DE1199859B - Halbleiteranordnung, z. B. Widerstand oder spannungsabhaengiger Schalter, mit einem Basiskoerper und mehreren Elektroden - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HOIc

Deutsche Kl.: 21c-54/05

Nummer: 1199 859

Aktenzeichen: A 38035 VIII d/21 c

Anmeldetag: 1. August 1961

Auslegetag: 2. September 1965

Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung, ζ. B. Widerstand oder spannungsabhängiger Schalter, mit einem Basiskörper und mehreren Elektroden.

Ziel der Erfindung ist, eine Halbleiteranordnung zu schaffen, bei der die Stromwerte stufenweise zunehmen, d. h. in ausgeprägten (scharfen) Zuwüchsen, während die angelegte Spannung stetig zunimmt. Mit anderen Worten will die Erfindung eine Halbleiteranordnung schaffen, bei dem der Strom eine »treppenförmige« Abhängigkeit von einer linearen oder progressiv zunehmenden angelegten Spannung hat.

Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß gemäß der Erfindung auf beiden Seiten des Basiskörpers mehrere Hauptelektroden des entgegengesetzten Leitungstyps wie dem des Basiskörpers mit Abstand voneinander derart angeordnet sind, daß ein Bereich jeder Hauptelektrode auf der einen Seite sich mit einem Bereich zweier Hauptelektroden auf der anderen Seite überlappt, und daß Mittel zur Injizierung ao von Minoritätsträgern in die verschiedenen Teile des Basiskörpers zwischen den Elektroden sowie Mittel zur Anlegung einer Spannung an eine Endelektrode vorgesehen sind, so daß bei stetig zunehmendem Potential stufenartig nacheinander für die Teile des Basiskörpers zwischen einander gegenüberliegenden Hauptelektroden der sogenannte »Durchbruch« auftritt.

Vorzugsweise bestehen die Mittel zur Injektion der Minoritätsträger aus Emitterelektroden auf den gegenüberliegenden Seiten des Basiskörpers, jede mit Abstand einer der Hauptelektroden benachbart, denen vorgegebene Spannungswerte zugeführt werden. Es ist jedoch möglich, zwecks Injektion der Minoritätsträger anders zu verfahren, z. B. durch Aktivierung mit Licht oder anderen Energieformen, die geeignet sind, in Halbleitern Minoritätsträger zu erzeugen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Spannung zwischen einer Hauptelektrode an einem Ende des Basiskörpers und einer besonders vorgesehenen Elektrode in der Nachbarschaft des anderen Endes angelegt. Alternativ kann die Spannung zwischen einer Hauptelektrode an einem Ende des Basiskörpers und einer speziell vorgesehenen Elektrode, die von allen Hauptelektroden getrennt ist, auf derselben Seite des Basiskörpers angelegt werden. In einer zuletzt beschriebenen bevorzugten Ausführungsform sind die Hauptelektroden in Abstand voneinander längs eines Bogens angeordnet, in dessen Mitte sich die speziell vorgesehene Elektrode befindet.

Halbleiteranordnung, ζ. Β. Widerstand oder
spannungsabhängiger Schalter, mit einem
Basiskörper und mehreren Elektroden

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dr. W. Müller-Bore

und Dipl.-Ing. H. Gralfs, Patentanwälte,

Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Als Erfinder benannt:
Jerzy Roman Czaczkowski,
genannt George Roman, Rayners Lane,
Harrow, Middlesex (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 2. August 1960 (26 727),
vom 20.JuIi 1961

Die Emitterelektroden können, wenn vorhanden, geeigneterweise etwa in der Mitte des Zwischenraumes zwischen zwei Hauptelektroden auf der gleichen Seite des Basiskörpers angeordnet werden. Zweifelsohne ist dies jedoch keine notwendige Anordnung, und es sind andere Anordnungsarten für die Emitterelektroden möglich.

Die Erfindung wird durch die vereinfachte schematische Zeichnung erläutert. Darin zeigen

F i g. 1 und 2 einen Querschnitt bzw. eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 3 eine Draufsicht auf eine geringfügig abgewandelte Ausführungsform nach F i g. 1 und 2, und

F i g. 4 ist die Draufsicht auf eine weitere Abwandlung.

Bei der Zeichnungsbeschreibung wird unterstellt, daß es sich um p-n-p-Halbleiter handelt. Ohne Zweifel kann die Erfindung jedoch gleich gut auf Anordnungen mit n-p-n-Halbleitern angewandt werden, wobei natürlich der Basiskörper ein p-Halbleiter sein muß an Stelle eines n-Halbleiters.

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Die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnungen wieder ein.plötzlicher Stromanstieg um einen Wert, weisen ein Plättchen 1 aus n-halbleitendem Material der von den durch Emitter El injizierten Löchern mit hohem Widerstand auf. Dieses Plättchen bildet abhängig ist, erfolgt. Eine ähnliche Folge der Abden Basiskörper. Auf der einen Seite des Plättchens laufe tritt auf, wenn die angelegte Spannung weiter ist eine Reihe von in Abstand voneinander ange- 5 wächst. Der Durchbruch zwischen M 3 und M A, brachten p-halbleitenden Hauptelektroden Ml, M3 weiter dann von M4 nach M5 usw. tritt auf. In und M 5 angebracht. Wenn auch nur drei derartige dieser Weise ruft eine kontinuierlich ansteigende Elektroden dargestellt sind, können diese in ge- Spannung eine treppenartige Stromfunktion hervor, wünschter Anzahl vorgesehen werden. In der Mitte wobei der Strom in plötzlichen Stufen ansteigt, die der Zwischenräume zwischen den Elektroden Ml io bei jedem »Durchbruch« auftreten,
und M 3 sowie M 3 und M 5 und auf der anderen Im Hinblick auf die Abmessungen wird darauf Seite der Elektrode M5 sind drei Emitterelektroden hingewiesen, daß die Fig. 1 und 2 schematisch sind El, E3 und £5 angebracht. Jenseits der Elektrode und keine Maßstäblichkeit beabsichtigt ist. Es wird £"5 befindet sich eine abschließende ElektrodeF, die jedoch darauf hingewiesen, daß der Abstände zwiin F i g. 1 mit schwarzen Linien und in F i g. 2 durch 15 sehen der Kante einer Hauptelektrode und der bekreuzweise Schraffur dargestellt ist. Die Elektroden nachbarten Kante der nächsten Emitterelektrode be- Ml, M3 und M5 sowie El, E3 und E5 sind in deutend größer als die Dicke b des Basiskörpers F i g. 2 ebenfalls schraffiert dargestellt. Auf der an- zwischen den inneren Flächen der überlappenden deren Seite des Plättchens 1 befinden sich drei wei- Teilbereiche der Hauptelektroden auf den gegentere p-halbleitende Hauptelektroden in Abstand von- 20 überliegenden Seiten des Basiskörpers ist. Aus Grüneinander, nämlich M 2, M 4 und M 6 mit den Emitter- den der klaren Zeichnungsdarstellung ist die Dicke b elektroden El und EA dazwischen, wie in Fig. 1 zu in bezug auf das Maß α sehr viel größer dargestellt, sehen ist. als es in der Praxis der Fall ist. Es ist nicht erforder-

Wie in F i g. 1 dargestellt, überlappt die Elektrode lieh, daß die Emitterelektroden in bezug auf ihre Ml die Elektroden Ml und M 3, ist in bezug auf 25 Kollektor- oder Hauptelektroden zentral gelegen diese symmetrisch und liegt mit einem mittleren sind. F i g. 3 zeigt, soweit es für das Verständnis erTeilbereich dem Raum zwischen Ml und M 3 und forderlich ist, einen Teil einer abgewandelten Ausdaher der Elektrode El sowie mit ihren End- führung, bei der die Emitterelektroden auf der Seite bereichen den angrenzenden Enden der Elektroden der Kollektoren sind. In der gebrochen dargestellten Ml und M2 gegenüber. Die ElektrodenM4 und M6 30 Fig.3 befinden sich die Hauptelektroden Ml, M3 sind entsprechend angeordnet, wobei M 4 die Elek- .- und M 5 auf einer Seite des Basiskörpers 1 und sind troden M 3 und M 5 überlappt und M 6 die Elektrode durch voll ausgezogene Rechtecke dargestellt, wäh-M5. Die Spannung wird an die Klemmen Tl und T1 rend die überlappenden Hauptelektroden M2 und zwischen Ml und F angelegt. Tl ist in bezug auf Tl M4 auf der anderen Seite des Basiskörpers durch negativ dargestellt. Tl verkörpert das Bezugspoten- 35 gestrichelt gezeichnete Rechtecke dargestellt sind, tial. Über die dargestellten Widerstände wird von der Ähnlich sind die Emitterelektroden El und E3 auf Klemme T 3 den Emitterelektroden ein geeignetes der einen Seite des Basiskörpers durch voll ausgezopositives Potential zugeführt. Diese injizieren dem- gene Linien und die Emitterelektroden El und EA gemäß Minoritätsträger in den Basiskörper, so daß auf der anderen Seite durch gestrichelte Linien dargegenüber jeder Hauptelektrode eine Anzahl von 4° gestellt. In allen anderen Punkten ist der Aufbau Löchern injiziert wird, die von den entsprechenden nach Fig.3 gleich dem nach Fig. 1 und 2 und Hauptelektroden gesammelt werden, wobei sich diese arbeitet in ähnlicher Weise.

Hauptelektroden in der Folge positiv aufladen. Um Bei einer in Fig.4 dargestellten weiteren Ausfuhr

die Figur nicht zu verkomplizieren, sind die Verbin- rungsform sind die Hauptelektroden bogenförmig auf

düngen in F i g. 2 nicht dargestellt. Aus Gründen der 45 gegenüberliegenden Seiten des scheibenähnlichen

Einfachheit sind in Fig. 1 die Emitterelektroden alle : Basiskörpers angeordnet, der hier mit 11 bezeichnet

mit derselben Klemme verbunden dargestellt. Falls ist. Ebenso sind die Emitterelektroden angeordnet,

erwünscht, können jedoch den einzelnen Emitter- Haupt- und Emitterelektroden auf der einen Seite des

elektroden unabhängig voneinander einstellbare Basiskörpers sind durch voll ausgezeichnete Linien

Potentiale zugeführt werden. 50 und die Elektroden auf der anderen Seite des Körpers

Die Anordnung arbeitet wie folgt: Angenommen, . durch gestrichelte Linien dargestellt. In Fig.4 sind

die Spannung zwischen den Klemmen Γ1 und Tl die Haupt- und Emitterelektroden auf der einen Seite

wächst an, so wächst zunächst der Strom durch die mit Ml, M3, MZ, Ml und M9 sowie El, E3, E5

Elektrode Ml an, bis er seinen Sättigungswert ent- und El und die Elektroden auf der anderen Seite mit

sprechend der Größe der Legierungsfläche und dem 55 M2, M4, M6, M8 und El, EA und E6 bezeichnet,

vorherrschenden Oberflächenzustand in deren Nähe Die Spannung wird zwischen der Klemme Tl, die mit

erreicht. Bei weiterer Potentialzunahme ist die Zu- der Elektrode Ml verbunden ist, und einer zentral

nähme des Stromes unbedeutend, bis der Durch- gelegenen scheibenförmigen Abschlußelektrode F,

bruchswert der Spannung zwischen Ml und M 2 mit der die Klemme Tl verbunden ist, angelegt. Den

erreicht ist. Ist dieser Wert erreicht, so tragen prak- 60 Emitterelektroden werden wie zuvor geeignete Poten-

tisch alle durch die Verbindung El-B asis injizierten tiale zugeführt. Die Verbindungen hierfür sind nicht

und durch die Elektrode Ml gesammelten Löcher dargestellt.

zum Gesamtstrom durch Ml bei, und es tritt eine Durch Herstellung von Verbindungen mit auf einplötzliche Stromzunahme auf. Dieser erhöhte Strom- anderfolgenden Hauptelektroden auf der einen Seite wert bleibt im wesentlichen unverändert, wenn die 65 des Basiskörpers kann die erfindungsgemäße Vorangelegte Spannung weiter zunimmt, bis die Span- richtung als spannungsabhängiger Schalter verwendet nung einen neuen Wert erreicht, bei dem der Durch- werden, der einen Stromfluß zu verschiedenen Strombruch von M 2 zur Elektrode M 3 auftritt, wodurch kreisen, die mit den Elektroden, die in Abhängigkeit

von dem Spannungswert zwischen Π und Γ 2 durchschalten, verbunden sind, gestattet.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Halbleiteranordnung, z. B. Widerstand oder spannungsabhängiger Schalter, mit einem Basiskörper und mehreren Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Basiskörpers (1) mehrere Hauptelektroden des entgegengesetzten Leitungstyps wie dem des Basiskörpers mit Abstand voneinander derart angeordnet sind, daß ein Bereich jeder Hauptelektrode (Ml, M 3, MS) auf der einen Seite sich mit einem Bereich zweier Hauptelektroden *5 (M 2, M 4, M 6) auf der anderen Seite überlappt, und daß Mittel (El bis ES) zur Injizierung von Minoritätsträgern in die verschiedenen Teile des Basiskörpers (1) zwischen den Elektroden (Ml bis M S) sowie Mittel zur Anlegung einer Span- a° nung an eine Endelektrode (Ml) vorgesehen sind, so daß bei stetig zunehmendem Potential stufenartig nacheinander für die Teile des Basiskörpers zwischen einander gegenüberliegenden Hauptelektroden der sogenannte »Durchbruch« auftritt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Injizierung der Minoritätsträger Emitterelektroden auf den gegenüberliegenden Seiten des Basiskörpers enthalten, von denen jede einer Hauptelektrode mit Abstand benachbart ist, und daß Mittel zur Zuführung eines vorgegebenen Potentials zu den genannten Emitterelektroden vorgesehen sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential zwischen einer Hauptelektrode an einem Ende des Basiskörpers und einer besonders vorgesehenen Elektrode, die an das andere Ende des Basiskörpers angrenzt, angelegt wird.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential zwischen einer Hauptelektrode an dem einen Ende des Basiskörpers und einer besonders vorgesehenen Elektrode, die in Abstand von allen Hauptelektroden auf der gleichen Seite des Halbleiterkörpers liegt, angelegt wird.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Hauptelektroden auf der gleichen Seite des Basiskörpers in Abstand voneinander bogenförmig angeordnet sind und die besonders vorgesehene Elektrode zentral dazu angebracht ist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Emitterelektroden etwa in der Mitte des Zwischenraumes zwischen zwei benachbarten Hauptelektroden auf der gleichen Seite des Basiskörpers angebracht sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1083 938.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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