenergie der Raumladungszone. Die emittierten Elektronen fließen den schräg verlaufenden Teil abwärts gegen die Linie C-D, die das Ende der Raumladungszone veranschaulichen. Das Feld ist, wie dargestellt, in der Nähe des vorgespannten Punktes 12 deformiert und bildet eine angehobene Stelle 16, welche in ihrer Höhe nach außen gegen den vorderen Teil des Feldes 15 nach und nach abnimmt. Es wird daher wirkungsmäßig eine Stelle von höherem negativem Potential in der Fläche unmittelbar unter dem Kontakt 12 geschaffen, welche die emittierten Elektronen zwingt, auf ihrem Weg zu der Linie C-D um diese Fläche herumzufließen. Wenn dementsprechend der Punkt 12 negativ relativ zu dem Potential der darunterliegenden Raumladungszone vorgespannt wird, fließt kein Elektronenstrom in den Konakt 12. Da der Kontakt 12 in einer Raumladungszone sitzt, durchdringt das von ihm erzeugte Feld nicht vollständig die Raumladungszone 8 und ändert nicht das Gesamtfeld derselben. Das Feld erstreckt sich zu den Grenzen der kaumladungszone, wo es sich ausbuchtet und die alte Raumladungszonengrenze deformiert, um die neuen Raumladungsgrenzen 17 und 18, wie in Fig. 3 dargestellt, zu bilden. In Fig. 3 wurde der Einführungskontakt 9 weggelassen und lediglich der Modulationskontakt 12 dargestellt, um die Wirkung des vorgespannten Kontaktes 12 auf die Raumladungszone 8 klarer zu veranschaulichen. Die Art und Weise, in welcher das Potential der Raumladungszone 8 durch die Anwesenheit des vorgespannten Modulationspunktes 12 geändert wird, kann leicht gemessen werden. Für diesen Zweck wurde eine 10-Volt-Wechselspannung der Vorspannung des Kontaktes 12 überlagert, und mit einem beweglichen Wolframeinführungskontakt 9 wurde injiziert, d. h., die Wechselspannung an der Oberfläche der Ra.umladungszone wurde an verschiedenen Punkten gemessen. In Fig. 4 sind die Ergebnisse für eine Germanium-Halbleiteranordnung dargestellt, bei der an den PN-Übergang eine Gesamtgleichspannung von 220 Volt über einer 1,2 . 10-2 cm breiten Raumladungszone angelegt wurde. In Fig.4 bedeutet die Abszisse den physikalischen Abstand zwischen dem Einführungskontakt 9 und dem Modulationskontakt 12. Der Modulationskontakt 12 übt, wie bereits weiter oben erwähnt, eine Doppelfunktion aus. Zuerst kann die Emission der durch den Kontakt 9 eingeführten Stromträger durch Überlagerung einer Wechselspannung über die Gleichstromvorspannung steuermäßig geändert werden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Feldstärke in der Nähe des Einführungspunktes 9 geändert und die durch die Raumladung beschränkte Emission moduliert wird. Es zeigte sich, daß der Modulationsgrad in kritscher Weise von der geometrischen Anordnung der Kontakte 9 und 12, insbesondere von ihrem geometrischen Abstand, abhängt. Weiterhin besteht eine Abhängigkeit von der Größe des Vorspannungsstromflusses.When the semiconductor arrangement is in operation, this is achieved by the battery 13 The potential imposed on the modulation contact 12 is always positive relative to the lead-in contact Be 9. Despite this fact, none of the current carriers emitted by the contact 9 become collected from contact 12. The reason for this effect can be seen in part from Fig. 2 can be seen, in which a schematic representation of the potential is expressed in units of electron energy, in a longitudinal cross section of the space charge zone 8 of the in Fig. 1 shown semiconductor device is shown. The mesh-like section 15 shows the electron energy of the space charge zone. The emitted electrons flow the sloping part downwards towards the line C-D, which is the end of the space charge zone illustrate. As shown, the field is near the prestressed point 12 deforms and forms a raised point 16, which is outward in height towards the front part of the field 15 gradually decreases. It therefore becomes effective a point of higher negative potential in the area immediately below the Contact 12 is created, which forces the emitted electrons on their way too the line C-D to flow around this area. Accordingly, if point 12 negatively biased relative to the potential of the underlying space charge zone is, no electron current flows into the contact 12. Since the contact 12 is in a space charge zone sits, the field it generates does not completely penetrate the space charge zone 8 and does not change the total field of the same. The field extends to the borders the hardly charge zone, where it bulges out and deforms the old space charge zone boundary, to form the new space charge boundaries 17 and 18 as shown in FIG. In Fig. 3, the lead-in contact 9 has been omitted and only the modulation contact 12 shown to the effect of the biased contact 12 on the space charge zone 8 to illustrate more clearly. The way in which the potential of the space charge zone 8 is changed by the presence of the biased modulation point 12, can easily measured. For this purpose, a 10 volt AC voltage was used Bias of the contact 12 superimposed, and with a movable tungsten lead-in contact 9 was injected, i.e. That is, the alternating voltage on the surface of the space transfer zone was measured at different points. In Fig. 4 the results are for a Germanium semiconductor arrangement shown in which a total DC voltage is applied to the PN junction of 220 volts over a 1.2. 10-2 cm wide space charge zone was created. In 4, the abscissa denotes the physical distance between the lead-in contact 9 and the modulation contact 12. The modulation contact 12 continues, as already mentioned above, has a double function. First, the emission can be made through the contact 9 introduced current carrier by superimposing an alternating voltage on the direct current bias be changed for tax purposes. This is due to the fact that the field strength changed in the vicinity of the introduction point 9 and restricted by the space charge Emission is modulated. It was found that the degree of modulation is critical on the geometric arrangement of the contacts 9 and 12, in particular on their geometric arrangement Distance, depends. Furthermore, there is a dependency on the size of the bias current flow.
Zur quantitativen Diskussion der Modulation wird üblicherweise die Vakuumröhrenterminologie angewendet. Man definiert eine Steilheit g" wie folgt: In der Gleichung (1) stellt IA"sg den Laststrom und I;"j den injizierten Strom dar, während Vmoa das Potential des Modulationskontaktes 12 ist. Die Steilheit g," ist in Fig. 5 für zwei typische Germanium-Halbleiteranordnungen als Funktion des Vorspannungsstromes aufgezeichnet. Die Kurve 19 entspricht einer Versuchsanordnung, bei der die Kontakte 9 und 12 näher aneinanderlagen als die Kontakte bei der Aufnahme der Kurve 20. Aus diesen Kurven ist ersichtlich, daß g," annähernd linear mit dem Vorspannungsstrom wächst. Bei den Versuchs-Halbleiteranordnungen bestand der Modulationskontakt aus einem goldlegierten Punkt auf einer P-Zone von etwa 5 - 10-3 cm Durchmesser, während der Einführungskontakt 9 ein Wolf rampunkt war, welcher im Abstand von etwa 1,2 - 10-3 cm von der Kante des Modulationskontaktes 12 angeordnet war. Der Knick in der, Kurve 19 und die Streuung der Meßpunkte in der Kurve 20 wird auf die Tatsache zurückgeführt, daß der Abstand zwischen dem Einführungskontakt 9 und dem Modulationskontakt 12 bei beiden Einrichtungen nicht derselbe war. Der Abstand zwischen den Kontakten in der der Kurve 19 zugeordneten Einrichtung war etwas geringer als der Abstand zwischen den Kontakten der der Kurve 20 zugeordneten Einrichtung. Bei der Erprobung der angegebenen Einrichtungen wurde eine Gesamtspannung von 205 Volt angelegt. Die Raumladungzone hatte eine Breite von etwa 10-2 cm. Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Stellungen des Einführungspunktes und des Modulationspunktes vorzugsweise so liegen, daß diese in Längsrichtung zu der Erstreckung der Raumladungszone fluchten. Wenn diese Kontakte nebeneinander seitlich versetzt auf der Raumladungszone aufsitzen, wird ein niedrigeres g," für vergleichbare Trennungsabstände erzielt.Vacuum tube terminology is commonly used for the quantitative discussion of modulation. A slope g "is defined as follows: In equation (1), IA "sg represents the load current and I;" j represents the injected current, while Vmoa is the potential of the modulation contact 12. The slope g "" is plotted in FIG. 5 for two typical germanium semiconductor arrangements as a function of the bias current. Curve 19 corresponds to a test arrangement in which contacts 9 and 12 were closer to one another than the contacts when curve 20 was recorded It can be seen from the curves that g i "increases approximately linearly with the bias current. In the test semiconductor arrangements, the modulation contact consisted of a gold-alloyed point on a P-zone of about 5 - 10-3 cm in diameter, while the lead-in contact 9 was a Wolf ramp point, which was about 1.2-10-3 cm away from the edge of the modulation contact 12 was arranged. The kink in FIG. 13, curve 19 and the scattering of the measuring points in curve 20 is attributed to the fact that the distance between the lead-in contact 9 and the modulation contact 12 was not the same for both devices. The distance between the contacts in the device assigned to curve 19 was somewhat smaller than the distance between the contacts in the device assigned to curve 20. When testing the specified devices, a total voltage of 205 volts was applied. The space charge zone was about 10-2 cm wide. It should also be pointed out that the positions of the introduction point and the modulation point are preferably such that they are aligned in the longitudinal direction with the extension of the space charge zone. If these contacts sit side by side offset on the space charge zone, a lower g "is achieved for comparable separation distances.
Die zweite Funktion des Modulationskontaktes 12 liegt darin, den Einfluß der Spannungsschwankungen über die Last 5 auf die Emission der Stromträger durch den Einführungskontakt 9 zu vermindern. Um die Erläuterung, wie diese Funktion von dem Kontakt 12 bewältigt wird, zu erleichtern, wird auf die Fig. 6 a und 6 b Bezug genommen. In Fig. 6 a ist das Potential über die Raumladungszone für zwei verschiedene, zwischen den Klemmen 6 und 7 einer in Fig. 1 dargestellten Einrichtung liegende Spannungen durch die Kurven 21 und 22 wiedergegeben, ohne daß hier irgendwelche Kontakte an der Raumladungszone anliegen. Die Lage, welche ein Einführungskontakt normalerweise einnehmen würde, ist durch die gestrichelte Linie 23 angedeutet. Es ist klar ersichtlich, daß eine -Änderung der angelegten Spannung das Potential der unterhalb des Einführungskontaktes liegenden Raumladungszone ändert und dementsprechend die Emission von Stromträgern durch den Einführungskontakt beeinflußt. Das Vorspannungspotential hinsichtlich der unterhalb des Einführungskontaktes liegenden Raumladungszone hängt also, mit anderen Worten, von der angelegten Spannung ab. Diese Situation steht im Gegensatz zu der in Fig. 6b dargestellten, in welcher das Potential über die Raumladungszone in der Nähe der Oberfläche für dieselben beiden angelegten Spannungen wie in der Fig. 6 a in den Kurven 21 und 22 dargestellt ist. Hier ist jedoch ein Modulationskontakt vorhanden, der, wie durch die gestrichelte Linie 24 angedeutet, angeordnet ist und der mit einer konstanten Spannung relativ zu der Klemme 7 in Fig. 1 vorgespannt ist. Aus Fig.6b ist ersichtlich, daß die unteren Teile der Kurven 21 und 22 in demjenigen Bereich im wesentlichen zusammenfallen, in welchem der Einführungskontakt so angeordnet ist, daß im wesentlichen keine Änderung des Potentials der Barunterliegenden Raumladungszone unter einer Änderung der angelegten Spannung auftritt. Die Vorspannung des Einführungskontaktes relativ zu der Raumladungszone ist dementsprechend im wesentlichen unabhängig von der über die Klemmen 6 und 7 der Vorrichtung gemäß Fig.1 angelegten Spannung. Dies bedeutet wiederum, daß der von dem Einführungskontakt 9 emittierte Strom im wesentlichen von der angelegten Spannung unabhängig ist, so daß dementsprechend eine hohe Ausgangsimpedanz für die Halbleitereinrichtung erzielt wird. Es zeigte sich, daß die Ausgangsimpedanz bis hinauf zu 30 Megohm für l1";=0,3 mA bei der Einheit liegen kann, für die die g"-Werte als Kurve 19 in Fig. 5 dargestellt sind.The second function of the modulation contact 12 is the influence the voltage fluctuations across the load 5 on the emission of the current carrier to reduce the lead-in contact 9. In order to explain how this function of the contact 12 is mastered to facilitate, reference is made to FIGS. 6 a and 6 b taken. In Fig. 6 a is the potential across the space charge zone for two different, lying between the terminals 6 and 7 of a device shown in FIG Tensions represented by curves 21 and 22 without any here Contacts are in contact with the space charge zone. The location, which is an introductory contact would normally take is by the dashed line 23 indicated. It can be clearly seen that a change in the applied voltage the potential of the space charge zone lying below the lead-in contact changes and accordingly influences the emission of current carriers through the lead-in contact. The bias potential with respect to those below the lead-in contact In other words, the space charge zone depends on the applied voltage. This situation is in contrast to that shown in Fig. 6b, in which the Potential across the space charge zone near the surface for the same two applied voltages as shown in Fig. 6 a in curves 21 and 22. Here, however, there is a modulation contact which, as indicated by the dashed Line 24 indicated, is arranged and with a constant voltage relative is biased to the terminal 7 in FIG. From Fig.6b it can be seen that the lower Parts of curves 21 and 22 essentially coincide in that area in which the lead-in contact is arranged so that essentially no change of the potential of the space charge zone underlying the bar with a change in the applied Tension occurs. The bias of the lead-in contact relative to the space charge zone is therefore essentially independent of the terminal 6 and 7 the device according to Figure 1 applied voltage. This in turn means that the The current emitted by the lead-in contact 9 is essentially that of the applied current Voltage is independent, so that accordingly a high output impedance for the Semiconductor device is achieved. It was found that the output impedance was up to up to 30 megohms for l1 "; = 0.3 mA can be in the unit for which the g" values are shown as curve 19 in FIG.
Um eine maximale Betriebswirksamkeit der Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung zu erzielen, ist es erforderlich, daß der Kontakt 9 gute Stromeinführungscharakteristiken hat und daß der Modulationskontakt 12 gute Gleichrichtungseigenschaften in der Raumladungszone 8 hat. Damit die Vorrichtung gemäß Fig. 1 einen hohen Leistungsgewinn zeigt, ist es besonders von Bedeutung, daß der Modulationskontakt 12 eine gute Sperrstromcharakteristik hat.In order to maximize the operational efficiency of the devices according to the present To achieve the invention, it is necessary that the contact 9 have good current introduction characteristics and that the modulation contact 12 has good rectification properties in the space charge zone 8 has. So that the device according to FIG. 1 shows a high gain in performance it is particularly important that the modulation contact 12 have good reverse current characteristics Has.
Wie bereits weiter oben erwähnt, kann der Einführungskontakt 9 des Spacistors gemäß Fig. 1 einen Wolframdraht haben, der Druckkontakt mit der Oberfläche des Halbleiterkörpers 10 macht. Die Strom-Spannungs-Charakteristik eines derartigen Kontaktes kann durch Verwendung der in Fig. 7 a dargestellten Prüfschaltung gemessen werden. Wie dort gezeigt ist, ist ein Halbleiterkörper 40 mit P- und N-Zonen ähnlich dem Körper der Fig. 1 mit einem Wolframeinführungskontakt 41 ähnlich dem Kontakt 9 in Fig. 1 versehen. Der PN-Übergang 42 wird durch die Batterie 43 umgekehrt vorgespannt. Zwischen den Kontakt 41 und der Klemme 46 ist eine regelbare Spannungsquelle 44 und ein Strommeßgerät 45 geschaltet. Es fließt kein Strom, wenn das Potential des Kontaktes 41 im wesentlichen gleich ist dem Potential der Barunterliegenden Raumladungszone 47. Bei der Prüfung wird die von der Batterie 44 an den Kontakt 41 angelegte Spannung relativ zu dem obenerwähnten Potential gemessen, so daß für I=0, V=O ist. Die Stromeinführungsmenge kann dementsprechend durch Änderung der an den Kontakt 41 angelegten Spannung geändert werden. In Fig.7b ist eine weitere Prüfschaltung ähnlich der Schaltung der Fig. 7 a dargestellt mit Ausnahme, daß zusätzlich ein Strommeßgerät 49 zwischen die Klemme 46 und das Meßgerät 45 und ein Strommeßgerät 51 zwischen die Klemme 48 und die Batterie 43 eingeschaltet ist. Diese Schaltung ermöglicht, daß bestimmt werden kann, zu welchem Bruchteil der eingedrückte Strom aus Elektronen entsprechend derAblesung des Meßgerätes 51 und aus »Löchern« entsprechend der Ablesung durch das Meßgerät 49 besteht.As already mentioned above, the lead-in contact 9 of the spacistor according to FIG. 1 can have a tungsten wire which makes pressure contact with the surface of the semiconductor body 10. The current-voltage characteristic of such a contact can be measured by using the test circuit shown in FIG. 7a. As shown there, a semiconductor body 40 with P and N zones similar to the body of FIG. 1 is provided with a tungsten lead-in contact 41 similar to contact 9 in FIG. 1. The PN junction 42 is reverse biased by the battery 43. A controllable voltage source 44 and an ammeter 45 are connected between the contact 41 and the terminal 46. No current flows if the potential of the contact 41 is essentially equal to the potential of the space charge zone 47 below the bar. During the test, the voltage applied by the battery 44 to the contact 41 is measured relative to the above-mentioned potential, so that for I = 0 , V = O. The amount of current introduction can accordingly be changed by changing the voltage applied to the contact 41. 7b shows a further test circuit similar to the circuit of FIG. This circuit makes it possible to determine what fraction of the injected current consists of electrons according to the reading of the measuring device 51 and of "holes" according to the reading by the measuring device 49.
In Fig. 8 a ist die Strom-Spannungs-Charakteristik eines typischen Wolframkontaktes in der Raumladungszone veranschaulicht, wie sie durch Verwendung des Prüfkreises gemäß der Fig. 7 a erzielt werden kann. Die Kurve 25 zeigt, daß die Scheinwiderstandscharakteristik des Kontaktes 41 unter steigender Vorspannung, d. h. wenn der Kontakt 41 steigend positiver relativ zu der darunterliegenden Rauinladungszone gemacht wird, im wesentlichen die gleiche ist wie die umgekehrt vorgespannte Scheinwiderstandskurve 26, d. h. wenn der Kontakt 41 nach und nach stärker negativ relativ zu der Barunterliegenden Raumladungszone gemacht wird. Die Kurven 25 und 26 deuten so an, daß praktisch keine Gleichrichtung stattfindet, unabhängig davon, welche Polarität die an den Einführungskontakt 41 anliegende Spannung hat. Dieses überraschende Ergebnis ist grundlegend von den Ergebnissen mit Wolframpunktkontakten auf einem neutralen N- oder P-Halbleitermaterial, d. h. einem Halbleitermaterial, bei dem unter diesem Punkt keine Raumladung vorliegt, verschieden. Gemäß der Erfindung zeigt es sich also dementsprechend, daß ein Wolframpunkt wirksam in Flußrichtung vorgespannt wird, wenn der Punkt entweder positiv oder negativ relativ zu der Barunterliegenden Raumladungszone ist. Ein derartiger Kontakt kann dementsprechend als Emitter für Stromträger unabhängig von der Polarität, die dieser Kontakt annimmt, verwendet werden.In Fig. 8a, the current-voltage characteristic is a typical one Tungsten contact in the space charge zone illustrates how to use them of the test circuit according to FIG. 7 a can be achieved. The curve 25 shows that the impedance characteristic of contact 41 under increasing bias, d. H. when the contact 41 is increasingly positive relative to the underlying rough charge zone is made is essentially the same as the reverse biased impedance curve 26, d. H. when the contact 41 gradually becomes more negative relative to the underlying bar Space charge zone is made. The curves 25 and 26 indicate that practically none Rectification takes place regardless of which polarity is connected to the lead-in contact 41 has applied voltage. This surprising result is fundamentally different Results with tungsten point contacts on a neutral N or P semiconductor material, d. H. a semiconductor material in which there is no space charge at this point, different. According to the invention it is shown accordingly that a tungsten point is effectively biased in the flow direction when the point is either positive or negative is relative to the space charge zone underlying the bar. Such a contact can accordingly as an emitter for current carriers regardless of the polarity this Contact will be used.
In Fig. 8 b ist der »Loch«- oder »Lückenstrom « und der Elektrostrom I" bzw. I" als Funktion von Il"; aufgezeichnet. Es ist ersichtlich, daß für Spannungen, die den Kontakt 41 positiv relativ zu der Barunterliegenden Raumladungszone 47 vorspannen, der injizierte Strom hauptsächlich aus Lücken oder Löchern, wie durch die Kurve 27 dargestellt, besteht. Die Löcher oder Lücken fließen in der Raumladungszone bis zu dem positiven Bereich. Dieser Lückenstrom wird von dem Meßgerät 49 in Fig. 7b angezeigt. Für die umgekehrte Polarität besteht der eingedrückte Strom hauptsächlich aus Elektronen, wie durch die Kurve 28 dargestellt. Diese Elektronen fließen zu dem negativen Bereich. Der erzielte Elektronenstrom wird von dem Meßgerät 51 in Fig. 7b angezeigt. Das Schaubild gemäß Fig.8b zeigt ebenfalls, daß I" sich nur gering mit Änderung von Ii"; ändert, wenn hauptsächlich ein Lückenstrom fließt, wie aus der Kurve 30 ersichtlich, und daß weiterhin kleine Änderungen von In bei Änderungen von Ii"; auftreten, wenn hauptsächlich ein Elektronenstrom fließt, wie aus der Kurve 31 ersichtlich. Die Abnahme von Ip mit II"i nach links vom Ausgangspunkt her ist das, was man normalerweise erwarten würde. Einige der in der kaumladungszone 47 oder der in der negativen Zone innerhalb etwa einer Diffusionslänge von der Raumladungszone erzeugten Löcher werden bei ihrem Fließen durch den Wolframkontakt 41 gesammelt. Dementsprechend wird erwartet, daß I" abnimmt, je stärker negativ der Kontakt 41 relativ zu der Raumladungszone gemacht wird: Aus demselben Grund könnte man jedoch auch erwarten, daß In mit steigendem Itn; nach rechts vom Ausgang abnimmt im Gegensatz zu den beobachteten Ergebnissen. Obgleich dieses Phänomen im Augenblick noch nicht vollständig durchschaut wird, können mehrere Gründe für diese Beobachtung hypothetisch vorausgesetzt werden. Die Ursache für das Phänomen kann beispielsweise darin liegen, daß der PI\T-Übergang durch die Stromträgereinführung weit genug erwärmt wird, um den Rückstrom der Hauptdiode zu steigern. Es kann auch die Feldstärke groß genug sein, so daß einige der eingeführten Stromträger eine lawinenartige Vervielfältigung einleiten. Es können auch kleine vagabundierende Ströme über die Oberfläche des Halbleiterkörpers an dem beobachteten Effekt schuld sein.8b shows the "hole" or "gap current" and the electrical current I "or I" as a function of I1. It can be seen that for voltages which make contact 41 positive relative to the space charge zone below 47, the injected current consists mainly of gaps or holes as shown by curve 27. The holes or gaps flow in the space charge zone up to the positive region. This gap current is indicated by meter 49 in Fig. 7b reverse polarity, the injected current consists mainly of electrons as shown by curve 28. These electrons flow to the negative region, and the electron current obtained is indicated by the meter 51 in Fig. 7b. The graph of Fig "changes only slightly with change in Ii"; changes when there is mainly a gap current, as can be seen from curve 30, and that small changes in In continue with changes in Ii "; occur when an electron current mainly flows, as can be seen from the curve 31. The decrease in Ip with II "i to the left from the starting point is what would normally be expected. Some of the holes created in the scanty charge zone 47 or those in the negative zone within about a diffusion length from the space charge zone become as they flow through the tungsten contact 41. Accordingly, it is expected that I "decreases the more negative the contact 41 is made relative to the space charge zone: for the same reason, however, one could also expect that In with increasing Itn; to the right of the exit decreases in contrast to the observed results. Although this phenomenon is not yet fully understood, several reasons for this observation can be hypothesized. The cause of the phenomenon can, for example, be that the PI \ T junction is heated sufficiently by the introduction of the current carrier to increase the reverse current of the main diode. The field strength can also be large enough that some of the introduced current carriers initiate an avalanche-like multiplication. Small stray currents across the surface of the semiconductor body can also be responsible for the observed effect.
Es sei bemerkt, daß, obwohl die Wirkung der Stromeinführungspunktkontakte 9 und 41 unter Bezugnahme auf Wolfram beschrieben wurde, diese Kontakte nicht auf die Verwendung von Wolfram beschränkt sind, da andere metallische Kontakte an deren Stelle treten können und ebenfalls als Emissionskontakte entweder für »Löcher« oder für Elektronen je nach der Polarität des Kontaktes relativ zu der Raumladungszone, wie zuvor beschrieben, arbeiten. Obgleich die Gründe für das außerordentliche Leistungsvermögen eines derartigen Kontaktes im Augenblick noch nicht voll verständlich sind, bietet die Fig. 9 und die folgende Beschreibung zumindest eine plausible Erklärung.It should be noted that, although the effect of the current introduction point contacts 9 and 41 described with reference to tungsten do not have these contacts the use of tungsten is limited because other metallic contacts are at their disposal Can occur and also as emission contacts either for "holes" or for electrons depending on the polarity of the contact relative to the space charge zone, work as described above. Although the reasons for the extraordinary performance such a contact are not yet fully understandable at the moment FIG. 9 and the following description provide at least a plausible explanation.
Entsprechend der Darstellung in Fig. 9 befindet sich das Metall im wesentlichen in Anlage mit dem Halbleiter. Oberflächenladungen wurden vernachlässigt, da sie nicht groß genug sind, um Umkehrschichten zu erzeugen, so daß sie auch dementsprechend nicht die Erörterung beinflussen. In dem Halbleiter befinden sich praktisch keine Löcher in dem Valenzelektonenband und keine Elektronen in dem Leitungselektronenband, da die hohe Feldstärke in der Räumladungszone sämtliche Träger abzieht. Die Elektronen aus dem -Metall fließen in das Leitungselektronenband des Halbleiters,' wie durch den Pfeil angedeutet, welcher von den in einen Kreis eingeschlossenen Negativzeichen 32 aus.-geht. Die Größe dieses Stromes ist In der Gleichung (7) bedeutet I", eine Konstante, welche von der Kontaktfläche der Wahrscheinlichkeit eines Überganges eines Elektrons aus dem Metall in das Leitungselektronenband des Halbleiters und anderen Faktoren abhängig ist. Der Boltzmann-Faktor in der Gleichung (2) trägt der Anzahl von Elektronen Rechnung, die genug thermische Energie haben, um den Übergang in den Halbleiter zu bewerkstelligen. Die Größe EC ist die Energie des Leitungselektronenbandrandes an- der Oberfläche. EF ist die Fermi-Energie in dem Metall, k ist die Boltzmann-Konstante, und T ist die absolute Temperatur. In ähnlicher Weise werden Elektronen von dem Valenzelektronenband des Halbleiters in das Metall übergehen, oder, was dasselbe ist, Löcher werden- von dem Metall in das Valenzelektronenband des Halbleiters übergehen, wie durch das in einen Kreis eingeschlossene Positiv= zeichen 33 und den Pfeil angedeutet, der die Richtung des Flusses anzeigt. Der gesamte LochstromfluB I" hat also die Form Die Größe I" ist von der Kontaktfläche und von der Wahrscheinlichkeit eines Überganges eines Loches aus dem Metall in den Halbleiter abhängig. Die Energie der Valenzelektronenbandkarte an der Oberfläche ist mit E" bezeichnet. Dementsprechend ist der Strom I, welcher aus dem Kontakt in den Halbleiter fließt Wenn der Kontakt schwebt, wird EF den Wert Epo annehmen, für welchen I = 0 ist.As shown in FIG. 9, the metal is essentially in contact with the semiconductor. Surface charges have been neglected because they are not large enough to create reverse layers and accordingly do not affect the discussion. In the semiconductor there are practically no holes in the valence electron band and no electrons in the conduction electron band, since the high field strength in the clearing charge zone removes all carriers. The electrons from the metal flow into the conduction electron band of the semiconductor, as indicated by the arrow which starts from the negative signs 32 enclosed in a circle. The size of this stream is In equation (7), I "means a constant which depends on the contact area of the probability of an electron transition from the metal to the conduction electron band of the semiconductor and other factors. The Boltzmann factor in the equation (2) carries the number of electrons that have enough thermal energy to make the transition into the semiconductor. The quantity EC is the energy of the conduction electron band edge on the surface, EF is the Fermi energy in the metal, k is the Boltzmann constant, and T is the absolute temperature. Similarly, electrons will pass from the valence electron band of the semiconductor into the metal, or, which is the same thing, holes will pass from the metal into the valence electron band of the semiconductor, as indicated by the positive = sign enclosed in a circle 33 and the arrow indicating the direction of the flow. The entire hole current flow I "thus has the shape The quantity I "depends on the contact area and on the probability of a hole crossing over from the metal to the semiconductor. The energy of the valence electron band map at the surface is denoted by E". Correspondingly, the current is I, which flows from the contact into the semiconductor When the contact is floating, EF will assume the value Epo, for which I = 0.
Aus der Gleichung (4) ergibt sich: Wenn eine Spannung h zwischen dem Metall und dem Halbleiter liegt, fällt der größte Teil des Potentialabfalles in die Raumladungszone. Infolge des endlichen .Abstandes zwischen dem Metall und der Oberfläche erscheint jedoch auch ein kleiner Bruchteil der Spannung zwischen dem Metall und der Oberfläche. Dieser Bruchteil soll c sein. Dementspreched wird für eine angelegte Spannung h die Fermi-Energie des Metalls sich relativ zu den Energiebanden an der Oberfläche von EFO nach Ep=EFO-qcV (6) verschieben, wobei q eine Elektronenladung bedeutet. Wenn die Gleichungen (5) und (6) in die Gleichung (4) eingesetzt werden, ergibt sich Die experimentell ermittelten Kurven zeigen die Hauptmerkmale der Gleichung (7). Es muß jedoch berücksichtigt werden, daß die Gültigkeit der Gleichung (7) auf kleine Ströme und Spannungen begrenzt ist. Wenn der Strom wächst, steigt auch die Konzentration der Elektronen oder Löcher vor dem Kontakt: Dementsprechend ist die Voraussetzung von vernachlässigbaren kleinen Elektronenkonzentrationen oder Lochkonzentrationen in dem Halbleiter nicht mehr haltbar. Die Elektronen oder Löcher verhindern auch das elektrische Feld in der Nähe des Kontaktpunktes, se daß dementsprechend c abnimmt. Die Raumladung beginnt also, mit anderen Worten, die Emission aus dem Kontaktpunkt zu begrenzen. Es existiert also ein Übergang von der Stromspannungsbeziehung gemäß Gleichung (7) zu einer Beziehung, welche einer durch die Raumladung begrenzten Emission entspricht. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß man auch noch einen anderen Grund dafür in Erwägung ziehen kann, daß c eine Funktion ist, welche sich mit der angelegten Spannung gering ändert. Fürangelegte Spannungen, die groß genug sind, werden die Ränder der Raumladungszone deformiert, wodurch sich der zwischen dem Metall und der Halbleiteroberfläche auftretende Spannungsbruchteil ändert. Immerhin zeigt die oben angegebene Ableitung, wieso keine Gleichrichtung für eine metallische Spitze in der Raumladungszone auftritt und wieso sowohl für positive als auch für negative Vorspannungen Löcher bzw. Elektronen eingeführt oder injiziert werden.Equation (4) gives: If there is a voltage h between the metal and the semiconductor, most of the potential drop falls into the space charge zone. Due to the finite distance between the metal and the surface, however, a small fraction of the stress also appears between the metal and the surface. Let this fraction be c. Accordingly, for an applied voltage h, the Fermi energy of the metal will shift relative to the energy bands on the surface from EFO to Ep = EFO-qcV (6) , where q means an electron charge. When equations (5) and (6) are substituted into equation (4), it becomes The curves determined experimentally show the main features of equation (7). However, it must be taken into account that the validity of equation (7) is limited to small currents and voltages. If the current increases, the concentration of electrons or holes before contact also increases: accordingly, the requirement of negligibly small electron concentrations or hole concentrations in the semiconductor is no longer tenable. The electrons or holes also prevent the electric field in the vicinity of the contact point, so that c decreases accordingly. In other words, the space charge begins to limit the emission from the contact point. There is thus a transition from the current-voltage relationship according to equation (7) to a relationship which corresponds to an emission limited by the space charge. For the sake of completeness it should be mentioned that one can also consider another reason for the fact that c is a function which changes slightly with the applied voltage. For applied voltages that are large enough, the edges of the space charge zone are deformed, whereby the voltage fraction occurring between the metal and the semiconductor surface changes. After all, the derivation given above shows why no rectification occurs for a metallic tip in the space charge zone and why holes or electrons are introduced or injected for both positive and negative bias voltages.
Es wird nun wieder die Art des Kontaktes betrachtet, der als Modulationskontakt 12 in der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung verwendet werden kann. Es ist, wie bereits weiter oben festgestellt, für einen erfolgreichen Betrieb der Vorrichtung gemäß Fig. 1 -wesentlich, daß der Modulationskontakt eine nennenswerte Gleichrichtungscharakteristik in der Raumladungszone 8 zeigt. Es zeigte sich nun, daß ein stark dotierter Kontakt mit P-Zone, welcher z. B. durch Legierung einer geringen Menge eines Verunreinigungsmaterials der positiven Gattung an einem Halbleiterkörper 10 hergestellt werden kann, einen Kontakt liefert, der die geforderte Bedingung erfüllt. Wenn man einen derartigen Kontakt, beispielsweise durch die Batterie 13, - in umgekehrtem Sinne vorspannt, nimmt dieser Kontakt 12 im wesentlichen keinen Strom auf. Dies ist aus folgendem ersichtlich: Da der Kontakt 12 relativ zu der darunterliegenden Raumladungszone 8 negativ vorgespannt ist, können die Löcher in dem kleinen Kontakt mit P-Zone nicht in die Raumladungszone fließen. Es sind jedoch einige Elektronen in dem Kontakt mit P-Zone vorhanden. Deren Konzentration ist jedoch an der Grenze zwischen dem positiven Kontakt und der Raumladungszone Null. Es existiert dementsprechend ein Konzentrationsgradient in der Elektronenverteilung von der Innenseite des Positivkontaktes oder -bereiches zu der Grenze zwischen diesem Kontakt und der Raumladungszone, der einen außerordentlich kleinen Gleichstrom zur Folge hat. Dieser Gleichstrom liegt in der Größenordnung von 10-7 Ampere für Germanium. Für Silizium liegt er noch um einige Größenordnungen niedriger. Dieser Strom hängt so lange nicht von der durch die Batterie 13 angelegten Vorspannung ab, wie die Vörspannung größer ist als einige zehntel Volt, so daß dementsprechend die Ausgangsdifferentialimpedanz unendlich ist. In den positiven Kontaktbereich 12 können von der Raumladungszone 8 infolge der durch die Batterie 13 angelegten Gegenspannung keine Elektronen fließen. Der Positivkontakt kann jedoch im Prinzip einige Löcher sammeln, die in der Raumladungszone 8 oder in dem neutralen Teil der RT-Zone 1 innerhalb etwa einer Diffusionslänge der Raumladungszone auf thermischem Weg erzeugt wurden. Die Anzahl der gesammelten Löcher hängt leicht von der Gegenspannung der Baterie 13 ab, so daß dementsprechend dieser Zuschuß zu dem Stromfluß zu einer endlichen Eingangsdifferentialimpedanz führt. Es zeigte sich jedoch, daß Eingangsimpedanzen in der Größenordnung von 30 Megohm ohne Schwierigkeiten erzielt werden können. Verbesserte Verfahren in der Herstellung des Modulationskontaktes und in der Vermeidung von vagabundierenden Strömen werden aller Voraussicht nach diese Ziffer noch auf höhere Werte bringen.The type of contact which can be used as modulation contact 12 in the device shown in FIG. 1 will now be considered again. As already stated above, it is essential for successful operation of the device according to FIG. It was now found that a heavily doped contact with P-zone, which z. B. can be produced by alloying a small amount of a contaminant material of the positive type on a semiconductor body 10 , provides a contact which meets the required condition. If such a contact is biased in the opposite direction, for example by the battery 13, this contact 12 essentially consumes no current. This can be seen from the following: Since the contact 12 is biased negatively relative to the space charge zone 8 below it, the holes in the small contact with the P zone cannot flow into the space charge zone. However, there are some electrons in the contact with P zone. However, their concentration is zero at the boundary between the positive contact and the space charge zone. Accordingly, there is a concentration gradient in the electron distribution from the inside of the positive contact or region to the boundary between this contact and the space charge zone, which results in an extremely small direct current. This direct current is on the order of 10-7 amps for germanium. For silicon it is several orders of magnitude lower. This current does not depend on the bias voltage applied by the battery 13 as long as the bias voltage is greater than a few tenths of a volt, so that the output differential impedance is accordingly infinite. As a result of the counter voltage applied by the battery 13, no electrons can flow into the positive contact area 12 from the space charge zone 8. In principle, however, the positive contact can collect a few holes that were thermally generated in the space charge zone 8 or in the neutral part of the RT zone 1 within approximately a diffusion length of the space charge zone. The number of holes collected depends slightly on the counter voltage of the battery 13, so that accordingly this addition to the current flow leads to a finite input differential impedance. However, it has been found that input impedances on the order of 30 megohms can be achieved without difficulty. Improved procedures in the production of the modulation contact and in the avoidance of stray currents will in all probability bring this figure to even higher values.
In Fig. 11a ist ein Spacistor gemäß einer anderen Ausführungsform des Erfindungsgedankens dargestellt. Das Bezugszeichen 60 bezeichnet allgemein einen Körper aus Halbleitermaterial, z. B. aus Germanium oder Silizum, welcher eine P-Zone61 und eine N-Zone 62 hat. Die Zwischenfläche zwischen den beiden Bereichen bildet einen PN-Übergang 63. Der PN-Übergang 63 wird in umgekehrter Richtung von einer Batterie 64 vorgespannt, deren negative Klemme mit der Klemme 65 und deren positive Klemme mit der Klemme 66 über eine als Widerstand 67 dargestellte Last verbunden ist, so daß dementsprechend eine Raumladungszone 68 gebildet wird. Der Körper 60 hat weiterhin einen Stromträger einführenden Kontakt 69, welcher an dem Körper 60 innerhalb der Grenzen der Raumladungszone 67 angeordnet ist. Weiterhin hat der Körper 60 einen Modulationskontakt 70, der ebenfalls an dem Körper 60 innerhalb der Raumladungszone angeordnet ist. Der Einführungskontakt 69 wird relativ zu der Raumladungszone 68 durch die Batterie 71 negativ vorgespannt, während der Modulationskontakt 70 relativ zu der Raumladungszone 68 durch die Batterie 72 negativ vorgespannt wird. Die in Fig. 11a dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform darin, daß der Einführungskontakt 69 und der Modulationskontakt 70 den Körper 10 längs einer Linie berühren. Es sei im Interesse der Klarheit bemerkt, daß die Kontakte 69 und 70 stark vergrößert dargestellt sind, soweit dies Breite, Eindringungstiefe und Abstände betrifft. Bei dieser Ausführungsform kann der Einführungskontakt 69 ein stark N-dotierter Kontakt sein, der gebildet wird, indem ein Draht aus einem N-Material oder einer N-dotierenden Legierung in den Körper 10 bis zu einer beschränkten Tiefe einlegiert wird, so daß eine N-Linienkontaktzone gebildet wird. Der Modulationskontakt 70 kann ein stark P-dotierter Kontakt sein, der gebildet wird, indem ein Draht aus einem P-Material oder einer P-Legierung bis zu einer beschränkten Tiefe in den Körper 10 einlegiert wird, so daß dementsprechend ein P-Linienkontaktbereich gebildet wird. Die Wirkungsweise dieser speziellen Ausführungsform ist im wesentlichen dieselbe, wie die unter Bezugnahme auf die Ausführungsform gemäß Fig. 1 beschriebene, wenn eine Modulationssignalspannung an die Signaleingangsklemmen 73 angelegt wird. Der Vorteil des in Fig. 11a dargestellten Aufbaues liegt hauptsächlich darin, daß größere Werte von gm als mit den im Abstand angeordneten Punktkontakten erzielt werden können und daß weiterhin die Vorrichtung bei höheren Leistungspegeln betrieben werden kann, als wenn der Einführungskontakt und der Modulationskontakt im wesentlichen von Punktkontakten gebildet werden.In Fig. 11a is a spacistor according to another embodiment of the inventive concept shown. Numeral 60 generally denotes one Body made of semiconductor material, e.g. B. of germanium or silicon, which has a P-Zone61 and has an N zone 62. Forms the interface between the two areas a PN junction 63. The PN junction 63 is reversed from a Battery 64 biased, its negative terminal to terminal 65 and its positive Terminal connected to terminal 66 via a load shown as resistor 67 is, so that a space charge zone 68 is formed accordingly. The body 60 also has a current carrier introducing contact 69, which is attached to the body 60 is arranged within the boundaries of the space charge zone 67. Furthermore, the body has 60 a modulation contact 70, which is also on the body 60 within the space charge zone is arranged. The lead-in contact 69 becomes relative to the space charge zone 68 negatively biased by the battery 71, while the modulation contact 70 is relatively to the space charge zone 68 is negatively biased by the battery 72. In the The embodiment shown in FIG. 11a differs from that shown in FIG Embodiment in that the lead-in contact 69 and the modulation contact 70 touch the body 10 along a line. It should be noted, in the interests of clarity, that the contacts 69 and 70 are shown greatly enlarged, as far as this width, Depth of penetration and spacing concerns. In this embodiment, the lead-in contact 69 could be a heavily N-doped contact formed by cutting a wire from a N-material or an N-doping alloy in the body 10 to a limited extent Depth is alloyed, so that an N-line contact zone is formed. The modulation contact 70 may be a heavily P-doped contact formed by cutting a wire out a P-material or a P-alloy to a limited depth in the body 10 is alloyed, so that a P-line contact area is formed accordingly. The mode of operation of this particular embodiment is essentially the same, as described with reference to the embodiment of FIG. 1, if a modulation signal voltage is applied to the signal input terminals 73. Of the Advantage of the structure shown in Fig. 11a is mainly that larger Values of gm than can be achieved with the spaced-apart point contacts and that the device can still be operated at higher power levels, than if the lead-in contact and the modulation contact are essentially point contacts are formed.
In Fig. 11 b ist noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Körper des Halbleitermaterials 80 hat wie zuvor, eine positive Zone 74 und eine negative Zone 75, die durch den PN-Übergang 76 voneinander getrennt sind. Von der Vorspannungsbatterie 79 ist eine Seite über die Last 81 mit der Klemme 77 und die andere Seite mit der Klemme 78 verbunden, so daß die Stoßstelle 76 in umgekehrter Richtung vorgespannt wird und eine Raumlaungszone 82 gebildet wird. Ein Einführungskontakt 83, z. B. mit einem stark dotierten N-Bereich, liegt an einer Oberfläche des Körpers 10. Der Kontakt 83 wird negativ relativ zu der Raumladungszone 82 von der Batterie 84 vorgespannt. An der dem Einführungskontakt83 gegenüberliegenden Oberfläche des Körpers 10 ist ein Modulationskontakt 84, z. B. ein stark P-dotierter Bereich, vorgesehen. Der Kontakt 84 wird ebenfalls negativ relativ zu der Raumladungszone 82 durch die Batterie 85 vorgespannt. In ähnlicher Weise, wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben, kann hier die Emission der Stromträger durch den Kontakt 83 moduliert werden, indem ein Signal von außen an die Eingangsklemmen 86 angelegt wird. Der Vorteil der Anordnung des Einführungskontaktes 83 und des Modulationskontaktes 84 an gegenüberliegenden Flächen des Körpers 10 liegt wiederum hauptsächlich darin, daß größere Werte von g"t mit diesem Aufbau erzielbar sind. Es sei klargestellt, daß die Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf Betriebsweisen beschränkt sind, wie sie beispielsweise unter Bezugnahme auf die zuvor erläuterten Ausführungsformen erläutert wurden. Dies heißt also, daß ein Betrieb mit einem zwischen dem Modulationskontakt und einem festen Bezugspunkt von außen angelegten Modu-14tionssignal nicht unbedingte Voraussetzung ist. Die Vorrichtungen können in verschiedener Art und Weise betrieben werden, wobei immer noch ähnliche Ergebnisse, wie zuvor beschrieben, erzielt werden können. In Fig. 12 ist ein Beispiel einer möglichen Abänderung der Betriebsweise veranschaulicht. In Fig. 12 wurden dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet, da er Aufbau und die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 12 identisch mit derjenigen der Fig. 1 sind, mit der einzigen Ausnahme, daß die Eingangsklemmen 14 gemäß Fig. 1 zwischen dem Einführeungskontakt9 und der Klemme? und nicht zwischen dem Modulationskontakt 12 und der Klemme 7 wie in Fig. 1 liegen. Diese Anordnung ermöglicht, daß die äußere Signalspannung an den Einführungskontakt 9 und nicht an den Modulationskontakt 12 angelegt wird. Mit der in Fig. 12 dargestellten Eingangsanordnung zeigt der Spacistor eine niedrige Eingangsimpedanz und eine hohe Ausgangsimpedanz im Vergleich zu der hohen Eingangsimpedanz und der hohen Ausgangsimpedanz, wie sie mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen erzielt werden.Still another embodiment of the present invention is shown in FIG. 11b. As before, the body of the semiconductor material 80 has a positive zone 74 and a negative zone 75, which are separated from one another by the PN junction 76. One side of the bias battery 79 is connected via the load 81 to the terminal 77 and the other side to the terminal 78, so that the joint 76 is biased in the reverse direction and a space lapping zone 82 is formed. A lead-in contact 83, e.g. B. with a heavily doped N-region, lies on a surface of the body 10. The contact 83 is biased negatively relative to the space charge zone 82 by the battery 84. On the surface of the body 10 opposite the insertion contact 83, a modulation contact 84, e.g. B. a heavily P-doped area is provided. Contact 84 is also negatively biased relative to space charge zone 82 by battery 85. In a manner similar to that described in the previous embodiments, the emission of the current carriers by the contact 83 can be modulated here by applying a signal from the outside to the input terminals 86. Again, the advantage of locating lead-in contact 83 and modulation contact 84 on opposite surfaces of body 10 is primarily that greater values of g "t can be achieved with this structure. It should be understood that the devices of the present invention are not limited to modes of operation are, for example, as they were explained with reference to the previously explained embodiments. This means that an operation with a modulation signal applied from the outside between the modulation contact and a fixed reference point is not an absolute prerequisite and results similar to those previously described can still be obtained. An example of a possible modification of the mode of operation is illustrated in Fig. 12. In Fig. 12, the same reference numerals have been used as in Fig Circuit arrangement according to FIG. 12 ide 1, with the only exception that the input terminals 14 according to FIG. 1 between the lead-in contact 9 and the terminal? and not between the modulation contact 12 and the terminal 7 as in FIG. 1. This arrangement enables the external signal voltage to be applied to the lead-in contact 9 and not to the modulation contact 12. With the input arrangement shown in FIG. 12, the spacistor exhibits a low input impedance and a high output impedance compared to the high input impedance and the high output impedance, as are achieved with the embodiments described above.
Obgleich die Einführungskontakte und die Modulationskontakte in den zuvor beschriebenen »Spacistoren« entweder als metallische Druckspitzen oder als ein stark N-dotierter Bereich für den Einführungskontakt und P-dotiert für den Modulationskontakt beschrieben wurden, sei klargestellt, daß P- und N-Dotierung auch vertauscht sein können. So kann beispielsweise in dem Spacistor gemäß Fig. 11a der Einführungskontakt 69 ein stark P-dotierter Kontakt und der Modulationskontakt 70 ein stark N-dotierter Kontakt sein. In diesem Fall wurden jedoch die Lage der P-Hauptzone 61 und der N-Hauptzone 62 und die Polaritäten der Batterien 64 71 und 72 relativ zu der in Fig. 11a dargestellten Ausführungsform vertauscht.Although the lead-in contacts and the modulation contacts in the "Spacistors" described above either as metallic pressure peaks or as a heavily N-doped area for the lead-in contact and P-doped for the modulation contact have been described, it should be made clear that P- and N-doping are also interchanged can. For example, in the spacistor according to FIG. 11a, the lead-in contact 69 is a heavily P-doped contact and the modulation contact 70 is a heavily N-doped one Be contact. In this case, however, the locations of the P main zone 61 and the N main zone became 62 and the polarities of batteries 64, 71 and 72 relative to that shown in Fig. 11a Embodiment reversed.
In den Fig. 10a und 10b sind die Charakteristiken der Stromträgereinführungskontakte dargestellt, welche durch Verunreinigungen dotierte Kontakte und nichtmetallische Druckspitzenkontakte sind. Die Charakteristiken der letzteren sind in den Fig. 8 a und 8 b in ähnlicher Art wie in den Fig. 10a und 10b beschrieben. Wie in der einem positiv angereicherten Kontakt entsprechenden Fig. 10a dargestellt ist, wird ein Strom nur eingeführt, wenn der Kontakt in Flußrichtung, wie durch die Kurve90 veranschaulicht, vorgespannt wird. Wenn der Kontakt umgekehrt vorgespannt wird, wird, wie durch die Kurve 91 gezeigt, im wesentlichen kein Strom eingeführt. Aus Fig. 10b ist ersichtlich, daß, wenn der Kontakt nach vorwärts vorgespannt wird, der eingedrückte Strom im wesentlichen vollständig aus Löchern besteht, wie durch die Kurve 92 dargestellt, wogegen im wesentlichen keine Elektronen eingeführt werden, wie aus der Kurve 93 ersichtlich ist. Infolge des damit verbundenen sehr geringen Stromes ist kein eingeführter Strom dargestellt, wenn der angereicherte Kontakt in umgekehrter Richtung vorgespannt wird.Figures 10a and 10b show the characteristics of the current carrier insertion contacts which are impurity doped contacts and non-metallic spike contacts. The characteristics of the latter are described in Figs. 8a and 8b in a manner similar to that in Figs. 10a and 10b . As shown in Figure 10a corresponding to a positive enriched contact, a current is only introduced when the contact is forward biased as illustrated by curve 90. When the contact is reverse biased, as shown by curve 91, essentially no current is introduced. From FIG. 10b it can be seen that when the contact is biased forward, the injected current is essentially entirely holes, as shown by curve 92, while essentially no electrons are introduced, as shown by curve 93. Due to the very low current associated therewith, no current introduced is shown when the enriched contact is biased in the reverse direction.
Es sei weiterhin klargestellt, daß, obwohl die Vorrichtungen gemäß der Erfindung in erster Linie unter Bezugnahme auf Fälle beschrieben wurden, in welchen der Körper des halbleitenden Materials im wesentlichen aus Germanium oder Silizium zusammengesetzt ist, die Vorrichtungen nicht auf die Verwendung nur dieser beiden halbleitenden Materialien beschränkt sind. Es kann jedes feste halbleitende Material verwendet werden, dessen elektrische Leitfähigkeitscharakteristik durch Einfluß von Verunreinigungsatomen geändert werden kann. Beispiele derartiger halbleitender Substanzen sind Siliziumkarbid, Verbindungen der Elemente der Gruppe III und V des Periodischen Systems nach M e n d e 1 j e e v und Verbindungen aus den Gruppen II und VI des Periodischen Systems. Da die Spacistoreinrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung unabhängig von der Lebensdauer der Stromträger arbeiten, da diese hier keine Basisregion zu durchlaufen haben, wie dies in einem Transistor der Fall ist, können zur Herstellung von Spacistoren mit Erfolg viele halbleitende Materialien verwendet werden, die infolge dieses Problems zur Herstellung von Transistoren nicht geeignet sind. In diesem Zusammenhang sind besonders diejenigen Materialien interessant, die bei Hochtemperaturbetrieb sehr große Energielücken haben.It should also be made clear that although the devices according to of the invention have been described primarily with reference to cases in which the body of the semiconducting material consists essentially of germanium or Silicon is compounded, the devices do not rely on using just this one two semiconducting materials are limited. It can be any solid semiconducting Material are used, whose electrical conductivity characteristics Influence of impurity atoms can be changed. Examples of such semiconducting Substances are silicon carbide, compounds of the elements of group III and V des Periodic table according to M e n d e 1 j e e v and compounds from groups II and VI of the periodic table. Since the spacistor devices according to the present Invention work regardless of the life of the current carrier, as this is here do not have to traverse a base region, as is the case in a transistor, Many semiconducting materials can be used successfully to manufacture spacistors which are not used as a result of this problem for the manufacture of transistors are suitable. In this context, those materials are particularly interesting which have very large energy gaps in high temperature operation.
Unabhängig von den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen gemäß der Erfindung können verschiedene Anpassungen und Abwandlungen ohne Abweichung von dem Erfindungsgedanken vorgenommen werden. So können beispielsweise, obgleich lediglich zwei innerhalb der Raumladungszone des Spacistors liegende Steuerkontaktelektroden dargestellt wurden, weitere Kontakte vorgesehen werden, um eine weitere Kontrolle über den Stromträgerfluß in der Vorrichtung analog beispielsweise dem Schirmgitter und dem Bremsgitter in einer Vakuumröhre zu erzielen.Regardless of the preferred embodiments described in accordance with Various adaptations and modifications may be made to the invention without departing from FIG the idea of the invention can be made. For example, although only two control contact electrodes located within the space charge zone of the spacistor have been presented, further contacts will be provided for further control via the current carrier flow in the device analogous to the screen grid, for example and to achieve the retarding grid in a vacuum tube.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US1084382XA | 1957-07-15 | 1957-07-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1084382B true DE1084382B (en) | 1960-06-30 |
Family
ID=22322200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DER23657A Pending DE1084382B (en) | 1957-07-15 | 1958-07-10 | Semiconductor arrangement with a semiconductor body composed of two zones of opposite conductivity type |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1084382B (en) |
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