DE1105522B

DE1105522B - Transistor mit einem scheibenfoermigen Halbleiterkoerper

Info

Publication number: DE1105522B
Application number: DEL31695A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Karl-Heinz Ginsbach
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1958-11-12
Filing date: 1958-11-12
Publication date: 1961-04-27
Also published as: GB878265A

Description

DEUTSCHES

Beim Betrieb von Transistoren ist man bestrebt, die am Kollektor, d. h. am Ausgang des Transistors, anliegende Spannung schon von möglichst kleinen Werten an derart ausnutzen zu können, daß bereits bei kleinen Spannungen möglichst große Ströme durch den Kollektor fließen. Dies hat zur Folge, daß sowohl die Verstärkereigenschaften als auch die Schalterwirkung eines Transistors schon bei kleinen Kollektorspannungen einsetzen und daß weiterhin zur Auslösung dieser beiden Effekte gegebenenfalls eine geringere Eingangsleistung erforderlich ist. Diejenige Spannung, bei der ein Transistor noch nicht ausgesteuert werden kann oder noch nicht als Schalter wirken kann, bezeichnet man als Restspannung.

Es hat sich herausgestellt, daß diese Restspannung unter sonst gleichen Bedingungen weitgehend bestimmt ist durch die Abstände zwischen dem pn-Übergang am Emitter und dem pp+- oder nn⁺-Übergang an der Basis sowie durch den Abstand zwischen den pn-Übergängen an Emitter und Kollektor einerseits und zwischen dem pn-Übergang am Kollektor und dem pp⁺- oder nn+- Übergang an der Basis andererseits, d. h. durch die in den Fig. 1 und 3 mit a, b und c bzw. c' bezeichneten Größen.

Es ist bereits aus anderen Gründen vorgeschlagen worden, die Emitterelektrode und die Kollektorelektrode einander gegenüberliegend auf zwei parallelen Oberflächen eines Halbleiterkörpers anzubringen. Es ist auch bereits bekannt, die Basiselektrode und die Emitterelektrode zwar gegenüber der Kollektorelektrode, aber auf einander planparalleler Fläche anzubringen. Jedoch fehlt in allen diesen bekannten Transistoren eine Angabe über die Abstände zwischen den Übergängen bzw. Elektroden.

Die Erfindung bezieht sich somit auf einen Transistor mit einem scheibenförmigen Halbleiterkörper, bestehend aus drei oder mehreren Zonen aus Halbleitermaterial unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps, die unter Bildung von pn-Übergängen aneinandergrenzen, und auf dessen einer Oberfläche eine flächenhafte, nahezu nichtsperrende Kollektorelektrode, auf der anderen, dazu annähernd planparallelen Oberfläche eine flächenhafte, nahezu nichtsperrende Emitterelektrode und auf der gleichen Oberfläche wie die Emitterelektrode flächenhafte Basiselektroden mit einem vorgelagerten nn⁺- bzw. pp+- Übergang angebracht sind. Erfindungsgemäß unterscheidet sich dieser Transistor von den bisher bekannten dadurch, daß die kürzeste Entfernung α zwischen der Schnittlinie des pn-Überganges an der Emitterelektrode und der Schnittlinie des nn⁺- oder pp+-Überganges mit der Oberfläche des Halbleiterkörpers kürzer oder höchstens gleich groß ist wie die kürzeste Entfernung b zwischen den pn-Übergängen an der Emitter- und der Kollektorelektrode und daß diese letztere Entfernung kürzer oder höchstens gleich groß ist wie die kürzeste Entfernung c zwischen dem pn-Übergang an der Kollektorelektrode Transistor mit einem scheibenförmigen
Halbleiterkörper

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs-G.m.b.H., Frankfurt/M. ,Theodor-Stern-Kai 1

Dipl.-Phys. Karl-Heinz Ginsbach, Warstein,
ist als Erfinder genannt worden

und dem nn⁺- oder pp+-Übergang an der Basiselektrode.

Die Transistoren folgen also im allgemeinen Fall der Ungleichung

a < b < c oder a < δ < c',
im Grenzfall aber der Beziehung

a = b = c oder a = b = c'.

Es ist jedoch auch eine Ausführungsform mit der Beziehung

a < b = c oder a < b = c'

nach der Lehre der Erfindung möglich. Dabei ist zu beachten, daß die Beziehungen, die die Größe c' enthalten, dann eintreten, wenn eine projektive Überlappung von Basis- und Kollektorelektrode vorliegt, d. h.

wenn sich die Projektionen ihrer Flächen auf eine der kontaktierten Oberflächen des Halbleiters überlappen.

An Hand der in den Figuren teilweise schematisch

dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Lehre der Erfindung näher erläutert.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Halbleiterkörper bezeichnet, an den die in allen Figuren gleichmäßig mit K₁E B und B' bezeichneten Kollektor-, Emitter- und Basiselektroden angebracht sind.

Die Elektroden, die mit Vorzug die Form einer Kreisscheibe oder Kreisringscheibe aufweisen und deren Elektrodenflächen ebenso wie die zu ihnen gehörigen Übergänge der leichteren Herstellbarkeit und der übersichtlicheren Anordnung wegen eine gemeinsame Rotationsachse haben, sind durch Anlegieren an dem Halbleiterkörper befestigt. An der Basiselektrode wird unter Verwendung überdotierender Lote ein dicht unter der Oberfläche liegender pp+- oder nn+-Übergang 2 ausgebildet, während unter Verwendung umdotierender

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Lote an der Kollektor- bzw. an der Emitterelektrode verhältnismäßig tief im Halbleiterkörper liegende pn-Übergänge 3 und 4 erzeugt werden. Die Basiselektrode B ist kreisringförmig ausgebildet und schließt die Emitterelektrode E ein, die ebenso wie die Kollektorelektrode K die Form einer Kreisscheibe hat.

Zu besonders guten Resultaten gelangt man, wenn die Projektion des pn-Cberganges an der Emitterelektrode auf eine kontaktierte Oberfläche des Halbleiterkörpers, entweder also auf die von der Emitterelektrode kontaktierte, in Fig. 1 obere Halbleiteroberfläche oder die von der Kollektorelektrode kontaktierte, in Fig. 1 untere Halbleiteroberfläche, vollständig innerhalb der Projektion des pn-Überganges an der Kollektorelektrode auf die gleiche Halbleiteroberfläche liegt.

Es kann für besondere Zwecke von Vorteil sein, auch die Emitterelektrode kreisringförmig auszubilden, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, und es führt zu einer weiteren Verbesserung, wenn nach Fig. 3 innerhalb des Emitterkreisringes noch eine weitere, vorzugsweise kreisförmige Basiselektrode B' vorgesehen ist. Dabei ist es günstig, wenn die Fläche des Basiselektrode B' innerhalb des Emitterringes E kleiner ist als die Fläche der Basiselektrode B außerhalb des Emitterringes. Es ist dabei zu beachten, daß hier für das Verhältnis zwischen dem Kollektor und der Basis B' bereits die Beziehung

a < b < c'

in Geltung tritt.

Auch ist, wie in Fig. 4 dargestellt, die Möglichkeit gegeben, die Kollektorelektrode kreisringförmig auszubilden.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem eine projektive Überlappung von Kollektorelektrode und Basiselektrode nicht nur für die Basis B' wie in Fig. 3, sondern auch für den Basisring B dargestellt ist. Mit besonderem Vorteil wird dabei die Fläche der projektiven Überlappung kleiner gehalten als die nicht überlappende Restfläche der Basiselektrode. In Fig. 5 gilt ausschließlich die Beziehung

a < b < c'.

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Jedoch läßt sich an Hand der Fig. 5 erkennen, daß auch der Fall

a < δ = c'

eintreten kann, wenn z. B. die Übergänge an der Basis und am Emitter gleich tief liegen. Wird dennoch die Dicke der Halbleiterscheibe so bemessen, daß h = a wird, dann liegt der Grenzfall

a =b = c'

Claims

Patentansprüche: 55

1. Transistor mit einem scheibenförmigen Halbleiterkörper, bestehend aus drei oder mehreren Zonen aus Halbleitermaterial unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps, die unter Bildung von pn-Übergängen aneinandergrenzen, und auf dessen einer Oberfläche 60 eine flächenhafte, nahezu nichtsperrende Kollektorelektrode, auf der anderen, dazu annähernd planparallelen Oberfläche eine flächenhafte, nahezu nichtsperrende Emitterelektrode und auf der gleichen Oberfläche wie die Emitterelektrode flächenhafte Basiselektroden mit einem vorgelagerten nn⁺- bzw. pp+-Übergang angebracht sind, dadurch gekenn zeichnet, daß die kürzeste Entfernung (α) zwischen der Schnittlinie des pn-Überganges an der Emitterelektrode und der Schnittlinie des nn⁺- bzw. pp+- Überganges mit der Oberfläche des Halbleiterkörpers kürzer oder höchstens gleich groß ist wie die kürzeste Entfernung (b) zwischen den pn-Übergängen an der Emitter- und der Kollektorelektrode und daß diese letztere Entfernung kürzer oder höchstens gleich groß ist wie die kürzeste Entfernung (c) zwischen dem pn-Übergang an der Kollektorelektrode und dem nn⁺- bzw. pp+-Übergang an der Basiselektrode.

2. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechte Projektion des pn-Überganges an der Emitterelektrode auf eine der beiden kontaktierenden Oberflächen des Halbleiterkörpers vollständig innerhalb der senkrechten Projektion des pn-Überganges an der Kollektorelektrode auf die gleiche Oberfläche liegt.

3. Transistor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsflächen an den Elektroden eines gemeinsame Rotationsachse haben.

4. Transistor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der nn+- bzw. pp+-Übergang ringförmig, vorzugsweise kreisringförmig, ausgebildet ist.

5. Transistor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang an der Emitterelektrode ringförmig, vorzugsweise kreisringförmig, ausgebildet ist.

6. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang an der Emitterelektrode einen weiteren, vorzugsweise kreisringförmigen nn+- bzw. pp+-Übergang umschließt.

7. Transistor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang an der Kollektorelektrode ringförmig, vorzugsweise kreisringförmig, ausgebildet ist.

8. Transistor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des nn+- bzw. pp+-Überganges innerhalb des Überganges an der Emitterelektrode kleiner als die Fläche des nn+- bzw. pp⁺- Überganges außerhalb des Überganges an der Emitterelektrode ist.

9. Transistor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei senkrechter Projektion die Fläche der projektiven Überlappung von den Übergängen an der Kollektor- und der Basiselektrode kleiner ist als die nicht überlappende Restfläche des Überganges an der Basiselektrode.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1024640;
französische Patentschriften Nr. 1 103 544, 1 129 770, 424, 1162 015, 1 173 654;
belgische Patentschrift Nr. 531 626.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen