DE1490498B2

DE1490498B2 - Heissleiter aus einer dotierten a tief iii b tief v-verbindung

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Publication number: DE1490498B2
Application number: DE19631490498
Authority: DE
Priority date: 1963-12-14
Filing date: 1963-12-14
Publication date: 1973-07-05
Also published as: NL6412480A; AT245114B; NL144420B; FR1414433A; BE655166A; DE1490498C3; US3281749A; DE1490498A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Heißleiter aus einer dotierten A₁₁₁B ^Verbindung.

Unter der Bezeichnung »Heißleiter« sind temperaturabhängige Widerstände bekannt, die bei tiefer Temperatur hochohmiger sind als bei hoher Temperatur. Die Widerstandstemperaturcharakteristik solcher Heißleiter liegt aber fest; sie kann somit nur auf mechanische Weise, wie beispielsweise Umlöten oder Umstöpseln, geändert werden.

Aus der »Zeitschrift für Physik«, 1963, S. 399 bis 408, insbesondere S. 404 und 405, sind magnetfeldabhängige Halbleiterwiderstände bekannt, die aus einer A_niB_v-Verbindung bestehen. Ihre Widerstandsänderung im Magnetfeld kann dadurch wesentlich erhöht werden, daß eine Flachseite eines Halbleiterkörpers mit parallel zueinander angeordneten Streifen aus elektrisch besser leitendem Material versehen wird. Ferner kann die Widerstandsänderung verbessert werden durch parallel zueinander angeordnete Einschlüsse einer zweiten kristallinen Phase aus elektrisch besser leitendem Material. Diese Einschlüsse bestehen im allgemeinen aus Nickelantimonid.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1146171 ist ferner bekannt, daß solche A_IUB_V-Verbindungen auch als Heißleiter verwendet werden können. Der spezifische Widerstand solcher Heißleiter soll möglichst gering und ihr Temperaturkoeffizient groß sein. Zu diesem Zweck kann das Halbleitermaterial so dotiert werden, daß die Ladungsträger mit der kleineren Beweglichkeit die Majoritätsträger bilden.

Aus der deutschen Patentschrift 808 851 ist ein magnetfeldabhängiger Halbleiterwiderstand mit einem positiven oder auch schwach negativen Temperaturkoeffizienten bekannt. Dieser zugleich temperatur- und magnetfeldabhängige Halbleiterwiderstand kann zur Messung von Magnetfeldern verwendet werden.

Elektrische Bauelemente mit einem Halbleiterkörper können auch mehrere Funktionen erfüllen. Aus der deutschen Patentschrift 967 383 ist beispielsweise ein Heißleiter mit einem Magneten als Halbleiterkörper bekannt. Dieses Bauelement hat somit sowohl Heißleitereigenschaften als auch ferromagnetische Eigenschaften.

Dem Anmeldungsgegenstand liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen magnetisch steuerbaren Heißleiter mit einem Halbleiterkörper aus einer dotierten

ίο A_raB_v-Verbindung zu schaffen, dessen relative Widerstandsänderung in einem Magnetfeld praktisch unabhängig von der Temperatur ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer vorgegebenen Temperatur ein vorbestimmter Widerstandswert mittels eines Magnetfeldes einstellbar ist, und daß der Heißleiter so dotiert ist, daß das Verhältnis zweier zu zwei verschiedenen Temperaturen des Betriebstemperaturbereichs gehörenden Widerstandswerte zueinander unabhängig von der magnetischen Induktion ist. Die Dotierung wird so gewählt, daß sie sich nicht auf den Temperaturkoeffizienten selbst, sondern nur auf eine kon-. stante relative Widerstandsänderung in Abhängigkeit von der Temperatur auswirkt. Als Dotierungsstoff kann vorzugsweise Zink verwendet werden, wie es aus der bereits erwähnten deutschen Auslegeschrift 1146171 zu dem Zweck bereits bekannt ist, die Temperaturabhängigkeit einer als Heißleiter dienenden A_niB_v-Verbindung zu vergrößern.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der die Eigenschaften und der technische Effekt des Heißleiters nach der Erfindung in verschiedenen Diagrammen erläutert sind.

F i g. 1 zeigt die Widerstands-Temperaturcharakteristik des Heißleiters nach der Erfindung bei verschiedenen Induktionen, und in

F i g. 2 ist die relative Widerstandsänderung eines Heißleiters nach der Erfindung in einem Diagramm veranschaulicht.

In F i g. 1 ist der Widerstand R (in Ω) eines mit Zink dotierten Heißleiters aus Indiumantimonid mit einer Leitfähigkeit σ«ί100 (Ω cm)"¹ auf der Ordinate und die Temperatur T (in ° C) über der Abszisse aufgetragen. Die Kurve 1 zeigt die Kennlinie des Heißleiters ohne Magnetfeld. Die Kurve 2 zeigt die Kennlinie des Heißleiters in einem Magnetfeld mit einer Induktion von 2 kG. Die Kurven 3 bis 6 stellen die entsprechenden Kennlinien für eine Induktion von 4 bzw. 6 bzw. 8 bzw. 10 kG dar. Das Verhältnis des Widerstandes R₅₀ bei einer Temperatur T von 50° C zum Widerstand R₂₀ bei einer Temperatur" von 2O⁰C ist für alle Kennlinien praktisch gleich. Tatsächlich erhält man für den vorgenannten Heißleiter mit den verschiedenen Magnetfeldern einer magnetischen Induktion B = 10, 8, 6, 4, 2 und 0 kG der Reihe nach ein Widerstandsverhältnis R^₀IR₂₀ = 0,38, 0,34, 0,32, 0,3, 03 und 0,33. Der Heißleiter nach der Erfindung erfüllt somit die Bedingung, daß die relative Änderung des Widerstandes im Magnetfeld im Bereich der möglichen Abweichung der Betriebstemperatur praktisch unabhängig von der Temperatur ist.

Die Widerstandsänderung eines derartigen Heiß-

leiters bei verschiedenen Temperaturen ist im Diagramm der F i g. 2 dargestellt, auf dessen Ordinate der relative spezifische Widerstand Αφ/φ₀ (in °/o) und auf dessen Abszisse die Induktion B eines auf den

Heißleiter einwirkenden Magnetfeldes (in kG) aufgetragen sind. Im Magnetfeld mit der Induktion B ist Δ φ der Überschuß des spezifischen Widerstandes über dem ohne Magnetfeld gemessenen spezifischen Widerstand φ₀. Die Kurve 7 wurde bei der Temperatur T = 15,2° C, die Kurve 8 bei T = 25,0° C, die Kurve 9 bei T = 37,5° C und die Kurve 10 bei T = 56,0° C aufgenommen.

Alle vier Kurven liegen so eng zusammen, daß die relative Änderung des Heißleiterwiderstandes als Funktion des Magnetfeldes für praktisch vorkommende Temperaturen bzw. Temperaturvariationen unabhängig von diesen ist. — Bei dem den angegebenen Meßergebnissen zugrunde liegenden Ausführungsbeispiel eines als Heißleiter betriebenen Halbleiterwiderstandes beträgt die Temperaturabhängigkeit zwischen 0 und 10 000 Gauß etwa 2% pro Grad.

Der Magnet, durch dessen Feld der erfindungsgemäße Heißleiter-Widerstand gesteuert wird, kann ein Dauermagnet sein, in dessen Luftspalt der Heißleiter mehr oder weniger weit hineingebracht wird. Auch in das (variable) Feld eines Elektromagneten,

z. B. in dessen Luftspalt, kann der Heißleiter eingesetzt werden; man ist so in der Lage — wie auch mit Permanentmagneten — z. B. eine Regelaufgabe zu lösen.

Zur Erhöhung der Magnetfeldabhängigkeit des

ίο Heißleiter-Widerstandes ist es oft zweckmäßig, auf die Oberfläche dessen Halbleitermaterials kurzschließende Streifen, insbesondere aus Silber oder Indium, anzubringen. Ein ähnliches Ergebnis erzielt man, wenn das Halbleitermaterial — wie an anderer Stelle bereits vorgeschlagen wurde — mit elektrisch gut leitenden Einschlüssen einer zweiten Phase versehen wird. Als vorteilhaft haben sich hier Nickel· antimonid-Einschlüsse, insbesondere nadeiförmig, in Indiumantimonid erwiesen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Heißleiter aus einer dotierten A_mB_v-Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer vorgegebenen Temperatur ein vorbestimmter Widerstandswert mittels eines Magnetfeldes einstellbar ist, und daß der Heißleiter so dotiert ist, daß das Verhältnis zweier zu zwei verschiedenen Temperaturen des Betriebstemperaturbereichs gehörender Widerstandswerte zueinander unabhängig von der magnetischen Induktion ist.

2. Heißleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterwiderstand aus Indiumantimonid besteht und daß einander parallele Streifen aus elektrisch leitendem Material auf dessen Oberfläche angebracht sind.

3. Heißleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterwiderstand aus Indiumantimonid besteht, das einander parallele Einschlüsse einer zweiten kristallinen Phase aus Nickelantimonid enthält.