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Vierzonen-Halbleiterbauelement, insbesondere Transistor, zum Schalten
mit einem pnpn-Halbleiterkörper Es ist bekannt, daß Vierzonen-Transistoren zum Schalten
verwendet werden können. In der Literatur sind Einrichtungen dieser Art beispielsweise
in den »Proceedings of the IRE«, September 1956, S. 1174 bis 1.182, diskutiert worden.
Wenn eine Transistorenanordnung verwendet wird, bei der der Gesamtwert a, also die
Stromverstärkung, sich verhältnismäßig schnell von einem niedrigen Wert auf einen
hohen Wert im Betriebsbereich ändert, ergeben sich besonders vorteilhafte Schalteigenschaften.
Es ist auch bekannt, einen Vierzonen-Transistor als Zweikontaktschalter zu verwenden,
bei dem eine Gegenvorspannung an die mittlere Schicht angelegt wird. Wenn an einen
Transistor dieser Bauart eine ansteigende Spannung angelegt wird, tritt ein Spannungsdurchbruch
in Sperrichtung an dem mittleren pn-Übergang auf, und wenn dieser Vorgang
von einem Ansteigen des Wertes a des Transistors begleitet ist, erhält man einen
zweiten stabilen Betriebsbereich. Ein solches Halbleiterbauelement weist betriebsmäßig
im allgemeinen einen Bereich hohen und einen Bereich niedrigen Widerstandes auf.
Bei überschreiten des Sperrspannungsdurchbruches der mittleren Zonen ist es möglich,
anschließend eine Leitung durch das Bauelement bei niedrigerer Spannung zu erhalten.
Die wissenschaftlichen Erklärungen dieses Vorganges sind zwar noch nicht -völlig
unbestritten, jedoch sind die erkennbaren physikalischen Wirkungen wohlbekannt.
Es hat den Anschein, daß der durch ein solches Bauelement fließende Strom gleich
demjenigen Strom ist, der durch den mittleren pn-Übergang fließen würde, wenn die
Gegenspannung wirksam wäre und der Sperrzustand bestände, plus dem Stromanteil durch
die anderen beiden übergänge, die an die mittlere Sperrschicht angeschlossen sind.
Diese Stromanteile sind dem Lawinenverstärkungsfaktor für Löcher und Elektronen
proportional, multipliziert mit den entsprechenden a-Werten der separaten Transistorbereiche.
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Unter Berücksichtigung der beschriebenen, gegenwärtig zur Verfügung
stehenden theoretischen Erkenntnisse ist es möglich, pnpn-Transistoren zu konstruieren
und herzustellen, die als Schalteinrichtungen verwendbar sind. Die Wirkungsweise
von Einrichtungen dieser Art hängt von dem Anwachsen des Wertes a mit dem Strom
ab, und hierdurch wird die Spannungsdifferenz zwischen den »Ein«- und »Aus«-Zuständen
der Einrichtung bestimmt. Das Anwachsen des Wertes a mit dem Strom kann von einer
Reihe verschiedener Erscheinungen abhängen. In diesem Zusammenhang sei die USA.-Patentschrift
2 855 524 »Halbleiter-Schalteinrichtung« (W. Shockley) genannt. In dieser Patentschrift
ist eine Abhandlung über das Problem der Bestimmung des Schaltstromes einer pnpn-Schalteinrichtung
enthalten; weitere Ausführungen zu diesem Problem finden sich in der Literatur in
einem Artikel, der im Jahre 1958 im »Wescon Convention Record«, Bd. 2, Part. 3,
S. 172 bis 174, von J. A. Hoerni und R. N. Noyce veröffentlicht wurde. Obwohl nach
dem Stand der Technik, einschließlich der erwähnten Schriftstellen, bereits verschiedene
Vorschläge für die Konstruktion von pnpn-Schalteinrichtungen vorliegen, bestehen
auch heute noch wesentliche Schwierigkeiten auf diesem Gebiet. Eine praktisch verwendbare
Schalteinrichtung muß eine konstante und vorbestimmte Betriebscharakteristik haben,
und vor allem ist der Schaltstrom bei Einrichtungen dieser Art von besonderer Bedeutung.
Eingehende Untersuchungen und theoretische Überlegungen haben gezeigt, daß besondere
Schwierigkeiten bei der Einhaltung der gewünschten, unveränderlichen Schaltströme
vorliegen. Dies ist zum Teil auf die Tatsache zurückzuführen, daß der Transistorstrom,
bei dem die Umschaltung erfolgt, von kaum kontrollierbaren Parametern der Einrichtung
abhängig ist, insbesondere von der Lebensdauer der Minoritätsträger. Auch hängt
die Spannung, bei der der Strom im Umschaltpunkt ansteigt, teilweise von den Oberflächenleckströmen
über die Transistorschicht und nicht allein von den Materialeigenschaften und Abmessungen
der Einrichtung
ab. Es hat sich daher als sehr schwierig erwiesen,
eine praktisch verwendbare Schalteinrichtung zu konstruieren und herzustellen, bei
der der Schaltstrom genau vorherbestimmbar ist. Auch war es bisher nicht möglich,
Schalteinrichtungen dieser Art zu konstruieren und herzustellen, bei denen die Schaltspannungen
zeitlich unveränderlich sind und welche auch unempfindlich gegen Unsauberkeit der
Oberfläche sind. Es ist in der Transistortechnik bekannt, daß Voraussagen hinsichtlich
der Oberflächenerscheinungen verhältnismäßig schwer gegeben werden können und daß
daher alle Wirkungen, die zu einem wesentlichen Teil von Erscheinungen der erwähnten
Art abhängen, dementsprechend in unerwünschter Weise veränderlich sind, und zwar
derart, daß genaue Voraussagen nur schwer möglich sind. Insbesondere hat das Problem
der Unsauberkeit der Oberfläche von Transistoren die Fachwelt lange Zeit beschäftigt,
und trotz eingehender Untersuchungen dieses Problems und einer erheblichen Herabsetzung
des, Umfanges der Oberflächenunsauberkeiten sind auch jetzt noch Voraussagen über
Oberflächenleitung nur schwer möglich, und die Oberflächenleitung ist während der
Lebensdauer des Transistors veränderlich. Aus diesem Grunde läßt es sich nicht vermeiden,
daß Schaltvorgänge, die wesentlich von der Oberflächenleitung abhängen, unstabil
sind, und sie entziehen sich der genauen Kontrolle, die die elektronische Anwendung
erfordert.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Vierzonen-Transistor, der für
Schaltvorgänge besonders geeignet ist und dessen Schaltstrom von hinreichend kontrollierbaren
Konstruktionsmerkmalen oder Parametern der Einrichtung abhängig ist, so daß er praktisch
unempfindlich gegen Änderungen der Oberflächenbeschaffenheit ist. Die Erfindung
ermöglicht daher den Bau von Transistoren für genaue, gleichbleib--nde Schaltvorgänge.
Dabei ist berücksichtigt, daß der Stromanteil, der in Sperrichtung durch die mittlere
Schicht der Einrichtung während des »Aus«-Zustandes fließt und der an der äußeren
Schicht der Einrichtung gesammelt wird, auf ein Minimum herabgesetzt wird. Für den
Fall, daß keine Steuerung über eine dritte Zone der Einrichtung erforderlich ist,
ermöglicht die Erfindung, daß nur eine begrenzte Stromleitung in Sperrichtung durch
die Einrichtung während des »Aus«-Zustandes der Schalteinrichtung in gleicher Weise
wie bei einer einfachen Diode mit Gegenvorspannung vorhanden ist. Eine Vorspannung
der äußeren Schichten der Einrichtung in Durchlaßrichtung wird allein dadurch erreicht,
daß der Strom durch den Massen- oder Schichtwiderstand der Transistorbereiche der
Einrichtung fließt. Es ist dementsprechend möglich, die Abmessungen der mittleren
Transistorbereiche und deren Widerstand so, auszulegen, daß sich ein hinreichend
starker Schaltstrom einstellt, so daß Oberf(ächenleckströme im Vergleich dazu unbedeutend
sind. Dies wird durch eine neuartige Transistorbauart erreicht. Es ist dabei eine
elektrische Kurzschließung bestimmter Transistorschichten vorgesehen, um die erwähnten
Bedingungen herzustellen. Außerdem ist vorgesehen, daß der kurzschließende Kontakt
so ausgebildet ist, daß die Oberflächenleckströme durch einen wesentlich kleineren
Widerstand fließen, so daß der Spannungsabfall über diesem Widerstand sehr gering
wird und die unerwünschte Wirkung solcher Leckströme zusätzlich begrenzt wird. Wie
bereits erwähnt, sind Vierzonen-Transistoren an sich bekannt, und diese können für
Schaltzwecke derart verwendet werden, daß sie zwei verschiedene Impedanzzustände
einnehmen, beispielsweise einen Bereich hohen und einen Bereich niedrigen Widerstandes.
Auch sind Vierzonen-Transistoren als pnin- oder pnV-cn-Transistoren bekannt, die
beispielsweise in Schaltungen zur Schwingungserzeugung verwendet werden können.
Transistoren dieser Art haben jedoch den erwähnten Nachteil, daß die einzelnen Stücke
in ihren Eigenschaften häufig nicht genau übereinstimmen und sie keine konstante
und genau vorherbestimmbare Betriebscharakteristik haben, insbesondere im Hinblick
auf den Schaltstrom bei Einrichtungen dieser Art. Auch sind npn- oder pnp-Transistoren
bekannt, bei denen die Aufgabe gestellt ist, ohmsche Kontakte an der dünnen mittleren
Zone eines solchen Transistors auszubilden, beispielsweise als Goldkontakte, oder
eine Steuerung der Lage und Form von pn-übergängen in einem Halbleiterkörper dieser
Art zu ermöglichen, so daß sich engbenachbarte pn-übergänge ergeben, die eine Zwischenzone
einer bestimmten Leitfähigkeitsart in einem Körper mit der entgegengesetzten Leitfähigkeit
bilden. Bei keinem der Transistoren der erwähnten Art ist jedoch vorgesehen, wie
es die nachfolgend noch näher zu beschreibende Lehre der Erfindung ist, irgendwelche
pn-übergänge durch ohmsche Kontaktelektroden, die sich über diesen übergang erstrecken,
kurzzuschließen.
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Die Erfindung bezweckt demgegenüber, einen Vierzonen-Transistor zu
schaffen, welcher genau kontrollierte Schalteigenschaften hat. Ferner bezweckt die
Erfindung, daß Schalteinrichtungen dieser Art eine genau vorherbestimmbare und konstante
Schaltspannung haben. Auch ist bezweckt, daß bei Schalteinrichtungen dieser Art
der Schaltpunkt durch genau kontrollierbare Konstruktionsmerkmale der Einrichtung
festgelegt werden kann. Ferner bezweckt die Erfindung, eine Schalteinrichtung der
erwähnten Art zu schaffen, welche bei konstanten und genau vorherbestimmbaren Eigenschaften
elektrische Steuereinrichtungen zur Änderung des Umschaltpunktes aufweist.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Vierzonen-Halbleiterbauelement,
insbesondere Transistor, zum Schalten mit einem pnpn-Halbleiterkörper, der wenigstens.
zwei ohmsche Kontaktelektroden an verschiedenen Zonen aufweist.
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Ein solches Halbleiterbauelement ist erfindungsgemäß so ausgebildet,
daß die erste Kontaktelektrode auf einer der äußeren Zonen oder auf einer der äußeren
Zonen und der benachbarten Zone entgegengesetzten Leitungstyps und die zweite Kontaktelektrode
auf der anderen äußeren Zone und der benachbarten Zone entgegengesetzten Leitungstyps
so angebracht ist, daß wenigstens eine der Kontaktelektroden den zwischen benachbarten
Zonen liegenden pn-Übergang kurzschließt.
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Vorzugsweise ist dabei eine der äußeren Zonen in die benachbarte Zone
entgegengesetzten Leitungstyps derart eingesetzt, daß sie mit dieser eine im wesentlichen
ebene Fläche bildet, wobei die zweite Kontaktelektrode unter Kurzschließung des
pn-überganges mit den beiden Zonen in der ebenen Fläche in Verbindung steht.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
vorgesehen, daß jede der äußeren
Zonen in die entsprechende benachbarte
Zone derart eingesetzt ist, daß zwei im wesentlichen ebene Flächen auf entgegengesetzten
Seiten des Transistors gebildet sind, wobei die pn-Übergänge sich bis zu den Flächen
erstrecken. Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, daß die Kontaktelektroden
jede der beiden Flächen derart bedecken, daß sie die pn-Übergänge kurzschließen,
so daß eine Stromleitung in Flußrichtung über eine entgegengesetzt gerichtete Endschicht
nur infolge des inneren Spannungsabfalles auftreten kann, der durch den Stromfluß
durch die der äußeren Zone benachbarte Zone bedingt ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine dritte
ohmsche Kontaktelektrode vorgesehen, welche mit einer Zone elektrisch in Verbindung
steht, mit der keine der erwähnten Kontaktelektroden verbunden ist, derart, daß
eine Steuerspannung an die dritte Kontaktelektrode angelegt werden kann, welche
den Wert des Spannungsdurchbruches der mittleren Schicht ändert. Auch kann wenigstens
eine der äußeren Zonen eine Mehrzahl räumlich voneinander getrennter Zonen gleichen
Leitungstyps aufweisen, welche in die benachbarte Zone entgegengesetzten Leitungstyps
derart eingesetzt sind, daß sie mit dieser eine gemeinsame Fläche bilden, wobei
die pn-Übergänge, die die erwähnten Zonen umgeben, sich bis zu der gemeinsamen Fläche
erstrecken und die Kontaktelektroden in der Fläche auf den Übergängen aufliegen.
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Durch diese vorgesehenen Maßnahmen, um bei Transistoren der erwähnten
Art wenigstens einen pn-Übergang kurzzuschließen, werden erhebliche technische Vorteile
erreicht. Wie erwähnt, hängen die Schalteigenschaften der bekannten Transistoren
dieser Art zu einem sehr wesentlichen Teil von den Oberflächeneigenschaften, insbesondere
der Oberflächenleitfähigkeit, ab. Die elektrische Leitfähigkeit der Oberfläche von
Halbleitern kann nicht mit der erforderlichen Genauigkeit gesteuert und beeinflußt
werden, so daß die bekannten pnpn-Transistorschalter in vielen Fällen unberechenbare
Betriebseigenschaften haben und der Punkt der Umschaltung bei scheinbar identisch
aufgebauten Transistoren durchaus verschieden ist. Hinzu kommt, daß sich durch den
Betrieb des Transistors die Oberflächeneigenschaften in verschiedenartiger Weise
ändern, so daß die Abhängigkeit von der Oberflächenleitfähigkeit in praktisch nicht
vorherzubestimmender Weise die Betriebseigenschaften beeinflußt. Die Erfindung ermöglicht
demgegenüber, Transistoren herzustellen, die in bezug auf ihre Schalteigenschaften
vollständig von den Leitfähigkeitsverhältnissen innerhalb des Transistorkörpers
abhängen, so daß man erheblich genauere Betriebseigenschaften erhält, die sich auch
mit dem Alter des Transistors nicht ändern.
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Andere Weiterbildungen, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an
Hand der Zeichnung näher erläutert: Fig.l zeigt im wesentlichen schematisch einen
Schnitt durch eine Schalteinrichtung gemäß der Erfindung, bei der äußere Anschlüsse
und Einrichtungen vereinfacht dargestellt sind; Fig.2 zeigt im wesentlichen schematisch
einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß aufgebauten
Schalteinrichtung; Fig. 3 zeigt im Diagramm das Strom-Spannungs-Verhalten der in
den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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Die Schalteinrichtung gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen
aus einem Transistor, welcher vier Halbleiterbereiche oder -zonen abwechselnder
Polarität und hoher Stromverstärkung aufweist. Ein solcher Transistor wird im allgemeinen
als pnpn-Transistor bezeichnet. Dabei wird im vorliegenden Fall davon ausgegangen,
daß der Transistoraufbau vorzugsweise durch Diffusionsverfahren hergestellt ist,
wie sie in der Transistortechnik bekannt sind. Hierbei werden bestimmte Verunreinigungen
oder Dotierungen unter entsprechender Kontrolle in einen Halbleiterkörper, insbesondere
eine Halbleiterplatte, eindiffundiert, um die erwünschten Transistorschichten zu
erzeugen. Dabei werden die Anschlußzonen des Transistors sehr klein ausgebildet,
um die erwünschten Hochfrequenzeigenschaften zu erhalten. Diese Anschl'ußzonen des
Transistors werden vorzugsweise in größere Zonen eindiffundiert, so daß sich eine
gemeinsame äußere Transistorfläche ergibt, in der Teile beider Zonen vorhanden sind.
Erfindungsgemäß sind dabei ohmsche Kontakte an den Anschlußflächen des Transistorkörpers
vorgesehen, welche mehr als eine Transistorzone bedecken. Auf diese Weise ergibt
sich eine elektrische Kurzschließung wenigstens eines Transistorüberganges auf einer
Seite oder Fläche. Durch Anschluß geeigneter äußerer Stromkreise an den pnpn-Transistor
erhält man dabei sehr vorteilhafte Schaltmöglichkeiten. Bei einem Zweikontaktschalter
schließen dabei die elektrischen Kontakte auf den gegenüberliegenden Seiten des
Transistoraufbaues die Transistorschichten zwischen den beiden Transistorzonen an
den jeweiligen Enden den Transistor kurz. In diesem Fall arbeitet der Transistor
während des »Aus«-Zustandes im wesentlichen wie eine gewöhnliche Halbleiterdiode
mit Gegenvorspannung. Eine Vorspannung in Durchlaßrichtung wird bei den kurzgeschlossenen
Transistorschichten durch den Spannungsabfall erreicht, der sich in den Transistorzonen
bei der nicht kurzgeschlossenen Schicht einstellt, so daß man dann eine vollständige
Leitung durch den pnpn-Transistor erhält, die fast ausschließlich von dem Strom
durch den Massewiderstand der Transistorzonen abhängig ist. Auf diese Weise ist
es möglich, den Einfluß des Oberflächenleckstromes auf ein Minimum herabzusetzen,
so daß der Schaltpunkt eines derart ausgebildeten Transistors von bekannten und
leicht zu kontrollierenden Konstruktionsbedingungen des Transistoraufbaues abhängt
und dementsprechend vorher bestimmbar ist.
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In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Halbleiterelementes
gemäß der Erfindung dargestellt. Diese Figur zeigt einen pnpn-Transistor 11, der
als Zweikontakt-Umschalteinrichtung ausgebildet ist. Der dargestellte Transistor
11 kann z. B. in bekannter Weise durch Diffusion hergestellt sein, wobei bestimmte
Verunreinigungen bei kontrollierten erhöhten Temperaturen in einen Einkristall-Siliziumkörper
eindiffundiert werden. Da die Technik der Eindiffundierung von Verunreinigungen
in Halbleitermaterial, z. B. in Silizium, in keinem unmittelbaren Zusammenhang mit
der Erfindung steht, werden Einzelheiten in diesem Zusammenhang nicht erwähnt.
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In dem in Fig. 1 dargestellten pnpn-Transistor sind zwei Zonen
12 und 13 entgegengesetzter Polarität oder entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps
vorhanden.
Diese Halbleiterzonen entgegengesetzter Polarität sind
durch eine Übergangsschicht 14 getrennt, welche die bekannten Eigenschaften normaler
Transistorschichten hat. Im oberen Teil der oberen Zone oder dem oberen Bereich
12 sind ein oder mehrere verhältnismäßig kleine Transistorbereiche 16 ausgebildet,
die beispielsweise ebenfalls durch kontrollierte Diffusion bestimmter Verunreinigungen
hergestellt sein können. Diese Zonen 16 bilden zusammen mit der sie umgebenden Transistorzone
12 Zwischenübergangsschichten 17 üblicher Art. Die Transistorzonen 16 und 12 haben
eine gemeinsame Oberfläche. Vorzugsweise sind die oberen Transistorzonen 16 so in
dem Bereich 12 angeordnet, daß der Bereich 12 die Zonen 16 in der gemeinsamen Oberfläche
vollständig umgibt; im allgemeinen sind die oberen Transistorzonen 16 als Punkte
von sehr kleinem Radius ausgebildet. Der untere Teil des Transistors kann in gleicher
Weise wie der obere Teil ausgebildet sein, wobei ein oder mehrere kleine Transistorbereiche
oder Zonen 18 in der unteren Fläche der Transistorzone 13 durch Eindiffundierung
einer bestimmten Verunreinigung ausgebildet sind. Diese Transistorzonen 18 haben
ebenfalls vorzugsweise sehr geringe Abmessungen, und sie sind derart in den Transistorbereich
13 eindiffundiert, daß eine gemeinsame Oberfläche des Transistors gebildet ist.
Die Transistorzonen 18 enthalten ebenfalls eine solche Verunreinigung, daß sie gegenüber
dem Material der Zone 13 eine entgegengesetzte Polarität besitzen, so daß sich Übergangsschichten
19 zwischen diesen Zonen ergeben. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die dargestellte
Transistoranordnung insofern symmetrisch, als die beiden Zonen 12 und 13 die gleichen
räumlichen Abmessungen haben, und sie besitzen darüber hinaus auch beide an den
Außenflächen in gleicher Weise eindiffundierte Zonen, die die entgegengesetzte Polarität
haben. Die Transistorzone oder der Bereich 12 kann beispielsweise aus Halbleitersilizium
bestehen, in dem eine Verunreinigung eindiffundiert ist, welche die Ausbildung einer
n-Halbleiterzone bewirkt. Die kleinen Transistorzonen 16 sind dann aus p-Halbleitermaterial
aufgebaut, und die Zone 13 besteht ebenfalls aus p-Halbleitermaterial, wobei die
eindiffundierten Zonen 18 n-Halbleiterbereiche bilden. Der beschriebene Transistor
stellt also einen pnpn-Transistor von praktisch symmetrischem räumlichem Aufbau
dar.
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Bei pnpn-Transistoren für Schalteinrichtungen ist es üblich, daß elektrische
Kontakte nur an den äußeren oder Anschlußzonen des Transistors angebracht werden,
während die inneren Kontaktzonen elektrisch nicht scharf definiert sind. Zur Erklärung
der Wirkungsweise derartiger Vierzonentrarlsistoren sind verschiedene Theorien entwickelt
worden. Die vorliegende Ausführungsform ist jedoch im wesentlichen für andersartige
elektrische Schaltungen vorgesehen und ausgebildet, so daß die erwähnten Theorien
hierauf nur zum Teil anwendbar sind.
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Der in Fig. 1 dargestellte Transistor weist einen oberen ohmschen
Kontakt 21 auf, der aus leitfähigem Metall besteht und durch Plattierung oder in
anderer geeigneter Weise auf die gemeinsame Oberfläche des Transistors einschließlich
der Teile der n-Zone 12 und der eindiffundierten p -Zonen 16 aufgetragen ist. Dieser
ohmsche Kontakt 21 ist daher elektrisch und nicht gleichrichtend mit den Transistorzonen
12 und 16 verbunden, so daß er die Transistorschichten 17 zwischen diesen Zonen
kurzschließt. Obwohl ein elektrisches Kurzschließen von Transistorzonen bei der
Herstellung von Einrichtungen dieser Art normalerweise äußerst unerwünscht ist,
werden im vorliegenden Fall hierdurch besondere Vorteile erreicht, wie nachstehend
noch beschrieben wird. Auf der unteren Fläche des in Fig. 1 dargestellten Transistors
11 befindet sich ein zweiter ohmscher Kontakt 22, der ebenfalls aus elektrisch leitendem
Metall besteht und mit der unteren Fläche des Transistors so verbunden ist, d'aß
keine Gleichrichterwirkung auftritt. Diese Kontakt- oder Metallschicht 22 ist z.
B. durch Aufdampfen oder andere geeignete Verfahren aufgebracht, so d'aß sie elektrisch
leitend mit der ganzen unteren Fläche des Transistors in Verbindung steht und sich
auf diese Weise ein elektrischer Kontakt sowohl zu der Transistorzone 13 als auch
zu den eindiffundierten Transistorzonen 18 ergibt. Der untere ohmsche Kontakt schließt
dann die Transistorschichten 19 zwischen den Transistorzonen 13 und 18 kurz. Elektrische
Anschlüsse 23 und 24 sind in üblicher Weise mit den ohmschen Kontakten 21 bzw. 22
verbunden, so daß sie Verbindungen des Transistors zu dem äußeren Kreis darstellen.
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Zur Vervollständigung ist in Fig. 1 ein einfacher Stromkreis dargestellt,
der mit dem Transistor zusammenwirkt. Ein solcher Stromkreis kann eine Stromquelle
26 enthalten, die als einfache Batterie dargestellt ist, welche durch Verbindungsleitungen
27 und 28 mit dem Transistor verbunden ist. Die Leitungen 27 und'
28 können an den Transistor angeschlossen oder konstruktiv als Fortsätze
der Transistoranschlüsse 23 und 24 ausgebildet sein. Die durch den Transistor gebildete
Schalteinrichtung tritt in Tätigkeit, wenn man eine Spannung anlegt, und die Schaltwirkung
des erfindungsgemäß ausgebildeten Transistors wird durch Änderung der angelegten
Spannung ausgelöst. Es kann daher beispielsweise in dem Außenkreis des Transistors
eine zusätzliche, veränderbare Spannungsquelle vorgesehen sein, oder man kann zur
Vereinfachung der Darstellung die Batterie 26 als Spannungsquelle mit veränderbarem
Ausgang betrachten. Im vorliegenden Fall ist daher die Batterie 26 mit einem schräggestellten
Pfeil versehen, um zu zeigen, daß sie eine veränderbare Ausgangsspannung liefern
kann. Bei bestimmten vorgegebenen Spannungen bietet nun der beschriebene Transistor
dem Stromfluß einen sehr hohen Widerstand, und diese hohe Widerstandscharakteristik
bleibt über einen wesentlichen Teil des Spannungsbereiches erhalten. Wenn nun die
an den Transistor angelegte Spannung auf einen bestimmten Wert erhöht wird, tritt
die Umschaltung im Transistor ein, und die Impedanz sinkt auf einen verhältnismäßig
niedrigen Wert. Dieser niedrige Wert der Impedanz der Schalteinrichtung im »Ein«-Zustand
bleibt erhalten, auch wenn die angelegte Spannung anschließend unter die Schaltspannung
herabgesetzt wird. Die Umschaltwirkung des Transistors kann in einer großen Zahl
von Stromkreisen angewendet werden, um schnelle und genau kontrollierte Umschaltungen
von Strömen vorzunehmen; in diesem Zusamenhang ist in. Fig. 1 ein Belastungswiderstand
29 dargestellt, der mit der an die Transistor-Umschalteinrichtung 11 angelegten
Spannungsquelle 26 in Reihe geschaltet ist.
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Es sei nun die Wirkungsweise des Transistors eingehender beschrieben.
Wie bereits erwähnt, sind die
Transistorbereiche oder Zonen 12 und
16 durch den ohmschen Kontakt 21, welcher die Transistorschichten 17 zwischen diesen
Zonen kurzschließt, elektrisch miteinander verbunden. In gleicher Weise sind die
Transistorbereiche oder Zonen 13 und 18 auf der gegenüberliegenden Seite des Transistors
durch den ohmschen Kontakt 22, der ebenfalls die Transistorschichten 19 zwischen
diesen Zonen kurzschließt, elektrisch miteinander verbunden. In vereinfachter Betrachtungsweise
besteht also eine elektrische Verbindung von der Spannungsquelle 26 über die ohmschen
Kontakte 21 und 22, welche lediglich durch die dazwischenliegenden Transistorzonen
12 und 13 voneinander getrennt sind. Bei verhältnismäßig niedrigen angelegten Spannungen
arbeitet der Transistor daher als Halbleiterdiode, wobei die Spannung in einer solchen
Polarität angelegt ist, daß die Transistorschicht 14 zwischen diesen Diodenzonen
in Gegenspannung liegt. Wenn nun die Transistorzonen von oben nach unten aus pnpn-Halbleitermaterial
bestehen, besteht die Zone 12 aus n-Material und die Zone 13 aus p-Material, so
daß eine Gegenspannung bei der Transistorschicht 14 zwischen den Zonen vorhancaen
ist, wenn der ohmsche Kontakt 21 auf positivem Potential gegenüber dem ohmschen
Kontakt 22 liegt. Wie aus der Halbleiter-Technik bekannt ist, bietet eine in Gegenspannung
liegende Halbleiterdiode eine relativ hohe Impedanz gegenüber dem Stromfuß, und
zwar über einen verhältnismäßig weiten Spannungsbereich. Dieser Zustand stellt den
»Aus«-Zustand der Schalteinrichtung dar, und er ist über einen verhältnismäßig weiten
Betriebsbereich vorhanden. Wenn nun eine bestimmte höhere Spannung an den Transistor
11 angelegt wird, erfolgt in der mittleren Transistorschicht 14 ein Durchbruch,
und es tritt an dieser Schicht eine Stromleitung in Sperrichtung auf. Dieser Gegenstrom
fließt innerhalb des Transistors von einem der ohmschen Kontakte unmittelbar durch
die mittleren Transistorzonen 12 und 13 zu dem anderen ohmschen Kontakt, ohne durch
die äußeren Zonen 16 und 18 zu fließen. Ein solcher Stromfuß bewirkt ein Abfließen
von Minoritätsträgern in den inneren Transistorzonen. Außerdem gelangt der Stromftuß
unter die äußeren Transistorzonen 16 und 18 und bewirkt dabei einen Spannungsabfall
durch den Stromfluß durch den Innen- oder Messewiderstand des Halbleitermaterials
der Zonen 12 und 13. Diese Spannung tritt als Vorspannung an den Transistorschichten
17 und 19 auf, und zwar als Spannung in Flußrichtung. Infolgedessen erfolgt nun
eine Leitung bei den äußeren Transistorschichten 17 und 19, so daß in allen Transistorzonen
die Leitfähigkeit hergestellt ist. Da die Vorspannung der äußeren Transistorschichten
17 und 19 in Flußrichtung durch den Stromfluß durch den Schicht- oder Messewiderstand
der Transistorzonen 12 und 13 verursacht ist, kann man durch geeignete Bemessung
der Widerstände in diesen Zonen 12 und 13 denjenigen Punkt bestimmen, in dem die
Außenschichten 17 und 19 eine Vorspannung in Flußrichtung erhalten. Der Widerstand
der Transistorzonen 12 und 13 kann unter Anwendung der Erkenntnisse, der Transistortechnik
hinreichend kontrolliert und genau bestimmt werden. Dementsprechend ist auch der
Punkt, in dem eine hohe Stromleitung durch jede der Zonen des Transistors eintritt,
in gleicher Weise kontrollierbar und genau bestimmbar. Der Wert a oder die Stromverstärkung
des gesamten Transistors ist verhältnismäßig hoch, insbesondere im Gegensatz zu
der Stromverstärkung der unter Gegenspannung liegenden Diode., welche durch die
Transistorzonen 12 und 13 gebildet ist. Wenn dann eine Leitung durch die Transistorschichten
17 und 19 erfolgt, sobald diese Schichten in Flußrichtung vorgespannt werden, ergibt
sich nur noch eine verhältnismäßig geringe Impedanz gegenüber einem Stromfluß durch
den Transistor. Die angelegte Spannung kann dann erheblich herabgesetzt werden,
ohne daß der Stromfluß herabgesetzt wird. Es wird im Gegenteil selbst .eine beträchtliche
Herabsetzung des Wertes der angelegten Spannung keine Herabsetzung des durch den
Transistor fließenden Stromes bewirken. Bei diesem Zustand niedriger Impedanz oder
dem »Ein<;-Zustand des Transistors ist der durch den Kreis mit dem Transistor
fließende Strom im wesentlichen nur durch den Wert des Belastungswiderstandes 29
begrenzt.
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Die Wirkungsweiso des Transistors gemäß der Erfindung ist in Fig.
3 im Diagramm dargestellt, in dem der Linienzug X eine typische Strom-Spannungs-Kutve
des beschriebenen Transistors zeigt. Der Teil der Kurve zwischen den Punkten
A und B stellt den »Aus«-Zustand des Transistors dar; eine erhebliche
Erhöhung der Spannung bewirkt lediglich eine geringe Änderung des durch den Transistor
fließenden Stromes. Ein Zusammenbruch der Gegenspannung der Transistorschicht 14
tritt im wesentlichen im Punkt B der in Fig. 3 dargestellten Kurve auf, und der
Teil der Kurve zwischen den Punkten B und C zeigt das anschließende Anwachsen des
Stromes bei nur geringfügig erhöhter Spannung, wie es der Fall ist, bevor die Transistorschichten
17 und 19 eine Vorspannung in Flußrichtung erhalten. Der zwischen den Punkten
B und C liegende Teil der Kurve X zeigt die Gegenrichtungsleitung
durch die Transistorzonen 12 und 13 im Anschluß an den Durchschlag bei der zwischen
diesen Zonen liegenden Schicht 14. Im Punkt C der Kurve X fließt dann ein ausreichend
starker Strom durch den Transistor, z. B. in dem Bereich oder der Zone 12, und es
tritt an dem Widerstand dieser Zone ein Spannungsabfall auf, welcher so hoch ist,
daß die Transistorschichten 17 zwischen den Zonen 12 und 16 eine Vorspannung in
Flußrichtung erhalten. In ähnlicher Weise erhält die Transistorschicht 19 im Punkt
C durch den gleichen Strom, der durch die Transistorzone 13 fließt, eine Vorspannung
in Flußrichtung, so daß nun ein Stromfluß in Flußrichtung durch die Transistorschicht
19 zwischen den Transistorzonen 13 und 18 auftritt. Da die Stromausbeute oder der
Wert a des Vierzonen-Transistors als sehr hoch angesetzt werden kann, bewirkt ein
Stromfluß in Flußrichtung durch die Transistorschichten 17 und 19 und durch die
Schicht 14, bei der die Gegenspannung in diesem Punkt zusammengebrochen ist, so
daß ein beträchtlicher Stromfluß in Gegenrichtung möglich ist, eine sehr erhebliche
Herabsetzung der Gesamtimpedanz des Transistors. Dieser Zustand ist in Fig.3 durch
den Teil der Kurve X dargestellt, der zwischen den Punkten C und D liegt, und es
ist aus der Kurve erkennbar, daß die Spannung fast schlagartig absinkt. Bei anschließendem
Aufrechterhalten einer verhältnismäßig niedrigen Spannung über dem Transistor bleibt
der Strom, der etwa entsprechend dem Punkt D der Kurve X durch den Transistor fließt,
weiterhin aufrechterhalten. Ein weiteres Ansteigen der angelegten Spannung ergibt
ein proportionales Anwachsen des
Stromes über diesen Punkt hinaus,
wie in Fig. 3 dargestellt ist.
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Der Transistor ist unter Berücksichtigung der beschriebenen Wirkungsweise
für viele elektrische und elektronische Schaltungen als Umschalteinrichtung verwendbar.
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Bei der Anwendung des Transistors gemäß der Erfindung wird im allgemeinen
zusätzlich zu einer Spannungsquelle für eine verhältnismäßig gleichbleibende Vorspannung
eine Quelle für Spannungsimpulse in den Stromkreis eingeschaltet sein, welche die
Umschaltspannung für den Transistor liefert. Durch die Umschaltimpulse wird dieser
dann in denjenigen Punkt der Betriebskurve versetzt, in dem der Spannungszusammenbruch
in der mittleren Transistorschicht 14 eintritt, wobei eine in gleicher Weise an
den Transistorschichten 17 und 19 auftretende Vorspannung in Flußrichtung durch
den Strom erzeugt wird, welcher durch die mittleren Transistorzonen 12 und 13 fließt.
Wenn ein solcher Span-:ungspuls für eine sehr kurze Zeit angelegt wird, reicht dies
bereits aus, um den Transistor von dem »Aus«-Zustand in den »Ein«-Zustand zu versetzen,
und wenn die angelegte gleichbleibende Vorspannung einen entsprechenden Wert hat,
:erfolgt dann ein kontinuierlicher Stromfluß durch die Umschalteinrichtung. Der
Transistor kann anschließend in den »Aus«-Zustand zurückversetzt werden, indem die
angelegte Vorspannung abgeschaltet wird, welche den Transistor in dem Zustand der
geringen Impedanz hält, und zwar entweder durch einfache Abschaltung der angelegten
Vorspannung oder aber durch Anlegen eines Gegenspannungsimpulses, der die anliegende
Spannung für einen bestimmten Augenblick aufhebt. Wenn der Transistor gemäß der
Erfindung vorzugsweise im Diffusionsverfahren hergestellt ist, kann ein sehr schnelles
Ansprechen erreicht werden. In diesem Zusammenhang ist es von besonderer Bedeutung,
daß die Transistorzonen möglichst geringe Abmessungen haben. Wenn die Außentransistorzonen
auf Größenordnungen von Mikron begrenzt sind und ebepfalls die Abstände zwischen
der mittleren Transistorschicht 14 und d, -i-- anderen Transistorschichten
17 und 1 e in der gleichen Größenordnung liegen, ergeben sich besonders vorteilhafte
Anwendungsmöglichkeiten auf dem Hochfrequenzgebiet. Wenn ferner die äußeren Transistorzonen
von der entsprechenden inneren Transistorzone in der dargestellten Weise umschlossen
sind, so daß sie eine gemeinsame Oberfläche bilden, welche an jedem Ende des Transistors
wenigstens zwei Zonen enthält, bewirkt dies in vorteilhafter Weise, daß Oberflächenleckströme
auf ein Minimum herabgesetzt werden. Bei der beschriebenen Anordnung ergibt sich
ein vorteilhafter Austrittsweg für Minoritätsträger in den mittleren Transistorzonen
12 und 13, so daß die Vorherbestimmbarkeit des Umschaltvorganges erheblich verbessert
wird. Auch wird die Abhängigkeit von Oberflächenleckströmen, die bei den bisher
bekannten Einrichtungen dieser Art besonders störend in Erscheinung trat, fast vollständig
beseitigt. Zusammen mit der erwähnten vorteilhaften Herabsetzung der Wirkung von
Ob@erfächenleckströmen ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, daß der Stromfluß,
bei dem eine Vorspannung der äußeren Transistorschichten 17
und 19 erfolgt,
genau vorherbestimmt werden kann. Diese Vorspannung hängt fast ausschließlich von
dem Strom ab, der durch den Massewiderstand der mittleren Transistorzonen fließt.
Dementsprechend kann de:.- Widerstand dieser Zonen auf einen solchen Wert
1-erabgasetzt werden, daß ein verhältnismäßig starker Stremliuß durch diese Zonen
erforderlich ist, um denjenigen Spannungsabfall zu erzeugen, welcher erforderlich
ist. um .eine Vorspannung in Flußrichtung an den äußeren Transistorschichten zu
erhalten. Auf diese Weise erhält der innere- Strom einen so hohen Wert, daß der
Oberflächenleckstrom demgegenüber kenne Bedeutung mehr hat. Für die Einhaltung des
Schaltpunktes des Transistors sind dann praktisch nur die inneren Ströme von Bedeutung.
Auf diese Weise sind die erwähnten Schwierigkeiten, die sich bisher durch Leckströme
ergaben, vollständig behoben. Dies ist von besonderer Bedeutung, da der Einfluß
der Leckströme kaum vorherbestimmt werden kann und sich außerdem mit der Lebensdauer
des Transistors, der Oberflächenbeschaffenheit, Oberflächenverschmutzungen usw.
ändert. Die dargestellte und beschriebene Anwendung einer Mehrzahl äußerer Transistorzonen
ist ebenfalls vorteilhaft, weil auf diese Weise eine zusätzliche Herabsetzung der
Wirkung der Oberflächenleckströme möglich ist. Es ist jedoch nicht in allen Fällen
erforderlich, mehrere äußere Transistorzonen vorzusehen.
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Bestimmte Anwendungen auf dem Schaltungsgebiet erfordern Steuereinrichtungen
besonderer Art, wobei vorzugsweise Dreikontaktumschalter verwendet werden. Obwohl
die beschriebene Zweikontakt-pnpn-Transistoranordnung in der Anwendung als Umschalteinrichtung
besondere Vorteile bietet und insbesondere die Nachteile von Umschalteinrichtungen
der bisher bekannten Art weitgehend vermeidet, kann der erfindungsgemäß vorgesehene
Transistor auch derart abgeändert werden, daß für bestimmte Anwendungsfälle die
Darstellung eines Dreikontakt-Umschalters möglich ist. Eins entsprechende Einrichtung
ist in Fig. 2 dargestellt, welche einen Transistor 41 zeigt, der aus Einkristall-Halbleitermaterial,
z. B. Silizium, besteht. Der Transistor 41 enthält vier Zonen verschiedener Leitfähigkeit,
die durch bekannte Herstellungsverfahren erzeugt werden können, z. B. durch Diffusionsverfahren.
Die Transistoranordnung enthält zwei mittlere Zonen 42 und 43, zwischen
denen einer Übergangsschicht 44 liegt. Ähnlich wie bei der bereits beschriebenen
Ausführungsform der Erfindung sind ein oder zwei verhältnismäßig kleine Transistorzonen
46 auf der oberen Fläche der Zone 42 angeordnet, und sie sind von dieser durch Übergangsschichten
47 getrennt, wobei die Transistorzonen 42 und 46 eine gemeinsame Oberfläche haben.
Vorzugsweise umschließt die innere Transistorzone 42 die Transistorzone oder die
Zonen 46 innerhalb der gemeinsamen Oberfläche, und zwar aus den gleichen Gründen,
wie sie bereits im Zusammenhang mit dem Zweikontakt-Transistor gemäß der Erfindung
beschrieb-en wurden. Auf der anderen Seite des Transistors befindet sich eine äußere
Transistorzone 48, die vorzugsweise ebenfalls in die innere Zone 43 eingesetzt ist
und vo-,? ihr umgeben wird. Zwischen den Transistorzonen 43 und 48 befindet sich
eine Transistorschicht 49, und die äußere Transistorzone 48 liegt vorzugsweise außerhalb
der Mitte der inneren Transistorzone 43, damit eine hinreichend große Fläche dieser
Zone an der unteren Seite des Transistors zur Verfügung steht, so daß dort ein ohmscher
Konatakt 51 angebracht werden kann. Dieser ohmsche Kontakt 51 steht lediglich mit
der mittleren Zone 43 des Transistors in Verbindung. Ein weiterer
ohmscher
Kontakt 52 steht als nicht gleichrichtender Kontakt mit der unteren bzw. äußeren
Transistorzone 48 in Verbindung. Bei der Herstellung des Transistors ist dabei zu
beachten, daß zier ohmsche Kontakt 52 nicht über die Grenzen der Transistorzone.
48 hinausreicht, um eine Kurzschließung der Transistorschicht 49 zu vermeiden.
Ein weiterer ohmscher Kontakt 53 liegt auf der oberen Seite des Transistorkörpers
als nicht gleichrichtender Kontakt sowohl auf der mittleren Transistorzone 42 als
auch der Transistorzone 46 auf. Dieser ohmsche Kontakt 53 steht in elektrischer
Verbindung mit den beiden Transistorzonen 42 und 46, so daß die Transistorschicht
bzw. die Transistorschichten 47 in gleicher Weise kurzg°-schlossen sind, wie bereits
im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach Fig. 1 beschrieben. Die elektrischen
Anschlüsse des Transistors gemäß der Fig. 2 können in ähnlicher Weise ausgebildet
sein, wie bereits beschrieben, wobei eine Gegenspannung an die ohmschen Kontakte
52 und 53 angelegt ist, so daß eine entsprechende Spannung an der mittleren Transistorschicht
44 anliegt. Bei diesem Teil des anzulegenden äußeren Kreises ist die Wirkungsweise
weitgehend die gleiche, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem als Diode ausgebildeten
Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurde. Der zusätzliche ohmsche Kontakt
51 kann zum Anschluß einer geeigneten Steuereinrichtung dienen, so daß die mittlere
Zone 43 als Steuerelektrode für die Umschaltung dient.
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Die Wirkungsweise des in Fig. 2 dargestellten Transistors ist der
der erfindungsgemäß ausgebildeten Diode insofern sehr ähnlich, als beim Anlegen
einer hältnismäßig niedrigen Spannung an die ohmschen Kontakte 52 und 53 praktisch
kein Strom bzw. nur ein sehr geringer Strom durch die Einrichtung fließt. weil die
Gegenspannung der mittleren Transistorschicht 44 das Fließen eines nennenswerten
Stromes verhindert. Eine Erhöhung der Amplitude dieser angelegten Spannung bewirkt
nur eine verhältnismäßig geringe Erhöhung des durch die Umschalteinrichtung fließenden
Stromes, und zwar in gleicher Weise wie bei der Diodenanordnung. Dieser Vorgang
ist in Fig. 3 durch die Kurve Y dargestellt, deren Anfang zwischen den Punkten
A und B mit der Kurve X zusammenfällt, die auch die Charakteristik
der Diode 11 ist. Wenn nun eine Stromleitung zwischen den Kontakten 52 und 53 auftritt,
wird eine anfängliche Stromleitung in dem »Aus« Zustand des Vierzonen-Transistors
bei der Transistorschicht 49 in Flußrichtung und bei der Transistorschicht 44 in
Sperrichtung auftreten. Durch Anlegen einer geeigneten Steuerspannung an den ohmschen
Kontakt 51, der mit der Transistorzone 43 in Verbindung steht, ist es dann möglich,
den Punkt, in dem die Gegenspannung der mittleren Transistorschicht 44 zusammenbricht,
zu ändern. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Transitsorzonen
vorzugsweise von oben nach unten in der dargestellten Weise so angeordnet, daß sich
die Folge npnp ergibt. Durch Anwendung bekannter Herstellungsverfahren wird dafür
gesorgt, daß der Wert a bei den oberen drei Zonen npn vorzugsweise verhältnismäßig
hoch ist, so daß sich eine hinreichend starke Stromleitung durch die Zone 42 ergibt
und die Transistorsperrschicht 47 eine Vorspannung in Flußrichtung erhält, um auf
diese Weise in dem inneren Kreis des Transistors eine beträchtliche Erhöhung der
Stromausbeute zu erhalten. Dadurch wird erreicht, daß die Umschalteinrichtung bei
einer verhältnismäßig niedrigen Spannung in leitfähigem Zustand bleibt, wie die
anschließenden Teile der Kurve Y der Fig. 3 zeigen, Es sei dabei erwähnt, daß die
Strom-Spannungs-Kennlinie Y eine charakteristische Spitze bei Punkt B aufweist,
weil in diesem Fall keine weitere Vorspannung der Transistorschicht 49 in Flußrichtung
durch inneren Spannungsabfall in dem Transistor erforderlich ist. Abgesehen von
dem Unterschied der Strom-Spannungs-Kennlinie zwischen den Punkten B und
D, also dem teergang zwischen dem »Aus«-Zustand und dem »Ein«-Zustand' des
Transistors, sind die Umschaltkennlinien identisch. Die Kurven X und
Y der Fig. 3 fallen also in den stabilen Schaltzuständen der Einrichtung
zusammen.
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Die beiden beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind Beispiele
für zweckmäßige Transistorschal.teinrichtungen, welche gegenüber den bekannten Einrichtungen
wesentliche Vorteile aufweisen. In Anwendung der Erfindung ist es insbesondere möglich,
pnpn-Transistorschalteinrichtungen herzustellen, welche sehr genau kontrollierbare
und vorherbestimmbare Betriebsbedingungen aufweisen. Im Gegensatz zu vorbekannten
Einrichtungen ist die Umschalteinrichtung gemäß der Erfindung nicht abhängig von
schwer kontrollierbaren oder veränderlichen Konstruktionsparametern. Insbesondere
spielen Oberflächenleckströme keine wesentliche Rolle mehr bei der Wirkungsweise
der erfindungsgemäß ausgebildeten Umschalteinrichtung. Dadurch, daß die Oberflächenleckströme
unschädlich gemacht sind, ist es möglich, ihre unerwünschten Wirkungen auf ein Minimum
herabzusetzen; dadurch, daß die Schaltbedingungen von dem genau kontrollierbaren
Widerstand der Transistorzonen abhängig sind, wird der Schaltstrom auf einer solchen
Höhe gehalten, daß Oberflächenleckströme im Vergleich hierzu praktisch keinen Einfluß
mehr haben. Der gesamte Spannungsabfall über der Umschalteinrichtung ist daher praktisch
nur noch von der Stromleitung durch den Massewiderstand der Transistorzone abhängig.
Da der Oberflächenleckstrom von Verunreinigungen und Verschmutzungen und von sonstigen
Änderungen in der Ausbildung der Oberfläche abhängig ist und diese sehr schwer kontrollierbar
oder vorherbestimmbar sind, ist ein sehr wesentlicher Vorteil dadurch erreicht,
daß solche Oberflächenwirkungen gegenüber den genau vorherbestimmbaren Einflußgrößen
ausgeschaltet sind. Außerdem ist die Umschalteinrichtung in besonderem Maße für
die Anwendung im Hochfrequenzbereich geeignet, da die sehr geringen Abmessungen
der vorgesehenen Transistorzonen die Betriebsbedingungen bei Hochfrequenz erheblich
verbessern. Schließlich ermöglicht die unmittelbare Verbindung eines ohmschen Kontaktes
mit einer oder mehreren der mittleren Transistorzonen der Umschalteinrichtung ein
schnelles Austreten von Minoritätsträgern aus den derart mit Kontakten versehenen
Zonen, so daß zeitliche Verzögerungen beim Ansprechen der Vorrichtung vermieden
werden und eine zusätzliche Verbesserung des Hochfrequenzverhaltens erreicht wird.