DE1260566B - Mikrowellenvorrichtung mit einem Wellenleiterabschnitt, der ein Halbleiterelement enthaelt - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIp

H03h

Deutsche Kl.: 21 a4 - 74

A41013IXd/21a4
25. August 1962
8. Februar 1968

Die Erfindung betrifft Mikrowellenvorrichtungen mit einem Wellenleiterabschnitt, der ein Halbleiterelement enthält, das ein quer zur Achse des Wellenleiters liegendes Plättchen aus Halbleitermaterial und eine Elektrode aufweist, die in Einführungskontakt mit der einen Seite des Plättchens steht, so daß der Widerstand des Elementes durch eine an die Elektrode angelegte Spannung steuerbar ist.

Die bekannten Blindwiderstandselemente, die zum Einbau in den Abschnitt einer Hohlleitung oder von sonstigen im Mikrowellenbereich arbeitenden Vorrichtungen geeignet sind, bestehen z. B. aus einer leitenden Blende, d. h. aus einem Blatt eines leitenden Materials, in dem eine Öffnung oder ein Schlitz vorgesehen ist. Die Öffnung oder der Schlitz kann mit einem glasartigen Material, z. B. Glas, ausgefüllt und die Form so gewählt sein, daß sie den gewünschten Wert des induktiven oder kapazitiven Widerstandes bei einer bestimmten Resonanzfrequenz der Mikrowellen aufweist. Es ist bekannt, die Blind-Widerstandselemente mit einer mechanischen Anordnung zu versehen, durch die der Umriß oder die Form der Öffnung von außen geändert werden kann. Auf diese Weise wird das Element auf verschiedene Resonanzfrequenzen abgestimmt. Dabei befindet sich mindestens ein Teil der mechanischen Einrichtung innerhalb des Abschnittes der Hohlleitung, so daß es schwierig ist, die genau bearbeiteten gegeneinander beweglichen Teile in dem geschlossenen Raum zusammenzusetzen.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein zur Abstimmung der Frequenz geeignetes Halbleiterelement zu schaffen, das keine beweglichen Teile hat und die oben angegebenen Schwierigkeiten vermeidet. Bei einer Vorrichtung der einleitend angeführten Ausbildung ist erfindungsgemäß die eine Seite des Plättchens mit einem leitenden Belag versehen, wobei jedoch ein von dem Belag umgebener Bereich frei bleibt, während die Elektrode mit der anderen Seite des Plättchens in der Nähe des Randes des auf diese Seite projizierten Bereiches in Berührung steht, derart, daß sowohl die Reaktanz, als auch der Widerstand des Bereiches durch die zwischen der Elektrode und dem leitenden Belag angelegte Spannung steuerbar ist.

Indem man eine Steuerspannung an die Elektrode oder die Elektroden anlegt, fließt ein Strom durch die Dicke des Plättchens aus Halbleitermaterial zur leitenden Schicht. Infolgedessen werden Stromträger in das Halbleitermaterial in der Nähe der Öffnung der Schicht eingeführt und der Widerstand der Schicht gegenüber Hochfrequenz wird infolge der Mikrowellenvorrichtung mit einem
Wellenleiterabschnitt, der ein Halbleiterelement
enthält

Anmelder:

Associated Electrical Industries Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,

6000 Frankfurt, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:

William Joseph Scott, Rugby, Warwickshire

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 11. September 1961 (32527)

Anwesenheit der Stromträger, die im Bereich der Öffnungen eingeführt werden, stark verändert. Der Betrag, um den der Widerstand geändert wird, hängt von der Größe und Polarität der angelegten Steuerspannung sowie von der Lebensdauer der Stromträger ab. Es können zwar mehrere Öffnungen und mehrere Elektroden im Einführungskontakt mit dem Plättchen vorgesehen sein, es ist jedoch oft vorteilhaft, nur eine Öffnung und nur eine Elektrode zu verwenden.

Ein »Einführungskontakt« ist ein solcher Kontakt, durch den Stromträger in das Halbleitermaterial injiziert werden können; er kann z. B. als eine pn-Schicht oder eine gleichrichtende Schicht ausgebildet sein.

Die Elektrode steht im Einführungskontakt mit mindestens einem Teil der Projektion des Randes der Öffnung auf diejenige Seite des Plättchens, die der leitenden Schicht abgewendet ist. Die Schicht aus leitendem Material hat vorzugsweise die Form eines Überzuges, der auf der Oberfläche des Plättchens aufgebracht ist. Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nun im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben.

F i g. 1 zeigt eine Vorderansicht eines abstimmbaren Blindwiderstandelementes gemäß der Erfindung;

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Fig.2 bis 4 sind Schnitte nach den LinienA-A', B-B' und C-C' in Fig. 1;

F i g. 5 ist ein vergrößerter Teil von F i g. 2, und

Fig.6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel - gemäß der Erfindung.

Ein Plättchen aus Halbleitermaterial 1 hat im allgemeinen rechteckige Form. Die Breite und Höhe des Plättchens sind etwas kleiner als die entsprechenden Abmessungen eines Abschnittes einer Hohlleitung, für den das Plättchen bestimmt ist (und der nicht dargestellt ist), so daß das Plättchen in einer Ebene quer zur Achse der Hohlleitung eingebaut werden kann. Eine Schicht 2 aus einem leitenden Material ist auf der einen Seite des Plättchens in Ohmschen Kontakt damit angebracht. Die Schicht kann die Form eines leitenden Überzuges auf dem Plättchen haben oder sie kann auch aus einer Metallfolie bestehen, die auf dem Plättchen angebracht ist. Eine Öffnung 3 geeigneter Form ist in der Mitte in der Schicht 2 angebracht; die Öffnung, die in der Zeichnung dargestellt ist, stellt eine typische Blendenöffnung dar und besteht aus zwei Fenstern 4, die durch einen Schlitz 5 verbunden sind. Eine Elektrode 6, die einen Einführungskontakt mit dem Plättchen bildet, befindet sich auf der Seite des Plättchens, die der Schicht 2 abgewendet ist, in der Nähe des Randes der Öffnung. Die Elektrode verläuft entlang der Projektion des Randes der Öffnung auf die Oberfläche und reicht mindestens bis zu einem Rand des Plättchens, wo ein Anschluß vorgesehen ist, durch den die elektrische Verbindung mit der Elektrode leicht hergestellt werden kann.

Wie man besonders aus Fig.5 erkennen kann, fließt ein Strom durch das Plättchen hindurch zur leitenden Schicht auf der gegenüberliegenden Seite, wie dies durch die Pfeile angedeutet ist, wenn eine Steuerspannung an die Elektrode 6 angelegt wird. Zwischen der Elektrode 6 und der leitenden Schicht 2 werden Stromträger erzeugt und die Stromträger diffundieren in den mittleren Abschnitt so weit hinein, wie es ihre Lebensdauer zuläßt. Der Bereich, durch den der Strom fließt, wird von einem im wesentlichen nichtleitenden Zustand in einen leitenden Zustand gebracht, wobei der Betrag, um den sich der Widerstand dieses Abschnittes ändert, von der Größe der aufgebrachten Steuerspannung abhängt, außer wenn die Hochfrequenzspannung einen Grenzwert überschreitet. Durch die Änderung der Impedanz des Halbleiterplättchens in der Nähe der Öffnung wird die Kapazität der Öffnung in der leitenden Schicht verändert, so daß die Vorrichtung auf eine andere Frequenz abgestimmt wird.

Die Änderung des Widerstandes des Plättchens ändert auch die Dämpfung, die die Vorrichtung aufweist, was bei verschiedenen Anwendungen besonders wichtig ist.

Um die Empfindlichkeit' der Vorrichtung zu erhöhen, wird das Halbleiterplättchen zweckmäßig so behandelt, daß es in der Nähe des Schlitzes 5 einen dünneren Querschnitt aufweist.

F i g. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, bei dem drei einander ähnliche Öffnungen 3' in einem einzigen Halbleiterplättchen ausgebildet sind. Jede der Öffnungen hat etwa rechteckige Form und weist eine Elektrode 6' in Einführungskontakt mit dem Plättchen in der Nähe des Randes der Öffnung auf.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Mikrowellenvorrichtung mit einem Wellenleiterabschnitt, der ein Halbleiterelement enthält, das ein Plättchen aus Halbleitermaterial aufweist, welches quer zur Achse des Wellenleiters liegt, sowie mit einer Elektrode, die in Einführungskontakt mit der einen Seite des Plättchens steht, so daß der Widerstand des Elementes durch eine an die Elektrode angelegte Spannung steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite des Plättchens (1) mit einem leitenden Belag (2) versehen ist, wobei jedoch ein von dem Belag umgebener Bereich (3) frei bleibt, und daß die Elektrode (6) mit der anderen Seite des Plättchens (1) in der Nähe des Randes des auf diese Seite projezierten Bereiches in Berührung steht, derart, daß sowohl die Reaktanz, als auch der Widerstand des Bereiches durch die zwischen der Elektrode (6) und dem leitenden Belag (2) angelegte Spannung steuerbar ist.

2. Mikrowellenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (3) die Form von zwei rechteckigen Fenstern (4) hat, die durch einen Schlitz (5) verbunden sind.

3. Mikrowellenvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag (2) die Form eines Überzugs aus elektrisch leitendem Material hat, das auf der Fläche des Plättchens aufgebracht ist.

4. Mikrowellenvorrichtung nach den Ansprüchen 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (6) am ganzen Rand der Projektion des belagsfreien Bereiches (3) auf die andere Seite zu entlang verläuft.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 920 971;
schweizerische Patentschrift Nr. 354 812.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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