DE1464701B2 - Halbleiterbauelement mit mindestens einem PN Übergang - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Halbleiterbauelemente mit mindestens einem PN-Übergang und mit einer Struktur, bei der die Beweglichkeitsanisotropie der Ladungsträger ausgenutzt werden kann.

Die Arbeitsweise der meisten gebräuchlichen Halbleiterbauelemente beruht im wesentlichen auf der Wechselwirkung der bipolaren Ladungsträger miteinander sowie mit ihrer Umgebung, dem Kristallgitter. Ein für die Funktion des Halbleiters wichtiger Parameter ist die Beweglichkeit der elektrischen Ladungsträger innerhalb des sie umgebenden Kristallgitters. Ergebnisse der Halbleiterphysik haben gezeigt, daß die Beweglichkeit der elektrischen Ladungsträger im Kristallgitter bestimmter Halbleiter unterschiedlich ist ur.d daß diese Unterschiede von der physikalischen Orientierung des Kristallgitters abhängen. Die Träger bewegen sich infolgedessen mit verschiedenen Geschwindigkeiten richtungsabhängig durch den Halbleiterkristall. Es wurde eine schnell wachsende Zahl von Halbleitermaterialien bekannt, die diesen richtungsmäßig orientierten Unterschied bezüglich der Beweglichkeit der elektrischen Ladungsträger aufweisen. Die unterschiedliche Beweglichkeit der elektrischen Ladungsträger bezüglich der Kristallorientierung wird als Eeweglichkeitsanisotropie bezeichnet.

In der Halbleitertechnik wurden auch eine Reihe anderer Anisotropieeigenschaften bekannt und zum Teil praktisch ausgenutzt. Da Anisotropieeigenschaften mit der Tatsache zusammenhängen, daß innerhalb des Kristalls Strukturebenen mit einer mehr oder weniger dichten atomaren Besetzung existieren, ist es verständlich, daß bei gewissen in der Halbleitertechnik üblichen, sich auf kristallines Material erstreckenden Verfahrensmaßnahmen, gewisse Vorzugsrichtungen zu berücksichtigen sind, wodurch sich die Möglichkeit eröffnet, bei geschickter Ausnützung geeigneter Vorzugsrichtungen gewünschte physikalische Effekte zu realisieren.

So ist es z. B. eine vielgeübte Praxis, beim Schneiden von Kristallbarren, beim Ätzen, Legieren u. dgl. für den jeweiligen Prozeß günstige Vorzugsrichtungen auszunützen.

Ferner ist es bekannt, bei Halbleiterbauelementen die Hauptoberflächen des Halbleiterkörpers nach bestimmten Kristallorientierungen auszuwählen (französische Patentschrift 1154 894).

Der französischen Patentschrift 1 295 244 liegt die Lehre zugrunde, Anisotropieeigenschaften von Halbleitermaterialien zur Verbesserung der Arbeitsweise von Halbleiterbauelementen auszunutzen. Hierbei läßt man jedoch zur Erzeugung von Anisotropie in an sich isotropem Halbleitermaterial auf dieses äußere Kräfte einwirken, wodurch sich eine unterschiedliche Besetzung von Haupt- und Nebenminimum der Bandstruktur und damit eine Anisotropie ergibt.

Der vot liegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zur Erzeugung von Halbleiterbauelementen mit verbesserten Eigenschaften unter Ausnützung der Beweglichkeitsanisotropie der Ladungsträger aufzuzeigen.

Derartige Halbleiterbauelemente sind nach der Lehre der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Zonen aus einem einkristallinen Halbleitermaterial besteht, welches hinsichtlich der Beweglichkeit der Ladungsträger anisotrop ist, und daß das einkristalline Halbleitermaterial dieser Zone so angeordnet ist, daß die Richtung der maximalen Beweglichkeit der Minoritätsladungsträger dieser Zone senkrecht auf der PN-Ubergangsfiäche steht.

Nach der Lehre der Erfindung wird also Halbleitermaterial, das eine Beweglichkeitsanisotropie aufweist, in ausgewählten Bereichen eines zu erstellenden Halbleiterbauelements verwendet und hierdurch die Güte in bezug auf bestimmte Bauelementeparameter verbessert, ohne daß äußere Kräfte angewandt werden müssen.

Die Erfindung wird an Ausführungsbeispielen an Hand der nachstehend aufgeführten Zeichnungen

ίο näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Körper aus Halbleitermaterial mit einem PN-Übergang, der die optimale Orientierung der Trägerbeweglichkeit für die Verbesserung der Injektionsleistung veranschaulicht;

F i g. 2 stellt einen verbesserten Schichttransistor dar, der die Orientierung des Halbleitermaterials innerhalb des Basisgebietes verdeutlicht;

F i g. 3 zeigt einen Fadentransistor, der die Wirkung der Beweglichkeitsanisotropie auf den Trägertransport darstellt.

Unter Beweglichkeitsanisotropie versteht man eine richtungsmäßig orientierte Differenz der Geschwindigkeit elektrischer Ladungsträger innerhalb eines monokristallinen Halbleiters.

Diese Beweglichkeitsdifferenzen sind im allgemeinen am größten in Richtungen, die senkrecht zueinander stehen.

Eine Beweglichkeitsanisotropie kann in bezug auf verschiedene Ladungsträgertypen, z. B. Löcher und Elektronen sowie in bezug auf Träger desselben Vorzeichens bestehen.

Mit der Weiterentwicklung der Halbleitertechnik hat man eine zunehmende Zahl von Halbleitermaterialien gefunden, die die Eigenschaft der Beweglichkeitsanisotropie besitzen. Von diesen sind besonders bekannt die Klasse der II-V-Verbindungen, zu denen Kadmiumdiarsenid (CdAs₂), Titandioxyd (TiO₂), »Rutil«, Tellur (Te) und Wismuttellurid (Bi₂Te₃) gehören. Die einatomigen Halbleitermaterialien Germanium (Ge) und Silizium (Si) zeigen unter elastischer Beanspruchung ebenfalls eine Beweglichkeitsanisotropie.

Das Phänomen der Beweglichkeitsanisotropie kann bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement zur wesentlichen Verbesserung der Leistung verwendet werden. Dies erreicht man durch eine geeignete Orientierung eines ausgewählten Materials für den Halbleiterkristall bezüglich der speziellen Geometrie des zu verbessernden Halbleiterbauelements und der verwendeten Ladungsträger. Man ist dabei bestrebt, die Richtung der größten Beweglichkeit mit der Richtung des Arbeitsstromes des Bauelements in Übereinstimmung zu bringen und die geringere Beweglichkeit den Richtungen der schädlichen Parameter zuzuordnen.

Die Eigenschaften der Beweglichkeitsanisotropie kann z. B. benutzt werden, um die Minoritätsträger-Injektionsleistung durch Herstellung einer hohen Beweglichkeit für injizierte Träger zu erhöhen. In F i g. 1 ist eine Elektrode zur Injektion von Minoritätsträgern gezeigt, die zur Verwendung in einem nach den Lehren der Erfindung aufgebauten Halbleiterbauelement geeignet ist. Bei dem gezeigten Bauelement handelt es sich um einen Halbleiterkristall 1, bei dsm die Darstellung am rechten Ende abgebrochen wurds, um den Anschluß an ein weiteres Gebilde anzudsuten, und der eine ausreichende Verunreinigungsverteilung enthält, um einen Bereich 2 vom P-Leitungstyp und einen N-Bereich 3 entstehen zu lassen, die durch einen

PN-Übergang 4 getrennt sind. Der Zweck der Vorrichtung von F i g. 1 für die dargestellten Leitungstypen ist es, Löcher in den N-Bereich 3 zu injizieren.

Dei Halbleiterkristall 1 hat die Eigenschaft der Beweglichkeitsanisotropie in bezug auf die relative Beweglichkeit der Elektronen und Löcher. Der Kristall 1 ist physikalisch in bezug auf die Ebene 5 des PN-Übergangs 4 so orientiert, daß das Verhältnis der Komponente der Defektejektror.enbeweglichkeit in der senkrecht auf dem PN-Übergang 4 stehenden Richtung 6 zu der Komponente der Elektronenbeweglichkeit in der Richtung 6 einen Maximalwert hat.

Bei Verwendung als Injektionselektrode für Minoritätsträger in einem Halbleiterbauelement injiziert der PN-Übergang 4 Löcher in den N-Bereich 3 aus dem P-Bereich 2. Die Leistung eines PN-Übergangs als Minoritätsträger-Injektionselektrode oder Emitter ist gegeben durch die Zahl der injizierten Löcher zum Gesamtstrom über den PN-Übergang 4. Es hat sich gezeigt, daß die Leistung eines solchen Emitters stark abhängig ist von dem Verhältnis der Löcherbeweglichkeit zur Elektronenbeweglichkeit in dem Bereich, in den die Löcher injiziert werden. Im vorliegenden Fall trifft dies für den N-Bereich 3 zu. Die Leistungsfähigkeit des PN-Übergangs 4 als Emitter kann dadurch erhöht werden, daß man das Verhältnis der Defektelektronenbeweglichkeit zur Elektronenbeweglichkeit in der Richtung vergrößert, die etwa senkrecht auf der Ebene 5 des PN-Übergangs 4 steht. Eine geringe Elektronenbeweglichkeit begünstigt eine hohe Leistung des Übergangs 4 als Lccheremitter. Ebenso wirkt sich eine hohe Löcherbeweglichkeit günstig für eine hohe Injektionsleistung des PN-Übergangs 4 aus.

Wenn die Vorrichtung 1 als Flächendiode verwendet werden soll, indem ohmsche Kontakte an den P-Bereich 2 und den N-Bereich 3 angelegt werden, so folgt aus der verbesserten Injektionsleistung ein niedrigerer Reihenwiderstand über die Diode.

Bei Verwendung der Anordnung von F i g. 1 als Teil einer Vorrichtung, für deren Funktion der Wirkungsgrad des Transports injizierter Minoritätsträger von Bedeutung ist, wird die Kristallorientierung so gewählt, daß der N-Bereich 3 angrenzend an den PN-Übergang 4 die größte Löcherbeweglichkeit in Richtung auf die Elektrode der Vorrichtung aufweist, zu der die injizierten Löcher wandern sollen. Diese Richtung steht senkrecht auf der Ebene 5 des PN-Übergangs 4, wobei gleichzeitig die geringste Elektronenbeweglichkeit in der Gegenrichtung verläuft.

Dem Fachmann dürfte es verständlich sein, daß man viele Vorteile selbst dann realisieren kann, wenn die Bedingung der Beweglichkeitsanisotropie in nur einer Zone erfüllt ist.

In einem typischen Beispiel kann die Zone 2 aus einem Halbleitermaterial, z. B. aus Germanium (Ge) bestehen, das einen PN-Übergang 4 mit einem Ein-Jcristallbereich 3 aus Wismuttellurid (Bi₂Te₃) bildet, bei dem die tetragonale kristallographische C-Achse senkrecht auf der Ebene 5 des PN-Übergangs 4 steht.

Sind an dem den Arbeitsstrom des Halbleiterbauelements bewirkenden Elektrizitätstransport sowohl Majoritäts- als auch Minoritätsträger beteiligt, wird die Eigenschaft der Beweglichkeitsanisotropie in anderer Weise wie folgt ausgenutzt:

Nach F i g. 2 kann die Beweglichkeitsanisotropie in einem Transistor dazu ausgenutzt werden, zwei widersprechende Bedingungen zu erfüllen. Das Gebilde von Fig. 2 ist ein Ausschnitt aus einem herkömmlichen PNP-Schichttransistor, In diesem sind ein P-Bereich. 10 und ein P-Bereich 12 durch einen N-Bereich 11 getrennt, durch dessen Breite die Emitterschicht 13 und die Kollektorschicht 14 durch einen für die Tfartsistorwirkung geeigneten Abstand getrennt werden. Dieser muß genügend gering sein, damit ein bei 13 injizierter Minoritätsträger während seiner Lebensdauer nach 14 diffundieren kann. Für die benötigten Stromzuführungen sind ohmsche Kontakte 15, 16, 17

ίο an dem Emitter 10, an dem Kollektor 12 und an der Basis 11 angebracht.

Bei einem typischen Schichttransistoraufbau nach F i g. 2 ist es zur Erreichung eines hohen Verstärkungsfaktors im Basisbereich 11 erforderlich, daß der PN-Übergang 13 zwischen Emitter und Basis ein leistungsfähiger Löcheremitter ist. Das geht aus der Tatsache hervor, daß der Verstärkungsfaktor α eines Schichttransistors bestimmt wird durch das Produkt der Injektionsleistung des Emitters, des Transportfaktors über die Basis und die Leistung des Kollektors. Somit gilt:

(X = γ · β ■ χ * .
Dabei bedeutet

γ = Emitterinjektionsleistung,
β = Transportfaktor der Träger

über den Basisbereich,
a* = Kollektorwirkungsgrad.

Aus dieser Beziehung ist ersichtlich, daß der Ver-Stärkungsfaktor eines Transistors sich direkt mit der Emitterinjektionsleistung ändert und daß ein Transistor mit möglichst hoher Emitterinjektionsleistung angestrebt wird. In der Halbleitertechnik wird jedoch häufig eine zweite Forderung gestellt, welche der Forderung nach optimaler Injektionsleistung entgegensteht.

Bei Schaltungsanwendungen von Transistoren ist der Basiswiderstand von großer Bedeutung. Man verwendet allgemein zur Bewertung von Transistoren in Verbindung mit ihrer Schaltung als Gütefaktor das Produkt aus Verstärkung und Band weite. Dieses ist umgekehrt proportional dem Basiswiderstand. Da natürlich eine geringe Elektronenbeweglichkeit, wie sie in Verbindung mit F i g. 1 besprochen worden ist, ideal wäre für eine Verbesserung der Defektelektronen-Injektionsleistung des injizierenden PN-Übergangs 4 von Fig. 1 bei dessen Verwendung als Emitter-PN-Übergang 13 von Fig. 2, steht die Forderung einer hohen Elektronenbeweglichkeit zur Verringerung des Basiswiderstandes in direktem Gegensatz dazu.

Die Erfüllung der genannten Forderung würde wegen der Proportionalität zwischen Leitfähigkeit und Elektronenbeweglichkeit und wegen der Elektronen als Majoritätsladungsträger im Basisgebiet mit einer Erhöhung der Leitfähigkeit eine Vergrößerung des Gütefaktors nach sich ziehen. Nach den Lehren der Erfindung ist es nun möglich, unter Ausnutzung der Beweglichkeitsanisotropie geeigneten Halbleitermaterials einen Transistor zu konstruieren, in dsm beide obengenannten einander widersprechenden Bedingungen erfüllt sind. In F i g. 2 besteht der Basisbereich 11 vom N-Typ aus einem Halbleiter mit Beweglichkeitsanisotropie in bezug auf verschiedene Trägertypen. Da der Basiswiderstand hauptsächlich durch eine Komponente dsr Elektronenbeweglichkeit bestimmt wird, die parallel zu der Richtung des Basisstroms von der Elektrode 17 zum Kollektor 12 liegt, welche nahezu parallel zu der Ebene des PN-Übergangs 14 in der

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durch den Pfeil 18 dargestellten Richtung verläuft, während der Beitrag der Defektelektronen zu dem Strom über den Emitter-PN-Übergang 13 bestimmt wird durch die Komponente der Löcherbeweglichkeit, die in Richtung des Pfeils 19 senkrecht zur Ebene des PN-Übergangs steht, läßt sich erfindungsgemäß eine verbesserte Transistorkonstruktion erzielen durch Anwendung eines beweglichkeitsanisotropen Halbleitermaterials für den Basisbereich 11 derart, daß der Strom höchster Elektronenbeweglichkeit in der Riehtung des Basisstroms (Pfeil 18) fließt, der bei Schaltung mit gemeinsamer Basis dem Arbeitsstrom des Transistors entspricht. Eine weitere Verbesserung ist zu erwarten, wenn die höchste Löcherbeweglichkeitskomponente in der senkrecht auf der PN-Übergangsebene stehenden Richtung (Pfeil 19) verläuft.

Für den Fachmann dürfte es offensichtlich sein, daß bei Verwendung der derzeit in der Technik verwendeten Ringbasisformen eine optimale Verbesserung mit einem axial symmetrischen Kristallbasisbereich erzielt würde, der die höchste Majoritätsträgerbeweglichkeit innerhalb des η-leitenden ringförmigen Basismaterials in radialer Richtung und die höchste Minoritätsträgerbeweglichkeit in der darauf senkrechten axialen Richtung besitzt.

Außer den erwähnten Vorteilen, bei denen es sich um die Erfüllung einander widersprechender Erfordernisse einer erhöhten Injektionsleistung, eines niedrigen Basiswiderstandes und eines hierdurch erzielten höheren Gütefaktors handelt, können erfindungsgemäß weitere Verbesserungen erzielt werden.

Da, wie schon besprochen, die Elektronen die geringste Beweglichkeit in der senkrecht auf dsm PN-Übergang stehenden Richtung aufweisen, wird der Betrag der Elektronen zu dem inversen Sättigungsstrom verringert.

Außerdem werden natürlich die Elektroneninjektionen in den Kollektor und damit die Trägerspeicherung im Kollektor reduziert. Unter Trägerspeicherung versteht man das Vorhandensein eines_ Trägers innerhalb des Diffusionsabstandes eines PN-Übergangs, der bei Signalumkehrung und Änderung der Vorspannung des PN-Übergangs innerhalb seiner Lebensdauer zu dem PN-Übergang wandern und den Wert des Sperrwiderstandes des PN-Übergangs vermind;rn kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement wird somit auch eine Verbesserung der Größe der Sperrspannung von PN-Übergängen erzielt. Da das Phänomen des Lawinendurchbruchs auf der Beschleunigung eines Elektrons in dem über dem PN-Übergang liegenden Feld auf einer solchen Geschwindigkeit beruht, daß beim Zusammenstoß mit einem Atom in dem Kristall genügend Energie vorhanden ist, um ein Elektron aus dem Atom auszulösen, wird durch die Verringerung der Beweglichkeit bzw. der Geschwindigkeit der Elektronen in diesem Bereich die für den Durchbruch benötigte Spannung wesentlich erhöht. Nach den Lehren der Erfindung lassen sich abruptere PN-Übergänge mit höheren Durchbruchsspannungen erzielen.

Die Vorrichtung von F i g. 2 kann hergestellt werden aus einem Körper einkristallinen Halbleitermaterials aus Kadmiumdiarsenid (CdAs₂) mit Dotierung eines geeigneten Leitfähigkeitstyps in den Bereichen 10, 11 bzw. 12 und bei dem der N-Bereich 11 aus Kadmiumdiarsenid kristallographisch so orientiert ist, daß die tetragonale C-Achse des Kristalls parallel zur Ebene des PN-Übergangs 13 verläuft.

Die Eigenschaft der Beweglichkeitsanisotropie läßt sich weiterhin dazu verwenden, die Wirkung der schädlichen Oberflächenrekombination in einem Halbleiterbauelement zu reduzieren. Wie schon erwähnt, läßt sich die Güte eines Transistors durch ein Produkt aus drei Faktoren darstellen. Der Injsktionsleistungsfaktor ist in Verbindung mit F i g. 2 besprochen worden. Der zweite Faktor, der Transportfaktor β wird bezüglich seiner oberen Grenze von zwei wichtigen Verlustprozessen im Transistor bestimmt; nämlich der Volum-Rekombination und der Oberflächenrekombination. Bei bestimmten Transistortypen, z. B. dem Legierungsschichttransistor, trägt die Oberflächenrekombination am meisten zur Verringerung von β bei, wodurch auch der Verstärkungsfaktor « stark reduziert wird.

Bei der Oberflächenrekombination fließen gleiche Teilchenströme von Löchern und Elektronen zur Oberfläche. Die Normalkomponente dieses Stroms wird als Rekombinationsstrom bezeichnet. Der Rekombinatioasstrom fließt im allgemeinen infolge von Diffusion in einem Trägerkonzentrationsgradienten. An der Oberfläche verschwindet diese normale Komponente des Gesamtstroms durch Rekombination von Trägern des entgegengesetzten Vorzeichens. Da der Strom, der für die Wirkungsweise der Vorrichtung primär von Wichtigkeit ist, im wesentlichen parallel zur Oberfläche fließt, verlaufen Arbeitsstrom und der Rekombinationsstrom rechtwinklig zueinander. Sowohl der Rekombinations- als auch der Arbeitsstrom fließen unter der Einwirkung von Trägerkonzentration und elektrischem Potential, wobei die hierbei sich einstellenden Stromstärken von der Trägerbeweglichkeit bestimmt werden. In einem Halbleiter mit Beweglichkeitsanisotropie kann der Rekombinationsstrom durch die senkrecht zur Oberfläche verlaufenden Komponenten der Trägerbeweglichkeit festgelegt werden, während der Arbeitsstrom bestimmt wird durch die parallel zur Oberfläche verlaufenden Komponenten der Trägerbeweglichkeit.

Eine Verminderung der Oberflächenrekombination in einem Halbleiterbauelement läßt sich also erreichen unter Ausnutzung eines Halbleiterkörpers aus beweglichkeitsanisotropem Material. Hierbei ist die kristallographische Orientierung so zu wählen, daß die kleine Beweglichkeitskomponente senkrecht auf den freien Oberflächen steht. Infolgedessen fließt der Arbeitsstrom in der Richtung höchster Beweglichkeit, der Rekombinationsstrom in Richtung der kleineren Beweglichkeitskomponente, wodurch dieser reduziert wird. Aus der bereits erwähnten Beziehung für den Verstärkzngsfaktor ersieht man, daß eine Reduktion der Oberflächenrekombination zu einer Herabsetzung der Verluste und einer wesentlichen Erhöhung des Verstärkungsfaktors eines Flächentransistors führt.

Der auf Oberflächenrekombination beruhende Verlust macht sich besonders stark bemerkbar bei einem anderen Transistortyp, dem sogenannten Fadentransistor.

In F i g. 3 ist ein Fadentransistor schematisch dargestellt. Darin ist ein länglicher Kristallkörpsr 20 aus Halbleitermaterial des Leitungstyps N mit Beweglichkeitsanisotropie mit ohmschen Kontakten 21 und 22 für in der Technik bekannte Verstärkerzwecke versehen. Ein zur Veranschaulichung als Spitze dargestellter Emitter 23 dient zur Injektion von Minoritätsträgern in das linke Ende des fadenförmigen Stabes 20 aus Halbleitermaterial.

Die Theorie der Wirkungsweise des Fadentransistors ist bekannt. Vereinfachend kann für η-leitendes Halbleitermaterial des Stabes 20 angenommen werden, daß Löcher in das N-Material durch den Emitter 23 injiziert werden, welche unter dem Einfluß eines zwischen dem Kontakt 21 und dem Kontakt 22 anliegenden Feldes zu dem Kontakt 22 hin bewegt werden. Durch die Anwesenheit der Defektelektronen und der Elektronen, die nötig sind, die Raumladung der Löcher zu neutralisieren, wird die Leitfähigkeit des Fadens 20 erhöht und eine Stromverstärkung erzielt.

In einem derartigen Halbleiterbauelement stellt die Rekombinationsgeschwindigkeit der injizierten Träger eine wesentliche Einschränkung für den erzielbaren Verstärkungsgrad dar. Durch die Rekombination der Überschußträger bei deren Drift zum Kollektor hin wird die überschüssige Leitfähigkeit und damit der Verstärkungsgrad unter Umständen weitgehend herabgesetzt. Der Effekt der Rekombination kann beschrieben werden als das Produkt der Rekombinationsgeschwindigkeitskonstanten für die Überschußträger, welche dem rezipropen Wert der Lebenzeit der Minoritätsträger entspricht und der Übergangszeit, d. h. also die Geschwindigkeit, mit der die Träger in der Zeit rekombinieren, während welcher sie in Bewegung sind. Für eine gute Transistorleistung ist zu fordern, daß das Produkt der Rekombinationsgeschwindigkeit und der Übergang der Rekombinationsgeschwindigkeit und der Übergangszeit klein ist.

Der Oberflächenbeitrag zur Rekombinationsgeschwindigkeit ist eine monoton wachsende Funktion der senkrechten Beweglichkeitskomponente. Daher läßt sich offenbar die Wirkungsweise des Transistors verbessern durch Herabsetzen der Träger be weglich keit als Vektor 24 dargestellt. Gleichzeitig sollte die Trägerbeweglichkeit parallel zur Verbindungslinie zwischen den Elektroden, die als Vektor 25 dargestellt ist, auf einem konstanten oder höheren Wert aufrechterhalten werden. Das Ausmaß der erzielten Verbesserung hängt natürlich ab von der Größe der Oberflächen und der Volumrekombinationsgeschwindigkeiten des für die Vorrichtung benutzten Materials. Eine Anisotropie der Beweglichkeit nur eines der Ladungsträger ergibt bereits die erfindungsgemäßen Vorteile. Da die Diffusion zur Oberfläche amipolar ist, wird sie durch eine verringerte Beweglichkeit jedes Trägertyps j verzögert.

Eine Vorrichtung des in F i g. 3 gezeigten Typs kann aufgebaut werden aus einkristallinem Kadmiumdiarsenid (CdAs₂) vom N-Leitungstyp, wobei Elektroden 21 und 22 entlang der C-Achse des Kristalls orientiert sind und die Injektionselektrode 23 entlang seiner Α-Achse orientiert ist.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Halbleiterbauelement mit mindestens einem PN-Übergang, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Zonen (2, 3) aus einem einkristallinen Halbleitermaterial besteht, welches hinsichtlich der Beweglichkeit der Ladungsträger anisotrop ist, und daß das einkristalline Halbleitermaterial dieser Zone so angeordnet ist, daß die Richtung (6) der maximalen Beweglichkeit der Minoritätsladungsträger dieser Zone senkrecht auf der PN-Übergangsfläche (5) steht.

2. Als Transistor ausgebildetes Halbleiterbauelement nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß das einkristalline Halbleitermaterial der Basiszone (11) sowie dessen Orientierung so gewählt ist, daß die Richtung (19) der maximalen Beweglichkeit der Minoritätsladungsträger der Basiszone (11) senkrecht auf der Emitter-Basis-Übergangsfläche (13) steht und daß die Richtung (18) der maximalen Beweglichkeit der Majoritätsladungsträger in zur Kollektor-Basis-Übergangsfläche (14) parallelen Ebene verläuft.

3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einkristalline Halbleitermaterial einer Zone (2, 3) Wismuttellurid ist, dessen tetragonale C-Achse senkrecht auf der PN-Übergangsfläche (5) steht.

4. Transistor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Basiszone (11) benutzte einkristalline Halbleitermaterial Kadmiumdiarsenid ist, dessen tetragonale C-Achse parallel zur Ebene der Emitter Basis-Übergangsfläche (13) verläuft.

5. Transistor nach Anspruch 2 mit ringförmiger Basis, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierung des beweglichkeitsanisotropen Materials für die ringförmige Basis so gewählt ist, daß in dieser die Richtung maximaler Majoritätsladungsträgerbeweglichkeit in radialer, diejenige der maximalen Minoritätsträgerbeweglichkeit jedoch in azimutaler Richtung verläuft.

6. Fadentransistor, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistorkörper (20) aus einkristallinem beweglichkeitsanisotropem Halbleitermaterial besteht, dessen Orientierung so gewählt ist, daß die Richtung maximaler Trägerbeweglichkeit in Richtung (25) des Driftfeldes und die Richtung minimaler Trägerbeweglichkeit innerhalb von Ebenen verläuft, die senkrecht auf der Richtung (25) des Driftfeldes stehen.

7. Fadentransistor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (20) des Transistors aus Kadmiumdiarsenid besteht, dessen tetragonale Achse in Richtung des Driftfeldes verläuft.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 009583/289