DE1090724B

DE1090724B - Halbleiteranordnung zur Verwendung als Verstaerker, Gleichrichter, Oszillator u. dgl.

Info

Publication number: DE1090724B
Application number: DER22995A
Authority: DE
Inventors: Martin Carl Steele
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1957-03-29
Filing date: 1958-03-25
Publication date: 1960-10-18
Also published as: FR1204419A; US3042852A; GB887144A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen und Schaltungen, deren Arbeitsweise auf der plötzlichen Widerstandsänderung beruht, die manche Halbleiter zeigen, wenn sie bei sehr tiefen Temperaturen mit einem elektrischen Feld beaufschlagt werden. Diese plötzliche Widerstandsänderung, auch »Durchbruch« genannt, äußert sich als plötzliche Veränderung der Übertragungsfunktion, d. h. des Verhältnisses von Ausgangsstrom zu Eingangsspannung des Halbleiters. Für solche Halbleiteranordnungen, die bei sehr tiefen Temperaturen arbeiten, wurde das Wort »Kryistor« geprägt.

Bei Zimmertemperatur haben Halbleiter im Vergleich zum geringen Widerstand von Metallen einen verhältnismäßig hohen spezifischen Widerstand. Bei sehr niedrigen Temperaturen werden manche Metalle, Legierungen und Verbindungen supraleitend, d. h., ihr Widerstand wird Null. Halbleiter dagegen werden bei so niedrigen Temperaturen nicht supraleitend. Bei sehr niedrigen Temperaturen zeigen die meisten Halbleiter sogar einen merklichen Widerstandsanstieg. Dies gilt vor allem für dotierte Halbleiter, deren elektrische Eigenschaften durch die Anwesenheit gewisser Verunreinigungs stoffe bestimmt werden.

Bei niedrigen Temperaturen wird die Beweglichkeit der elektrischen Ladungsträger in gewissen Halbleiterarten verhältnismäßig groß. Ein verhältnismäßig kleines elektrisches Feld, etwa in der Größenordnung von einigen V/cm, kann dann den Trägern, d. h. den im Überschuß vorhandenen Elektronen oder Löchern, genügend Energie verleihen, um eine »Stoßionisation« der Donator- bzw. Akzeptoratome zu bewirken. Die »Beweglichkeit« ist bekanntlich eine Eigenschaft der Ladungsträger, die als das Verhältnis der Wanderungsgeschwindigkeit zu dem an den Halbleiter angelegten elektrischen Feld definiert ist. Unter »Stoßionisation« soll in diesem Zusammenhang der Effekt verstanden werden, daß ein von einem unter der Wirkung eines elektrischen Feldes wandernden Ladungsträger (Elektron oder Loch) getroffenes Atom ein Elektron bzw. ein Loch verliert und dadurch zu einem Ion wird. Beim Eintreten von Stoßionisation sinkt der Widerstand des Halbleiters plötzlich ab. Dieser Effekt wird als »Durchbruch« oder »Widerstandszusammenbruch« bezeichnet und bewirkt ein entsprechend plötzliches Ansteigen des durch den Halbleiter fließenden Stromes.

Als Erfindung werden Anordnungen und Schaltungen angegeben, die diesen Effekt nutzbar machen und als Verstärker, Gleichrichter, Oszillator, Misch- und andere Schaltungen, besonders für extrem hohe Frequenzen, dienen. Diese Anordnungen enthalten Halbleiterkörper, deren Widerstand in einem gewissen Temperaturbereich sich umgekehrt proportional zur Halbleiteranordnung zur Verwendung

als Verstärker, Gleichrichter,

Oszillator u. dgl.

Anmelder:

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

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. März und 24. Juni 1957

Martin Carl Steele, Princeton, N. J. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Temperatur verhält und in diesem Bereiche eine plötzliche Änderung zeigt, wenn ein Feld, das sowohl elektrisch als auch magnetisch sein kann, angelegt wird. Dabei sind Vorrichtungen vorgesehen, die das angelegte Feld und/oder die Temperatur des Halbleiters einzustellen gestatten, so daß sich ein Arbeitsbereich für die Anordnung ergibt, der den Punkt der plötzlichen Widerstandsänderung einschließt und sich in Richtung auf niedrigere Temperaturen erstreckt. Das Feld kann durch eine Spannung erzeugt werden, die an Anschlüsse des Halbleiterkörpers angelegt wird, und/oder durch das Einbringen des Halbleiters in ein elektrisches oder elektromagnetisches Feld. Diese Ausführungsformen sind besonders als Gleichrichter geeignet. Das Eingangssignal wird normalerweise zur Variation des Feldes verwendet. Der Arbeitspunkt für die Gleichrichtung bzw. die Nullinie kann dabei durch die Temperatur eingestellt werden. Zusätzlich zu diesen beiden Mitteln zur Steuerung kann noch ein drittes verwendet werden, das aus einem zweiten Feld besteht und magnetischer, elektrischer oder elektromagnetischer Natur sein kann.

Man kann dann z. B. die an den Halbleiterkörper angelegte Spannung und die Umgebungstemperatur konstant halten, während das Eingangssignal zur Steuerung der Stärke des zweiten Feldes, in dessen Bereich der Halbleiter liegt, verwendet wird. Wenn

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Spannung und Temperatur anfänglich so eingestellt sind, daß sich der Arbeitspunkt genügend nah oder sogar innerhalb des Durchbruchsbereiches befindet, verursachen relativ geringe Feldänderungen große Schwankungen im Stromfluß durch den Körper.

Verschiedene der oben angedeuteten Ausführungsbeispiele arbeiten als Verstärker oder Gleichrichter, und zwar in Abhängigkeit von der Richtung des Feldes im Vergleich zu der des Stromflusses durch den Halbleiterkörper oder in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines bestimmten Wertes eines äußeren Vorspannungsfeldes. Die dritte Steuermöglichkeit kann außer in einem elektrischen oder magnetischen Feld auch in einer elektromagnetischen Strahlung, z. B. Infrarot-, Ultraviolett-, Röntgenstrahlen, bestehen. Solche Anordnungen arbeiten in der gleichen Weise wie die oben beschriebenen, der Mechanismus des Durchschlags ist jedoch etwas verschieden. In den zuerst beschriebenen Ausführungsbeispielen erteilt das elektrische Feld den Ladungsträgern genügend Energie zur Stoßionisation. Bei Verwendung von elektromagnetischer Strahlung, wie infrarotem Licht, gibt die Strahlung die Energie direkt in Quantenform an die Halbleiteratome ab und bewirkt deren Ionisation.

Zusätzlich zu den Ausführungsbeispielen mit zwei oder drei Steuermöglichkeiten für den Durchschlag können noch weitere Kombinationen für die Steuerung Verwendung finden. So können z. B. das elektrische und das magnetische Feld zugleich angelegt werden, so daß man vier Steuermöglichkeiten erhält. Diese Anordnung kann für Mischschaltungen oder in Rechenmaschinen Verwendung finden oder allgemein in Schaltungen, in denen mehrere Eingangssignale und ein einziges Ausgangssignal vorhanden sind.

Die Arbeitsweise der bekannten »Cryotrons« beruht auf dem Phänomen der Supraleitfähigkeit. Der Widerstand der Supraleiter ändert sich in dem Bereich oberhalb des Sprungpunktes annähernd proportional zur Temperatur, um dann am Sprungpunkt unstetig auf Null abzufallen. Der Widerstand dieser Körper oberhalb des Sprungpunktes ist verhältnismäßig klein, die Steuerung eines Cryotrons erfolgt durch ein magnetisches Feld.

Die Erfindung beruht hingegen auf einem Halbleitereffekt, der mit Supraleitfähigkeit nichts zu tun hat. Der Widerstandsdurchschlag bei einem »Kryistor« beruht im wesentlichen auf einer plötzlichen Trägervermehrung durch Stoßionisation und kann daher am einfachsten mit den Vorgängen in einer Gasentladungsröhre bei deren Zündung verglichen werden. Die Steuerung eines Kryistors erfolgt durch ein elektrisches Feld. Dieses elektrische Feld soll nach der Erfindung durch eine Spannung erzeugt werden, die zwei am Halbleiterkörper direkt angebrachten Elektroden zugeführt wird.

Sowohl im Aufbau als auch in der Arbeitsweise bestehen also grundlegende Unterschiede zwischen dem bekannten Cryotron und dem Kryistor gemäß der Erfindung. Die erfindungsgemäße Anordnung besitzt auch wesentliche Vorteile gegenüber den bekannten Anordnungen: Das Cryotron stellt eine verhältnismäßig niederohmige Einrichtung dar, absolut genommen sind die Widerstandsänderungen beim Sprungpunkt relativ klein, man muß daher mit sehr niederohmigen Arbeitswiderständen arbeiten, was praktisch die Verwendung von Supraleitern hierfür nötig macht. Die Notwendigkeit, niederohmige Arbeitskreise zu verwenden, stellt schon eine in der Praxis sehr unangenehme Einschränkung dar. Da die in einem Supraleiter fließenden Ströme den Sprungpunkt beeinflussen, ergibt sich dadurch eine weitere Beschränkung, vor allem in der Leistung.

Diese Nachteile werden bei der Erfindung vermieden. Da sich bei Halbleitern, wie Germanium, der Widerstand umgekehrt proportional zur Temperatur ändert, erreicht der Widerstand eines Kryistors im Arbeitsbereich beträchtliche Werte. Germanium mit einem spezifischen Widerstand von 1 Qcm bei ungefahr 50° K zeigt bei etwa 4° K einen Widerstand von mindestens 10⁸ Qcm. Wird nun ein elektrisches Feld genügender Größe angelegt, so fällt der Widerstand abrupt auf etwa größenordnungsmäßig 10 Qcm ab. Der spezifische Widerstand von Niob, wie es in Cryotrons verwendet wird, ist im Vergleich dazu oberhalb des Sprungpunktes etwa 10~⁴ Qcm und fällt am Sprungpunkt auf Null ab. Der Unterschied der Parameter bei einem Cryotron und einem Kryistor ist also extrem: Unmittelbar vor dem Widerstands-Zusammenbruch ist der spezifische Widerstand des Halbleiterkörpers eines Cryotrons etwa zehn Größenordnungen oder mehr größer als der Widerstand des Supraleiters eines Cryotrons oberhalb des Sprungpunktes, also in dessen Zustand hohen Widerstandes. Der Absolutwert der Änderung des spezifischen Widerstandes beträgt bei einer Anordnung gemäß der Erfindung 10-⁵ Qcm oder mehr, während er bei den Supraleitern 10~⁴ Qcm oder weniger ist. Bei der Erfindung können daher Arbeitskreise mit Widerständen in der Größenordnung von 400 Ω verwendet werden, während bei Cryotrons der Arbeitskreis ein Supraleiter sein muß, wenn eine nur einigermaßen günstige Anpassung erreicht werden soll.

Die Erfindung soll nun in Verbindung mit den Zeichnungen einiger Ausführungsbeispiele näher beschrieben werden; dabei bedeutet

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Prinzips der Erfindung,

Fig. 2a und 2b graphische Darstellung der Wider-Standsänderung eines Halbleitermaterials, ζ. Β. Germanium, in Abhängigkeit von der Temperatur,

Fig. 3 ein Diagramm, das die Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 1 als Gleichrichter zeigt,

Fig. 4 ein schematisch gezeichnetes anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5 und 6 schematische Bilder anderer Ausführungsbeispiele der Erfindung,

Fig. 7 ein Diagramm, das die Stromänderungen in Abhängigkeit von der angelegten Spannung für verschiedene Stärken des magnetischen Feldes bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 darstellt,

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Steuerung durch ein Magnetfeld erfolgt,

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung, bei welcher zwei magnetische Steuerfelder Verwendung finden,

Fig. 10 eine Anordnung mit mehreren Halbleitervorrichtungen, die in einem gemeinsamen Vorspannungsmagnetfeld liegen,

Fig. 11 eine Anordnung mit mehreren Halbleiterkörpern, die von einem gemeinsamen magnetischen Steuerfeld beeinflußt werden,

Fig. 12 eine Anordnung mit einer Mehrzahl von Halbleitern, in denen das magnetische Vorspannungsfeld veränderlich ist,

Fig. 13 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das als Relaxationsoszillator arbeitet,

Fig. 14 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispieles mit einem elektrischen Steuerfeld,

Fig. 15 bis 17 Diagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 14,

Fig. 18 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem elektrischen Steuerfeld,

Fig. 19 ein zur Erläuterung der Fig. 18 dienendes Vektordiagramm und

Fig. 20 und 21 schematische Darstellungen weiterer Ausführungsformen der Erfindung.

Gleichartige Teile sind in den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist ein Halbleiterkörper 1 in Serie mit einer Signalquelle 3, einer Gleichspannungsquelle 4 und einer Last 7, die als Widerstand dargestellt ist, geschaltet. Als Halbleiter findet ein Material Verwendung, dessen Widerstand verhältnismäßig stark von der Temperatur abhängt und sich bei bestimmten Spannungs- und Temperaturverhältnissen plötzlich ändert. Geeignete Materialien sind kristalline HaIbleiterstoffe, wie N- oder P-Germanium, Germanium-Silizium-Legierungen, N- oder P-Silizhim und P-Indiumantimonid. Die Signalquelle 3 möge irgendeine Einrichtung· sein, die ein gleichzurichtendes Signal liefert. Die Gleichspannung 4 soll vorzugsweise einstellbar sein, sie ist in der Zeichnung als Batterie dargestellt. Die Leitungen 3 α und 3 b können an den Halbleiterkörper durch an sich bekannte Verfahren angeschlossen sein. Der Körper 1 befindet sich in einer Umgebung niedriger Temperatur, die schematisch durch den gestrichelten Kasten 5 angedeutet ist. Der Kasten kann aus einem Kryostat mit flüssigem Helium oder einer anderen Einrichtung bestehen, die den Körper 1 auf niedriger Temperatur hält.

Wenn ein Halbleitermaterial wie Germanium verwendet wird, ist eine obere Temperaturgrenze von 25 bis 32° Kelvin (K) tragbar, obwohl auch niedrigere Temperaturen Verwendung finden können, Für einen Halbleiter wie Silizium ist die obere mögliche Temperatürgrenze etwa die des flüssigen Stickstoffs, d. h. also etwa 80° K. Die Temperaturen des flüssigen Wasserstoffs oder des flüssigen Heliums sind jedoch im allgemeinen vorzuziehen. Dia Anordnungen!, um die Halbleitermaterialien auf niedriger Temperatur zu halten, sollen nicht näher beschrieben werden, da sie dem Fachmann bekannt sind.

Das Diagramm nach Fig. 2 a zeigt, wie der Widerstand eines Halbleiterkörpers, ζ. B. einer bestimmten Germaniumprobe, sich in Abhängigkeit von der Temperatur in Anwesenheit eines elektrischen Feldes ändert, das jedoch nicht ausreicht, einen Durchbruch zu bewirken. Auf der Abszisse ist die absolute Temperatur T und auf der Ordinate der Logarithmus des spezifischen Widerstandes p aufgetragen. Bei Zimmertemperatur hatte diese Probe einen Widerstand von ungefähr 28 Ω cm. Der Widerstand hat in einem Temperaturbereich von 50 bis 80° K ein Minimum und steigt dann rasch auf ungefähr 16⁶ Ω cm bei ungefähr 4° K an. Es ist dabei bemerkenswert, daß bei sehr niedrigen Temperaturen eine relativ geringe Temperaturänderung ausreicht, um große Änderungen des Widerstandes zu bewirken.

Das Diagramm nach Fig. 2 b zeigt den Widerstandsverlauf desselben Materials in Abhängigkeit von der Temperatur, wenn ein elektrisches Feld, da® beispielsweise durch Anlegen von 10 Volt an die Anschlüsse 3 a und 3 b (Fig. 1) des Halbleiterkörpers erzeugt wird, an den Halbleiter gelegt wird, nachdem die Temperatur auf einen Wert gesenkt wurde, bei der ein Durchbruch möglich ist. Bis herunter zu einer Temperatur von ungefähr 20° K ist die Kurve identisch mit der in Fig. 2 a. Wenn das Feld dann angelegt ist, wird jedoch bei weiterer Temperaturerniedrigung die Beweglichkeit der Ladungsträger so groß, daß sie unter dem Einfluß des elektrischen Feldes eine Stoßionisation der Donatoren und Akzeptoren bewirkt. Dabei ändert sich der Widerstand von seinem hohen Wert in der Größenordnung von 10⁶Ωαη außergewöhnlich plötzlich auf einen sehr niedrigen Wert von der Größenordnung von 10 Ω cm; der genaue Wert hängt von der Tempe- - ratur des Halbleiters vor dem Widerstandszusammenbruch ab.

Eine weitere Kurve, die auf diesem Effekt beruht, ist in Fig. 3 dargestellt. Es soll angenommen werden, daß das Material Germanium ist und die Temperatur in der Größenordnung von ungefähr 10° K liegt. Im Bereich von 30 bis 31 der Kurve ist der Widerstand des Halbleitermaterials außergewöhnlich hoch. Eine verhältnismäßig große Änderung der Spannung am Halbleiterkörper 1 in Fig. 1 bewirkt unter diesen Umständen praktisch keine Änderung des Stromes I₀. ao Durchläuft die Spannung jedoch die Kurve vom Punkt 31 zum Punkt 32, so beginnt sich der Widerstand des Körpers plötzlich zu ändern, was als eine plötzliche Änderung des Stromes i₀ in Erscheinung tritt. Der Rest 32, 33 der Kurve ist außergewöhnlich steil, in Wirklichkeit viel steiler, als in dem Diagramm dargestellt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Temperatur des Halbleiters auf einen Punkt einjustiert, bei welchem der Halbleiter einen hohen Widerstand besitzt. Anschließend wird die Vorspannung 4 so eingestellt, daß sich der Halbleiter kurz vor dem Punkt befindet, bei welchem der Durchbruch eintritt. Wenn nun durch die Quelle 3 zusätzlich ein Eingangssignal an den Halbleiterkörper angelegt wird, wird der Halbleiter periodisch in den Bereich niederen Widerstandes gesteuert, was sich in einem hohen Strom bzw. einer hohen Ausgangs'spannung an der Last 7 äußert. In Fig. 3 ist das Eingangssignal als Sinusschwingung 34 und das Ausgangssignal als halbweggleichgerichtete Schwingung 35 dargestellt.

Die Anordnung nach Fig. 1 ist besonders für hohe Frequenzen geeignet. Die Ladungsträger sind Majoritätsträger. Beim N-Germanium beispielsweise sind die Ladungsträger Elektronen. Die Arbeitsfrequenz ist also nicht durch die Lebensdauer der Träger oder die Trägergeschwindigkeit begrenzt wie bei Trifttransistoren. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Eingangskapazität des Halbleiterkörpers 1 verhältnismäßig klein ist. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der Anordnung nach Fig. 1 wurde als Halbleitermaterial N-Germanium verwendet. Der Halbleiterkörper war ungefähr 6 mm lang und hatte einen Querschnitt von ungefähr 1 mm². Er wurde durch Eintauchen in flüssiges Helium auf einer Temperatur von etwa 4,2° K gehalten. Die Quelle 3 bestand aus einem Meßsender, dessen Frequenz von ungefähr 100 Hz bis 50 MHz variiert wurde. Die Batterie 4 wurde auf ungefähr 10 Volt eingestellt und der Strom mit einem Gleichstrom-Mikroamperemeter in Serie mit dem Körper 1 gemessen.

In Fig. 4 ist eine Anordnung mit zwei Steuermöglichkeiten dargestellt. Die erste Steuermöglichkeit besteht wieder darin, die Spannung am Halbleiter und damit das elektrische Feld im Halbleiter zu variieren. Die zweite Steuermöglichkeit besteht in einer Veränderung der Halbleitertemperatur. Eine Einrichtung hierfür ist schematisch dargestellt und besteht aus der Kühleinrichtung 36, einer Temperatursteuerung 37 für die Kühleinrichtung und einer Steuersignalquelle 38. Letztere liefert eine Gleich- oder Wechselspannung,

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die die Temperatur das Halbleiters über die Tempe- Feld erfolgt. Der Halbleiter ist in ein Vorspannungs-

ratursteuerung 37 und die Kühleinrichtung 36 beein- magnetfeld eingebracht, das durch einen Magneto·, der

flußt. In Praxi kann die Kühleinrichtung 36 aus einer ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet sein

Vakuumpumpe bestehen, die den Heliunidampf ober- kann, erzeugt wird. Zusätzlich ist um den Halbleiter

halb des flüssigen Heliums abpumpt. Der Dampfdruck 5 eine Spule2 gewickelt, deren Magnetfeld in Abhängig-

des Heliums bestimmt dann, die Temperatur innerhalb keit von einem Eingangssignal aus der Quelle 3

des gestrichelten Blockes 5. Die Temperatursteuerung variiert wird. Das durch den Vorspannungsmagnet 6

37 kann irgendeine Einrichtung enthalten, die in. Ab- erzeugte »Vorspannungsmagnetfeld« ißt schematisch

hängigkeit vom Signal aus der Quelle 38 den Dampf- durch den Pfeil H₀ angedeutet. Das durch die Spule 2

druck des Heliums beeinflußt. ίο erzeugte »Steuermagnetfeld« ist schematisch durch

Bei einem Wechselstromsignal zur Steuerung der den Doppelpfeil A H angedeutet. Bei diesem Ausfüh-Halbleitertemperatur muß die Frequenz niedrig, d. h. rungsbeispiel sind die beiden: Magnetfelder kolinear. etwa in der Größenordnung von 10 Hz sein, da beim Im Betrieb werden die Werte des Vorspannungsderzeitigen Stand der Technik die Zeitkonstanten der magnetfeldes der durch die Batterie 4 gelieferten Vor-Temperatursteuerung verhältnismäßig groß sind. Nor- 15 spannung und der Temperatur des Halbleiterkörpers malerweise ist dieses Steuersignal jedoch eine Gleich- anfänglich so eiinjustiart, daß sich der Halbleiter entspannung, die dazu dient, den Arbeitspunkt der Halb- weder im Durchbruchsbereich oder in dessen nächster leiteranordnung einzustellen. Dieses Eingangssignal Nähe befindet. Gemäß Fig. 7 kann die Vorspannung steuert also die Nullinie der Gleichrichtung, während anfänglich auf den.' Wert V₀ und das Magnetfeld auf der gleichzurichtende Wechselstrom durch dieOuelle3 20 den Wert H₀ einjustiert sein. Die Temperatur T₀ wird geliefert wird. dabei so ainjustiert, daß der Arbeitspunkt A auf der

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, in Kurve H₀ liegt. Der Halbleiterstrom ist in diesem welchem die Steuerung durch ein elektromagnetisches Falle i₀. Die Kurven sind etwas übertrieben gezeich-FeId erfolgt. Der Halbleiterkörper 1 liegt dabei inner- net; der Punkte kann als teil weiser Durchbruchshalb eines Stückes des Wellenleiters 52. Eine Quelle 25 punkt angesehen werden, bei welchem im Halbleiter 53 für Mikrowellen, z. B. ein Magnetron oder ein bei einer geringen Erhöhung der angelegten Spannung anderer Hochfrequenzoszillator, ist an das eine Ende oder einer geringen Erniedrigung des angelegten Mades Wellenleiters angekoppelt, während das andere gnetfeldes eine sehr krasse Widerstandsänderung erEnde vorzugsweise mit dem Wellenwiderstand abge:- folgt. Wenn nun die Spannung V₀ am Halbleiter konschlossen ist, der schematisch durch den Block 54 dar- 30 stant bleibt, während das Magnetfeld um einen Begestellt ist. Die Quelle der Mikrowellen! kann durch trag +AH (durch Änderung des Stromes durch die ein Signal aus der Quelle 3 amplitudenmoduliert wer- Spule 2) erhöht wird, verschiebt sich der Arbeitspunkt den. Die Anordnung nach Fig. 5 arbeitet in gleicher vom Punkt A zum Punkt C, und der Strom ändert Weise wie die bereits beschriebenen. Temperatur und sich von i₀ auf i₀ — A i'. Wenn andererseits bei konelektrisches Gleichfeld, denen der Halbleiterkörper 35 stantem V₀ das Magnetfeld um einen Betrag —AH ausgesetzt ist, werden so einjustiert, daß er sich ent- verringert wird, verlagert sich der Arbeitspunkt von A weder innerhalb oder in nächster Nähe des Durch- nach B' (der sich außerhalb des Diagramms befindet), bruchsbereich.es befindet. Die den Wellenleiter durch- und der Ausgangs strom nimmt einen extrem hohen laufenden elektromagnetischen Wellen beeinflussen Wert an, der ebenfalls nicht mehr innerhalb des Diadann den Durchbruchspunkt. Falls die Quelle 53 ge- 40 gramms liegt. In der Praxis ändert sich jedoch bei nüigend Leistung abgibt, kann die Gleichspannungs- Widerstandsänderungen des Halbleiters auch die Vorquelle 4 entfallen. In diesem Falle steuern die elektro- spannung am Halbleiter, da noch andere Widerstände magnetischen Wellen selbst den Halbleiter in den in Serie zu dem Halbleiter geschaltet sind. Dement-Durchbruchsbereich, indem sie einen Teil ihrer Energie sprechend steigt, wenn sich das Magnetfeld von H₀ in der Form von Quanten direkt an die Halbleiter- 45 auf H₀ + AH ändert, die Spannung am Halbleiter auf atome abgeben und deren Ionisation, bewirken. einen neuen Wert V₀ + AV. Bei Verringerung des

In dem in Fig. 6 schematisch dargestellten; Ausfüh- Magnetfeldes um einen Betrag — AH ändert sich die

rungsbeispiel ist zusätzlich zu den zwei bereits er- Spannung am Halbleiter auf den neuen Wert V₀-AV.

wähnten Steuermöglichkeiten noch eine dritte Steuer- Der Arbeitspunkt wandert also auf der gestrichelten

einrichtung vorgesehen. Sie besteht in einer Vorrich- 50 Linie BAC, wobei sich dann der Strom entsprechend

tung 42 zur Erzeugung eines Feldes 43, das durch die einstellt.

welligen Linien, die den Halbleiter 1 durchsetzen, an- Wenn der Halbleiter in der an Hand von Fig. 7 begedeutet ist. Die Feldstärke wird durch eine Einrich- schriebenen Weise vorgespannt ist, ergibt ein das Matung gesteuert, die als Block 44 versinnbildlicht ist. gnetfeld änderndes Eingangssignal ein verstärktes Einzelheiten der im Block 44 enthaltenen Schaltung 55 und gleichgerichtetes Ausgangssignal. Die Anordnung werden später noch angegeben. Das Feld 43 kann arbeitet also etwa wie ein C-Verstärker. Durch Ändeelektrischer, magnetischer oder auch elektromagnet!- rung der Anfangsbedingungen kann der Arbeitsscher Natur sein. Die Richtung des Feldes im Ver- punkt A jedoch so verschoben werden, daß das Signal gleich zur Stromflußrichtung ist ein Parameter, der weniger verzerrt wird und die Einrichtung mehr wie die Arbeitsweise der Anordnung bestimmt. Ein wei- 60 ein ./ί-Verstärker arbeitet.

terer Parameter, der die Arbeitsweise der Anordnung Bisher war angenommen worden, daß die Ausgangsbeeinflußt, ist schließlich die Stärke des Feldes 43. spannung des Generators 3 Null ist und daß die Tem-

In Fig. 7 ist die Arbeitsweise der Anordnung nach peratur T konstant bleibt. In der Praxis kann jedoch Fig. 6 dargestellt unter der Annahme, daß das Feld einer dieser Parameter oder können beide zur gleichen ein magnetisches Feld ist. Die Darstellung wäre gleich- 65 Zeit variiert werden, indem z.B. das Feld (Magnetartig, wenn das Feld elektrisch oder elektromagnetisch feld oder ein anderes äußeres Feld) geändert wird,
wäre. Fig. 7 wird in Verbindung mit Fig. 8 noch er- Die eben beschriebene Anordnung eignet sich beläutert werden. sonders auch als Leistungsverstärker. Dies ist aus

In Fig·. 8 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, Fig. 7 und dem Vergleich der Eingangs- und Aus-

bei welchem die Steuerung durch ein magnetisches 70 gangsleistungen der Anordnung ersichtlich. Es sei an-

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genommen, daß der Halbleiterkörper 1 anfänglich im auf dem Vorspannungsmagnetfeld steht, Dann kann, Durchbruchsbereich arbeitet, d.h. beim PunktB.auf wenn sich der Halbleiter anfänglich im Durchbruchsder KurveH₀-AH. Die Ausgangsleistung der An- gebiet befindet, das Steuermagnetfeld so einjustiert Ordnung ist dann i_B · V_B, wobei i_B einen relativ hohen werden, daß der Halbleiter periodisch in den Bereich Stromwert darstellt. Wenn nun das magnetische Feld 5 hohen Widerstandes gesteuert wird. Wenn also das um einen verhältnismäßig geringen' Batrag durch Auf- Steuermagnetfeld durch Zuführung einer Sinusspanwand eimer geringen Leistung in der Spule 2 geändert nung aus der Quelle 3 periodisch schwankt, ergibt sich wird, so daß dar Halbleiter nicht länger im Durch- als Ausgangsspannung eine gleichgerichtete Schwinbruchsgebiet arbeitet, so sinkt die Ausgangsleistung gung, welche die inverse Form der in. Fig. 17 dargesehr stark ab. Das bedeutet aber, daß geringe Ände- io stellten Schwingung besitzt. Das Vorspannungsrungen der Eingangsleistung sehr große Schwankung magnetfeld kann auch vollständig entfallen. Wenn gen der Ausgangsleisitung bewirken. dies der Fall ist und die Anordnung anfänglich so ein*-

Zur Erläuterung und als Beispiel für die Arbeite- gestellt ist, daß sich der Halbleiter im Durchbruchsweise der in Fig. 8 dargestellten Anordnung sei an- bereich befindet, kann ein kolinar zum anliegenden genommen, daß die Eingangssignalquelle 3 eine sym- 15 elektrischen Feld angelegtes Steuermagnetfeld den metrische Rechteckschwingung der Frequenz / liefert. Halbleiter periodisch in den Bereich hohen Wider-Die Vorspannungsquelle 4 soll so eingestellt sein, daß Standes steuern. In diesem Falle ergibt sich ebenfalls sie eine Spannung von 10 Volt liefert. Die Impedanz 7 eine gleichgerichtete Ausgangsschwingung des oben besitzt einen Wert von 10 Ω, und der Halbleiterkörper beschriebenen Typs, wenn die Eingangsspannung soll einen Widerstand von 400 Ω im Durchbruchs- 20 sinusförmig ist und eine genügende Amplitude besitzt, zustand besitzen. Dieser Wert für den Durchbruchs- um den Halbleiter in den Bereich hohen Widerstandes zustand entspricht einem N-Germaniumkristall mit zu steuern.

den Abmessungen 0,1-0,1-1 cm. Mit einer Indukti- In dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel

vität L = 4 μΗ entsprechend einer einlagigen Spule ist der Halbleiterkörper 1 mit zwei Spulen 8 und 8'

von 40 Windungen eines etwa 0,25 mm dicken 25 bewickelt und in einem Kryostat 5 untergebracht.

Drahtes auf einer Länge von 1 cm und einem AH-Wert Diese Spulen werden unabhängig voneinander durch

von 20 Gauß, erhält man dann eine 5Ofache Leistungs- die Signalquellen 9 bzw. 10 gespeist. Durch einen

verstärkung bei einer Ausgangsleistung von 2,5 MiIM- Permanentmagnet 6 wird ein Vorspannungsniagnet-

watt. Da kein Halbleiterkörper supraleitend wird, feld aufrechterhalten. Beim Betrieb dieser Anordnung

ganz gleich, wie niedrig die Temperatur ist, kann man 30 wird der Arbeitspunkt in der Nähe des Durchbruchs-

auch im Durchbruchszustand des Halbleiters einen punktes eingestellt, indem man eine veränderliche

Widerstand von 400 Ω bequem erreichen. Eine solche Spannungsquelle 4 entsprechend einjustiert, während

Halbleiteranordnung ist also besonders geeignet, die die Spulen 8 und 8' durch die Eingangssignalquellen 9

Impedanzen von anderen Schaltungselementen anein- bzw. 10 gespeist werden. Das Ausgangssignal wird an

ander anzupassen. 35 der Last 7 abgenommen. Der Wert der Impedanz 7 ist

Es ist nicht notwendig, aber sehr zweckmäßig, die wesentlich geringer als die Impedanz des Halbleiter-Spule 2 aus einem Material zu machen, das bei der körpers im durchgebrochenen Zustand. Auf diese Temperatur, bei welcher der Halbleiterkörper 1 seine Weise bestimmt der Widerstand des Halbleiterkörpers plötzliche Widerstandsänderung erfährt, supraleitend im wesentlichen den Stromfluß durch den Kreis. Als wird. Der Draht kann also beispielsweise aus Niob 4° Ausgangssignal ergibt sich ein gemischtes, moduiliertes oder Blei bestehen. Wenn die Spulenwicklung s.upra- oder demoduliertes Signal, je nachdem wie die Einleitend ist, sind die Leistungsverluste im Gleichspan- gangssignale bemessen sind,
nungsbetrieb vernachlässigbar klein. Die Vorspannungsmagnetfelder waren in den Fig. 8

In den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen und 9 als besondere Felder für jeweils einen Halbist die Last 7 als Festwiderstand mit konstantem Wert 45 leiterkörper dargestellt; es ist jedoch auch möglich, gezeichnet. Der Widerstandswert bestimmt jedoch in ein einziges Vorspannungsfeld für eine Mehrzahl von der Praxis die Arbeitskennlinie BAC in Fig. 7. Wenn derartigen Anordnungen zu verwenden, wie in Fig. 10 der Wert des Widerstandes 7 wesentlich größer ist als dargestellt. Ein Dewar-Gefäß 11 hält die gewünschte der des Körpers 1, sind die Spannungsänderungen am niedrige Temperatur aufrecht, in welcher die Kryisto-Halbleiterkörper infolge des Absinkens seines Wider- 50 ren 12 angeordnet sind. Jeder dieser Kryistoren ist im Standes verhältnismäßig klein/.und die Arbeitskenn- wesentlichen ein Vierpol, der zwei Anschlüsse am linie wird steiler (s. C, A, B' in Fig. 7). Wenn anderer- Halbleiterkörper selbst und zwei Anschlüsse für die seits der Wert des Widerstandes 7 in der Größen- Spule zur Erzeugung des magnetischen Steuerfeldes Ordnung des Widerstandes des Körpers 1 im Zustand enthält. Das Vorspannungsmagnetfeld kann durch des Durchbruchs ist, sind die Sρannungsänderungen 55 einen Permanentmagnet 13 oder auch durch eine Spule am Halbleiterkörper infolge des Zusammenbruches geliefert werden; das Feld- ist dabei soi gerichtet, daß seines Widerstandes verhältnismäßig groß, und die ein wesentlicher Teil davon kolinear zu dem Feld Arbeitskennlinie BAC liegt fast parallel zu der Ab- Hegt) das jeweils durch die individuellen Spulen erszisse in Fig. 7. Dadurch ergibt sich eine zusätzliche zeugt wird. Wenn auch der Magnet 13 als außerhalb Steuermöglichkeit für den Durchbruch. Der Wider- 60 des Dewar-Gefäßes befindlich gezeichnet ist, kann er stand 7 kann nämlich veränderlich bzw. einstellbar auch in diesem angeordnet sein. In der unteren Hälfte ausgebildet sein, wobei sich ein weiterer Parameter des Dewar-Gefäßes sind zwei Kryistoren in einer für die Steuerung des Punktes ergibt, bei welchem der Flip-Flop-Schaltung angedeutet. Solche Anordnungen Durchbruch eintritt. können zu einer elektronischen Rechenmaschine ge-

Im Ausführungsbeispied nach Fig. 8 liegen Vorspann 65 hören; dabei kann eine große Zahl dieser Elemente in

nungsmagnetfeld und Steuermagnetfeld kolinear zu einem sehr kleinen Raum angeordnet sein,

dem angelegten elektrischen Feld. Es sind jedoch auch In Fig. 11 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt,

andere Anordnungen möglich. So kann z. B. das Vor- bei welchem ein einziges magnetisches Steuerfeld

Spannungsmagnetfeld kolinear zu dem elektrischen gleichzeitig auf eine Mehrzahl von Halbleiterkörper 1

Feld liegen, während das Steuermagnetfeld senkrecht 70 einwirkt, die sich in einem Dewar-Gefäß 11 befinden.

Dabei entfallen die individuellen Steuerspulen um die einzelnen Halbleiterkörper, so daß nur zwei Leitungen zu jedem Halbleiterkörper führen. Die Halbleiter werden in der oben beschriebenen Weise betrieben, d. h. also am Durchbruchspunkt. In der Zeichnung ist die Erzeugung des magnetischen Steuerfeldes durch eine Spule 14 dargestellt; ebenso kann natürlich auch irgendeine andere Einrichtung, die ein magnetisches Steuerfeld liefert, Verwendung finden. Falls die Steuerspule außerhalb des Kryostaten liegt, können die Wicklungen aus Kupfer oder einem anderen Leiter bestehen. Wenn die Steuerspule innerhalb des Kryostaten liegt, ist ein bei der herrschenden Temperatur supraleitendes Material vorzuziehen, da dann zur Aufrechterhaltung des Magnetfeldes keine Leistung nötig ist. Obwohl nicht dargestellt, ist zweckmäßig ein kolineares Vorspannungsmagnetfeld vorhanden. Die Anordnung nach Fig. 11 ist besonders geeignet, wenn eine Mehrzahl von Schaltvorgängen gleichzeitig ausgeführt werden soll. Die Halbleiterkörper können- sehr bequem innerhalb eines kleinen Raumes untergebracht werden und gleichzeitig durch ein einziges magnetisches Steuerfeld in den Durchbruchsbereich gesteuert werden.

Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das besonders für Mehrfachmischung und -modulation geeignet ist. Die Halbleiterkörper 1 befinden sich in individuellen Steuermagnetfeldern, die durch die Spulen 2 erzeugt werden. Vorzugsweise bestehen die Spulen 2 aus einem Leiter, der bei den herrschenden Temperatüren supraleitend ist. Die Halbleiterelemente sind in einem Kryostat untergebracht, z. B. in einer Dewar-Flasche 11. Die Leitungen von den Halbleiterkörpern und den Steuerspulen sind durch eine Abdichtung 15 geführt und mit einer nicht dargestellten Schaltung verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Vorspannungsmagnetfeld durch zwei Quellen erzeugt; die eine, z. B. der Magnet 6, liefert ein konstantes Magnetfeld, die andere, z. B. die Spule 16, liefert ein variables Magnetfeld. Zur Steuerung dieses variablen Magnetfeldes dient eine Signal quelle 17. Wenn dieses Magnetfeld entweder synchron oder gegenphasig zu dem Steuermagnetfeld impulsförmig oder in irgendeiner anderen Weise moduliert wird, erhält man die verschiedenartigsten Ausgangssignale, die gemischt oder moduliert sind.

Die vorliegende Anordnung eignet sich auch als Relaxationsoszillator, wie z. B. in Fig. 13 dargestellt ist. Eine Schwingschaltung aus einer Induktivität 18 und einer Kapazität 19 hält in dem Halbleiterkörper 1 Schwingungen aufrecht, indem sie ihn abwechselnd vom Durchbruch in den Widerstandsbereich steuert. Die Transformatoranordnung 20 dient zur Rückkopplung, welche die Schwingungen anfacht. Selbstverständlich kann der Schwingzustand auch durch ein richtig orientiertes kolineares Vorspannungsmagnetfeld aufrechterhalten werden, welches zum Steuermagnetfeld entsprechend gerichtet ist.

Fig. 14 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das mit einem elektrischen Steuerfeld arbeitet. Die Bauteile 1,4 und 7 entsprechen den bereits beschriebenen. Die von der Quelle 4 gelieferte Vorspannung erzeugt ein elektrisches Feld E₀ im Halbleiter. Zwei Platten 50, entsprechend Kondensatorplatten, sind über ein Dielektrikum 51 mit dem Halbleiter verbunden. Die Spannung an den Platten und damit das Feld zwischen diesen wird durch das von der Quelle 3 gelieferte Eingangssignal variiert. Die Richtung des durch die Kondensatorplatten erzeugten Feldes steht senkrecht auf der Richtung des durch die Batterie 4 erzeugten Feldes. Die Batterie 52 erzeugt ein zusätzliches konstantes Feld, das zunächst außer Betrachtung bleiben soll, d. h., es sei angenommen, daß die Spannung der Batterie 52 Null ist. Ferner sei angenommen, daß die Quelle 3 ein sinusförmiges Signal liefert, das von -AV bis +AV schwankt, wie in Fig. 15 dargestellt.

Fig. 16 zeigt das Vektordiagramm der Feldverhältnisse, nämlich des Feldes E₀, das durch die Vorspannung V₀ der Quelle 4 erzeugt wird, und des Feldes, das durch die Signalspannung der Quelle 3 erzeugt wird und das von — Zi-E bis + AE schwankt. Dabei liegt das Feld --j- AE senkrecht zum Feld E₀. Durch vektorielle Addition erhält man die resultierenden Vektoren E₀ + AE und E₀ — AE. Es ist ersichtlich, daß diese Vektoren dieselbe Größe beibehalten, wenn sich die Eingangsschwingung von + nach — ändert. Dementsprechend arbeitet die in Fig. 14 dargestellte Anordnung als Vollweggleichrichter und liefert den in Fig. 17 gezeichneten Ausgangsstrom. Durch geeignete Wahl der Schaltungsparameter kann sowohl Spannungsverstärkung als auch Leistungsverstärkung erreicht werden. Die Quelle 52 dient lediglich zur Einjustierung des Gleichrichterarbeitspunktes und der resultierenden Kurvenform. Sie entspricht also dem Magneto des magnetisch gesteuerten Ausführungsbeispieles.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 18 entspricht dem nach Fig. 14 mit der Ausnahme, daß das äußere elektrische Feld, das durch die Kondensatorplatten 50 erzeugt wird, nun dieselbe Richtung aufweist wie das Vorspannungsfeld, das durch die Batterie 4 geliefert wird. Die Arbeitsweise wird durch das in Fig. 19 dargestellte Vektordiagramm erläutert. Danach erzeugt eine Signalschwingung 3, die von + nach — schwankt, eine Ausgangsschwingung an der Last 7, die ebenfalls von + nach — schwankt. Dementsprechend wird also z.B. eine Eingangssinusschwingung unverzerrt in verstärkter Form am Lastwiderstand 7 reproduziert. Bei diesem Ausführungsbeispiel und bei dem nach Fig. 14 werden die Parameter, Temperatur und Vorspannung so einjustiert, daß sich der Halbleiter entweder im Durchbruchsbereich oder nahe diesem befindet. Die Arbeitsweise entspricht ganz den magnetischen Steuerbeispielen.

Die Fig. 20 und 21 zeigen Ausführungsbeispiele, die den Anordnungen nach Fig. 18 bzw. 14 entsprechen. Der einzige Unterschied besteht darin, daß das Eingangssignal statt über Kondensatorplatten über Punktkontakte zugeführt wird. Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 18 und 20 kann die Quelle 4 entfallen, vorausgesetzt, daß das durch die Quelle 3 erzeugte Feld genügend groß ist, um Stoßionisation hervorzurufen.

Selbstverständlich können die Ausführungsformen nach Fig. 14, 18, 20 und 21 als Anordnungen betrieben werden, die den magnetischen Anordnungen nach Fig. 9 bis 13 entsprechen. In jedem Falle wird dann das magnetische Feld durch ein entsprechendes elektrisches Feld ersetzt. Das elektrische Feld kann beispielsweise durch Kondensatorplatten genügender Größe erzeugt werden, um ein entsprechendes Feld für die gewünschte Anzahl von Halbleiterkörpern zu liefern.

Obwohl nicht im einzelnen dargestellt, können natürlich die verschiedensten Kombinationen zur Steuerung des äußeren Feldes Verwendung finden. So kann z. B. das Ausführungsbeispiel nach Fig. 14 oder 18 mit elektrischem Feld mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 mit magnetischem Feld kombiniert werden. Dabei könnte ein Eingangssignal dazu

dienen, das magnetische Feld und ein anderes Eingangssignal das elektrische Feld zu steuern. Weiterhin können, obwohl nur Feldrichtungen von 90, 0 oder 180° in bezug auf den Stromfluß durch den Halbleiterkörper dargestellt wurden, auch andere Winkellagen für andere Verwendungszwecke Verwendung finden. Es wird ferner betont, daß die vorstehenden speziellen Ausführungsbeispiele nur zur Erläuterung des Erfindungsgedankens und nicht zur Begrenzung dienen. Die aufgezeigten Möglichkeiten erlauben Anwendungen auf viele verschiedene Schaltungen. Zum Beispiel kann die Erfindung auf Magnetometer und magnetische Speicherschaltungen angewendet werden, wobei der Zustand des magnetischen Materials beistimmt bzw. abgefragt wird, ohne daß man. das Material beeinflußt. Die erfindungsgemäßen Schaltungen können als Strom-, Spannungs- und Leistungsverstärker Verwendung finden. Sie können ferner als magnetische oder elektrostatische Abfrageköpfe verwendet werden, wobei der Aufzeichnungsträger vor dem Halbleiter vorbeigeführt wird, so daß die dadurch hervorgerufenen Schwankungen des magnetischen oder elektrischen Feldes durch den Halbleiter wahrgenommen und in entsprechende Stromänderungen umgesetzt werden. Dies gilt sowohl für Video- als auch Ton-Frequenzschaltungen.

Claims

Patentansprüche:

1. Halbleiteranordnung zur Verwendung als Verstärker, Gleichrichter, Oszillator u. dgl., bestehend aus einem Halbleiterkörper, dessen spezifischer Widerstand sich innerhalb eines bestimmten Bereiches sehr tiefer Temperatur umgekehrt proportional zur Temperatur verhält und in diesem Bereich eine sprunghafte Änderung zeigt, wenn er dem Einfluß eines Feldes ausgesetzt wird, und Vorrichtungen zur Einstellung der Temperatur des Halbleiterkörpers auf einen bestimmten Wert innerhalb dieses Temperaturbereiches, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld zur Erzeugung der sprunghaften Widerstandsänderung ein elektrisches Feld ist, das durch Anlegen einer Gleichspannung an zwei voneinander entfernte Anschlüsse an dem Halbleiterkörper erzeugt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Halbleiterkörper gelegte Spannung entsprechend einem Eingangssignal derart geändert wird, daß eine abrupte Widerstandsänderung eintritt.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie mit der Gleichspannungsquelle (4), der Signalquelle (3) und dem Halbleiterkörper (1) eine Last (7) geschaltet ist, an der dann eine abgewandelte Form des Eingangssignalesabgenommen wird (Fig. 1).

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Arbeitsbereich das Gebiet, in welchem die plötzliche Widerstandsänderung auftritt, derart enthält, daß die Eingangssignale an der Last in gleichgerichteter Form erscheinen (Fig. 3).

5. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Vorrichtung (36, 37, 38) zur Steuerung der Temperatur des Halbleiters in Abhängigkeit von einem Signal, so daß im Ausgangskreis, der den Halbleiterkörper enthält, ein Ausgangs signal entsprechend den Widerstandsänderungen abgenommen werden kann (Fig. 4).

6. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper einem zweiten Feld ausgesetzt ist (Fig. 6).

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Feld ein elektrisches Feld ist (Fig. 14, 18, 20, 21).

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Feld ein magnetisches Feld ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Feld durch eine den Halbleiterkörper umgebende Spule erzeugt wird, die im wesentlichen dieselbe Temperatur wie der Halbleiter hat, so daß sie selbst supraleitend ist.

10. Anordnung nach Anspruch 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Feld von einem Eingangssignal steuerbar ist.

11. Abwandlung der Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der HaIbleiterkörper einem dritten Feld ausgesetzt ist, dessen Intensität in Abhängigkeit von einem Eingangssignal variierbar ist (Fig. 8).

12. Abwandlung der Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper einem vierten Feld ausgesetzt ist, dessen Intensität in Abhängigkeit von einem weiteren Eingangssignal veränderlich ist, so daß der Widerstand des Halbleiters in Abhängigkeit vom dritten und vierten Feld gesteuert wird (Fig. 9).

13. Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern, die jeweils mit eigenen Anschlüssen zur Zuführung einer Gleichspannung versehen sind und in einem gemeinsamen Vorspannungsfeld für alle HaIbleiter angeordnet sind (Fig. 11).

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß um mindestens einen Teil der Halbleiterkörper individuelle elektromagnetische Felder erzeugt werden (Fig. 10).

15. Anordnung nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterkörper aus N- oder P-Germanium, N- oder P-SiIizium, P-Indiumantimonid oder einer Germanium-Silizium-Legierung bestehen.

16. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper mit einem kapazitiven Element zueammengeschaltet und ein induktives Element zur Erzeugung des zweiten Feldes derart angekoppelt ist, daß die Anordnung einen Oszillator darstellt (Fig. 13).

17. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Feld durch einen Wellenleiter geliefert wird, in dem der Halbleiterkörper angeordnet ist (Fig. 5).

In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 666 883; »Proc. of the IRE«, 1952, November-Heft, S. 1327 bis 1337; 1956, April-Heft, S. 482 bis 493.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen