DE1274677B

DE1274677B - Verfahren zum Modulieren eines elektromagnetischen Strahlungsbuendels und Vorrichtung zu seiner Durchfuehrung

Info

Publication number: DE1274677B
Application number: DEN22078A
Authority: DE
Inventors: Nicolas James Harrick
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1961-09-15
Filing date: 1962-09-11
Publication date: 1968-08-08
Also published as: NL269289A; GB1022418A; SE319810B; US3242805A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H03c

Deutsche Kl.: 21 a4 -14/01

Nummer: 1274 677

Aktenzeichen: P 12 74 677.9-35 (N 22078)

Anmeldetag: 11. September 1962

Auslegetag: 8. August 1968

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Modulieren eines elektromagnetischen Strahlungsbündels, bei dem das zu modulierende Strahlungsbündel durch einen für die Strahlung durchlässigen Halbleiterkörper fällt und darin mindestens einmal 5 an einer inneren Oberfläche reflektiert und durch Änderung der Konzentration der freien Ladungsträger im Halbleiterkörper durch gesteuerte Absorption moduliert wird, und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung.

Bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen eingangs erwähnter Art wird die Modulation dadurch erzielt, daß die Konzentration von freien Ladungsträgern im ganzen Halbleiterkörper durch eine Injektion mittels eines pn-Überganges gesteuert wird. Freie Ladungsträger in einem Halbleiterkörper können elektromagnetische Strahlung absorbieren, und durch Steuerung ihrer Konzentration kann die Absorption eines durchfallenden Strahlungsbündels gesteuert werden. so

Freie Ladungsträger sind in einem Halbleiterkörper die in dem Valenzband vorhandenen, positiven Löcher und die im Leitungsband vorhandenen Elektronen. Überwiegen die Elektronen, so handelt es sich um einen η-Typ Halbleiter, bei dem die Elektronen die Mehrheitsladungsträger bilden und die positiven Löcher die Minderheitsladungsträger, während, wenn die positiven Löcher vorwiegen, es sich um einen p-Typ Halbleiter handelt, bei dem die positiven Löcher die Mehrheitsladungsträger und die Elektronen die Minderheitsladungsträger sind.

Es sei bemerkt, daß der Halbleiterkörper für die zu modulierende Strahlung praktisch durchlässig sein muß, d. h., das Kristallgitter des Halbleiterkörpers trägt dabei wenig oder nichts zur Absorption bei, so daß die Absorption im wesentlichen durch freie Ladungsträger erfolgt. Hat der Halbleiterkörper eine Absorptionskante, so bedeutet dies, daß die kürzeste Wellenlänge der zu modulierenden Strahlung durch diese Absorptionskante bedingt wird. Bei Germanium z. B. ist diese kürzeste Wellenlänge 1,85 μ, bei Silicium 1,2 μ und Zinkoxyd 0,35 μ.

Bei diesen bekannten Verfahren und Vorrichtungen sind jedoch Modulationsfrequenzen, die größer sind als einige hundert Kilohertz, nur schwer erreichbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Modulieren eines elektromagnetischen Strahlungsbündels der genannten Art und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung zu schaffen, das auch hohe Modulationsfrequenzen erlaubt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kon-Verfahren zum Modulieren eines
elektromagnetischen Strahlungsbündels und
Vorrichtung zu seiner Durchführung

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. E. Walther, Patentanwalt,

2000 Hamburg, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Nicolas James Harrick, Glendale, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 15. September 1961 (269 289)

zentration der Mehrheitsladungsträger in einer an die Oberfläche angrenzenden Schicht, die oberhalb der Intrinsikkonzentration dotiert ist, durch eine Feldelektrode im wesentlichen in einem Konzentrationsgebiet oberhalb der Intrinsikkonzentration gesteuert wird, und daß der Halbleiterkörper mit einem Anschlußkontakt zur Zu- und Abfuhr von Mehrheitsladungsträgern versehen ist.

Die so gekennzeichnete Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die erläuterte Beschränkung der Modulationsfrequenz auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß die Modulationsfrequenz oder, anders ausgedrückt, die Modulationsgeschwindigkeit durch die Lebensdauer und die Diffusionsgeschwindigkeit der Minderheitsladungsträger beschränkt wird und daß diese Beschränkung dadurch behoben werden kann, daß bei der Steuerung der Absorption Mehrheitsladungsträger benutzt werden.

Damit werden die Vorteile erzielt, daß die Modulationsfrequenz gegenüber den bekannten Verfahren wesentlich heraufgesetzt wird.

Dadurch, daß die Absorption durch die Konzentration der Mehrheitsladungsträger in der an die Oberfläche angrenzenden Schicht gesteuert wird, wird erreicht, daß die Modulationsfrequenz nur durch die Relaxationszeit der Mehrheitsladungsträger

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begrenzt wird. Unter der Relaxationszeit der Mehrheitsladungsträger wird, wie üblich, die Zeit verstanden, in der Störungen in der elektrischen Quasineutralität im Halbleiterkörper durch Zu- oder Abfluß von Mehrheitsladungsträgern behoben werden. Diese Relaxationszeit ist unabhängig von der Lebensdauer und der DiffusionsgeschwindigkeitvonLadungsträgern und beträgt bei den meisten Halbleitermaterialien weniger als 10~l° see. Für einen Germanium-

z. B. etwa 10~¹³ see. Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung nach der Erfindung sind somit erheblich höhere Modulationsfrequenzen erzielbar als bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die Konzentration der Mehrheitsladungsträger im wesentlichen in einem Konzentrationsgebiet oberhalb der Konzentration der Mehrheitsladungsträger im HaIb-

des Streifens reflektiert wird, bevor es am anderen Ende wieder austritt.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Verwendung eines streifenförmigen Halbleiterkörpers beschränkt, sondern es sind viele geometrische Gestaltungen denkbar, mit denen eine gewünschte Anzahl von Reflexionen des zu modulierenden Strahlungsbündels erreicht werden kann. So kann das Strahlungsbündel z. B. eine große Anzahl von Re-

körper mit einer Donatorkonzentration von 10^ie Do- io flexionen in kurzem Abstand voneinander innerhalb natoren pro Kubikzentimeter ist die Relaxationszeit eines Zylinders oder eines Vielecks durchlaufen.

Die Feldelektrode braucht nicht als Metallelektrode ausgebildet zu sein, sondern kann z. B. auch durch einen Elektrolyten gebildet werden. In bestimmten Anwendungsfällen, z. B. wenn das Dielektrikum zwischen einer Feldelektrode und dem Halbleiterkörper aus einer Oxydschicht besteht, kann ein als Feldelektrode dienender Elektrolyt gleichzeitig zur weiteren Anodisierung des Halbleiterkörpers dienen, wo-

leiterkörper außerhalb der Oberflächenschicht ge- 20 durch etwa vorhandene schwache Stellen in der Oxydsteuert. Damit wird erreicht, daß die Konzentration schicht kompensiert werden.

der Mehrheitsladungsträger in einer Oberflächen- Gemäß einer anderen Weiterbildung ist eine Vorschicht des Halbleiterkörpers nicht gleich der Intrin- richtung zur Durchführung des Verfahrens nach der sikkonzentration oder sogar geringer als diese wird, Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens da dann die Konzentration der Minderheitsladungs- 25 _zwei verschiedenen Oberflächenschichten des Halbträger und die Absorption durch diese Ladungsträger leiterkörpers, gegenüber denen und isoliert von ihnen eine Rolle spielen, also die obenerwähnte Beschrän- verschiedene Feldelektroden vorgesehen sind, die kung der Modulationsfrequenz auftritt. Unter der Konzentration der Mehrheitsladungsträger gesteuert Intrinsikkonzentration wird dabei die Konzentration _wj_rd und daß zwischen den verschiedenen FeIdsowohl der Minderheits- als auch der Mehrheits- 30 elektroden und dem Halbleiterkörper verschiedene ladungsträger verstanden, wenn diese Konzentratio- Steuerspannungen angelegt werden, nen einander gleich sind. Eine solche Vorrichtung gestattet es, verschiedene

Es ist daher von Bedeutung, daß der Halbleiter- Steuersignale zu mischen. So kann z. B. durch Mikörper keine zum Steuern anzuwendenden Ober- schung eines Steuersignals mit unbekannter Frequenz flächenschichten mit einer kleineren Konzentration 35 _mjt einem Steuersignal bekannter Frequenz aus dem der Mehrheitsladungsträger als der Rest des Körpers erhaltenen resultierenden Signal in bekannter Weise

die unbekannte Frequenz bestimmt werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der
Zeichnung, die unter anderem einige Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigt, näher erläutert.

F i g. 1 bis 5 zeigen schematisch die verschiedenen
Gestaltungen des anzuwendenden Halbleiterkörpers
und der Anordnung der Feldelektroden, während

F i g. 6 bis 10 schematisch einige gesteuerte Kongroßer Teil des Halbleiterkörpers mit nicht erhöhter 45 zentrationsänderungen in der Oberflächenschicht verKonzentration. Damit wird erreicht, daß Schwierig- anschaulichen.

keiten, die dadurch entstehen, daß der Halbleiter- Zunächst werden an Hand der F i g. 1 und 6 bis 10

körper z. B. durch aus der Umgebung aufgenommene das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung Verunreinigungen eine Oberflächenschicht entgegen- näher erläutert, worauf an Hand der Fig. 2 und 3 gesetzten Leitfähigkeitstyps oder einer Oberflächen- 50 weitere Ausführungsbeispiele erörtert werden, schicht mit einer kleineren Konzentration an Ladungs- In F i g. 1 bezeichnet 1 einen Halbleiterkörper, der

trägern, als der Rest des Körpers aufweist, vermie- i_m Schnitt dargestellt ist und einen trapezförmigen den werden. Querschnitt hat und mit einem Anschlußkontakt 2

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird versehen ist. Die Feldelektrode 3 mit dem Anschlußdie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ₅₅ kontakt 4 ist gegenüber der Oberfläche 9 des HaIbnach der Erfindung so ausgebildet, daß das zu modu- leiterkörpers 1 angebracht und gegen diese isoliert, lierende Strahlungsbündel im Halbleiterkörper an Das zu modulierende Strahlungsbündel 5 wird an der einer der Feldelektrode zugewendeten Oberfläche des Oberfläche 9 reflektiert und bei 8 detektiert. Die Körpers mehrfach reflektiert wird. Steuerspannung wird zwischen den Kontakten 2 und 4

Eine besonders gute Modulation läßt sich dann 60 angelegt. Der Halbleiterkörper hat einen bestimmten erreichen, wenn der Halbleiterkörper streifenförmig Leitfähigkeitstyp, z.B. den η-Typ. Mittels der Steuerausgebildet wird und gegenüber mindestens einer der spannung zwischen den Kontakten 2 und 4 wird in beiden großen Oberflächen des Streifens, Vorzugs- der Oberflächenschicht 11 die Konzentration an weise gegenüber beiden und isoliert von ihnen, eine Mehrheitsladungsträger gesteuert, wodurch das Strah-Feldelektrode angeordnet wird, wobei das zu modu- 65 lungsbündel 5, das diese Schicht durchläuft, modulierende Strahlungsbündel an einem Ende des Strei- Kert wird. Die Konzentrationsänderungen der Mehrfens eintritt und beim Durchlaufen des Streifens heitsladungsträger in der Oberflächenschicht erformehrfach an den beiden großen parallelen Flächen dem, daß Mehrheitsladungsträger durch den Kon

oder sogar Oberflächenschichten des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps hat, da sonst eine große Möglichkeit vorläge, daß während der Steuerung diese
Konzentration oft zu gering wäre.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung
hat die Oberflächenschicht eine Dicke von etwa 1 μΐη
und enthält pro Quadratzentimeter etwa 10⁸ bis
Mehrheitsladungsträger mehr als ein gleich

takt 2 ab- oder zugeführt werden, zu welchem Zweck der Kontakt 2 sich z. B. ohmisch an den Halbleiterkörper 1 anschließt.

Die Konzentration an Mehrheitsladungsträgern in der Oberflächenschicht 11 wird oberhalb der Intrinsikkonzentration und vorzugsweise im wesentlichen oberhalb der Konzentration an Mehrheitsladungsträgern in dem weiteren Teil des Halbleiterkörpers gesteuert, weil, falls die Konzentration wie beispielsweise in F i g. 6 durch die Linie α angedeutet, wobei als Ordinate die Konzentration an Mehrheitsladungsträgern und als Abszisse die Zeit aufgetragen ist, während r die Konzentration an Mehrheitsladungsträgern in dem weiteren Teil des Körpers und i die Intrinsikkonzentration bezeichnet, gesteuert wird, so wird die Konzentration an Mehrheitsladungsträgern in der Oberflächenschicht während eines großen Teiles der Steuerzeit sehr gering, wodurch die Steuerung auch auf die Konzentration an Minderheitsladungsträgern einwirkt und eine Frequenzbeschränkung eintritt. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß, wie vorstehend erwähnt, Störungen in der Quasineutralität im Halbleiterkörper in der Relaxationszeit durch die Mehrheitsladungsträger behoben werden, so daß z. B. eine Vergrößerung der Konzentration an Minderheitsladungsträgern, die eine Raumladung mit sich bringt, nicht durch abfließende Minderheitsladungsträger behoben wird, sondern die Raumladung durch den Zufluß der in bedeutend größerer Anzahl vorhandenen Mehrheitsladungsträger ausgeglichen wird, wodurch eine Vergrößerung der Gesamtkonzentration an Ladungsträgern entsteht, die sich während einer von der Lebensdauer der Minderheitsladungsträger abhängigen Zeit behauptet und somit Frequenzbeschränkung mit sich bringt. Die Steuerspannung soll deshalb eine kleinere Amplitude haben, so daß Konzentrationsänderungen, wie diese durch die Linie b in F i g. 7 angedeutet sind, entstehen, oder es soll z. B. vollkommen oberhalb der Konzentration an Mehrheitsladungsträgern im Rest des Halbleiterkörpers gesteuert werden, was z. B. durch die Linie d in F i g. 8 angedeutet ist, indem, falls z. B. der Halbleiterkörper vom η-Typ ist, die positive Seite einer Steuerspannung mit konstanter Polarität der Feldelektrode zugeführt wird.

Die letztgenannte Steuerung ist lediglich möglich, wenn keine langsam veränderlichen Oberflächenzustände auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers vorherrschen, da es sich ergeben hat, daß diese Zustände die Konzentration an Mehrheitsladungsträgern während der Steuerung nach gewisser Zeit um die ohne Steuerung vorhandene Gleichgewichtskonzentration schwanken lassen. Infolgedessen geht die Konzentrationssteuerung gemäß der Linie d in F i g. 8 nach gewisser Zeit in eine Konzentrationsänderung gemäß der Linie α in F i g. 6 über, so daß bei großen Konzentrationsänderungen die Gefahr einer zu kleinen Konzentration wieder eintritt. Solche Oberflächenzustände herrschen oft vor, und Halbleiterkörper haben oft Oberflächenschichten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps oder wenigstens mit einer kleineren Konzentration an Mehrheitsladungsträgern als im Rest des Körpers, z. B. infolge aus der Umgebung aufgenommener Verunreinigungen. Es wird daher mit Vorteil ein Halbleiterkörper verwendet, der durch in mindestens einer Oberfläche angebrachte zusätzliche Verunreinigungen mindestens eine Oberflächenschicht mit einer erhöhten Konzentration an Mehrheitsladungsträgern hat, während die Konzentration an Mehrheitsladungsträgern in mindestens einer solchen Oberflächenschicht gesteuert wird.

Eine solche Oberflächenschicht hat vorzugsweise eine Stärke von etwa 1 μ und etwa 10⁸ bis 10¹³ zusätzliche Mehrheitsladungsträger pro Quadratzentimeter der Oberflächenschicht, da eine Konzentrationsänderung von 10⁸ Ladungsträgern pro Quadratzentimeter in der Oberflächenschicht annähernd die kleinste meßbare Änderung der Absorption des zu modulierenden Strahlungsbündels ergibt, während eine Konzentrationsänderung von 10¹³ Ladungsträgern pro Quadratzentimeter in der Oberflächenschicht annähernd die größte einführbare Änderung ist, da bei großen Änderungen das elektrische Feld so kräftig wird, daß Durchschlag eintreten kann.'

Die Konzentration an Mehrheitsladungsträgern in einer solchen Oberflächenschicht kann gemäß der Linie g in F i g. 9 gesteuert werden. Die Linie OL deutet die Konzentration in der Oberflächenschicht an, wenn keine Steuerspannung vorhanden ist. Vorzugsweise wird jedoch ganz über der Konzentration an Mehrheitsladungsträgern im Rest des Halbleiterkörpers gesteuert. Dies ist beispielsweise durch die Linie h in F i g. 10 angedeutet. Es treten dabei mit Gewißheit keine zu kleinen Konzentrationen auf, während unbedenklich bis zu sehr hohen Konzentrationen gesteuert werden kann.

Ergänzend zur Erörterung der F i g. 8 wird auch eine Möglichkeit erwähnt, lediglich oberhalb der Konzentration an Mehrheitsladungsträgern im Rest des Halbleiterkörpers zu steuern.

Die Modulationswirkung kann dadurch vergrößert werden, daß man das Strahlungsbündel sehr oft im Halbleiterkörper an einer Oberfläche reflektieren läßt, während zum Vermeiden von Leistungsverlusten vorzugsweise das Strahlungsbündel total reflektiert wird.

Es ist einleuchtend, daß die in den Fig. 6 bis 10 durch die Linien a, b, d, g und h angedeuteten Konzentrationsänderungen ganz verschieden aussehen können. Deutlichkeitshalber sind nur einfach verlaufende Änderungen veranschaulicht.

Es werden nachstehend an Hand der F i g. 2 und 3 einige Beispiele von Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung genauer beschrieben.

Mit 31 ist ein plattenförmiger Halbleiterkörper bezeichnet, der aus Germanium des p-Typs mit einer Akzeptorkonzentration von 10¹⁴ Akzeptoren pro Kubikzentimeter besteht. Die Stärke der Platte ist 0,5 mm und die Länge ist 50 mm. Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 liegt an der Oberfläche 39 eine Oberflächenschicht mit einer zusätzlichen Menge Löchern von etwa 10¹² Löchern pro Quadratzentimeter der Oberflächenschicht. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind zwei an die Oberfläche39und 40 angrenzende derartige Oberflächenschichten vorhanden. Diese Oberflächenschichten können dadurch erhalten werden, daß etwa IO¹² Akzeptoratome, z. B. Indiumatome, pro Quadratzentimeter auf die betreffenden Oberflächen aufgedampft werden und eine Erhitzung, wodurch eine geringe Diffusion erhalten wird (weniger als etwa 100 Gitterkonstanten tief). Die an der Oberfläche anwesenden Indiumatome veranlassen in einer Oberflächenschicht des Halbleiterkörpers mit einer Stärke von etwa 1 μ eine zusätzliche Löcherkonzentration von etwa 10¹² zusatz-

Claims

lichen Löchern pro Quadratzentimeter. Darauf wird niumkristall mit einer Donatorkonzentration von auf die erwähnte Oberflächenschicht als Dielektrikum etwa 10¹⁶ Donatoren pro Kubikzentimeter kann beeine z. B. 4000 Ä starke Schicht von z. B. Silicium- quem mit einer Frequenz von 10000 MHz moduliert monoxyd aufgedampft. Auf dieses Dielektrikum wird werden, da die die Frequenz beschränkende Relaxaz. B. eine Aluminiumschicht aufgedampft, wodurch 5 tionszeit in diesem Fall etwa 10~¹³ see beträgt. Bei eine Feldelektrode 33, 36 entsteht. solchen hohen Frequenzen muß die Kapazität zwi-

Es sei bemerkt, daß das Dielektrikum nicht ab- sehen den Feldelektroden und dem Halbleiterkörper sorbierend und mit dem Halbleiterkörper in inniger berücksichtigt und ein sehr schneller Detektor beVerbindung sein muß, um Leistungsverluste und nutzt werden.

Störsignale zu verhüten, die dadurch entstehen kön- io Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen fällt

nen, daß die reflektierte Strahlung etwas weniger in das Strahlungsbündel 35 (s. Fig. 2 und 3) auf der

das weniger dichte Dielektrikum eindringt. linken Seite des Halbleiterkörpers 31 ein und tritt an

Der Halbleiterkörper 31 ist weiter mit einem auf der rechten Seite aus. Es ist auch möglich, daß das

eine in der Halbleitertechnik übliche Weise erhalte- Strahlungsbündel an der rechten Seite reflektiert wird

nen .ohmschen Kontakt 32 versehen. Die Feldelektro- 15 an einer Oberfläche des Halbleiterkörpers senkrecht

den sind mit Anschlüssen 34,37 versehen. Ein Bündel zu den parallelen Oberflächen 39 und 40 und an der

Infrarotstrahlung 35 mit einer Wellenlänge von z. B. linken Seite des Halbleiterkörpers austritt. Die An-

3 μ wird unter einem Winkel von 45° an den großen, zahl der Reflexionen an den Oberflächen 39 und 40

parallelen Oberflächen 39, 40 des Halbleiterkörpers wird in diesem Fall verdoppelt.

31 reflektiert. An den Oberflächen 39 und 40 (Fig. 3) 20 Wenn verschiedene Feldelektroden vorhanden

treten dabei insgesamt 100 Reflexionen auf. sind, wie dies z. B. in F i g. 3 dargestellt ist, ist es

Die Strahlung wird durch einen Detektor 38 detek- möglich, verschiedene Steuerspannungen mit z. B. tiert. Dieser Detektor enthält z. B. einen Photoleiter verschiedenen Frequenzen den verschiedenen Feldaus Indiumantimonid. Zwischen den Feldelektroden elektroden in bezug auf den Halbleiterkörper zuzu-33 und 36 und dem Halbleiterkörper 31 wird durch 25 führen, wodurch eine Mischung von Steuersignalen die Anschlußkontakte 34, 37 und 32 z. B. als Steuer- erhalten wird, was für manche Zwecke von Bedeuspannung eine Wechselspannung von 100 V angelegt, tung ist, was in der Elektrotechnik allgemein bederen Frequenz z. B. 1 MHz beträgt. Dies ergibt eine kannt ist.

Absorptionsmodulation AI, die etwa 10% der ohne Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die be-Steuerung durch den Detektor detektierten Intensi- 30 schriebenen Beispiele, und viele Änderungen lassen tat I₁ bei der Anordnung nach F i g. 3 beträgt. Dies sich innerhalb des Rahmens der Erfindung durchentspricht praktisch dem berechneten Wert. Es kann führen. Man kann z. B. andere Halbleitermaterialien _it_ .,,. , , „ AI AP ,. als Germanium verwenden und z. B. als Feldelektrode theoretisch bestimmt werden, daß -j- = -g-, wobei _dnen ^^η benutzen. Ist der Halbleiterkörper

die detektierte Intensität ohne Steuerung, AI die Mo- 35 z. B. aus Silizium hergestellt und besteht das Dielekdulation dieser Intensität mit Steuerung, AP die ein- trikum aus Siliziummonoxyd, so kann man als Feldgeführte Änderung der Menge von Mehrheitsladungs- elektrode einen flüssigen Elektrolyten von n-Methylträgern pro Quadratzentimeter der Oberflächenschicht acetamid mit 0,04 n-Kaliumnitrat verwenden. Dieser und C eine Konstante bezeichnet, welche letztere für Elektrolyt kann außerdem zur weiteren Anodisierung Germanium etwa 5 · 10¹⁵ beträgt. Bei 100 V Steuer- 40 des Siliziumkörpers dienen, wodurch schwache Stelspannung kann erwartet werden, daß AP = 5 · 10¹² len in der Oxydschicht wiederhergestellt werden. Ladungsträger pro Quadratzentimeter ist, was aus Weiter lassen sich verschiedene Materialien als Dider erwähnten Spannung und der Kapazität zwischen elektrikum verwenden, z. B. Luft, Glimmer, Tantalder Feldelektrode und dem Halbleiterkörper errech- pentoxyd, Keroxyd oder Strontiumtitanat. Für den net werden kann. Es ergibt sich dabei 45 Halbleiterkörper sind viele günstige Gestalten denk

bar, wobei ein zu modulierendes Strahlungsbündel

Al 5 ■ 10^ia T,„fl^ ;„„ über einen kurzen Abstand in dem Halbleiterkörper

-^r~ = —?— = 10 ³ pro Reflexion. . , ,, , . . ··.,.· vrr- 1 1 ·

It 5 · 10¹⁶ viele Male unter einem günstigen Winkel an einer

Körperfläche reflektiert wird. F i g. 4 zeigt beispiels-

Bei der Anordnung nach Fig. 3, wobei 100 Re- 50 weise einen Halbleiterkörper 51 mit einer gebrocheflexionen auftreten, ist dies nen Oberfläche 59, gegenüber der eine Feldelektrode

53 angebracht ist, während das zu modulierende

AI .,q_₃ _ ^q_-1 Strahlungsbündel 55 viele Male an der gebrochenen

' i

QQ q ^q

It ' Oberfläche 59 reflektiert wird. Fig. 5 zeigt einen

55 zylindrischen Halbleiterkörper 61, der durch ein zu

so daß die Modulation 10% der nicht modulierten modulierendes Strahlungsbündel 65, das stets an der

Intensität ist, was eine sehr gute Modulation für Vor- Außenfläche des Zylinders reflektiert wird, in Form

richtungen der vorliegenden Art ist. Bei der Vorrich- einer Wendel durchlaufen werden kann. In der Achse

tung nach Fig. 2 mit nur einer Feldelektrode liegen des Zylinders 61 befindet sich die Elektrode62; 63

50 Reflexionen vor, so daß in diesem Fall die Mo- 60 bezeichnet schematisch die zylindrische Feldelektrode, dulation 5 °/o der nicht modulierten Intensität beträgt.

Obgleich die erwähnten Modulationen von 5 bis Patentansprüche: 10 % der nicht modulierten Intensität besonders günstig sind und noch durch passende Wahl von Mate- 1. Verfahren zum Modulieren eines elektrorialien und Gestaltung erhöht werden können, ist die 65 magnetischen Strahlungsbündels, bei dem das zu wichtigste Eigenschaft des Verfahrens und der Vor- modulierende Strahlungsbündel durch einen für richtung nach der Erfindung, daß es sich für hohe . die Strahlung durchlässigen Halbleiterkörper fällt Frequenzen eignet. Mit z. B. einem n-Typ-Germa- und darin mindestens einmal an einer inneren

Oberfläche reflektiert und durch Änderung der Konzentration der freien Ladungsträger im Halbleiterkörper durch gesteuerte Absorption moduliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Mehrheitsladungsträger in einer an die Oberfläche angrenzenden Schicht (9), die oberhalb der Intrinsikkonzentration dotiert ist, durch eine Feldelektrode (3) im wesentlichen in einem Konzentrationsgebiet oberhalb der Intrinsikkonzentration gesteuert wird und daß der Halbleiterkörper (1) mit einem Anschlußkontakt (2) zur Zu- und Abfuhr von Mehrheitsladungsträgern versehen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Mehrheitsladungsträger im wesentlichen in einem Konzentrationsgebiet oberhalb der Konzentration der Mehrheitsladungsträger im Halbleiterkörper (1) außerhalb der Oberflächenschicht (9) gesteuert wird. ao

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu modulierende Strahlungsbündel (5) im Halbleiterkörper an einer der Feldelektrode (3) zugewendeten Oberfläche total reflektiert wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht (9) eine Dicke von etwa 1 μηι hat und pro Quadratzentimeter 10⁸ bis 10¹³ Mehrheitsladungsträger mehr enthält als ein gleich großer Teil des Halbleiterkörpers (1) mit nicht erhöhter Konzentration.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zu modulierende Strahlungsbündel (5) im Halbleiterkörper (1) an einer der Feldelektrode (3) zugewendeten Oberfläche des Körpers mehrfach reflektiert wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (31) streifenförmig ausgebildet ist und daß gegenüber mindestens einer der beiden großen Oberflächen (39, 40) des Streifens, vorzugsweise gegenüber beiden und isoliert von ihnen, eine Feldelektrode (33, 36) angeordnet ist, wobei das zu modulierende Strahlungsbündel (35) an einem Ende des Streifens eintritt und beim Durchlaufen des Streifens mehrfach an den beiden großen parallelen Flächen des Streifens reflektiert wird, bevor es am anderen Ende des Streifens wieder austritt.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens zwei verschiedenen Oberflächenschichten (39, 40) des Halbleiterkörpers (31), gegenüber denen und isoliert von ihnen verschiedene Feldelektroden (33, 36) vorgesehen sind, die Konzentration der Mehrheitsladungsträger gesteuert wird und daß zwischen den verschiedenen Feldelektroden (33, 36) und dem Halbleiterkörper (31) verschiedene Steuerspannungen angelegt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 692 950, 2692952.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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