DE1100733B

DE1100733B - Regelbarer Abschwaecher fuer Mikrowellen in einem Hohlleiter

Info

Publication number: DE1100733B
Application number: DEN16951A
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Gustav Meyer; Frans Christiaan De Ronde; Oscar Willem Memelink
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1958-07-11
Filing date: 1959-07-07
Publication date: 1961-03-02
Also published as: NL97522C; NL229531A; GB914258A; FR1229487A

Description

Die Erfindung betrifft einen regelbaren Abschwächer für Mikrowellen in einem Hohlleiter.

Es sind bereits Abschwächer bekannt, bei denen die Lage eines Körpers aus schlecht leitendem Material, z. B. Kohlenstoff, auf mechanischem Wege gegenüber einem Hohlleiter geändert werden kann. Die Änderungsgeschwindigkeit der Dämpfung ist bei einer solchen Vorrichtung verhältnismäßig gering, so daß sich diese nicht zu Modulationszwecken eignet. Weiterhin ist bereits eine Vorrichtung bekannt, bei der ein Körper aus halbleitendem Material fest in einem Wellenleiter angeordnet ist und die Leitfähigkeit des Körpers dadurch geändert werden kann, daß der Körper mit einem in ihm Ladungsträger auslösenden veränderbaren Strom schneller Elektronen beschossen wird.

Diese Vorrichtung ist verhältnismäßig verwickelt und erfordert das Vorhandensein einer Elektronenstrahlquelle und einen vakuumdichten Verschluß des Hohlleiters, und außerdem sind verhältnismäßig hohe Steuerspannungen notwendig.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung, die sich besonders zum Modulieren von Wellen mit einer Wellenlänge von wenigen Millimetern eignet. Bei einem regelbaren Abschwächer für Mikrowellen in einem Hohlleiter, bei dem ein Körper aus halbleitendem Material fest im Hohlleiter angeordnet ist, besitzt der Körper erfindungsgemäß eine p-i-n-Struktur, wobei im wesentlichen nur die Zone intrinsiker Leitfähigkeit sich innerhalb des Hohlleiters befindet und der Abstand zwischen der p-Zone und der n-Zone sowie die Abmessung des Hohlleiters an der Stelle des Körpers in Richtung der elektrischen Kraftlinien von der Größenordnung der für die Halbleiterstruktur geltenden Rekombinations-Diffusionslänge ist, und weiterhin Leiter zum Führen einer veränderbaren Spannung mit der p-Zone und der η-Zone des Körpers verbunden sind.

Unter einer p-i-n-Struktur wird ein Halbleiter verstanden, in dem drei Zonen vorhanden sind, das heißt eine Zone mit einer sogenannten p- oder Löcherleitfähigkeit (p-Zone), eine Zone mit einer n- oder Elektronenleitfähigkeit (η-Zone) und zwischen diesen eine Zone aus intrinsikem Material, d. h. eine Zone mit einer verhältnismäßig geringen und praktisch gleich großen Zahl von Donatoren und Akzeptoren; in dieser Zone ist die Leitfähigkeit sehr gering (i-Zone).

Unter Rekombinations-Diffusionslänge wird der mittlere Abstand verstanden, über den freie Ladungsträger im intrinsiken Material sich durch Diffusion bewegen können, bevor sie durch Wiederkombination verschwinden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Regelbarer Abschwächer für Mikrowellen in einem Hohlleiter

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 11. Juli 1958

Hans Joachim Gustav Meyer,

Frans Christiaan de Ronde
und Oscar Willem Memelink, Eindhoven

(Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil eines Hohlleiters W mit rechteckigem Querschnitt, dessen Mittelfläche parallel zu den elektrischen Kraftlinien liegt, und in

Fig. 2 ist ein Querschnitt dargestellt.
Der verengte Teil des Hohlleiters W ist in der Ober- und Unterwand mit Längsschlitzen ^₁ und S₂ versehen, durch die ein Körper C aus halbleitendem Material, z. B. Germanium oder Silicium, durchgeführt ist. Der Körper C hat eine p-i-n-Struktur, d. h. besitzt drei Zonen P, I und N, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, wobei die Zone P eine Löcherleitfähigkeit und die Zone N eine Elektronenleitfähigkeit besitzt, während die Zone I aus intrinsikem Material besteht. Eine solche Vorrichtung kann z. B. dadurch hergestellt werden, daß auf einem dünnen Germaniumplättchen zwei kleine Drähte Au und Al aus Gold bzw. Aluminium angebracht werden und das Ganze in einem Ofen erhitzt wird, wobei das Gold und das Aluminium mit dem Germanium eine Legierung bilden, so daß in der Umgebung der Drähte Zonen von n- bzw. p-Leitfähigkeit entstehen. Der Abstand zwischen den Drähten ist derart gewählt, daß der Abstand zwischen der p-Zone und der η-Zone nahezu gleich der Rekombinations-Diffusionslänge des intrinsiken Materials ist.

Wie aus den Figuren ersichtlich, ist der Hohlleiter W an der Stelle des Körpers C in Richtung der

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elektrischen Kraftlinien derart verengt, daß sich praktisch nur die intrinsike Zone I des Plättchens C innerhalb des Hohlleiters befindet, während die Zonen P und N mit den Drähten Al und Au sich in den schlitzförmigen Öffnungen S₁ und S₂ befinden. Das intrinsike Material hat eine sehr geringe Leitfähigkeit und einen sehr geringen Verlustwinkel, der z. B. für Germanium etwa gleich 2,5 · 10~⁶ ist. Sich im Hohlleiter W fortpflanzende Wellen erfahren somit durch das Vorhandensein des Plättchens C eine nur sehr geringe Dämpfung. Die Drähte Au und Al sind mit Leitern G₁ und G₂ verbunden. Verbindet man die Leiter G₁ und G₂ mit der negativen bzw. der positiven Klemme einer Spannungsquelle, so erfolgt unter der Einwirkung des elektrischen Feldes im Körper C eine Injizierung von Ladungsträgern von den Zonen N und P aus in die intrinsike Zone I. Hierdurch entsteht dann eine Konzentration freier Ladungsträger in der intrinsiken Zone I₁ die viel größer ist als bei Abwesenheit einer Injizierung von Ladungsträgern. Die freien Ladungsträger in der Zone/ werden vom Hochfrequenzfeld im Hohlleiter beschleunigt, wobei sie dem Feld Energie entziehen und darauf durch interne Zusammenstöße diese Energie wieder an das halbleitende Material abgeben, so daß eine Dämpfung der Hochfrequenzwellen auftritt. Die Eindringtiefe der injizierten Ladungsträger in die intrinsike Zone ist von der Größenordnung der obenerwähnten Rekombinations-Diffusionslänge. Dadurch, daß der Abstand zwischen den Zonen P und N auch von dieser Größenordnung gewählt wird, erreicht man, daß bei Injizierung praktisch die ganze intrinsike Zone eine größere Konzentration beweglicher Ladungsträger enthält. Dadurch, daß der Abstand zwischen der Ober- und Unterwand des Hohlleiters an der Stelle des Körpers C etwa gleich dem Abstand zwischen den Zonen P und N gewählt wird, erreicht man, daß in der Achse des Hohlleiters je Längeneinheit eine maximale Dämpfung erzielt wird und außerdem vermieden wird, daß die verhältnismäßig gut leitenden Zonen P und N bei Abwesenheit eines äußeren Feldes zu einer parasitären Dämpfung führen.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Regelbarer Abschwächer für Mikrowellen in einem Hohlleiter, bei dem ein Körper aus halbleitendem Material fest-im Hohlleiter angeordnet ist, und Mittel zur Änderung der Leitfähigkeit des Körpers vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper eine p-i-n-Struktur aufweist, wobei im wesentlichen nur die Zone .intrinsiker Leitfähigkeit sich innerhalb des Hohlleiters befindet und der Abstand zwischen der p- und der n-Zone .sowie die Abmessung des Hohlleiters an der Stelle des Körpers in Richtung der elektrischen Kraftlinien von der Größenordnung der für die Halbleiterstruktur geltenden Rekombinations-Diffusionslänge ist, und weiterhin Leiter zum Zuführen einer veränderbaren Spannung mit der p-Zone und der η-Zone des Körpers verbunden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 920971, 952531.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 109 528/531 2.61