DE1194505B - Halbleiterbauelement zur elektrischen Verstaerkung und Steuerung - Google Patents

Halbleiterbauelement zur elektrischen Verstaerkung und Steuerung

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DE1194505B DET17211A DET0017211A DE1194505B DE 1194505 B DE1194505 B DE 1194505B DE T17211 A DET17211 A DE T17211A DE T0017211 A DET0017211 A DE T0017211A DE 1194505 B DE1194505 B DE 1194505B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4007SW PATENTAMT Int. α.:
HOIl
AUSLEGESCHRIFT
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Deutsche Kl.: 21g-11/02
T17211 VIII c/21g
15. September 1959
10. Juni 1965
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement zur elektrischen Verstärkung und Steuerung mit mindestens zwei nichtohmschen und einer ohmschen flächenhaften Elektrode.
Die Hochfrequenzeigenschaften üblicher Transistoren werden im wesentlichen durch Diffusionsvorgänge bestimmt, d. h. durch die Laufzeit der Ladungsträger durch die Basiszone. Da dieser Diffusionsvorgang relativ langsam vor sich geht, liegen die Grenzfrequenzen solcher Transistoren bei 500 KHz bis IMHz; bei speziellen Typen mit besonders kleiner Basisschichtdicke kann man auch Grenzfrequenzen bis zu'20 MHz erreichen.
Um die Grenzfrequenz dennoch zu erhöhen, hat man bei Diffusionstransistoren die Basis gedriftet und dadurch ein zusätzliches elektrisches Feld in die Basiszone eingebracht, welches die Ladungsträger in ihrer Diffusionsbewegung beschleunigt. Mit solchen Drifttransistoren lassen sich heute Grenzfrequenzen von 100 MHz erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verstärker des Halbleiterbauelements aufzuzeigen, bei dem Diffusionsvorgänge keine Rolle spielen. Die Erfindung besteht darin, daß bei einem Halbleiterbauelement mit mindestens zwei nichtohmschen und einer Ohmschen flächenhaften Elektrode zwischen den pn-Übergängen eine bevorzugte Durchbruchszone mit Gitterstörungen angeordnet ist, daß die pn-Übergänge mit einer so hohen Sperrspannung betrieben sind, daß die bevorzugte Durchbruchszone von beiden Raumladungszonen überdeckt ist, und daß die Eingangssignalspannung zwischen mindestens einer nichtohmschen und der ohmschen Elektrode angelegt ist und einen Durchbruch bewirkt.
Die zwischen den pn-Übergängen erforderliche Durchbruchszone kann entweder auf dem Prinzip des Zenerdurchbruchs oder des Lawinendurchbruchs arbeiten, bei dem eine Trägermultiplikation im Durchbruchsbereich erfolgt. Beim Zenerdurchbruch ist das elektrische Feld so stark, daß eine innere Feldmission im Halbleiter auftritt; beim Lawinendurchbruch erfolgt die Trägermultiplikation durch Zusammenstoß freier Ladungsträger mit dem Kristallgitter. Beide Effekte sind in ihrer Stärke abhängig von der im Durchbruchsgebiet wirksamen Feldstärke.
Als Durchbruchszonen eignen sich Bereiche mit Gitterstörungen, die z. B. durch gezielten Einbau von Störstellen auf Zwischengitterplätzen (Generationszentren) geschaffen werden können. Werden die pn-Übergänge in Sperrichtung derart betrieben, daß sich die von den Sperrschichten herrührenden Felder Halbleiterbauelement zur elektrischen
Verstärkung und Steuerung
Anmelder:
Telefunken Patentverwertungsgesellschaft
m. b. H., Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3
Als Erfinder benannt:
Dr. Joachem Thuy, Ulm-S'öflingen
überschneiden, so ist es möglich, daß sich die Feldstärken im Überschneidungsbereich vollständig kompensieren. Durch entsprechende Wahl der angelegten Sperrspannungen kann im Durchbruchsgebiet jede Größe der Feldstärke zwischen Null und einem Maximum erzielt werden. Um diese mehr oder weniger starke Feldkompensation zu erreichen, müssen
as die Lage der pn-Übergänge und die der dazwischenliegenden Durchbruchszone entsprechend aufeinander abgestimmt und die an den pn-Übergängen liegenden Sperrspannungen entsprechend gewählt sein. Der Grad der Überlagerung kann durch eine variable Sperrschichtvorspannung bestimmt werden. Im einfachsten Falle stehen sich nur zwei pn-Ubergänge in einem bestimmten Abstand gegenüber. Die Sperrschicht der einen Elektrode (Sammelelektrode) wird auf konstanter Spannung gehalten und die andere Sperrschicht (Steuersperrschicht) im Takt der modulierenden Spannung in ihrer Sperrschichtdicke gesteuert. Kompensieren sich beide Felder im Durchbruchsbereich, so wird zwischen der Sammelelektrode und der Basiselektrode außer dem Sperrsättigungsstrom kein weiterer Strom fließen. Ist dagegen eine Feldstärke im Durchbruchsbereich wirksam, so wird zu dem Sperrsättigungsstrom ein mehr oder weniger starker, von der Überlagerungsfeldstärke abhängiger Durchbruchsstrom hinzu- kommen.
Der Verstärkungsgrad des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements hängt von der geometrischen Lage des Durchbruchgebietes zwischen Steuer- und Sammelelektrode ab. Für die Modulationsspannung ist ein um so geringerer Wert erforderlich, je näher der Durchbruchsbereich an der Steuerelektrode liegt; d. h., mit einer relativ kleinen Steuerspannung kann
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der Durchbruch der Sammelelektrode gesteuert werden. Eine Verstärkung kommt dadurch zustande, daß zwischen Basiselektrode und Sammelelektrode ein relativ hochgespannter Stromkreis liegt, der im wesentlichen leistungslos mit Hilfe von kleinen Spannungen geöffnet werden kann.
In der Fig. 1 ist in Abhängigkeit von der Spannung an der Sammelelektrode (USB) der zur Sammelelektrode fließende Strom /s aufgetragen. Bemerkenswert an diesen Kennlinien des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements ist deren relativ große Steilheit. Bei diesem Kennlinienfeld handelt es sich um ein typisches Durchbruchsspannungkennlinienfeld, bei dem die Durchbruchsspannung von der Spannung der Steuerelektrode abhängig ist. Wie sich aus dem in der F i g. 1 gezeigten Kennlinienfeld ohne weiteres ergibt, kann man mit einer solchen Anordnung auch Spannungen stabilisieren; die zu stabilisierende Spannung kann dabei in weiten Grenzen varriiert werden.
Die F i g. 2 zeigt die erfindungsgemäße Halbleiter- so anordnung mit der zur Steuerung dienenden Modulationsquelle ust. Um eine Überlastung des Halbleiterbauelements zu verhindern, ist der Steuerelektrode 5/ ein hochfrequenzmäßig durch einen Kondensator C überbrückter Schutzwiderstand Rs vorgeschaltet. Der zwischen der Steuerelektrode St und der Basiselektrode B liegende Schaltkreis ist der Eingangskreis; der zwischen der Sammelelektrode S und der Basiselektrode B liegende Kreis, in dem neben der Spannungsquelle UB der Arbeitswiderstand Ra liegt, ist der sogenannte Ausgangskreis. Die Fig. 2 zeigt den Fall, bei dem sich die elektrischen Sperrschichtfelder im Bereich des Durchbruchgebietes D überlagern. Die Basiszone besteht aus n-Halbleitermaterial, jedoch eignet sich für diese auch p-Material, wenn die Zonen vom entgegengesetzten Leitungstyp dann entsprechend vom n-Leitungstyp sind.
Als Material für den Halbleiterkörper können die bekannten Halbleitermaterialien wie z. B. Germanium, Silizium oder die intermetallischen halbleitenden Verbindungen gewählt werden. Im speziellen Fall der Fig. 2 sind die Steuer- und Sammelelektrode Legierungselektroden, doch können natürlich auch andere flächenhafte Elektroden herangezogen werden.

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Halbleiterbauelement zur elektrischen Verstärkung und Steuerung mit mindestens zwei nichtohmschen und einer ohmschen flächenhaften Elektrode, dadurchgekennzeichnet, daß zwischen den pn-Übergängen eine bevorzugte Durchbruchszone mit Gitterstörungen angeordnet ist, daß die pn-Übergänge mit einer so hohen Sperrspannung betrieben sind, daß die bevorzugte Durchbruchszone von beiden Raumladungszonen überdeckt ist, und daß die Eingangssignalspannung zwischen mindestens einer nichtohmschen und der ohmschen Elektrode angelegt ist und einen Durchbruch bewirkt.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der anderen nichtohmschen Elektrode und der ohmschen Elektrode der Ausgangskreis liegt.
3. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der pn-Übergänge, die Lage der Durchbruchzone zwischen den pn-Ubergängen und der spezifische Widerstand des Halbleitermaterials derart gewählt sind, daß bei den zur Erzielung einer gegenseitigen Beeinflussung der elektrischen Sperrschichtfelder notwendigen Sperrspannungen keine Durchbrüche außerhalb der bevorzugten Durchbruchzone auftreten.
4. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper aus Germanium besteht.
5. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper aus Silizium besteht.
6. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper aus intermetallischen halbleitenden Verbindungen besteht.
7. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Basiszone aus η-dotiertem Halbleitermaterial besteht.
8. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Basiszone aus p-dotiertem Halbleitermaterial besteht.
In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2790034;
Proc. IRE, August 1959, S. 1379 bis 1381 ;
Bell System Techn. Journal, VoL 34, 1955, Nr. 5, . 883 bis 902; Vol. 34, 1955, S. 761 bis 781;
NTZ, 1957, H. 4, S. 195 bis 199.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 579/283 6.65 © Bundesdruckerei Berlin
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3328605A (en) * 1964-09-30 1967-06-27 Abraham George Multiple avalanche device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2790034A (en) * 1953-03-05 1957-04-23 Bell Telephone Labor Inc Semiconductor signal translating devices

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2651831A (en) * 1950-07-24 1953-09-15 Bell Telephone Labor Inc Semiconductor translating device
DE970420C (de) * 1951-03-10 1958-09-18 Siemens Ag Elektrisches Halbleitergeraet
US2644895A (en) * 1952-07-01 1953-07-07 Rca Corp Monostable transistor triggered circuits
US2764642A (en) * 1952-10-31 1956-09-25 Bell Telephone Labor Inc Semiconductor signal translating devices
US2750453A (en) * 1952-11-06 1956-06-12 Gen Electric Direct current amplifier
US2795742A (en) * 1952-12-12 1957-06-11 Bell Telephone Labor Inc Semiconductive translating devices utilizing selected natural grain boundaries
US2802071A (en) * 1954-03-31 1957-08-06 Rca Corp Stabilizing means for semi-conductor circuits

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2790034A (en) * 1953-03-05 1957-04-23 Bell Telephone Labor Inc Semiconductor signal translating devices

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