DE1247490B - Capacitance diode surrounded by a glass case - Google Patents
Capacitance diode surrounded by a glass caseInfo
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Description
Von einem Glasgehäuse umgebene Kapazitätsdiode Die Erfindung betrifft eine von einem Glasgehäuse umgebene Kapazitätsdiode, bei der in einem zylinderförmigen Halbleiterkörper eine innere Zone des einen Leitfähigkeitstyps an ihrer Mantelfläche und an ihrer einen Stirnseite von einer Zone des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps umgeben ist und- beide Zonen einen parallel zur Mantelfläche und zu einer Stirnseite verlaufenden, großflächigen pn-übergang bilden.The invention relates to a capacitance diode surrounded by a glass housing a capacitance diode surrounded by a glass housing, in the case of which in a cylindrical Semiconductor body has an inner zone of one conductivity type on its lateral surface and on one end face of a zone of the opposite conductivity type is surrounded and- both zones are parallel to the lateral surface and to one end face Form a running, large-area pn junction.
Die Raumladungszone in der Umgebung eines pn-Überganges bei Halbleiteranordnungen besitzt eine Kapazität. Bei den meisten Halbleiterbauelementen wird angestrebt, die Kapazität möglichst niedrig zu halten. Es gibt jedoch auch Anwendungs-' gebiete von Halbleiterbauelementen, bei denen die sich mit der Spannung ändernde Kapazität der Raumladungszone bewußt ausgenutzt wird. Derartige Bauelemente sind als Kapazitätsdioden bekannt. In diesdin Falle wird häufig angestrebt, die Kapazität des pn-Überganges, die im wesentlichen durch die Fläche des pn-überganges bestimmt ist, möglichst groß zu machen. Das kann prinzipiell dadurch erreicht werden, daß man -bei den gewöhnlichen, aus einer flache n- Scheibe mit zwei sich eben berührenden Zonen entgegengesetzter Leitfähigkeit bestehenden Dioden den Durchmesser vergrößert. Andererseits sind dem häufig Grenzen gesetzt durch Gehäusetypen, die möglichst klein sein sollen.- - Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem möglichst kleinen' voirgegebenen Gehäuse durch Ausnutzung- möglichst -des gesamten freien Innenraumes des Gehäuses einen möglichst großflächigen pn-übergang mit einer möglichst großen Kapazität zu erhalten. Die Erfindung bedient- sich dabei einer speziellen Ausbildung'des' Halbleiterkörpers. Es ist an sich bekannt, Halbleiterkörper zylinderförmig auszubilde'n und einen zylinderförmigen pn-übergang in diesen Halbleiterkörpern anzuordnen. Die Erfindung gehtjedoch über diese grundsätzlich bekannte Form' eines Halbleiterkörpers hinaus, indem sie durch zusätzliche Maßnahmen eine spezielle Kapazitätsdiode schafft, die bei geringer Raumbeanspruchung eine größtmögliche Kapazität aufweist und außerdem in. vorteilhäfter Weise in einem Gläsgehäuse durch Preßkontakte gehalten werden kann. Erfindungsgemäß wird das dadurcl# erreicht, daß die Oberfläche der äußeren Zone allseitig mit einer niederohmigen Metallkoniaktschicht versehen ist, daß an der freiliegenden- Stirnfläche der inneren Zone eine weitere Metallkontaktschicht angebracht ist, daß die Halbleiterdiode mit der die innere Zone kontaktierenden Metallschicht auf dem verbreiterten Ende einer in einen becherförmigen Glaskörper von außen hineinragenden Zuleitung aufsitzt und daß die äußere Zone an der anderen Stirnseite von einein. durch eine mit dem Rand des becherförmigen Glaskörpers verschmolzene Glasperle hindurchführenden Zuleitungsdraht kontaktiert ist.The space charge zone in the vicinity of a pn junction in semiconductor arrangements has a capacitance. In most semiconductor components, the aim is to keep the capacitance as low as possible. However, there are also areas of application for semiconductor components in which the capacity of the space charge zone, which changes with the voltage, is consciously exploited. Such components are known as capacitance diodes. In this case, the aim is often to make the capacitance of the pn junction, which is essentially determined by the area of the pn junction, as large as possible. This can be achieved in principle by reacting existing -in the ordinary, n- of a flat disk with two flat contact zones of opposite conductivity diodes increases the diameter. On the other hand, the frequently limits set by housing types that sollen.- be as small as possible - The object of the invention is -des at the smallest possible 'voirgegebenen housing by Ausnutzung- possible entire free inner space of the housing transition pn a large as possible with a to get the largest possible capacity. The invention makes use of a special design of the semiconductor body. It is known per se to design semiconductor bodies in a cylindrical shape and to arrange a cylindrical pn junction in these semiconductor bodies. However, the invention goes beyond this basically known form of a semiconductor body in that it creates a special capacitance diode through additional measures, which has the greatest possible capacitance with little space requirement and can also be advantageously held in a glass housing by pressing contacts. According to the invention the dadurcl # is achieved that the surface of the outer zone is provided on all sides with a low-resistance metal contact layer, that a further metal contact layer is attached to the exposed end face of the inner zone, that the semiconductor diode with the metal layer contacting the inner zone on the widened end a lead projecting from the outside into a cup-shaped glass body and that the outer zone on the other end face of one in. is contacted by a lead wire which is fused to the edge of the cup-shaped glass body.
Aus den Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters 1851678 ist zwar eine Kapazitätsdiode be- kannt, bei der der- pn-Übergang durch mehrere aneinanderstoßende ebene Flächen gebildet ist. Hierbei liegt die innere Zone des-Halbleiterkörpers an drei von sechs Flächen frei. Zur Vergrößerung der Fläche des pn-Übergangs werden die Stirnflächen jedoch nicht herangezogen. Ferner ist über die Art der Kontaktierung der beiden Zonen entgegengesetzter Leitfähigkeit nichts ausgesagt. Vor allem ist der erfinderische Gedanke, die gesamte Mantelfläche mit einer metallischen Kontaktschicht zu überziehen, dem bekannten Vorschlag fremd. Diese erfinderische Ausbildung gewährleistet aber erst, daß der Spannungsabfall an jedem.Teil des pn-überganges gleich groß ist, wodurch die Kapazität und auch die Empfindlichkeit der Kapazitätsschwankungen vergrößert werden.From the documents of the German utility model 1851678 , a capacitance diode is known in which the pn junction is formed by several flat surfaces abutting one another. Here, the inner zone of the semiconductor body is exposed on three of six surfaces. However, the end faces are not used to enlarge the area of the pn junction. Furthermore, nothing is said about the type of contact between the two zones of opposite conductivity. Above all, the inventive idea of covering the entire outer surface with a metallic contact layer is alien to the known proposal. This inventive design only ensures that the voltage drop at each part of the pn junction is the same, which increases the capacitance and also the sensitivity of the fluctuations in capacitance.
Die weiteren Vorteile,und Merkmale der Erfindiffig werden im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert.The other advantages and features of the invention are set out below explained in more detail with reference to the drawing.
F i g. 1 - stellt einen Querschnitt durch eine von einem Glasgehäuse umgebene Halbleiterdiode dar; F i g. 2 und 3 stellen spezielle Ausbildungen des Halbleiterkörpers dar.F i g. 1 - shows a cross section through a semiconductor diode surrounded by a glass housing; F i g. 2 and 3 show special designs of the semiconductor body.
Die Anordnung in Fig. 1 besteht aus einem zylinderförnügen Halbleiterkörper, dessen Höhe gewöhnlich größer ist als der Durchmesser. Der zylinderförmige Halbleiterkörper besteht aus einer mittleren im Kein des Zylinders befindlicheii Halbleiterzone 1, z. B. aus n-leitendem Material. Die innere Halbleiterzone wird an ihrer Mantelfläche von einer äußeren Halbleiterzone 2 des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps (p) umgeben. An den beiden Stirnflächen sind Kontakte 4 und 7 angebracht. Der Kontakt 7, der die innere Halbleiterzone kontaktiert, sitzt auf dem verbreiterten Ende 11 eines Zuführungsdrahtes 10. Dieser ist in ein bescherförmiges Glasgehäuse 9 eingeschmolzen. Als Abschluß dient eine Glasperle 12, die in das offene Ende des Glasbechers 9 hineinpaßt und an den Rändern mit diesem verschmolzen wird. Durch die Glasperle führt ein zweiter Zuleitungsdraht 13, der z. B. an seinem unteren Ende mit einem U-förmig gebogenen Teil 14 versehen sein kann. Beim Einschmelzen wird so verfahren, daß der Halbleiterkörper unter Druck zwischen den beiden Enden 11 und 14 der Zuleiturigsdrähte 10 und 13 gehalten wird. Beim Abkühlen wird dieser Druck noch verstärkt, so daß der Halbleiterkörpe# gegen mechanische Erschütterungen außerordentlich stabil gehalten wird.The arrangement in FIG. 1 consists of a cylindrical semiconductor body, the height of which is usually greater than the diameter. The cylindrical semiconductor body consists of a central semiconductor zone 1 located in the none of the cylinder, e.g. B. made of n-conductive material. The inner semiconductor zone is surrounded on its lateral surface by an outer semiconductor zone 2 of the opposite conductivity type (p). Contacts 4 and 7 are attached to the two end faces. The contact 7, which makes contact with the inner semiconductor zone, is seated on the widened end 11 of a feed wire 10. This is melted into a glass housing 9 in the form of a gift. A glass bead 12, which fits into the open end of the glass beaker 9 and is fused to it at the edges, serves as a conclusion. Through the glass bead leads a second lead wire 13, the z. B. can be provided with a U-shaped bent part 14 at its lower end. During the melting process, the procedure is such that the semiconductor body is held under pressure between the two ends 11 and 14 of the supply wires 10 and 13 . This pressure is increased when it cools, so that the semiconductor body is kept extremely stable against mechanical vibrations.
In F-ig. 2 ist die Ausführungsform. des Halbleiterkörpers, die in F i g."1 eingebaut ist, ausführlich dargestellt. Zur Herstellung eines derartigen Halbleiterkörpers kann man z. B. von einem zylinderförmig gezogenen Halbleiter-Einkristall größerer Länge ausgehen. In der Mantelfläche dieses Einkristalls kann man in bekannter Weise durch Diffusion eine Zone entgegengesetzter Leitfähigkeit erzeugen. Im vorliegenden Falle sei angenommen, daß der einkristalline Halbleiterkörper aus n-leitendem Silizium besteht. Die p-leitende Mantelzone 2 kann. in diesem Falle z. B. durch Eindiffundieren von Bor erhalten werden. Anschließend wird der Mantel der äußeren Zone niederohmig plattiert. Man erhält damit eine gut leitende Außenschicht g. Zu diesem Zweck können zum Beispiel Nickel oder Gold verwendet werden.In F-ig. 2 is the embodiment. of the semiconductor body, which is incorporated in FIG. 1, is shown in detail. For the production of such a semiconductor body, one can, for example, start from a cylindrically drawn semiconductor single crystal of greater length In the present case it is assumed that the monocrystalline semiconductor body consists of n-conducting silicon. In this case, the p-conducting cladding zone 2 can be obtained, for example, by diffusing boron The outer zone is plated with low resistance, thus obtaining a highly conductive outer layer g. For this purpose, for example, nickel or gold can be used.
Bei diesem Stand des Verfahrens kann man die einkristallinen Stäbe großer Länge in Stücke der gewünschten Größe zerlegen. Der Halbleiterkörper muß dann noch kontaktiert werden. Zu diesem Zweck wird an der einen Sümfläche ein Metall aufgebracht und einlegiert, welches den gleichen Leitfähigkeitstyp erzeugt wie die äußere, p-leitende Zone des Halbleiterkörpers. Die einlegierte Metallschicht 4 bildet dabei mit der mittleren, n-leitenden Zone 1 einen pn-übergang 5 und mit der äußeren p-leitenden Zone einen sperrfreien übergang 6. Gleichzeitig kontaktiert die Metallschicht 4 die plattierte Metallschicht 8. Auf der anderen Stirnseite des Halbleiterkörpers wird die innere, n-leitende Zone 1 in bekannter Weise mit einem ohmschen Kontakt 7 versehen.At this stage of the process, the single crystal rods of great length can be broken up into pieces of the desired size. The semiconductor body then still has to be contacted. For this purpose, a metal is applied and alloyed to one of the summing surfaces, which generates the same conductivity type as the outer, p-conductive zone of the semiconductor body. The alloyed metal layer 4 forms with the middle, n-type region 1 a pn junction with 5 of the outer p-type region a blocking-free transition 6. At the same time, the metal layer 4 contacts the plated metal layer 8. On the other end face of the semiconductor body is the inner, n-conductive zone 1 is provided with an ohmic contact 7 in a known manner.
Damit ist die Kapazitätsdiode fertiggestellt. Ihre Größe entspricht etwa dem freien Innenraum eines Glasbechers, durch dessen unteren geschlossenen Teil ein an seinem oberen Ende 11 verbreiterter Zuleitungsdraht 10 führt. Auf diesen Zuleitungsdraht wird der Halbleiterkörper mit dem die innere Zone 1 kontaktierenden Kontakt 7 aufgesetzt. Schließlich wird die Glasperle 13 mit dem am unteren Ende 14 U-förmig gebogenen Zuleitungsdraht 13 unter Druck aufgesetzt und verschmolzen.This completes the capacitance diode. Their size corresponds approximately to the free interior space of a glass beaker, through the lower closed part of which a lead wire 10 , which is widened at its upper end 11, passes. The semiconductor body with the contact 7 making contact with the inner zone 1 is placed on this lead wire. Finally, the glass bead 13 with the lead wire 13 bent in a U-shape at the lower end 14 is placed under pressure and fused.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, den Halbleiterkörper zylinderförmig herzustellen. Ebensogut ist es möglich, aus einem großen einkristallinen Stab durch Zersägen kleinere Stäbe mit rechteckigem Querschnitt zu erhalten. Jedoch dürfte wegen der Form des Glasbechers der zylinderförmige Querschnitt vorzuziehen sein.It is not absolutely necessary for the semiconductor body to be cylindrical to manufacture. It is just as possible to go through from a large single crystal rod Sawing up smaller bars with a rectangular cross-section. However, should because of the shape of the glass beaker, the cylindrical cross-section should be preferred.
In F i g. 3 ist ein Halbleiterkörper dargestellt, der etwas anders aufgebaut ist als der in F i g. 2 und bei dessen Herstellung etwas abgewandelte Verfahrensschritte angewendet werden. Im Prinzip entspricht er jedoch der Anordnung nach F i g. 2. Für die Herstellung des Halbleiterkörpers nach F i g. 3 werden aus einem größeren einkristallinen Halbleiterkörper zylinderförmige Körper der gewünschten Größe ausgestanzt. Ähnlich wie bei F i g. 2 wird in den zylinderförmigen Halbleiterkörpern, die zum Beispiel aus n-leitendem Silizium bestehen können, durch Diffusion eine äußere p-leitende Zone 2 erzeugt. Diese Zone entsteht an allen äußeren Schichten des Halbleiterkörpers, also sowohl an der Mantelfläche als auch an den beiden Stirnseiten. Anschließend wird wiederum in ähnlicher Weise wie bei F i g. 2 eine äußere metallische Schicht 8 durch Plattieren von z. B. Nickel oder Gold erzeugt. Im nächsten Verfahrensschritt unterscheidet sich die Herstellung des Halbleiterkörpers gemäß F i g. 3 von der nach F i g. 2. Es wird nun eine Stirnseite des Halbleiterkörpers abgeläppt, so daß die äußere Metallschicht 8 und die äußere p-leitende Halbleiterzone 2 verschwinden. Es hegt dann die innere, n-leitende Zone 1 frei und kann wiederum ähnlich wie bei F i g. 2 mit einem ohmschen Kontakt 7 versehen werden. Die andere Stirnseite des Halbleiterkörpers braucht nicht mehr kontaktiert zu werden. Der Halbleiterkörper kann nunmehr in das Glasgehäuse eingebaut werden.In Fig. 3 shows a semiconductor body which is constructed somewhat differently than that in FIG. 2 and somewhat modified process steps are used in its production. In principle, however, it corresponds to the arrangement according to FIG. 2. For the production of the semiconductor body according to FIG. 3 , cylindrical bodies of the desired size are punched out of a larger single-crystal semiconductor body. Similar to FIG. 2, an outer p-conductive zone 2 is produced in the cylindrical semiconductor bodies, which can consist of n-conductive silicon, for example, by diffusion. This zone arises on all outer layers of the semiconductor body, that is, both on the lateral surface and on the two end faces. Then again in a manner similar to FIG. 2 an outer metallic layer 8 by plating e.g. B. generated nickel or gold. In the next method step, the production of the semiconductor body differs according to FIG. 3 of the according to FIG. 2. One end face of the semiconductor body is now lapped off so that the outer metal layer 8 and the outer p-conductive semiconductor zone 2 disappear. It then exposes the inner, n-conductive zone 1 and, again, similar to FIG. 2 can be provided with an ohmic contact 7 . The other end face of the semiconductor body no longer needs to be contacted. The semiconductor body can now be built into the glass housing.
Claims (2)
Priority Applications (1)
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| DEJ22409A DE1247490B (en) | 1962-09-21 | 1962-09-21 | Capacitance diode surrounded by a glass case |
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| DEJ22409A DE1247490B (en) | 1962-09-21 | 1962-09-21 | Capacitance diode surrounded by a glass case |
Publications (1)
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| DE1247490B true DE1247490B (en) | 1967-08-17 |
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ID=7200947
Family Applications (1)
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| US2896138A (en) * | 1955-08-30 | 1959-07-21 | Photocon Res Products | Pressure indicator |
| DE1851678U (en) * | 1960-09-29 | 1962-05-17 | Int Standard Electric Corp | SEMICONDUCTOR DIODE. |
-
1962
- 1962-09-21 DE DEJ22409A patent/DE1247490B/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2896138A (en) * | 1955-08-30 | 1959-07-21 | Photocon Res Products | Pressure indicator |
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