DE1228343B - Steuerbare Halbleiterdiode mit stellenweise negativer Strom-Spannungs-Kennlinie - Google Patents
Steuerbare Halbleiterdiode mit stellenweise negativer Strom-Spannungs-KennlinieInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
HOIl
Deutsche Kl.: 21g-11/02
Nummer: 1228 343
Aktenzeichen: S 87961 VIII c/21 g
Anmeldetag: 22. Oktober 1963
Auslegetag: 10. November 1966
Steuerbare Halbleiterkristalldioden mit stellenweise negativer Widerstandskennlinie sind bereits in verschiedenen
Ausführungen bekannt. Hierzu gehören die Kipptrioden, die Schalttransistoren und die erst
seit wenigen Jahren verwendeten »avalanche injection diodes« (Solid-State Electronics, Pergamon-Press
1960, Bd. 1, S. 54 bis 59) mit einem ähnlichen Verhalten wie die Lawinentransistoren. Wesentlicher
Nachteil der bekannten Vorrichtungen dieser Art ist, daß sie nicht stromlos gesteuert werden können.
Die Kipptrioden besitzen vier nebeneinanderliegende Zonen unterschiedlichen Leitungstyps und
sind in der Wirkung mit dem Thyratron zu vergleichen. Der Schalttransistor ist ein Dreizonentransistor,
in dem als vierte Steuerelektrode eine Spitzenelektrode aus Wolfram eingebaut ist. Beide Geräte lassen
sich nur umständlich herstellen.
Bei den »avalanche injection diodes«, deren wesentliche Bestandteile drei aufeinanderfolgende
Zonen gleichen Leitungstyps sind, ist die mittlere Zone gegenüber den beiden äußeren hochdotierten
Zonen schlechtleitend, oder sie ist eigenleitend. Die Steuerung der »avalanche injection diodes« erfolgt
über eine an die genannte mittlere Zone angrenzende Zone, die einen zu den drei ersten Zonen entgegengesetzten
Leitungstyp besitzt. Die Wirkungsweise dieser Dioden beruht auf der Bildung von Ladungsträgerlawinen
in der mittleren schlecht leitenden Zone. — Man braucht, um eine arbeitsfähige »avalanche
injection«-Diode herzustellen, Punktkontakte mit sehr kleinen Abmessungen, um die mit den notwendigen
hohen Feldern sonst verbundenen großen Ströme klein zu halten. Um die Lawinenbildung zu
erleichtern, kann man auch die Leitfähigkeit und die Abmessungen der mittleren Zone in Richtung des
Ladungsträgerstromes verkleinern. Damit vermehren sich aber die ohnehin großen Schwierigkeiten bei der
Herstellung der Dioden. Die gewünschte Zonenfolge entsteht durch Eindiffusion und/oder durch Legierung
von Störstellenmaterial. In beiden Fällen ergeben sich die gleichen Schwierigkeiten bezüglich der Einhaltung
der geforderten Geometrie der äußeren hochdotierten Zonen.
Halbleiterbauelemente mit drei aufeinanderfolgenden Zonen gleichen Leitungstyps, wobei die beiden
äußeren Zonen gegenüber der mittleren Zone hochdotiert sind, wurden auch in Form von Feldeffekttransistoren
bereits verwendet und sind beispielsweise in »Proceedings IRE«, Bd. 50, Juni 1962, S. 1462
bis 1469 und »Proceedings IEEE«, Bd. 51, September 1963, S. 1190 bis 1202, beschrieben. Da es sich
hierbei jedoch um Transistoren — genauer: MOS-Steuerbare Halbleiterdiode mit stellenweise
negativer Strom-Spannungs-Kennlinie
negativer Strom-Spannungs-Kennlinie
Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Ale Erfinder benannt:
Dr. Heinz-Herbert Arndt, Nürnberg;
Dr. Jürgen Schädel, Erlangen;
Dipl.-Chem. Theodor Renner, Nürnberg
Dr. Heinz-Herbert Arndt, Nürnberg;
Dr. Jürgen Schädel, Erlangen;
Dipl.-Chem. Theodor Renner, Nürnberg
Transistoren (MOS = Metal-Oxyde-Semiconductor)
— handelt und Transistoren bei der technischen Anwendung Verstärker sind, besitzen die bekannten
Bauelemente eine solche Struktur, daß ein durch den Feldeffekt gesteuerter bzw. eingeleiteter Spannungsdurchbruch
zwischen den beiden hochdotierten Zonen möglichst gleichzeitig auf der ganzen Länge
dieser Zonen stattfindet (andernfalls könnte der Transistor nicht genügend Strom führen und wäre
als solcher unbrauchbar). Die an die mittlere Zone angrenzenden Ränder der hochdotierten Zonen sollen
daher bei den bekannten Feldeffekttransistoren einerseits parallel zueinander verlaufen. Andererseits kann
sich der Transistoreffekt nur dann in technisch
- brauchbarem Maßstab auswirken, wenn der Abstand der genannten Ränder der hochdotierten Zonen
kleiner — z. B. 20mal so klein — ist als die Länge der parallelen Ränder. Das wiederum — nämlich
der relativ geringe Abstand der hochdotierten Zonen
— führt dazu, daß bei den bekannten Bauelementen der Spannungsdurchbruch zwischen den hochdotierten
Zonen stattfindet, ohne daß sich in der mittleren Zone eine Lawinenentladung, die Voraussetzung für
eine negative Widerstandskennlinie ist, ausbilden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiterdiode zu schaffen, die — wie im Feldeffekttransistor
— stromlos steuerbar ist, bei der aber ein negativer Widerstandsbereich auftritt. Weiterhin
soll die Halbleiterdiode einen derart einfachen Aufbau besitzen, daß sie in technischem Maßstab reproduzierbar
herstellbar ist.
Die Erfindung bezieht sich auf eine steuerbare Halbleiterdiode mit stellenweise negativer Strom-Spannungs-Kennlinie,
wobei die Diode aus drei Zonen gleichen Leitungstyps besteht und die mittlere
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Zone eine kleinere Leitfähigkeit als die beiden äußeren hochdotierten Zonen besitzt (avalanche injection
diode). Erfindungsgemäß ist die mittlere Zone eine Inversions- bzw. Verarmungsschicht an der Oberfläche
eines Halbleiterkörpers entgegengesetzten Leitungstyps. Auf der mittleren Zone kann eine erste
Steuerelektrode isoliert aufgebracht sein. Weiterhin kann, um die Halbleiterdiode auch über das Grundmaterial
steuern zu können, auf der den drei Zonen gegenüberliegenden Außenfläche des Halbleiterkörpers
eine zweite Steuerelektrode angebracht sein.
Bei der Herstellung der steuerbaren Halbleiterdiode sind wesentliche aufeinanderfolgende Schritte:
Auf die Oberfläche eines p-leitenden Halbleitereinkristalls wird eine Oxydschicht aufgebracht, durch
Abätzen des Oxyds an zwei engbenachbarten Stellen werden Oxydfenster hergestellt, durch die Oxydfenster
wird zur Bildung von zwei darunterliegenden hochdotierten Zonen η-dotiertes Material in den
Halbleiterkristall eindiffundiert, von den beiden hochdotierten Zonen wird das neuentstandene Oxyd
wiederum abgeätzt, und an diesen beiden Zonen und an dem dazwischenliegenden oxydierten Gebiet werden
durch Aufdampfen und Legieren Metallkontaktelektroden angebracht. — Ist der verwendete Halbleitereinkristall
η-leitend, so wird zur Bildung der hochdotierten Zonen p-dotierendes Material in den
Kristall eindiffundiert.
Die Halbleiterdiode kann durch einen Strom zwischen Halbleitergrundmaterial (zweite Steuerelektrode)
und der mittleren Zone gesteuert werden, der den Verlauf der Strom-Spannungs-KennMnie und die
für die Höhe der Durchbruchsspannung verantwortliche Eigenschaft der mittleren Zone beeinflußt.
Die Steuerung kann außerdem stromlos durch eine über der mittleren Zone isoliert angebrachte (erste)
Elektrode erfolgen. Darin liegt ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Halbleiterdiode gegenüber
bisher bekannten »avalanche injection«-Dioden, die sich nicht stromlos steuern lassen. Die Funktion
der schlecht leitenden mittleren Zone, die der mittleren Zone der »avalanche injection«-Diode entspricht,
wird von einer an der Kristalloberfläche liegenden Inversionsschicht bzw. Verarmungsschicht übernommen.
Besteht das Halbleitergrundmaterial ζ. Β. aus p-Silizium, so läßt sich die schlechtleitende mittlere
Zone insbesondere durch thermische Oxydation der Kristalloberfläche herstellen. Das so entstandene
Siliziumdioxyd dient dann gleichzeitig als Isoliermaterial der Steuerelektrode gegen die mittlere Zone
und als Legierungs- und/oder Diffusionssperre bei der Herstellung der hochdotierten äußeren Zonen.
Zur Herstellung der beiden hochdotierten, gut leitenden Zonen werden an zwei engbenachbarten
Stellen durch Eindiffusion und/oder Legierung von entsprechend dotiertem Material hochdotierte Gebiete
erzeugt, deren Leitungstyp dem der mittleren Zone entspricht. Die beiden genannten Zonen sind gegen
das Halbleitergrundmaterial durch einen pn-Ubergang abgegrenzt und werden nach ihrer Kontaktierung
in Sperrichtung gegen das Grundmaterial betrieben. Mit der Inversionsschicht, die zwischen ihnen aufgespannt
ist, bilden sie also eine n+ — η (bzw. i) — n+-
oder p+ — ρ (bzw. i) — p+~Zonenfolge. Durch einen
einzigen Diffusionsschritt, der bezüglich Diffusionstemperatur, Eindringtiefe und Randkonzentration
relativ unkritisch ist, erhält man so eine Folge von drei Zonen unterschiedlicher Leitfähigkeit.
Die unkomplizierte Herstellungsweise der neuen Dioden, die eine Massenproduktion bei konstanter
Qualität der Bauelemente erlaubt, stellt einen weiteren Vorteil gegenüber den bekannten »avalanche
injection«-Dioden dar. Letztere konnten vor allem deshalb in der Technik bisher keine Verbreitung
finden, da es sehr schwierig ist, sie mit gleichbleibenden Eigenschaften in großer Anzahl anzufertigen.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden nun an Hand von F i g. 1 der prinzipielle
Aufbau der bekannten »avalanche injection«- Dioden und im Vergleich dazu in den Fig. 2 bis 4
eine Ausführungsform des neuen Bauelementes mit fallender Widerstandscharakteristik erläutert:
Die in Fig. 1 sdhematisch dargestellte bekannte »avalanche injection«-Diode besteht aus einem Halbleiterkristall
mit drei Zonen gleichen Leitungstyps, von denen die mittlere Zone 10 eine niedrigere Leitfähigkeit
besitzt als die beiden äußeren 11 und 12. Die mittlere Zone 10 kann auch aus eigenleitendem
Halbleitermaterial bestehen. Zur Steuerung dieses Bauelementes ist eine Zone entgegengesetzten
Leitungstyps 13 angrenzend an die mittlere Zone vorgesehen. Diese beeinflußt durch Ladungsträgerinjektion
bzw. -extraktion die Leitfähigkeit und Feldverteilung in der mittleren Zone. Zwischen die Elektroden
14 und 15 der beiden Zonen 11 und 12 kann sowohl eine Gleichstrom- als auch eine Wechselstromquelle
gelegt werden.
Die Fig. 2 a zeigt schematisch ein perspektivisches,
stark vergrößertes Bild des neuen Halbleiterbauelementes. Das Halbleitergrundmaterial 20, das beispielsweise
aus p-Silizium mit einer Leitfähigkeit von 5 bis 1000 Ohm · cm bestehen kann, ist beispielsweise
durch Aufdampfen oder thermische Oxydation mit einer 0,5 bis 1 μ starken Siliziumdioxydschicht
24 versehen. Zur Herstellung der beiden hochdotierten Zonen ist das Oxyd mit Hufe einer der bekannten
Maskentechniken an zwei Stellen herausgeätzt, so daß sich z. B. streifenförmige Fenster bildeten, deren
Abstand in der Größenordnung von 100 μ liegt. Es ist wesentlich, diesen Abstand so groß zu wählen,
daß vor der höchsten gewünschten Sperrspannung der Diode noch keine Sperrschichtberührung im
Grundmaterial erfolgt. Die verbliebene Oxydschicht zwischen den Fenstern schützt die mittlere Zone vor
den Einwirkungen der zur Herstellung der beiden äußeren Zonen notwendigen Diffusion. Die Zonen
21 und 22 sind mit einem η-dotierenden Material, insbesondere Phosphor, hoch dotiert. Die Dotierung
kann z. B. durch halbstündiges Erhitzen auf 900° C im P2O5-haltigen Sauerstoffstrom und durch anschließende
Eindiffusion des Phosphors durch mehrstündiges Tempern bei 1100 bis 1200° C vorgenommen
werden. Unter den Oxydfenstern befinden sich daher im p-Siliziumkristall 20 zwei η-leitende Gebiete 21
und 22. An diese werden z. B. durch Aufdampfen und Legieren von Aluminium die Elektroden 27 und
28 angebracht, die Zuleitungsdrähte 27 a und 28 a besitzen.
Die in der Zwischenschicht zwischen dem Silizium und der zuerst hergestellten Siliziumdioxydschicht
befindlichen donatorähnlichen Störstellen erzeugen eine Inversionsschicht 23 im Silizium. Die Zonen 21
und 22 stellen also zusammen mit der zwischen ihnen aufgespannten η-leitenden Inversionsschicht 23 die
gewünschte n+ — η — n+-Struktur dar. — Auf der
Oxydschicht 24 über der Inversionsschicht 23 be-
findet sich eine Steuerelektrode 25, die z. B. aus aufgedampftem Aluminium bestehen kann. Der Zuleitungsdraht
für die Steuerelektrode 25 ist mit 25 a bezeichnet. Mit Hilfe der Steuerelektrode 25 kann
die Leitfähigkeit der Inversionsschicht 23 eingestellt werden, indem sie eine bestimmte Spannung gegenüber
einer der Schichten 21 und 22 erhält. Die Kontaktelektrode 29, die z. B. durch Legierung mit Gold
sperrfrei an das Grundmaterial 22 anlegiert ist, besitzt den Zuleitungsdraht 29 α.
Die Fig. 2 b zeigt ein Schaltbeispiel der in F i g. 2 a
beschriebenen Diode. Die Elektrode 28 ist geerdet. Die Steuerelektrode 25 hat gegenüber der Elektrode
28 eine Spannung UST, und die Elektroden 27 und 28
sind über die variable Spannungsquelle 26, das Strommeßgerät / und den Arbeitswiderstand Ra geerdet. —
Die Elektrode 29 am Grundmaterial kann geerdet sein, für den Fall jedoch, daß man die erfindungsgemäße
Diode über das Grundmaterial steuern will, ist es möglich, zwischen die Elektroden 29 und 28
eine Spannung UG anzulegen (in der Figur gestrichelt),
die den pn-übergang zwischen 20 und 22 in Sperrrichtung belastet.
Da der Lawinendurchbrudh, der ja zur Entstehung eines negativen Widerstandes des beschriebenen
Halbleiterbauelementes notwendig ist, an der Stelle höchster Feldstärke erfolgt, ist es zweckmäßig, zur
Erzielung definierter Durchbruchsspannungen diese Stelle vorzugeben. Das kann nach der weiteren Erfindung
dadurch erreicht werden, daß die niedrigleitende Zone an mindestens einer Stelle 23 α (in
Fig. 2a) wesentlich schmaler gemacht wird als in der Umgebung dieser Stelle.
Gleichzeitig wird dadurch der für dieses Bauelement unerwünschte Transistoreffekt — wie er in
den obengenannten Veröffentlichungen in Proceedings IRE bzw. IEEE beschrieben ist — fast vollständig
vermieden. Der Transistoreffekt ist proportional zum Verhältnis von Kantenlänge des parallelen
Stückes der hochdotierten Zonen zum gegenseitigen Abstand der Zonen. Durch das Anbringen einer
Spitze, 23 a, wird dieses Verhältnis sehr klein, da bei einer Spitze die genannte Kantenlänge nahezu
Null ist.
Weiterhin kann bei der Struktur der erfindungsgemäßen Halbleiterdiode beim Anlegen einer Spannung
U zwischen den Elektroden 27 und 28 in der Nähe derjenigen von beiden, die am positiven Pol
der Spannungsquelle liegt (z. B. 28), eine Einschnürung der Inversionsschicht 23 erfolgen (es ist bei
dieser Betrachtung angenommen, daß das Grundmaterial p-leitend und entsprechend die Gebiete 21
und 22 η-leitend sind). Im Fall, daß eine solche Einschnürung auftritt, wird die Inversionsschicht also in
der Nähe der Elektrode 28 dünn, und die Leitfähigkeit sinkt dort. Dieser Vorgang verstärkt sich, wenn
ein höheres Potential an die Elektrode 28 angelegt wird. Je größer der Spannungsabfall längs der Inversionsschicht
wird, um so stärker wird die Inversionsschicht eingeschnürt.
Wird an dieser Stelle der Widerstand RE des eingeschnürten
Teils der Inversionsschicht gegenüber der Widerstand R1 dem Rest der Inversionsschicht
extrem hoch, so daß R, gegen RE vernachlässigbar
klein, also fast Null ist, so erfolgt schon vor der gewünschten Spannung ein Durchbruch, und der
Mechanismus einer »avalanche injection«-Diode kann nicht eintreten.
Wenn eine solche Einschnürung der Inversionsschicht auftritt, ist es daher wichtig, das Verhältnis
der genannten Widerstände R,/RE so zu wählen, daß
der Widerstand R1 gegenüber RE nicht zu vernachlässigen
ist und bei steigender Spannung in der Lage ist, den Durchbruch einer Ladungsträgerlawine noch
für ein bestimmtes Spannungsintervall aufzuhalten. Oberhalb dieses Spannungsintervalls (z. B. 100 bis
150 Volt) tritt dann, insbesondere durch Stoßionisation, die Ladungsträgerlawine auf. In diesem
Moment wird durch die Überschwemmung der Inversionsschicht mit Ladungsträgern der Widerstand
Rj praktisch Null, so daß oberhalb dieser Durchbruchsspannung
(bei z. B. 100 bis 200 Volt) die negative Strom-Spannungs-Kennlinie beginnt und
bei einmal eingetretenem Durchbruch bei Spannungen bis herab zu z. B. 10 Volt gehalten werden
kann.
Ist dagegen R1 gegen RE zu vernachlässigen, so
wäre Ri von vornherein praktisch gleich Null.
R, würde also beim Auftreten der Ladungsträgerlawine nicht mehr gesenkt, so daß sich keine negative
Strom-Spannungs-Kennlinie einstellen kann. Das gewünschte Verhältnis von Ri/RE läßt sich z. B. durch
passende Länge des Strompfades, also durch die Länge der Inversionsschicht 23, einstellen. Je länger
die Inversionsschicht 23 ist, um so größer wird ersichtlich der Widerstand R1. Außerdem ist es wichtig,
daß man als Grundmaterial Halbleiterkristalle verwendet, an deren Oberfläche die Lebensdauer der
Minoritätsträger nach allen beschriebenen Verfahrensschritten nicht unter 1 μβεϋ liegt.
Die Form der hochdotierten Zone (entsprechend 21 und 22 in F i g. 2) kann auch ringförmig gewählt
werden, derart, daß die eine dieser Zonen die Inversionsschicht 23 ringförmig umgibt und die andere
hochdotierte Zone wiederum von der Inversionsschicht ganz umgeben ist. Dabei empfiehlt es sich,
den äußeren Ring an den negativen Pol der Spannungsquelle zu legen, damit der gesamte Strom in
der Inversionsschicht dem Einfluß der isolierten Steuerelektrode unterliegt.
In den Fig. 3 und 4 sind einige Kennlinien der erfindungsgemäßen steuerbaren Halbleiterbauelemente
gezeichnet. In beiden Figuren ist die zwischen den hochdotierten Gebieten (21 und 22 in Fig. 2)
angelegte Spannung U (in Volt) in der Abszisse und der durch die Inversionsschicht fließende Strom / (in
Milliampere) in der Ordinate aufgetragen.
Die F i g. 3 zeigt Kennlinien 31, 32, 33 in Abhängigkeit von der Spannung an der aufgedampften
isolierten Steuerelektrode (25 in Fig. 2). Bei der Aufnahme dieser Kennlinien war das Grundmaterial
geerdet. Der Kurve31 in Fig. 3 liegt die Steuerspannung
U1 = —20 Volt zugrunde, zur Kurve 32 gehört die Steuerspannung U2 = 0 Volt, und
der Kurve 33 entspricht die Steuerspannung U3 = +20 Volt. Die Haltespannung 30, die im allgemeinen
bei den erfindungsgemäßen Halbleiterbauelementen zwischen 10 und 30 Volt liegt, hat für
den speziellen Halbleiter, dessen Kennlinenbild in Fig. 3 (und 4) aufgenommen wurde, den Wert
20 Volt Spannung zwischen den Kontakten der hochdotierten Zonen (27 und 28 in Fig. 2).
Für die Kennlinien in F i g. 4 ist der Steuerstrom im Grundmaterial der Parameter; die Spannung an
der Steuerelektrode wurde festgehalten. Die Kurven 41, 42 und 43 sind mit Steuerströmen von 0, 0,5 bzw.
mA ermittelt worden, wobei das Grundmaterial gegenüber der Inversionsschicht negative Potential
besaß. Mit 40 ist wieder die Haltespannung (entsprechend 30 in F i g. 3) bezeichnet. — Die Durchbruchsspannungen
zwischen den hochdotierten Gebieten (21 und 22 in Fig. 2) haben in den Fig. 3 und 4
Werte zwischen 90 und 140 Volt, es sind jedoch n+ — η — n+-Bauelemente nach der Erfindung hergestellt
worden, welche Durchbruchsspannungen bis zu 200 Volt besitzen.
Die dargestellten Beispiele sollen nur der Erläuterung des Erfindungsgegenstandes dienen und sind
mehrfach abwandelbar. Insbesondere ist man bei der Auswahl der zu verwendenden Halbleiterkristalle
nicht auf das Silizium beschränkt, es können vielmehr Halbleiterkristalle aller Art, z. B. Germanium- und
7^-Verbindungen Verwendung finden.
Claims (3)
1. Steuerbare Halbleiterdiode mit stellenweise negativer Strom-Spannungs-Kennlinie, wobei die
Diode aus drei Zonen gleichen Leitungstyps besteht und die mittlere Zone eine kleinere Leitfähigkeit
als die beiden äußeren hochdotierten Zonen besitzt (avalanche injection diode), dadurch
gekennzeichnet, daß die mittlere Zone (23) eine Inversions- bzw. Verarmungsschicht
an der Oberfläche eines Halbleiterkörpers (20) entgegengesetzten Leitungstyps ist.
2. Halbleiterdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die mittlere Zone (23)
eine erste Steuerelektrode (25) isoliert aufgebracht ist.
"
3. Halbleiterdiode nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der den
drei Zonen (21 bis 23) gegenüberliegenden Außenfläche des Halbleiterkörpers (20) eine
zweite Steuerelektrode (29), insbesondere sperrfrei, kontaktiert ist.
4. Halbleiterdiode nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Steuerelektrode (25) mit einer insbesondere 0,5 bis 1 μ dicken Oxydschicht (24) gegen die mittlere
Zone (23) isoliert ist.
5. Halbleiterdiode nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Steuerelektrode (25) aufgedampftes Aluminium ist.
6. Halbleiterdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Zone (23) zwisehen
den sie begrenzenden hochdotierten Zonen (21, 22) an einer Stelle (23 d) stark eingeengt ist.
7. Halbleiterdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (20)
eine von einem Halbleitereinkristall abgetrennte Scheibe von 100 bis 300 μ Dicke und vorzugsweise
200 mm Durchmesser ist.
8. Halbleiterdiode nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper
(20) ein Siliziumeinkristall mit einer Lebensdauer in ihm befindlicher Minoritätsträger
von mindestens 1 \isec ist.
9. Halbleiterdiode nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper
(20) ein Siliziumeinkristall mit einer Leitfähigkeit von 5 bis 1000 Ohm ■ cm ist.
10. Halbleiterdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hochdotierten Zonen
(21, 22) streifenförmig ausgebildet sind.
11. Halbleiterdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine hochdotierte Zone
(21 oder 22) ringförmig um die andere ausgebildet ist.
12. Halbleiterdiode nach den Ansprüchen 1, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
hochdotierten Zonen (21, 22) im Halbleiterkristall (20) einen solchen Abstand — insbesondere
20 bis 200 μ, vorzugsweise 100 μ — besitzen, daß sidh die beiden pn-Sperrschichten der
Zonen gegenüber dem Halbleiterkristall nicht vor Erreichung der gewünschten Durchbruchsspannung,
bei der die Strom-Spannungs-Kennlinie negativ wird, berühren.
13. Halbleiterdiode nach den Ansprüchen 1 und 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden hochdotierten Zonen (21, 22) in an sich bekannter Weise mit Phosphor dotiert sind, wenn
der Halbleiterkristall η-leitend ist.
14. Halbleiterdiode nach den Ansprüchen 1 und 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden hochdotierten Zonen (21, 22) aufgedampfte und legierte Aluminiumelektroden (27,
28) besitzen.
15. Einrichtung mit einer Halbleiterdiode nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Einstellung der Strom-Spannungs-Kennlinie eines zwischen den beiden hochdotierten
Zonen (21, 22) durch die mittlere Zone (23) fließenden Stromes und der Höhe der Durchbruchsspannung
zwischen den beiden hochdotierten Zonen (21, 22) zwischen eine der hochdotierten
Zonen und die — insbesondere aus Gold bestehende — zweite Steuerelektrode (29)
eine — bezüglich des pn-Überganges zwischen den hochdotierten Zonen (21, 22) im Halbleiterkörper
— in Sperrichtung gepolte Stromquelle (EZ0) vorgesehen ist.
16. Einrichtung mit einem Halbleiterkörper nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß zur stromlosen Steuerung der Leitfähigkeit der mittleren Zone (23) an deren Steuerelektrode (25) eine Spannungsquelle (Ust)
angelegt ist.
17. Einrichtung nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung
der Eigenschaften der als Strompfad zwischen den beiden hochdotierten Zonen (21, 22) dienenden
mittleren Zone (23) sowohl eine Spannungsquelle (USt) an die erste Steuerelektrode (25) als
auch eine Stromquelle (EZ0) zwischen eine der
hochdotierten Zonen (21, 22) und die zweite Steuerelektrode (29) gelegt ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1254 861;
Zeitschrift »Solide State Electronics«, Bd. 1, 1960, H. 1, S. 54 bis 59;
Zeitschrift »Proceedings IRE«, Bd. 50, 1960, H. 12, S. 2421 bis 2428; Bd. 41, 1953, H. 8, S. 970fi\;
Bd. 50, 1960, H. 6, S. 1462 bis 1469;
Zeitschrift »Proceedings IEEE«, Bd. 51, 1963, H. 9, S. 1190 bis 1202.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
609 710/227 11.66 © Bundesdruckerei Berlin
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| DES87961A DE1228343B (de) | 1963-10-22 | 1963-10-22 | Steuerbare Halbleiterdiode mit stellenweise negativer Strom-Spannungs-Kennlinie |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES87961A DE1228343B (de) | 1963-10-22 | 1963-10-22 | Steuerbare Halbleiterdiode mit stellenweise negativer Strom-Spannungs-Kennlinie |
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Family Applications (1)
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1963
- 1963-10-22 DE DES87961A patent/DE1228343B/de active Pending
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- 1964-10-21 US US405627A patent/US3321680A/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| US3321680A (en) | 1967-05-23 |
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