DE1213925B - Semiconductor component with partially negative voltage characteristics and a semiconductor body with four zones as well as a method for manufacturing - Google Patents
Semiconductor component with partially negative voltage characteristics and a semiconductor body with four zones as well as a method for manufacturingInfo
- Publication number
- DE1213925B DE1213925B DES83899A DES0083899A DE1213925B DE 1213925 B DE1213925 B DE 1213925B DE S83899 A DES83899 A DE S83899A DE S0083899 A DES0083899 A DE S0083899A DE 1213925 B DE1213925 B DE 1213925B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- current
- zone
- zones
- semiconductor component
- component according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 22
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 22
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 18
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 9
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 6
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 4
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000006187 pill Substances 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 235000007487 Calathea allouia Nutrition 0.000 description 1
- 244000278792 Calathea allouia Species 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SAZXSKLZZOUTCH-UHFFFAOYSA-N germanium indium Chemical compound [Ge].[In] SAZXSKLZZOUTCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Thyristors (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. CL: Int. CL:
HOIlHOIl
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:
S83899 VIIIc/21g
26. Februar 1963
7. April 1966S83899 VIIIc / 21g
February 26, 1963
April 7, 1966
Die Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement mit teilweise negativer Stromspannungscharakteristik, einem Halbleiterkörper mit vier aufeinanderfolgenden Zonen, von denen wenigstens drei aufeinanderfolgende einen abwechselnden Leitungstyp aufweisen, und mit je einer Elektrode an den beiden Außenzonen und einer Steuerelektrode an einer der beiden Mittelzonen.The invention relates to a semiconductor component with partially negative voltage characteristics, a semiconductor body with four successive zones, of which at least three consecutive have an alternating conductivity type, and each with one electrode the two outer zones and a control electrode on one of the two central zones.
Durch Strukturen der Form npnp oder pnpn, wie es z.B. in der Fig. 1 dargestellt ist, ist es bekanntlich möglich, Bauelemente mit negativer Stromspannungscharakteristik herzustellen. Eine derartige Anordnung hat infolge der Stromabhängigkeit des Stromverstärkungsfaktors W1 des einen Teiltransistors, der durch die Zonen 1, 2 und 3 gebildet wird, und des Stromverstärkungsfaktors x2 des zweiten Teiltransistors, der durch die Zonen 2, 3 und 4 gebildet wird, bei Schaltung als Diode eine fallende Charakteristik, wenn die beiden äußeren pn-Ubergänge in Flußrichtung vorgespannt sind, d. h. bei Anlegen der Klemme 11 an den Minuspol und der Klemme 12 an den Pluspol einer Spannungsquelle. Der Verlauf dieser Charakteristik kann durch einen Steuerstrom ISi beeinflußt werden. Dazu ist eine der beiden Mittelzonen, die die Basiszonen der beiden Teiltransistoren bilden, im vorliegenden Beispiel die p-leitende Mittelzone 2, mit einer Elektrode versehen. Durch Anlegen einer Spannung zwischen die Klemmen 11 und 13 kann durch entsprechende Polung dieser Spannung die Zündspannung der gesamten npnp-Strecke reduziert werden. Es kann also mit einer kleinen Steuerleistung ein großer Strom gezündet werden, damit ist die Analogie zum Gasentladungsstromtor gegeben. Eine derartige Anordnung hat jedoch mit dem Stromtor auch gemein, daß die Löschung nur durch den zwischen den Klemmen 11 und 12 liegenden, den Lastwiderstand enthaltenden Hauptstromkreis oder mit sehr großen Strömen an der Steuerelektrode möglich ist, was für gewisse Anwendungen insbesondere auf dem Schwachstromgebiet von Nachteil ist.By means of structures of the form npnp or pnpn, as is shown, for example, in FIG. 1, it is known to be possible to produce components with negative voltage characteristics. Such an arrangement has due to the current dependency of the current amplification factor W 1 of one sub-transistor, which is formed by zones 1, 2 and 3, and the current amplification factor x 2 of the second sub-transistor, which is formed by zones 2, 3 and 4, when switched as a diode, a falling characteristic when the two outer pn junctions are biased in the forward direction, ie when terminal 11 is applied to the negative pole and terminal 12 to the positive pole of a voltage source. The course of this characteristic can be influenced by a control current I Si . For this purpose, one of the two central zones, which form the base zones of the two partial transistors, in the present example the p-conducting central zone 2, is provided with an electrode. By applying a voltage between terminals 11 and 13, the ignition voltage of the entire npnp path can be reduced by polarizing this voltage accordingly. A large current can be ignited with a small control output, which is analogous to the gas discharge current gate. However, such an arrangement has in common with the current gate that deletion is only possible through the main circuit between terminals 11 and 12 containing the load resistor or with very high currents at the control electrode, which is a disadvantage for certain applications, especially in the low-current area is.
Durch die vorliegende Erfindung soll ein Weg angegeben werden, der es ermöglicht, bei derartigen Vierschichtstrukturen diesen Nachteil zu vermeiden. Es soll eine Anordnung angegeben werden, die über die Steuerelektrode und mit kleinen Leistungen zu löschen ist.The present invention is intended to provide a way that enables such Four-layer structures to avoid this disadvantage. An arrangement shall be given which over the control electrode and with low power is to be extinguished.
Es ist bereits eine Halbleiteranordnung bekanntgeworden, die vier Zonen abwechselnden Leitungstyps aufweist und bei der die beiden Außenzonen und eine der beiden Mittelzonen kontaktiert sind, bei der der Stromverstärkungsfaktor der beidenA semiconductor arrangement has already become known which has four zones of alternating conductivity type and in which the two outer zones and one of the two central zones are contacted, in which the current amplification factor of the two
Halbleiterbauelement mit teilweise negativer
Stromspannungscharakteristik und einem
Halbleiterkörper mit vier Zonen sowie Verfahren zum HerstellenSemiconductor component with partially negative
Voltage characteristics and a
Semiconductor body with four zones and method for manufacturing
Anmelder:Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin and Munich,
Munich 2, Wittelsbacherplatz 2
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dr. Richard Wiesner, MünchenDr. Richard Wiesner, Munich
Teiltransistoren so eingestellt ist, daß sich ihre Summe zu einem Wert, der nicht größer als 1,1 ist, ergänzt. Ein bekanntes Halbleiterbauelement ist dabei z. B. so aufgebaut, daß derjenige Teiltransistor, der die an die nicht gesteuerte Mittelzone angrenzende Außenzone enthält, einen Wert für den Stromverstärkungsfaktor aufweist, der nicht größer als 0,1 ist, während der andere Teiltransistor einen zwischen 0,9 und 1,0 liegenden Wert für den Stromverstärkungsfaktor aufweist.Sub-transistors is set so that their sum becomes a value that is not greater than 1.1, added. A well-known semiconductor component is z. B. constructed so that that sub-transistor which contains the outer zone adjoining the uncontrolled central zone, a value for the Has current amplification factor which is not greater than 0.1, while the other sub-transistor one has a value for the current amplification factor lying between 0.9 and 1.0.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Überlegung zugrunde, daß der Stroraverstärkungsfaktor einen stromabhängigen Wert aufweist, daß also die Bedingung, daß K1 nicht größer als 0,1 und a2 einen zwischen 0,9 und 1 liegenden Wert annehmen soll, nur für einen schmalen Durchlaßstrombereich zu erfüllen ist, daß also nur für wenige Werte des Stromes im gezündeten Zustand ein Löschen mit kleiner Leistung möglich ist, wenn das Bauelement in der bekannten Weise aufgebaut ist. Demgegenüber wird ein solches Halbleiterbauelement erfindungsgemäß so aufgebaut, daß die Stromabhängigkeit der Stromverstärkungsfaktoren Oi1 und a2 der durch je eine Außenzone und die beiden Mittelzonen gebildeten Teiltransistoren durch bekannte Mittel so eingestellt ist, daß die Summe des Abfalls von X1 und des Anstiegs von <%2 in Abhängigkeit vom Durchlaßstrom im gezündeten Zustand über einen großen Durchlaßstrombereich einen Wert zwischen 1,0001 und 1,1 annimmt. Gemäß der Lehre der Erfindung wird also durch entsprechende Justierung des Anstiegs des Stromverstärkungsfaktors x2 zum Abfall von K1 erreicht, daß für einen großen Durchlaßstrom-The present invention is based on the consideration that the current gain factor has a current-dependent value, that is to say that the condition that K 1 should not be greater than 0.1 and a 2 should assume a value between 0.9 and 1 only for a narrow one The forward current range must be met, so that extinguishing with low power is only possible for a few values of the current in the ignited state, if the component is constructed in the known manner. In contrast, such a semiconductor component is constructed according to the invention in such a way that the current dependency of the current amplification factors Oi 1 and a 2 of the partial transistors formed by an outer zone and the two central zones is set by known means so that the sum of the decrease in X 1 and the increase of < % 2 assumes a value between 1.0001 and 1.1 depending on the forward current in the ignited state over a large forward current range. According to the teaching of the invention, it is achieved by appropriate adjustment of the rise in the current gain factor x 2 to the fall of K 1 that for a large forward current
609 557/241609 557/241
3 43 4
bereich der für die Summe von K1 und a2 maximal spannung an ihm bricht zusammen. Wenn dieserThe area of the maximum stress on it for the sum of K 1 and a 2 collapses. If this
erreichte Wert nur sehr wenig über 1 liegt, daß also Zustand erreicht ist, zündet der Vierschichter. Diereached value is only very little above 1, so that the state is reached, the four-shift ignites. the
die Löschung des Bauelements über einen weiten Bedingung hierfür ist, daß Oc1 + a2 größer oderthe deletion of the component via a broad condition for this is that Oc 1 + a 2 is greater or
Stombereich mit geringen Leistungen erfolgen kann. gleich 1 wird. Durch den SpannungszusammenbruchCurrent range can be done with low power. equals 1. Because of the tension breakdown
Es wird also eine Anordnung vorgeschlagen, bei 5 am mittleren Übergang 6 ergibt sich eine weitereAn arrangement is therefore proposed, at 5 at the middle transition 6 there is another
der die Löschung des Vierschichters über die Steuer- Stromsteigerung, die zu einer weiteren Entladung derof the deletion of the four-shift worker on the tax increase in electricity, which leads to a further discharge of the
elektrode mit kleinen Leistungen durch eine spezielle mittleren Sperrschicht 6 führt, so daß diese schließ-low-power electrode through a special middle barrier layer 6 so that it closes
Konstellation der Stromverstärkungen in Abhängig- lieh in Flußrichtung zu liegen kommt und ihrerseitsConstellation of the current amplifications depending on the direction of flow comes to lie and in turn
keit von der Stromstärke des das System passieren- Ladungsträger injiziert. Zur Erzielung einer kleinenspeed of the amperage of the system pass- charge carriers are injected. To achieve a small
den Stromes erzielt wird. io Flußspannung am ganzen System, d. h. einer ge-the stream is achieved. io forward voltage on the whole system, d. H. one
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im ringen Restspannung im gezündeten Zustand, strebt
folgenden zunächst auf die Wirkungsweise des Vier- man an, daß die Flußsteuerung möglichst weit erschichters
eingegangen. Bei Polung des Vierschichters folgt, d. h., daß Ot1 + oc2 viel größer als 1 wird, daß
in der in Fig. 1 angegebenen Weise erfolgt eine In- also die Anreicherung von Ladungsträgern an der
jektion von Minoritätsträgern, von den als Emitter 15 mittleren Sperrschicht 6 möglichst intensiv ist.
wirksamen Zonen 1 und 4 in die benachbarten · Es hat sich jedoch gezeigt, daß für den Kipp-Mittelzonen
2 und 3. Der mittlere Übergang ist in mechanismus diese intensive Anreicherung an der
Sperrichtung vorgespannt. Durch die Injektion von mittleren Sperrschicht nicht wesentlich ist. Es ist
Ladungsträgern aus den beiden Außenzonen wird durchaus möglich, daß die mittlere Sperrschicht auch
eine Erhöhung des Sperrstromes am mittleren Über- 20 im gezündeten Zustand in Sperrichtung verbleibt. Um
gang 6 bewirkt. Mit steigender Spannung wächst der eine Löschung des Systems mit kleinem Strom zu
Sperrstrom und damit die Injektion der Minoritäts- erreichen, ist gerade diese Konstellation, bei der der
träger aus den beiden Außenzonen. Diese Strom- mittlere pn-übergang nur wenig oder gar nicht in
steigerung an den Übergängen 5 und 7 führt zu Flußrichtung zu liegen kommt, besonders vorteilhaft,
einer Vergrößerung der Teilstromverstärkungen Oc1 25 da dann bereits eine geringe Ladungsträgerver-
und Oc2. Die Stromsteigerung an den beiden äußeren minderung zu höheren Spannungen an der mittleren
Übergängen, die durch Anhebung der Ladungsträger- Sperrschicht führen kann. Sobald diese Spannung
konzentration in den beiden Mittelzonen infolge des die Betriebsspannung im Hauptstromkreis vermindert
mit wachsender Spannung anwachsenden Sperr- und den Spannungsabfall am Lastwiderstand überstromes
bewirkt wird, kann durch gleichzeitige 30 schreitet, löscht der Vierschichter. Aus diesen Be-Ladungsträgervervielfachung
am mittleren pn-Über- trachtungen ergibt sich, daß dann, wenn man einen gang 6 oder auch durch Ausnutzung des Punch- Vierschichter so aufbaut, daß die mittlere Sperrthrough-Effekts
an einer der beiden Basiszonen 2 schicht auch im gezündeten Zustand nur wenig oder
bzw. 3 noch weiter erhöht werden. Durch die gar nicht in Flußrichtung kommt, schon mit einem
Steigerung des Stromes über die beiden äußeren 35 sehr geringen Steuerstrom eine Löschung des Vier-Übergänge
5 und 7 und das Anwachsen der Strom- schichters erfolgen kann.For a more detailed explanation of the invention, the residual voltage in the ignited state, the following first aims at the mode of operation of the four-man so that the flow control as far as possible is entered into. With the polarity of the four-layer it follows, ie that Ot 1 + oc 2 is much greater than 1, that in the manner indicated in FIG Barrier layer 6 is as intense as possible.
effective zones 1 and 4 in the neighboring · It has been shown, however, that for the tilting middle zones 2 and 3. The middle transition is biased in mechanism this intensive enrichment at the blocking direction. By injecting middle barrier layer is not essential. It is entirely possible for charge carriers from the two outer zones that the middle blocking layer also remains an increase in the blocking current at the middle over- 20 in the ignited state in the blocking direction. To gang 6 causes. With increasing voltage, the one extinction of the system with a small current grows to reverse current and thus the injection of the minority reach, this is precisely this constellation in which the carrier from the two outer zones. This current mean pn transition leads to little or no increase at the transitions 5 and 7 to the direction of flow, particularly advantageous, an increase in the partial current amplifications Oc 1 25 since then there is already a low charge carrier transfer and Oc 2 . The increase in current at the two outer decreases leads to higher voltages at the middle junctions, which can lead to an increase in the charge carrier barrier layer. As soon as this voltage concentration is caused in the two central zones as a result of the operating voltage in the main circuit reduced with increasing voltage increasing blocking and the voltage drop at the load resistor overcurrent can be caused by simultaneous 30 steps, the four shifters extinguish. From this Be charge carrier multiplication at the middle pn covers it follows that when a gang 6 or by utilizing the four-layer punch is built up in such a way that the middle barrier-through effect on one of the two base zones 2 also occurs in the ignited layer State can only be increased a little or 3 even further. Due to the fact that it does not come in the flow direction at all, even with an increase in the current via the two outer 35 very low control currents, the four-junctions 5 and 7 can be extinguished and the current layers can grow.
verstärkungen wird schließlich auch eine Anhebung Unter Zugrundelegung der Untersuchungen anReinforcements will eventually also include an increase based on the investigations
der Ladungsträgerkonzentration am mittleren pn- Vierschichtern, wie sie z. B. aus den Aufsätzen austhe carrier concentration on the middle pn four-layers, as z. B. from the essays
Übergang 6 erzielt. Es erfolgt also eine Anreicherung Proceedings IRE vom Dezember 1954, S. 1761, undTransition 6 achieved. So there is an enrichment Proceedings IRE of December 1954, p. 1761, and
von über die beiden äußeren Übergänge 5 und 7 in- 40 vom September 1956, S. 1174, bekannt sind, ergibtfrom are known about the two outer transitions 5 and 7 in 40 of September 1956, p. 1174, results
jizierten Minoritätsträgern zu beiden Seiten des mitt- sich für die Spannung F23 am mittleren pn-übergangprojected minority carriers on both sides of the middle for the voltage F 23 at the middle pn junction
leren pn-Übergangs 6, d. h., die Raumladung am eines gesteuerten Vierschichters ein Ausdruck vonleren pn junction 6, d. that is, the space charge on a controlled four-shift worker is an expression of
mittleren Übergang 6 wird abgebaut, und die Sperr- der Formmiddle transition 6 is broken down, and the locking of the form
kT i~ ί 1_ Ly23 4. 7^ + «« - !) - «1· kT i ~ ί 1_ Ly 23 4. 7 ^ + «« -!) - «1 ·
1 — Oi1LX1J — «21 - Oi 1 LX 1 J - «2
Hierbei bedeutet ^- die bekannte Temperatur- 5° s0 ^t^r °icht mehr injizierend, d.h., «1} und «2/ Here ^ - the well-known temperature- 5 ° s0 ^ t ^ r ° means no longer injecting, ie, « 1} and« 2 /
q F werden beide gleich Null. Wenn
spannung, /S23 den Sperrstrom an der mittleren q F both become zero. if
voltage, / S23 the reverse current at the middle
Sperrschicht, / den Gesamtstrom und /s/ den Steuer- | Ct1 Jst — J (0C1 + «2 — 1) |
strom, dessen Polarität in Richtung auf »Löschen«Junction, / the total current and / s / the control | Ct 1 J st - J (0C 1 + « 2 - 1) |
current, the polarity of which is in the direction of "delete"
festgelegt ist, die der in F i g. 1 dargestellten Pfeil- 55 in die Größenordnung eines sehr kleinen Sperrrichtung entspricht. Oc1 j und a2j sind die sogenannten stromes/S23 kommt, so wird F23 sehr groß, d.h., es inversen Stromverstärkungen. Oc1J ist die Strömver- kann Löschung eintreten. Wie aus den Betrachtungen Stärkung, wenn im Flußzustand der mittlere Über- ersichtlich ist, ist dies bei um so kleinerem Steuergang 6 injizierend, also als Emitter wirkt und der strom Jst der Fall, je kleiner Oc1 + a2 bei dem beÜbergang 5 als Kollektor, während <x2j für den 60 stehenden Gesamtstrom ist. Beträgt der Wert dieses Übergang 7 als Kollektorübergang und den mittleren Ausdrucks z. B. 10~2, dann kann der Löschstrom um Übergang 6 als Emitter gilt. zwei Größenordnungen kleiner sein als der Gesamt- : Aus dieser Gleichung ergibt sich, daß, sobald strom 7.is set, the in F i g. 1 shown arrow 55 corresponds to the order of magnitude of a very small blocking direction. Oc 1 j and a 2j are the so-called currents / S23 comes, so F 23 becomes very large, ie, there are inverse current gains. Oc 1 J is the flow rate, extinction can occur. As can be seen from the strengthening considerations, if the mean over- flow is visible in the flow state, this is injecting with the smaller control gear 6, that is, it acts as an emitter and the current J st the case, the smaller Oc 1 + a 2 in the beÜbergang 5 than Collector, while <x is 2j for the 60 standing total current. If the value of this transition is 7 as the collector transition and the mean expression z. B. 10 ~ 2 , then the extinguishing current around junction 6 is considered to be the emitter. be two orders of magnitude smaller than the total: From this equation it follows that as soon as current 7.
\r/ ι -i\ Eine Löschung des" Vierschichters über die Steuer-\ r / ι -i \ A deletion of the "four-shift worker over the tax
Oi1JSt^J Ψ-ι-rOC2^- X) 55 elektrode mit kleiner Leistung kann also mit einer Oi 1 JSt J ^ Ψ-ι-ROC 2 ^ - X) 5 5 m electrode it less power can thus with a
wird, das Argument des Logarithmus kleiner als Ί Anordnung erreicht werden, bei der Oc1 + Oe2"1 inwill be achieved, the argument of the logarithm smaller than Ί arrangement, at which Oc 1 + Oe 2 " 1 in
-wird, d. h. F23 in Sperrichtung ■ zu liegen kommt. einem weiten Durchlaßbereich etwa 10"1 bis 10~4 -will, ie F 23 comes to rest in the blocking direction ■. a wide passband about 10 "1 to 10 ~ 4
Liegt jedoch der mittlere Übergang in Sperrichtung, beträgt. . However, if the middle transition is in the reverse direction, is. .
Maßnahmen zur Beeinflussung der Stromabhängigkeit des Stromverstärkungsfaktors sind an sich bekannt. So kann z. B. durch Überbrückung einer Außenzone und der benachbarten Mittelzone mit einem Widerstand oder einem Richtleiter die Stromabhängigkeit des Stromverstärkungsfaktors beeinflußt werden. Weiter ist eine derartige Beeinflussung auch durch einen entsprechenden Dotierungsverlauf der aneinandergrenzenden Zonen zu erzielen.Measures for influencing the current dependency of the current amplification factor are known per se. So z. B. by bridging an outer zone and the adjacent central zone with a resistor or a directional conductor influences the current dependence of the current amplification factor will. In addition, such an influence is also provided by a corresponding doping profile to achieve adjacent zones.
Besonders günstige Maßnahmen zur Realisierung der Bedingung für W1 und «2 ergeben sich im Falle eines unsymmetrischen Aufbaus der Anordnung. Es ist günstig, bei dem einen der beiden Teiltransistoren den Verlauf des Stromverstärkungsfaktors so einzustellen, daß er etwa linear ansteigt und nach Durchlaufen eines Maximums linear wieder absinkt, während für den anderen Teiltransistor der Stromverstärkungsfaktor mit wachsender Stromstärke bedeutend langsamer zunimmt. Der maximal erreichbare Wert liegt in beiden Fällen unter α = 1.Particularly favorable measures for realizing the condition for W 1 and 2 result in the case of an asymmetrical structure of the arrangement. It is advantageous to adjust the current amplification factor for one of the two sub-transistors so that it increases approximately linearly and decreases linearly again after passing through a maximum, while the current amplification factor for the other sub-transistor increases significantly more slowly with increasing current strength. The maximum achievable value is below α = 1 in both cases.
Für eine geringe Steuerleistung zum Löschen ist es weiter günstig, daß derjenige Teiltransistor, dessen Basiszone mit der Steuerelektrode versehen ist, eine relativ steil ansteigende Kurve der Stromverstärkung und ein hohes α, d. h. nahe an 1 liegend, aufweist.For a low control power for erasing, it is also favorable that that sub-transistor whose Base zone is provided with the control electrode, a relatively steeply rising curve of the current gain and a high α, i.e. H. lying close to 1, has.
In der Fig. 2 stellt die Kurve 8 die Stromabhängigkeit des Stromverstärkungsfaktors für einen Transistor dar, der z. B. einlegierte Elektroden aufweist. Die Stromverstärkung erreicht in Abhängigkeit vom Strom ein Maximum, hinter dem sie mehr oder weniger flach etwa linear absinkt. Die Steilheit des Abfalls hängt wesentlich von der Güte des Emitters ab, d. h. vom Emitterwirkungsgrad und kann durch entsprechende Einstellung des Emitterwirkungsgrades, also z. B. durch entsprechenden Dotierungsverlauf in der Emitter- und der Basiszone eingestellt werden. Ein Verlauf des Stromverstärkungsfaktors gemäß der Kurve 8 ist für den Teiltransistor, dessen Basiszone mit der Steuerelektrode versehen ist, anzustreben. Andererseits läßt sich ein Transistor mit schlechtem Emitter bauen, bei dem dann die Stromverstärkung gemäß der mit 9 bezeichneten Kurve über eine lange Strecke bis zum Maximum etwa linear ansteigt. Ein solcher Verlauf der Stromverstärkung ist für denjenigen Teiltransistor anzustreben, dessen Basiszone nicht kontaktiert ist. Die Stromverstärkung des Vierschichters ergibt sich durch Summierung der Kurven 8 und 9. Man erhält auf diese Weise eine Summenstromverstärkung, deren Abhängigkeit vom Strom / durch die Kurve 10 gegeben ist. Durch Justierung des Anstiegs des Stromverstärkungsfaktors a2, dessen Verlauf der Kurve 9 entspricht, zum Abfall von Ct1, dessen Verlauf der Kurve 8 entspricht, erhält man eine Kurve mit einem langen horizontalen Plateau, für die gilt, daß der für Ot1 + a2 maximal erreichte Wert nur sehr wenig über 1 liegt.In FIG. 2, curve 8 represents the current dependence of the current amplification factor for a transistor which, for. B. has alloyed electrodes. The current gain reaches a maximum as a function of the current, after which it decreases more or less flat approximately linearly. The steepness of the drop depends essentially on the quality of the emitter, ie on the emitter efficiency and can be adjusted by setting the emitter efficiency accordingly, e.g. B. can be set by appropriate doping profile in the emitter and the base zone. A course of the current amplification factor according to curve 8 is to be aimed for for the partial transistor whose base zone is provided with the control electrode. On the other hand, a transistor with a poor emitter can be built in which the current gain then increases approximately linearly over a long distance up to the maximum according to the curve denoted by 9. Such a course of the current gain is to be aimed for for that partial transistor whose base zone is not contacted. The current gain of the four-layer system results from the summation of curves 8 and 9. In this way, a total current gain is obtained, the dependence of which on the current / is given by curve 10. By adjusting the rise of the current amplification factor a 2 , the course of which corresponds to curve 9, to the fall of Ct 1 , the course of which corresponds to curve 8, one obtains a curve with a long horizontal plateau, for which it applies that the one for Ot 1 + a 2 maximum value reached is only very slightly above 1.
Im allgemeinen kann man sagen, daß Transistoren mit einlegierten Elektroden, falls keine besonderen, im nachfolgenden näher erläuterten Dotierungsmaßnahmen vorgenommen werden, einen Verlauf des Stromverstärkungsfaktors gemäß der Kurve 8 aufweisen, während Transistoren mit diffundierten Übergängen einen Verlauf des Stromverstärkungsfaktors aufweisen, der im Prinzip der Kurve 9 entspricht. Eine Anordnung gemäß der Erfindung kann also z. B. so aufgebaut sein, daß die Übergänge des die an die gesteuerte Mittelzone angrenzende Außenzone enthaltenden Teiltransistors legierte Übergänge sind, während der Übergang zwischen der nichtgesteuerten Mittelzone und der dieser benachbarten Außenzone ein diffundierter Übergang ist.In general it can be said that transistors with embedded electrodes, if no special ones, in the following explained in more detail doping measures are carried out, a course of Have current amplification factor according to curve 8, while transistors with diffused Transitions have a course of the current amplification factor which in principle corresponds to curve 9. An arrangement according to the invention can thus, for. B. be constructed so that the transitions of the the sub-transistor containing the outer zone adjoining the controlled central zone has alloyed junctions are, while the transition between the uncontrolled central zone and that adjacent to it Outer zone is a diffused transition.
Unabhängig davon, ob die Übergänge legiert oder diffundiert sind, kann der Verlauf des Stromverstärkungsfaktors aber auch durch einen ohmschen Nebenschluß, der eine Außenzone mit der benachbarten Mittelzone verbindet, so eingestellt werden, daß er dem der Kurve 9 entspricht. Bei kleinen Spannungen im Hauptstromkreis wird, bei relativ zum Sperrwiderstand des überbrückten Übergangs niedrig gewählten Wert des ohmschen Nebenschlusses, ein Teil der Ladungsträger über den ohmschen Nebenschluß abfließen. Da jedoch der Stromverstärkungsfaktor α stromabhängig ist, bedeutet dies einen kleineren α-Wert als ohne Nebenschluß. Mit wachsender Spannung und mit wachsendem Strom über den äußeren Übergang nimmt der Widerstand des äußeren Übergangs ab, und der Nebenschluß wird immer unwirksamer. Man erhält durch diesen ohmschen Nebenschluß eine Minoritätsträgerinjektion der überbrückten Außenzone in die anschließende Mittelzone, die mit wachsender Spannung wesentlich langsamer ansteigt, als dies ohne den Nebenschluß der Fall wäre. Aus diesen Betrachtungen ergibt sich auch, daß die Steilheit des Anstiegs des Stromverstärkungsfaktors vom Wert des Überbrückungs-Widerstands abhängt.Regardless of whether the junctions are alloyed or diffused, the course of the current gain factor but also by an ohmic shunt connecting an outer zone with the neighboring one Central zone connects, can be set so that it corresponds to that of curve 9. With small ones Voltage in the main circuit is, at relative to the blocking resistance of the bridged junction selected low value of the ohmic shunt, some of the charge carriers over the ohmic Drain shunt. However, since the current gain factor α is current-dependent, this means a smaller α-value than without shunt. With increasing voltage and with increasing current over the outer junction, the resistance of the outer junction decreases and the shunt becomes more and more ineffective. A minority carrier injection is obtained through this ohmic shunt the bridged outer zone into the adjoining central zone, which becomes essential with increasing tension increases more slowly than would be the case without the shunt. From these considerations it follows also that the steepness of the increase in current gain depends on the value of the bypass resistance depends.
Auch durch Überbrückung einer Außenzone mit der benachbarten Mittelzone durch einen nichtlinearen Nebenschluß, also z. B. durch einen Richtleiter, kann der Verlauf des Stromverstärkungsfaktors beeinflußt werden.Also by bridging an outer zone with the adjacent central zone by a non-linear shunt, so z. B. by a judge, the course of the current amplification factor can be influenced.
Eine weitere Möglichkeit, einen Verlauf des Stromverstärkungsfaktors gemäß der Kurve 9 zu erzielen, ist auch dadurch gegeben, daß man der Dotierungspille, die zur Bildung der Außenzone in die Mittelzone einlegiert wird, Material beiden Dotierungscharakters zusetzt. Bei einer solchen, an sich bekannten Anordnung wird also der äußere Übergang durch Einlegieren einer Metallpille hergestellt, die Störstellen des gleichen und des entgegengesetzten Leitungstyps enthält, wie ihn der Halbleiterkörper der benachbarten Mittelzone besitzt. Die Konzentration der letzteren Störstellen in der Rekristallisationsschicht im Vergleich zu den ersteren ist dabei einerseits so groß, daß eine merkliche Injektion von Minoritätsträgern von der auflegierten Elektrode in die benachbarte Mittelzone auftritt und andererseits so gering, daß in der anderen Richtung noch keine Sperrwirkung auftritt. Ein derartiger Kontakt entspricht im Prinzip einer Parallelschaltung eines Emitters mit einer ohmschen Überbrückung. Man kann sich vorstellen, daß in der Rekristallisationszone n- und p-leitende Gebiete nebeneinander entstehen. Weist die der Außenzone benachbarte Mittelzone η-Leitfähigkeit auf, so geben die p-leitenden Gebiete die Minoritätsträgerinjektion in die Mittelzone, während die η-leitenden Gebiete den ohmschen Nebenschluß erzeugen, der mit wachsendem Strom immer unwirksamer wird. Bei einem derartigen legierten Übergang weist die Außenzone den gleichen Leitungstyp wie die benachbarte Mittelzone und im allgemeinen eine höhere Leitfähigkeit wie diese auf. Der Verlauf des Stromverstärkungsfaktors, also die Justierung des Anstiegs der Kurve 9 zum Abfall derAnother possibility of assigning a course of the current amplification factor according to curve 9 achieve is also given that the doping pill, which is used to form the outer zone in the middle zone is alloyed, adding material of both doping character. With such, in itself known arrangement so the outer transition is made by alloying a metal pill, contains impurities of the same and the opposite conductivity type as the semiconductor body the neighboring central zone. The concentration of the latter impurities in the recrystallization layer in comparison to the former is on the one hand so large that a noticeable injection of Minority carriers from the alloyed electrode occurs in the adjacent central zone and on the other hand so small that there is still no blocking effect in the other direction. Such a contact corresponds to in principle of a parallel connection of an emitter with an ohmic bridge. One can imagine that in the recrystallization zone, n- and p-conductive areas arise next to one another. If the middle zone adjacent to the outer zone has η conductivity, then the p-conducting areas are the minority carrier injection into the central zone, while the η-conductive areas the ohmic shunt generate, which becomes more and more ineffective as the current increases. With such an alloy Transition, the outer zone has the same conductivity type as the adjacent central zone and in general a higher conductivity like this. The course of the current amplification factor, i.e. the Adjustment of the rise of curve 9 to the fall of
Kurve 8 kann durch die Dotierung der Legierungspille, d. h. durch entsprechende Wahl der Konzentration der Aktivatoren erfolgen. Ein anderer Weg, einen Kurvenverlauf gemäß Kurve 9 zu erzielen, ist der Einbau von Rekombinationszentren in den Emitter-pn-Übergangsbereich, z. B. 7, oder in die Basiszone, z. B. 3, oder die Kristalloberfläche in der Umgebung des Emitter-pn-Ubergangs, z.B. 7, mit einer hohen Oberflächenrekombination zu versehen.Curve 8 can be determined by the doping of the alloy pill, i.e. H. by choosing the right concentration the activators. Another way to achieve a curve shape according to curve 9 is the incorporation of recombination centers in the emitter-pn junction area, e.g. B. 7, or in the Base zone, e.g. B. 3, or the crystal surface in the vicinity of the emitter-pn junction, e.g. 7, with to provide a high surface recombination.
Als Material für den Halbleiterkristall, aus dem der Vierschichter hergestellt wird, kann Silizium oder Germanium, sowie andere Halbleiterstoffe oder halbleitende Verbindungen, also z. B. eine AniBv-Verbindung verwendet werden. Die Herstellung der einzelnen Zonen kann in an sich bekannter Weise durch Einlegieren bzw. Eindiffundieren entsprechend dotierender Stoffe erfolgen. Zur, Herstellung eines pp+-Kontaktes, also eines Kontaktes, der als Emitter wirksam ist und zugleich die ohmsche Überbrückung enthält, kann z. B. in p-leitendes Germa- nium Indium, das eine Beimischung von 2% Arsen enthält, einlegiert werden. Man erhält auf diese Weise einen pp+-Kontakt. Die p-leitende Zone entspricht dann z.B. der in Fig.l mit 3 bezeichneten Zone, die ρ+-Zone der. mit 4 bezeichneten Zone, während die Zone 1 p-leitend und die Zone 2 n-leitend ist. Die Übergänge 5 und 6 werden zweckmäßig nach dem üblichen Legierungsverfahren hergestellt.As a material for the semiconductor crystal from which the four-layer is made, silicon or germanium, as well as other semiconductor materials or semiconducting compounds, so z. B. an A ni B v connection can be used. The individual zones can be produced in a manner known per se by alloying or diffusing in appropriately doping substances. To produce a pp + contact, i.e. a contact that is effective as an emitter and at the same time contains the ohmic bridging, z. B. in p-conducting germanium indium, which contains an admixture of 2% arsenic, can be alloyed. In this way a pp + contact is obtained. The p-conductive zone then corresponds, for example, to the zone denoted by 3 in FIG. 1, the ρ + zone to the. zone denoted by 4, while zone 1 is p-conducting and zone 2 is n-conducting. The transitions 5 and 6 are expediently produced according to the usual alloying process.
Claims (7)
Deutsche Auslegeschriff Nr. 1123 402;
französische Patentschrift Nr. 1 264 134;
USA.-Patentschrift Nr. 2 993 154;
Wescon Conv., Part 3, 1958, Nr. 3, S. 172 bis 174.Considered publications:
German Auslegeschriff No. 1123 402;
French Patent No. 1,264,134;
U.S. Patent No. 2,993,154;
Wescon Conv., Part 3, 1958, No. 3, pp. 172-174.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL302113D NL302113A (en) | 1963-02-26 | ||
DES83899A DE1213925B (en) | 1963-02-26 | 1963-02-26 | Semiconductor component with partially negative voltage characteristics and a semiconductor body with four zones as well as a method for manufacturing |
CH9964A CH431726A (en) | 1963-02-26 | 1964-01-07 | Semiconductor device with negative voltage characteristics |
FR964882A FR1382888A (en) | 1963-02-26 | 1964-02-24 | Semiconductor device |
GB773764A GB1016123A (en) | 1963-02-26 | 1964-02-25 | Improvements in or relating to semiconductor devices |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES83899A DE1213925B (en) | 1963-02-26 | 1963-02-26 | Semiconductor component with partially negative voltage characteristics and a semiconductor body with four zones as well as a method for manufacturing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1213925B true DE1213925B (en) | 1966-04-07 |
Family
ID=7511342
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES83899A Pending DE1213925B (en) | 1963-02-26 | 1963-02-26 | Semiconductor component with partially negative voltage characteristics and a semiconductor body with four zones as well as a method for manufacturing |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH431726A (en) |
DE (1) | DE1213925B (en) |
GB (1) | GB1016123A (en) |
NL (1) | NL302113A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6778049B1 (en) | 1999-10-01 | 2004-08-17 | Siemens Automotive Corporation | Apparatus and method for changing the dynamic response of an electromagnetically operated actuator |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1264134A (en) * | 1959-06-23 | 1961-06-19 | Ibm | Semiconductor signal transfer device |
US2993154A (en) * | 1960-06-10 | 1961-07-18 | Bell Telephone Labor Inc | Semiconductor switch |
DE1123402B (en) * | 1958-12-15 | 1962-02-08 | Ibm | Semiconductor diode with several PN junctions |
-
0
- NL NL302113D patent/NL302113A/xx unknown
-
1963
- 1963-02-26 DE DES83899A patent/DE1213925B/en active Pending
-
1964
- 1964-01-07 CH CH9964A patent/CH431726A/en unknown
- 1964-02-25 GB GB773764A patent/GB1016123A/en not_active Expired
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1123402B (en) * | 1958-12-15 | 1962-02-08 | Ibm | Semiconductor diode with several PN junctions |
FR1264134A (en) * | 1959-06-23 | 1961-06-19 | Ibm | Semiconductor signal transfer device |
US2993154A (en) * | 1960-06-10 | 1961-07-18 | Bell Telephone Labor Inc | Semiconductor switch |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6778049B1 (en) | 1999-10-01 | 2004-08-17 | Siemens Automotive Corporation | Apparatus and method for changing the dynamic response of an electromagnetically operated actuator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH431726A (en) | 1967-03-15 |
GB1016123A (en) | 1966-01-05 |
NL302113A (en) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2538326A1 (en) | SEMICONDUCTOR CONSTRUCTION | |
DE1154872B (en) | Semiconductor component with a semiconductor body having at least three pn junctions | |
EP0106059B1 (en) | Semiconductor switch with a gate turn-off thyristor | |
DE1238574B (en) | Controllable and switchable semiconductor component | |
DE1201493B (en) | Semiconductor diode with a pnp or npn zone sequence and an Esaki-pn transition | |
DE2610122C3 (en) | Three-pole semiconductor arrangement | |
DE1213920B (en) | Semiconductor component with five zones of alternating conductivity type | |
DE1211339B (en) | Controllable semiconductor component with four zones | |
DE1539070A1 (en) | Semiconductor arrangements with small surface currents | |
DE3118365A1 (en) | THYRISTOR WITH CONTROLLABLE EMITTER SHORT CIRCUIT INSERTED INTO THE EMITTER | |
DE1194061B (en) | Method of manufacturing a flat four-zone transistor and application of a transistor manufactured by this method | |
DE1213925B (en) | Semiconductor component with partially negative voltage characteristics and a semiconductor body with four zones as well as a method for manufacturing | |
DE2461207B2 (en) | THYRISTOR | |
DE3104743C2 (en) | Semiconductor switching arrangement | |
DE3439803C2 (en) | ||
DE1295695B (en) | Controllable semiconductor component with four successive zones of alternately opposite conductivity types | |
DE7235267U (en) | SEMICONDUCTOR COMPONENT | |
DE1066283B (en) | ||
DE1194065B (en) | Semiconductor component with partially falling characteristics and operating circuit | |
DE1185292B (en) | Double semiconductor component with an Esaki transition and another transition connected in parallel | |
DE1136014B (en) | Semiconductor diode for switching and toggle purposes with four semiconducting zones lying one behind the other | |
DE1564343B2 (en) | SEMICONDUCTOR COMPONENT WITH NEGATIVE RESISTANCE CHARACTERISTICS | |
DE1169589B (en) | Semiconductor component self-protecting against overvoltage, as well as method for manufacturing and switching such a semiconductor component | |
DE1464979A1 (en) | Semiconductor switch | |
DE3340012A1 (en) | SWITCH TYRISTORS |