DE1516061C3

DE1516061C3 - High frequency generator

Info

Publication number: DE1516061C3
Application number: DE19661516061
Authority: DE
Inventors: Bernard Collins de Murray Hill; Johnston Ralph Lawrence South Plainfield; NJ. Loach jun. (V.St.A.)
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1965-02-16
Filing date: 1966-02-14
Publication date: 1976-04-15

Description

^a) (/1 + /;;) i^m wesentlichen gleich (/.,), ^a ) (/ 1 + / ;;) i ^m essentially the same (/.,),

b) (Z₂) kleiner als (/„) kleiner als (/,).b) (Z ₂ ) less than (/ „) less than (/,).

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochfrequenzgenerator mit einem Schaltungselement negativen dynamischen Widerstandes und mit einem Resonanzhohlraum, wobei als Schaltungselement negativen dynamischen Widerstandes eine Diode vorgesehen ist, deren Halbleiterkörper zwei Anschlußzonen vergleichsweise hoher Leitfähigkeit und zueinander entgegengesetzten Leitungstyps sowie eine mittlere Zone aufweist, wobei ferner die mittlere Zone und die eine Anschlußzone entgegengesetzten Leitungstyps einen pn-Übergang bilden und die Diode in dem Resonanzhohlraum angeordnet ist, dessen Resonanzfrequenz auf einen der Elektronenlaufzeit durch die mittlere Zone des Halbleiterkörpers entsprechenden Wert abgestimmt ist.The invention relates to a high frequency generator with a circuit element negative dynamic resistance and with a resonance cavity, being negative as a circuit element dynamic resistance a diode is provided, the semiconductor body of which compares two connection zones high conductivity and mutually opposite conductivity types and a middle zone having, furthermore, the middle zone and the one connection zone of the opposite conductivity type Form pn junction and the diode is arranged in the resonance cavity, its resonance frequency matched to a value corresponding to the electron transit time through the middle zone of the semiconductor body is.

Es ist bekannt (US-PS 2899 652), einen Hochfrequenzgenerator durch Einbau eines Halbleiterkörpers mit negativem Widerstand in einen Resonanzhohlraum zu erhalten, wobei die verschiedenen Schichten des in dem Resonanzhohlraum angeordneten Halbleiterkörpers durch Eindiffundieren und/oder Auflegieren verschiedener Donatorstoffe hergestellt werden. Eine derartige Herstellungstechnologie hat sich jedoch in der Vergangenheit für Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente als denkbar ungeeignet herausgestellt, da der Betrieb derartiger Festkörperelemente bei hohen und höchsten Frequenzen sehr dünne Leitfähigkeitszonen und entsprechend noch erheblich dünnere pn-Ubergangszonen erfordert. Bei der Herstellung dieser pn-Übergänge mit Hilfe der Legierungstechnik erhält man breite_f kristallographisch inhomogene Übergänge, die im Schliffbild wie Trümmerfelder erscheinen. Da die Reproduzierbarkeit der gewünschten Eigenschaften weitgehend dem Zufall überlassen bleibt, beträgt die Ausschußquote von legierten Halbleiterbauelementen etwa 80 bis 90%. Durch Diffusion hergestellte Halbleiterbauelemente zeigen zwar homogene pn-Übergänge und eine bessere Reproduzierbarkeit; bei dieser Technologie sind jedoch insbesondere bei mehrfacher Diffusion die Breiten der Bereiche verschiedenen Leitungstyps außerordentlich schwierig zu beherrschen, da die für die Eindringtiefe der Dotierungsstoffe verantwortlichen Parameter in ihrer gegen·- It is known (US Pat. No. 2,899,652) to obtain a high-frequency generator by installing a semiconductor body with negative resistance in a resonance cavity, the various layers of the semiconductor body arranged in the resonance cavity being produced by diffusing in and / or alloying on various donor substances. In the past, however, such a production technology has proven to be conceivably unsuitable for high-frequency semiconductor components, since the operation of such solid-state elements at high and highest frequencies requires very thin conductivity zones and, accordingly, considerably thinner pn junction zones. When producing these pn junctions with the help of alloy technology, broad _f crystallographically inhomogeneous junctions are obtained, which appear like debris fields in the micrograph. Since the reproducibility of the desired properties is largely left to chance, the rejection rate of alloyed semiconductor components is around 80 to 90%. Semiconductor components produced by diffusion show homogeneous pn junctions and better reproducibility; With this technology, however, the widths of the areas of different conduction types are extremely difficult to control, especially with multiple diffusion, since the parameters responsible for the penetration depth of the dopants in their opposite

seitigen Beeinflussung nur schwer überschaubar sind. Weiterhin weisen die bekannten Halbleiterkörper in der mittleren Zone Eigenleitungen auf, wodurch sowohl störende Mikroplasmaeffekte als auch Oberflächeneffekte auf Grund von Oberflächenladungen hervorgerufen werden, welche die innere Feldverteilung in unerwünschter Weise beeinflussen. Die erwähnten Störeffekte der Eigenleitung bedingen darüber hinaus eine sorgfältige Einstellung der an den Halbleiterkörper angelegten Spannung, um die für die Erzielung einer negativen Widerstandscharakteristik erforderlichen Lawinendurchbrüche hervorzurufen. side influences are difficult to understand. Furthermore, the known semiconductor bodies in The middle zone has its own conduction, which causes both disruptive microplasma effects and surface effects caused by surface charges, which affect the internal field distribution affect in an undesirable way. The above-mentioned disturbance effects of the intrinsic conduction cause it In addition, careful adjustment of the voltage applied to the semiconductor body in order to ensure that the for to cause avalanche breakdowns required to achieve a negative resistance characteristic.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Hochfrequenzgenerator zu schaffen, welcher die erwähnten Störeffekte vermeidet und eine unkomplizierte Einstellung der angelegten Gleichspannung ermöglicht.The object of the invention is to provide a high frequency generator which the mentioned Avoids disruptive effects and an uncomplicated setting of the applied DC voltage enables.

Die Aufgabe wird bei einem Hochfrequenzgenerator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die mittlere Zone in einer epitaktisch auf der anderen Änschlußzone gezüchteten Schicht angeordnet ist und eine im Vergleich zu der Leitfähigkeit der Anschlußzonen mittlere Leitfähigkeit aufweist, daß der pn-übergang ebenfalls in der epitaktisch gezüchteten Schicht angeordnet ist und mittels einer an die Diode angeschlossenen Spannungsquelle auf einen Arbeitspunkt jenseits des Lawinendurchbruchs eingestellt ist, derart, daß in der mittleren Zone Elektronen freigesetzt und in dem Resonanzhohlraum Schwingungen mit dessen Resonanzfrequenz erzeugt werden.The object is achieved according to the invention with a high-frequency generator of the type mentioned at the beginning solved in that the middle zone is grown epitaxially on the other connecting zone in one Layer is arranged and a medium conductivity compared to the conductivity of the connection zones has that the pn junction is also arranged in the epitaxially grown layer and by means of a voltage source connected to the diode to an operating point beyond the Avalanche breakdown is set in such a way that electrons are released in the middle zone and in the Resonance cavity vibrations are generated with its resonance frequency.

In vorteilhafter Weise sind die Anschlußzonen vom Leitfähigkeitstyp N⁺ bzw. P⁺, während die mittlere Zone den Leitfähigkeitstyp N aufweist.The connection zones are advantageously of the N ⁺ or P ⁺ conductivity type, while the middle zone has the N conductivity type.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die P⁺- und N+-Zonen der Halbleiterdiode eine Fremdstoffkonzentration von etwa 10²⁰ Atomen pro cm³ und die N-Zone eine Fremdstoffkonzentration von etwa 10¹⁰ Atomen pro cm³ auf.In one embodiment of the invention, the P ⁺ and N + zones of the semiconductor diode have an impurity concentration of approximately 10 ²⁰ atoms per cm ³ and the N zone has an impurity concentration ^{of approximately 10 10} atoms per cm ^3.

Eine bevorzugte Möglichkeit besteht darin, daß die N-Zone der Halbleiterdiode eine Stärke von weniger als etwa 15 Mikron aufweist.A preferred possibility is that the N-zone of the semiconductor diode has a thickness of less than about 15 microns.

In vorteilhafter Weise besteht der Halbleiterkörper der Diode aus Silizium als Grundmaterial.The semiconductor body of the diode is advantageously made of silicon as the base material.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der die Diode aufnehmende Resonanzhohlraum eine erste, der Elektronenlaufzeit durch die mittlere Zone der Diode entsprechende Resonanzfrequenz f_p sowie weitere, von der ersten Resonanzfrequenz f_p in parametrischer Abhängigkeit stehende Resonanzfrequenzen aufweist.In a further development of the invention it is proposed that the resonance cavity receiving the diode has a first resonance frequency f _p corresponding to the electron transit time through the middle zone of the diode and further resonance frequencies parametrically dependent on the first resonance frequency f _p.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß der Resonanzhohlraum zwei weitere Resonanzfrequenzen Z₁ und f., aufweist, die geringer als die erste Resonanzfrequenz /„ sind und deren Summe im wesentlichen gleich der ersten Resonanzfrequenz /„ ist.Another possibility is that the resonance cavity has two further resonance frequencies Z ₁ and f., Which are lower than the first resonance frequency / "and the sum of which is essentially equal to the first resonance frequency /".

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Resonanzhohlraum zur Aufnahme der Diode eine erste, der Elektronenlaufzeit durch die mittlere Zone der Diode entsprechende Resonanzfrequenz f_p sowie eine weitere Resonanzfrequenz aufweist, deren Wert im wesentlichen die Hälfte der ersten Resonanzfrequenz /„ beträgt.An advantageous embodiment of the invention consists in that the resonance cavity for receiving the diode has a first resonance frequency f _p corresponding to the electron transit time through the middle zone of the diode, as well as a further resonance frequency whose value is essentially half the first resonance frequency / ".

In bevorzugter Weise sind die weiteren Resonanzfrequenzen im wesentlichen ein ganzzahliges Vielfaches der ersten Resonanzfrequenz /„.In a preferred manner, the further resonance frequencies are essentially an integral multiple of the first resonance frequency / ".

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gelten für die Resonanzfrequenzen f_p sowie Z₁ , und Z₂ gleichzeitig folgende Beziehungen:In a further exemplary embodiment of the invention, the following relationships apply simultaneously to the resonance frequencies f _p and Z ₁ and Z _2:

a) Z₁ + Ip^f₂,
b) /,</„</_r a) Z ₁ + Ip ^ f ₂ ,
b) /, </ "</ _r

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile j erzielt:The invention achieves the following advantages j:

a) Bei dem Halbleiterkörper nach dem erfindungsgemäßen Hochfrequenzgenerator wird auf einer verhältnismäßig dicken Halbleiterschicht des einen Leitungstypus eine verhältnismäßig dünne Halbleiterschicht des anderen Leitungstypus epitaktisch gezüchtet, ohne daß sich eine pn-a) In the semiconductor body according to the high frequency generator according to the invention is on a relatively thick semiconductor layer of the one conductivity type a relatively thin Semiconductor layer of the other conductivity type grown epitaxially without a pn-

Ubergangszone ausbildet. Da die Dicke der epitaktisch gezüchteten Schicht lediglich von der gewählten Temperatur und der Züchtungsdauer abhängig ist, sind mit dieser Technologie außerordentliche genaue und dünne Schichtdicken erzielbar. Ferner ist die Homogenität, d. h. die Verteilung der Verunreinigungsstellen, bei einer epitaktisch gezüchteten Schicht wesentlich größer als bei diffundierten oder legierten Schichten.Transition zone forms. Since the thickness of the epitaxially grown layer only depends on the The selected temperature and the duration of the cultivation are extraordinary with this technology precise and thin layer thicknesses can be achieved. Furthermore, the homogeneity, i. H. the distribution of the points of contamination, in the case of a epitaxially grown layer much larger than with diffused or alloyed layers.

_a. In die freie Oberfläche der epitaktisch gezüchteten Schicht wird anschließend eine Bor enthaltende Verbindung eindiffundiert, wobei das gewünschte Diffusionsprofil auf Grund der nur in Oberflächennähe stattfindenden Diffusion verhältnismäßig genau einstellbar ist. Dementsprechend genau ist auch die Breite des innerhalb der epitaktisch gezüchteten Schicht sich ausbildenden pn-Übergangs einstellbar, und zwar auf außerordentlich geringe Werte. _a . A compound containing boron is then diffused into the free surface of the epitaxially grown layer, the desired diffusion profile being relatively precisely adjustable due to the diffusion occurring only in the vicinity of the surface. The width of the pn junction that forms within the epitaxially grown layer can also be set correspondingly precisely, to be precise to extremely small values.

b) Die Halbleiterkörper nach der Erfindung besitzen eine mittlere Leitfähigkeit, wodurch der die mittlere Zone durchquerende Elektronenstrom in seiner Stärke verringert wird und damit das Auftreten der eingangs erwähnten Störeffekte verhindert wird. Durch die Ausschaltung der Störeffekte ist wiederum eine beliebige Einstellung der angelegten Gleichspannung jenseits des Lawinendurchbruchs ermöglicht.b) The semiconductor body according to the invention have a medium conductivity, whereby the the electron current traversing the middle zone is reduced in its strength and thus the occurrence of the disruptive effects mentioned at the beginning is prevented. By switching off the interference effect is again any setting of the applied DC voltage beyond of the avalanche breakthrough.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen hervor, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Hierin zeigtFurther features and advantages of the invention emerge from the following description of exemplary embodiments shown in the drawings. Herein shows

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer HaIbleiterdiode gemäß der Erfindung,F i g. 1 is a perspective view of a semiconductor diode according to the invention,

F i g. 2 eine graphische Darstellung der Raumladungsdichte und der Feld verteilung innerhalb der Diode nach Fig. 1,F i g. 2 shows a graph of the space charge density and the field distribution within the Diode according to Fig. 1,

F i g. 3 die Strom-Spannungskennlinie der vorangehenden Diode, wobei die erfindungsgemäß verwendete Vorspannung angedeutet ist,F i g. 3 the current-voltage characteristic of the preceding diode, the one used according to the invention Bias is indicated,

F i g. 4 einen schematischen Teillängsschnitt eines gemäß der Erfindung als Oszillator wirkenden Wellenleiters mit einer Diode,F i g. 4 shows a schematic partial longitudinal section of a waveguide acting as an oscillator according to the invention with a diode,

F i g. 5 einen Längsschnitt einer gekapselten Diode zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung undF i g. 5 shows a longitudinal section of an encapsulated diode for use in the device according to the invention and

F i g. 6 eine ähnlich F i g. 4 aufgebaute Vorrichtung gemäß der Erfindung mit parametrischer Wirkungsweise. F i g. 6 a similar to FIG. 4 constructed device according to the invention with parametric operation.

F i g. 1 zeigt einen Würfel aus Silizium, in dem die verschiedenen Leitfähigkeitszonen gemäß einer Ausführung der Erfindung angedeutet sind. Gewisse Ab-j F i g. 1 shows a silicon cube in which the various conductivity zones are indicated according to an embodiment of the invention. Certain Ab-j

messungen stellen sich dabei deutlichkeitshalber unmaßstäblich vergrößert dar. Die als Grundlage dienende Anschlußzone 11 besteht aus Material vom Leitfähigkeitstyp N+ mit entarteter Elektronenverteilung sowie einer Fremdstoffkonzentration von etwa 10²⁰ Atomen pro cm³. Als entartete Substanz wird im vorliegenden Zusammenhang ein Material mit solcher Fremdstoffkonzentration verstanden, daß der Widerstandsanteil des Materials gering ist. Die entgegengesetzte Anschlußzone 12 besteht aus Material vom Leitfähigkeitstyp P + , ebenfalls mit degenerierter Elektronenverteilung und einer Fremdstoffkonzentration von mehr als etwa 10²⁰ Atomen pro cm³. Zwischen den Anschlußzonen ist eine N-Zone 13 von mäßiger Leitfähigkeit mit einer Fremdstoffkonzentration von etwa 10¹⁶ Atomen pro cm³ angeordnet. Ein typischer Wert der Fremdstoffkonzentration der letztgenannten Zone ist etwa 3 ■ 10¹⁽ⁱ Atomen pro cm³.For the sake of clarity, measurements are not shown enlarged to scale. The connection zone 11, which serves as the basis, consists of material of the conductivity type N + with a degenerate electron distribution and a foreign matter concentration of about 10 ²⁰ atoms per cm ³ . In the present context, a degenerate substance is understood to be a material with such a concentration of foreign substances that the resistance component of the material is low. The opposite connection zone 12 consists of material of the conductivity type P +, likewise with a degenerate electron distribution and an impurity concentration of more than approximately 10 ²⁰ atoms per cm ³ . An N-zone 13 of moderate conductivity with an impurity concentration of about 10 ¹⁶ atoms per cm ^{3 is} arranged between the connection zones. A typical value of the foreign matter concentration in the last-mentioned zone is about 3 × 10 ^{1 (i} atoms per cm ³ .

Die Herstellung des Würfels 10 erfolgt z. B. durch Zerschneiden einer Siliziumscheibe in eine Mehrzahl von Körpern der gewünschten Form und Abmessungen. Im folgenden werden die verschiedenen Behandlungsschritte bei der Herstellung im Hinblick auf einen einzelnen Würfel 10 beschrieben, während diese, praktisch an einer größeren Siliziumscheibe von etwa 0,5 bis 0,75 Zoll Durchmesser ausgeführt werden.The manufacture of the cube 10 takes place, for. B. by cutting a silicon wafer into a plurality of bodies of the desired shape and dimensions. The following are the various treatment steps in the manufacture described in terms of a single cube 10, while this, practically carried out on a larger silicon wafer about 0.5 to 0.75 inches in diameter will.

Als Ausgangsstoff dient gleichmäßig mit Fremdatomen angereichertes Kristallmaterial von etwa 75 Mikron Dicke. Die Fremdstoffkonzentration dieses N +-Materials hat die obengenannte hohe Fremdstoffkonzentration. Auf die Oberfläche des Ausgangsmaterials wird eine dünnere Schicht von etwa 25 Mikron Dicke aufgetragen, die aus' Material vom N-Leitfähigkeitstyp besteht und durch epitaxiale Ablagerung aufgebracht ist. Diese Technologie ist bekannt (DT-AS 11 63 981). Durch geeignete Steuerung dieses Vorgangs wird die Fremdstoffkonzentration innerhalb der Epitaxialschicht im wesentlichen konstant gehalten, z. B. auf den genannten Wert von 3 · 10¹⁶ Atomen pro cm³.The starting material is crystalline material with a thickness of about 75 microns that is uniformly enriched with foreign atoms. The impurity concentration of this N + material has the above-mentioned high impurity concentration. A thinner layer, about 25 microns thick, made of material of the N conductivity type and deposited by epitaxial deposition, is applied to the surface of the starting material. This technology is known (DT-AS 11 63 981). By properly controlling this process, the impurity concentration within the epitaxial layer is kept substantially constant, e.g. B. to the stated value of 3 · 10 ¹⁶ atoms per cm ³ .

Anschließend wird das Halbleiterelement einer Wärmediffusion mit einer Bor enthaltenden Verbindung unterzogen, wodurch die oberste Lage der Epitaxialschicht bis zu einer Tiefe von etwa 8 bis 9 Mikron eine Leitfähigkeit vom Typ P+ erhält. Die Fremdstoffkonzentration in dieser Zone wird wie bereits erwähnt auf etwa 10²⁰ Atome pro cm³ eingestellt. Die Grenze dieser eindiffundierten P+-Anschlußzone 12 bildet den P-N-Übergang 14 des Halbleiterelements. The semiconductor element is then subjected to thermal diffusion with a compound containing boron, whereby the uppermost layer of the epitaxial layer is given a conductivity of the P + type to a depth of about 8 to 9 microns. As already mentioned, the concentration of foreign matter in this zone is set to about 10 ²⁰ atoms per cm ³ . The boundary of this diffused P + connection zone 12 forms the PN junction 14 of the semiconductor element.

Während der Diffusionsbehandlung wandern die Donatoratome ebenfalls von der Grundschicht bzw. unteren Anschlußzone 11 durch die ursprüngliche Grenzschicht 18 zur Epitaxialschicht hindurch. Das Ausmaß dieser Fremdstoffwanderung hängt vom Diffusionskoeffizienten des betreffenden Fremdstoffs ab. Im Beispielsfall wird ein mit Arsen angereichertes Grundmaterial verwendet, wobei die Wanderung in geringen Grenzen bleibt. Auf diese Weise wird die NN+ -Grenzschicht 15 um etwa 2 Mikron in die Epitaxialschicht hinein verlegt, so daß eine gleichförmig angereicherte N-Zone 13 von etwa 15 Mikron Stärke verbleibt.During the diffusion treatment, the donor atoms also migrate from the base layer or lower connection zone 11 through the original boundary layer 18 to the epitaxial layer. The The extent of this migration of foreign matter depends on the diffusion coefficient of the foreign matter in question away. In the example, a base material enriched with arsenic is used, with migration in low limits. In this way, the NN + boundary layer 15 is about 2 microns into the Epitaxial layer laid in so that a uniformly enriched N-region 13 of about 15 microns Strength remains.

Wegen des Zusammenhangs zwischen der Arbeitsfrequenz und der Laufzeit der Ladungsträger erfordert der Betrieb von elektronischen Festkörperelementen bei hohen Frequenzen sehr dünne Leitfähigkeitszonen. In den Grenzen der gegenwärtigen Herstellungsmöglichkeiten kann eine mittlere Zone 13 von etwa 25 Mikron bis hinab zu 2500 A vorgesehen werden, womit sich ein Frequenzbereich zwischen etwa 1 bis 2GHz einerseits und vielleicht 100 GHz andererseits verwirklichen läßt. Verbesserungen der Technik lassen noch höhere Frequenzgrenzen als erreichbar erscheinen.Because of the relationship between the working frequency and the running time of the charge carrier required the operation of solid-state electronic elements at high frequencies has very thin conductivity zones. Within the limits of the current manufacturing possibilities, a middle zone 13 from about 25 microns down to 2500 A can be provided, thus a frequency range between about 1 to 2 GHz on the one hand and maybe 100 GHz on the other hand. Improvements to the Technology make even higher frequency limits appear to be achievable.

Mit den Anschlußzonen 11 und 12 sind galvanische Kontakte 16 und 17 aus Blattmetall verbunden. Diese Anschlußkontakte werden in üblicher Weise hergestellt, z. B. durch Vernickeln und anschließendes Vergolden. Wie erwähnt, werden die vorangehenden Arbeitsgänge bei der Herstellung an einer größeren Scheibe des vorliegenden Grundmaterials ausgeführt, worauf diese Scheibe in Würfel von etwa 75 Mikron Höhe und einer quadratischen Grundfläche'von etwa 125 Mikron Seitenlänge zerlegt wird. Die einzelnen Halbleiterelemente werden dann in eine übliche, hülsenförmige Kapselung gemäß F i g. 5 eingesetzt.Galvanic contacts 16 and 17 made of sheet metal are connected to the connection zones 11 and 12. These connection contacts are made in the usual way, for. B. by nickel plating and then Gild. As mentioned, the foregoing production steps are carried out on a larger one Disc of the present base material executed, whereupon this disc in cubes of approximately 75 microns high and a square base of about 125 microns on a side. The individual semiconductor elements are then in a conventional, sleeve-shaped encapsulation according to FIG. 5 used.

Bei der in F i g. 5 dargestellten Ausführung einer gekapselten Halbleitervorrichtung ist eine P-N-Flächendiode 51 in elektrischem Kontakt mit einem Führungsglied 54 in einer Metallhülse 57 angeordnet, welche letztere als Anschlußklemme der Vorrichtung dient. Auf der Gegenseite wird die elektrische Verbindung durch eine C-förmige Metallfeder 52 hergestellt, die auf einem zweiten Führungsglied 53 innerhalb einer Hülse 56 angebracht ist. Letztere bildet wiederum einen äußeren Anschlußkontakt der Vorrichtung. Zwischen den beiden Hülsen 56 und 57 sowie mit beiden stoffschlüssig verbunden ist eine Isolierhülse 55 angebracht, die z. B. aus Keramik besteht.In the case of the in FIG. The embodiment of an encapsulated semiconductor device illustrated in FIG. 5 is a P-N junction diode 51 arranged in electrical contact with a guide member 54 in a metal sleeve 57, which the latter serves as a connection terminal of the device. On the opposite side is the electrical connection made by a C-shaped metal spring 52, which is on a second guide member 53 within a sleeve 56 is attached. The latter in turn forms an external connection contact of the device. Between the two sleeves 56 and 57 as well as with both sleeves there is one Insulating sleeve 55 attached, the z. B. consists of ceramic.

Wie in F i g. 4 dargestellt, ist eine gekapselte Diode gemäß F i g. 5 in einem in der Querschnittshöhe reduzierten Abschnitt eines Wellenleiters angeordnet. Hierdurch ergibt sich ein schwingfähiges Gebilde, wenn der Hohlraum des Wellenleiters auf eine Resonanzfrequenz abgestimmt ist, die in geeignetem Verhältnis zu den Kenndaten der Trägerlaufzeit in der Diode steht. Die maßgebenden Beziehungen werden weiter unten noch näher erörtert. Die gekapselte Diode, hier mit Bezugsziffer 50 bezeichnet, ist in entsprechende Ausnehmungen der Wände des Wellenleiters derart eingesetzt, daß dem Wellenpfad innerhalb des Leiters lediglich das Halbleiterelement und die Kontaktelemente ausgesetzt sind. Die Höhe des Wellenleiterabschnitts 36 wird zweckmäßig derart bemessen, daß die Kapazität der Diode mit der Induktivität der Kontakt- bzw. Anschlußelemente innerhalb der Kapselung bei der Arbeitsfrequenz Serienresonanz ergibt. Durch derartige Bemessung der Querschnittshöhe des Wellenleiters wird die erforderliche Abstimmung auf den Kapazitätswert der Diode erreicht.As in Fig. 4 is an encapsulated diode according to FIG. 5 in a reduced cross-sectional height Section of a waveguide arranged. This results in a structure that can vibrate, when the cavity of the waveguide is tuned to a resonant frequency that is in the appropriate ratio to the characteristics of the carrier transit time in the diode. The authoritative relationships will be discussed in more detail below. The encapsulated diode, here designated by reference number 50, is in corresponding Recesses in the walls of the waveguide are used in such a way that the wave path is within of the conductor, only the semiconductor element and the contact elements are exposed. The amount of the Waveguide section 36 is expediently dimensioned in such a way that the capacitance of the diode corresponds to the inductance the contact or connection elements within the encapsulation at the operating frequency series resonance results. By dimensioning the cross-sectional height of the waveguide in this way, the required Matching to the capacitance value of the diode achieved.

Ein Anschlußkontakt der Diode 50 ist in einen Wandabschnitt 34 des Wellenleiters eingesetzt, welcher durch eine Gleichstromisolierung 44, etwa aus Polyäthylen-Terephthalat-Kunstharz, von der übrigen Wandung des Wellenleiterabschnitts 36 getrennt ist. Diese Isolierschicht wird zweckmäßig sehr dünn ausgeführt, um die Unstetigkeit des Übertragungsweges für die Wellen gering zu halten. Der entgegengesetzte Anschlußkontakt der Diode 50 ist mit der übrigen Wandung des Wellenleiterabschnitts 36 elekrischA connection contact of the diode 50 is inserted into a wall section 34 of the waveguide, which by a direct current insulation 44, for example made of polyethylene terephthalate synthetic resin, from the rest Wall of the waveguide section 36 is separated. This insulating layer is expediently made very thin, in order to keep the discontinuity of the transmission path for the waves low. The opposite The connection contact of the diode 50 is electrical with the rest of the wall of the waveguide section 36

verbunden. Die Gleichvorspannung der Diode kann so auf einfache Weise von einer Gleichspannungsquelle 39 über einen Stellwiderstand 40 sowie die Wellenleiter- bzw. Wandabschnitte 36 bzw. 34 zugeführt werden.connected. The DC bias of the diode can thus be easily obtained from a DC voltage source 39 via a variable resistor 40 as well as the Waveguide or wall sections 36 and 34 are supplied.

Zwischen dem Abschnitt 32 des Wellenleiters mit voller Querschnittshöhe und dem in der Querschnittshöhe reduzierten Wellenleiterabschnitt 36 ist ein geneigter Übergangsabschnitt 35 zur Impedanztransformation angeordnet. Am Ende des reduzierten Wellenleiterabschnitts 36 ist ferner ein Einstellkolben 37 zur Resonanzabstimmung angeordnet, während am Anfang des Wellenleiterabschnitts 36 eine Mehrzahl von Einstellschrauben 38 für den Impedanzabgleich vorgesehen ist. - Between the section 32 of the waveguide with full cross-sectional height and the waveguide section 36 of reduced cross-sectional height is an inclined one Transition section 35 arranged for impedance transformation. At the end of the reduced waveguide section 36 an adjusting piston 37 is also arranged for resonance tuning, while at the beginning of the waveguide section 36, a plurality of adjusting screws 38 are provided for impedance matching. -

Bei einer speziellen Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung betrug die Querschnittsbreite bzw. -höhe des Wellenleiterabschnitts 32 22,5 bzw. 10 mm. Der reduzierte Wellenleiterabschnitt 36 hatte eine Querschnittshöhe von nur 1,25 mm bei unver^ änderter Querschnittsbreite. Der Übergangsabschnitt 35 erstreckte sich in Form einer Cosinus-Schräge über drei Wellenlängen. Unter Verwendung einer P+ N+ -Diode mit Aufbau und Abmessungen gemäß der vorangehenden Beschreibung bei einer Vorspannung von 50 V entsprechend einer Gleichstromvorbelastung von 50 mA sowie bei einer eingestellten Arbeitsfrequenz des Wellenleiters von 8,9 GHz ergab sich eine Ausgangsleitung von 2,7 mW. ^: In a special embodiment of the device according to the invention, the cross-sectional width or height of the waveguide section 32 was 22.5 and 10 mm, respectively. The reduced waveguide section 36 had a cross-sectional height of only 1.25 mm with an unchanged cross-sectional width. The transition section 35 extended in the form of a cosine slope over three wavelengths. Using a P + N + diode with the structure and dimensions as described above with a bias voltage of 50 V corresponding to a direct current bias of 50 mA and a set operating frequency of the waveguide of 8.9 GHz resulted in an output line of 2.7 mW. ^:

Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung entspricht der in der US-PS 28 99 652 angegebenen Theorie, wobei jedoch gegenüber dem hierdurch bekannten Stand der Technik sowohl hinsichtlich der Diodenanordnung wie auch der Gleichstromvorbelastung bzw. Vorspannung wesentliche Unterschiede bestehen. Die Wirkungsweise wird nun insbesondere unter Bezugnahme auf ab F i g. 2 und 3 vorliegender Zeichnungen erläutert. In F i g. 3 ist die Gleichstrom-Spannungskennlinie der P-N-Flächendiode angedeutet. Im Sperrzweig der Kennlinie ist der Avalanche-Durchbruch mit starker Stromzunahme in Sperrichtung bei geringem Spannungsanstieg angedeutet. The operation of the device described corresponds to that specified in US Pat. No. 2,899,652 Theory, but compared to the prior art known as a result, both with regard to the Diode arrangement as well as the direct current bias or bias are significant differences exist. The mode of operation will now be described in particular with reference to FIG. 2 and 3 present Drawings explained. In Fig. 3 shows the direct current voltage characteristic of the P-N junction diode. The avalanche breakthrough with a strong increase in current is in the blocking branch of the characteristic Blocking direction indicated with a slight increase in voltage.

F i g. 2 zeigt in schematischer Form die Ladungsträger-Mangelzone bzw. Raumladungszone sowie die Feldverteilung in der Halbleiterdiode. Die P + -, N- und N + -Zonen sind mit 12, 13 bzw. 11 bezeichnet. Die Zonen 12 und 11 dienen als Anschlußzonen und sind über Kontakte 17 bzw. 16 mit einer Stromquelle 39 sowie einem in Reihe dazu geschalteten Stellwiderstand 40 verbunden. Wenn die Vorspannung auf einen Wert entsprechend dem Punkt V₁ im Sperrzweig der Kennlinie nach F i g. 3 eingestellt wird, so erstreckt sich die Raumladungszone D vom P-N-Übergang 14 ausgehend grundsätzlich in die N-Zone 13 mit geringerer Ladungsträgerkonzentration hinein, und zwar bis zu der Grenzfläche 28. Die entgegengesetzte Grenzfläche 27 deutet die sehr geringe Ausdehnung der Raumiadungszone innerhalb der stark angereicherten P + -Zone 12 an.F i g. 2 shows in schematic form the charge carrier deficiency zone or space charge zone and the field distribution in the semiconductor diode. The P +, N and N + zones are labeled 12, 13 and 11, respectively. The zones 12 and 11 serve as connection zones and are connected via contacts 17 and 16, respectively, to a current source 39 and to a variable resistor 40 connected in series thereto. If the bias voltage to a value corresponding to point V ₁ in the blocking branch of the characteristic curve according to FIG. 3 is set, the space charge zone D extends from the PN junction 14 basically into the N-zone 13 with a lower charge carrier concentration, namely up to the interface 28. The opposite interface 27 indicates the very small extent of the space charge zone within the strongly enriched P + zone 12.

Die Größe der elektrischen Feldstärke ist in F i g. 2 durch die gebrochene Linie 29 über dem Zonenabstand in der Diode dargestellt. Zur Vereinfachung der graphischen Darstellung ist der Maßstab so gewählt, daß die obere Kante des in F i g. 2 angedeuteten Halbleiterelements im Feldstärkediagramm dem Feldstärkewert beim Avalanche-Durchbruch entspricht. Die Linie 29 stellt also den Betrag der Feldstärke bei der speziellen Vorspannung V₁ sowie für die angedeutete Raumiadungszone D dar. Für die im Beispielsfall beschriebenen Verhältnisse beträgt die Stärke der Raumiadungszone bei einer Vorspannung von etwa 50 V ungefähr 2 Mikron.The magnitude of the electric field strength is shown in FIG. 2 represented by the broken line 29 over the zone spacing in the diode. To simplify the graphical representation, the scale is chosen so that the upper edge of the in FIG. 2 indicated semiconductor element in the field strength diagram corresponds to the field strength value at the avalanche breakthrough. The line 29 thus represents the magnitude of the field strength at the special bias voltage V ₁ and for the indicated space charge zone D. For the conditions described in the example, the strength of the space charge zone is approximately 2 microns at a bias voltage of about 50 V.

Die Feldstärke nimmt von ihrem dem Avalanche-Durchbruch entsprechenden Wert am P-N-Übergang zu einem geringeren Wert an der Grenzfläche 28 der Raumladungszone ab. Unter diesen Bedingungen ίο fließt ein ständiger Strom, wodurch sich ein negativer dynamischer Widerstand und ein Laufzeiteffekt ergibt. Die Anordnung gerät daher in Schwingungen mit einer Grundfrequenz, die von der Stärke der Raumladungszone D abhängt. Insbesondere ergibt sich, daß die Trägerlaufzeit durch die Raumladungszone D bei optimaler Wirkungsweise im wesentlichen die Hälfte der Periodendauer der Arbeitsfrequenz beträgt.The field strength decreases from its value corresponding to the avalanche breakthrough at the PN junction to a lower value at the interface 28 of the space charge zone. Under these conditions ίο a constant current flows, which results in a negative dynamic resistance and a running time effect. The arrangement therefore starts to vibrate with a fundamental frequency that depends on the strength of the space charge zone D. In particular, the result is that the carrier transit time through the space charge zone D is essentially half the period of the operating frequency when the mode of operation is optimal.

Die vorangehende Beschreibung bezieht sich auf die primäre Erzeugung von Hochfrequenzenergie. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt aber auch einen parametrischen Effekt und eignet sich daher für parametrische Verstärkung bzw. kann in eine entsprechende Anordnung abgewandelt werden. Die Vorrichtung nach F i g. 6 weist wieder einen Wellenleiter mit einem Abschnitt verringerter Querschnittshöhe ähnlich F i g. 4 auf. Der reduzierte Abschnitt erweitert sich hier jedoch wieder auf volle Querschnittshöhe im Abschnitt 61. Im reduzierten Abschnitt ist eine Diode 50 angeordnet. Mit größerem • Abstand von letzterer ist im Abschnitt 61 ein Abstimmkolben 37^: eingesetzt. Ein Abstimmschieber 62 mit in den Wellenleiter eintauchender Stellschraube ist in dem entgegengesetzten Abschnitt 64 des Wellenletters mit einem Abstand von mehreren Wellenlängen von der Diode 50 eingesetzt. Bei einer bestimmten Ausführung mit einem Wellenleiterquerschnitt von 22,5 mm-10 mm und mit einer Querschnittshöhe von 1,25 mm im reduzierten Abschnitt betrug der Abstand zwischen der Diode 50 und dem Ende der beiden anschließenden geneigten Übergangsabschnitte 112,5 mm (4,5 Zoll). Der Abstimmkolben 37 hatte einen Abstands-Einstellbereich bezüglich der Diode von 143,75 bis 181,25 mm, während der Abstimmschieber 62 einen entsprechenden Abstands-Einstellbereich 87,5 bis 212,5 mm aufwies. Die Diode 50 ist in Fassungen 70, 71 eingesetzt, wobei letztere durch eine Zwischenlage 72 aus PoIyäthylen-Terephthalat-Kunstharz isoliert ist. Mit den Anschlußkontakten der Diode ist wieder eine Reihenschaltung aus einer Gleichstromquelle 39 und einem Stellwiderstand 40 verbunden. ₍Die Vorspannung der Diode wird auch hier auf einen Arbeitspunkt jenseits des Avalanche-Durchbruchs auf 50 V eingestellt. Hierbei ergibt sich ein einfacher Parametereffekt mit drei Frequenzen. Am offenen Ende des Wellenleiters wurden Ausgangsschwingungen mit den Frequenzen Z₁, f., und /„ festgestellt, wobei in Übereinstimmung mit an sich bekannten Gesetzmäßigkeiten Z₁ + /₂ = /_/; galt. Im Beispielsfall war f„ = 17,49 GHzj /, = 8,982 GHz und f., = 8,512 GHz. Die angegebene, additive Beziehung zwischen diesen Frequenzen blieb unter Veränderung der vorhandenen Abstimmelemente erhalten, bis bei einer kritischen Abstimmung die Schwingungen mit Z₁ und /₂ unter Erhaltung eines Verstärkungsbandes aufhörten. In anderen Fällen ließ sich ein Zusammenfall der Frequenzen /, und /., erreichen, wobei ein verstärktesThe preceding description relates to the primary generation of radio frequency energy. However, the device according to the invention also shows a parametric effect and is therefore suitable for parametric amplification or can be modified into a corresponding arrangement. The device according to FIG. 6 again has a waveguide with a section of reduced cross-sectional height similar to FIG. 4 on. Here, however, the reduced section expands again to the full cross-sectional height in section 61. A diode 50 is arranged in the reduced section. • with a larger distance from the latter in the section 61 is a Abstimmkolben ^37: used. A tuning slide 62 with a set screw dipping into the waveguide is inserted in the opposite section 64 of the waveguide at a distance of several wavelengths from the diode 50. In a certain embodiment with a waveguide cross-section of 22.5 mm-10 mm and with a cross-section height of 1.25 mm in the reduced section, the distance between the diode 50 and the end of the two subsequent inclined transition sections was 112.5 mm (4.5 Customs Service). The tuning piston 37 had a distance setting range with respect to the diode of 143.75 to 181.25 mm, while the tuning slide 62 had a corresponding distance setting range of 87.5 to 212.5 mm. The diode 50 is inserted in sockets 70, 71, the latter being insulated by an intermediate layer 72 made of polyethylene terephthalate synthetic resin. A series circuit comprising a direct current source 39 and a variable resistor 40 is again connected to the connection contacts of the diode. ₍ Here, too, the bias voltage of the diode is set to an operating point beyond the avalanche breakdown of 50 V. This results in a simple parameter effect with three frequencies. At the open end of the waveguide, output oscillations with the frequencies Z ₁ , f., And / " in accordance with known principles Z ₁ + / ₂ = / _/ ;. In the example case, f "= 17.49 GHzj /, = 8.982 GHz and f., = 8.512 GHz. The specified, additive relationship between These frequencies were retained by changing the existing tuning elements until, in the event of a critical tuning, the oscillations with Z ₁ and / ₂ ceased while maintaining a gain band. In other cases, a coincidence of the frequencies /, and /

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Signal mit halber Basisfrequenz entsprechend dem Arbeitszustand eines degenerierten Parameterverstärkers auftrat.Signal with half the base frequency corresponding to the working state of a degenerate parameter amplifier occurred.

Insgesamt ergibt sich also eine parametrisch arbeitende Vorrichtung, bei welcher die Pumpenenergie bei einer Frequenz/,, durch Laufzeitschwingungen der beschriebenen Art erzeugt wird, wozu lediglich die Anwendung einer Gleichstromvorbelastung erforderlich ist. Die erzeugten Schwingungen üben nun wiederum eine Pumpwirkung auf die nichtlineare Reaktanz der Diode aus, woraus sich je nach der Einstellung bzw. Ausbildung des Kreises die Wirkungsweise eines parametrischen Oszillators oder Verstärkers ergibt.Overall, the result is a parametrically operating device in which the pump energy at a frequency / ,, generated by transit time oscillations of the type described, for which purpose only the application of a direct current bias is required. The generated vibrations are now practicing in turn a pumping effect on the nonlinear reactance of the diode, which depends on the Setting or training the circle the operation of a parametric oscillator or Amplifier results.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann ferner zur Erzielung anderer parametrischer Effekte benutzt werden, indem z. B. geeignete Resonanzen vorgesehen und Schwingungsenergien bei den entsprechenden Frequenzen gemäß den bekannten Wirkungsprinzipien von parametrischen Vorrichtungen ent- nommen werden. Hierzu sind folgende einschlägigen Literaturstellen zu nennen: J. M. Manley und H. E. Ro we in »Proceeding of the IRE«, Volume 44, July 1956, pp. 904 bis 913 (»Some General Porperties of Nonlinear Elements, Part I«) sowie H. E. Rowe in »Proceeding of the IRE<<, 'Volume 46, May 1958, pp. 850 bis 860 (»Some General Properties of Nonlinear Elements, Part II«).The arrangement according to the invention can also be used to achieve other parametric effects be by z. B. appropriate resonances provided and vibration energies at the appropriate Frequencies according to the well-known operating principles of parametric devices be taken. To this end, the following relevant literature references should be mentioned: J. M. Manley and H. E. Rowe in "Proceeding of the IRE", Volume 44, July 1956, pp. 904 to 913 ("Some General Porperties of Nonlinear Elements, Part I ") and H. E. Rowe in" Proceeding of the IRE <<, 'Volume 46, May 1958, pp. 850 to 860 ("Some General Properties of Nonlinear Elements, Part II").

Zusammenfassend lassen sich folgende Betriebsarten der erfindungsgemäßen Vorrichtung feststellen. Zunächst kann die Vorrichtung nach Art eines Inverters mit drei Frequenzen (negativer Widerstand) betrieben werden, wobei die Verstärkung bzw. Schwingungsenergie auf zwei Frequenzen Z₁ und Z₂ geliefert wird. Dabei gilt die Beziehung Z₁ + /₂ ⁼ f_P> wobei Z₁ und Z₂ kleiner als t_p ist. Ferner ist auch eine nichtumkehrende Betriebsart der Vorrichtung mit drei Frequenzen möglich, wobei sich die Umsetzungsverstärkung zwischen Z₁ und Z₂ ergibt und Z₁ + f_p = Z₂ gilt- Z₂ ist hierbei größer als f_p und dieses wiederum größer als Z₁- Ferner ist ein entarteter Inverter-Betriebszustand beobachtet worden, wobei Z₁ und Z₂ auf den halben Wert von f„ zusammenfallen. Weiterhin lassen sich Betriebszustände als harmonischer Schwingungsgenerator verwirklichen, wobei die Schwingungsenergie bzw. Verstärkung bei Harmonischen der Frequenz f_p auftritt.In summary, the following operating modes of the device according to the invention can be determined. First, the device can be operated in the manner of an inverter with three frequencies (negative resistance), the amplification or vibration energy being supplied _{at two frequencies Z 1} and Z _2. The relationship Z ₁ + / ₂ ⁼ f _P > applies, where Z ₁ and Z _{2 are} smaller than t _p . A non-reversing mode of operation of the device with three frequencies is also possible, the conversion gain being between Z ₁ and Z ₂ and Z ₁ + f _p = Z ₂ - Z ₂ is greater than f _p and this in turn is greater than Z ₁ Furthermore, a degenerate inverter operating state has been observed, Z ₁ and Z _{2 coinciding} to half the value of f " . Furthermore, operating states can be implemented as a harmonic oscillation generator, the oscillation energy or amplification occurring at harmonics of the frequency f _p.

Weitere Abwandlungen, die sich dem Fachmann ohne Schwierigkeit ergeben, gehören ebenfalls zum Erfindungsgegenstand.Further modifications, which are evident to the person skilled in the art without difficulty, also belong to the Subject matter of the invention.

Die vorangehende Beispielsbeschreibung bezieht sich auf die Verwendung von Siliziumhalbleitem. Andere Halbeitersubstanzen und -elemente eignen sich jedoch ebenfalls für die erfindungsgemäße Verwendung. In entsprechend komplementärer Anordnung sowie mit umgekehrter Polarität der Spannung können z. B. P+PN+-Halbleiterelemente verwendet werden. Endlich können an Stelle des im Beispiel beschriebenen Wellenleiters mit rechteckigem Querschnitt auch andere geeignete Resonanzanordnungen einschließlich von Koaxialleitungen mit passenden Frequenzeigenschaften verwendet werden.The preceding example description relates to the use of silicon semiconductors. However, other semiconductor substances and elements are also suitable for the use according to the invention. In a correspondingly complementary arrangement and with the polarity of the voltage reversed can e.g. B. P + PN + semiconductor elements are used. Finally, instead of the in the example Described waveguide with a rectangular cross section also other suitable resonance arrangements including coaxial lines with suitable frequency properties can be used.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. High frequency generator with a circuit element of negative dynamic resistance and having a resonance cavity, being negative dynamic as a circuit element Resistance a diode is provided, the semiconductor body of which compares two connection zones high conductivity and mutually opposite conductivity types as well as a medium one Zone having, furthermore, the middle zone and the one connection zone opposite one another Conduction type form a pn junction and the diode is arranged in the resonance cavity, its resonance frequency to one of the electron transit time through the middle zone of the semiconductor body corresponding value is matched, characterized in that the middle zone (13) in one epitaxial on the other Connection zone (11) grown layer is arranged and a compared to the conductivity the connection zones (11, 12) have medium conductivity that the pn junction (14) . is also arranged in the epitaxially grown layer and connected to the diode (50) by means of a connected voltage source-to an Ar-. set point beyond the avalanche breakout is such that electrons are released in the central zone (13) and in the resonance cavity (64) Vibrations are generated with its resonance frequency.

2. High-frequency generator according to claim 1, characterized in that the connection zones (11, 12) are of the conductivity type N + or P +, while the middle zone (13) is the conductivity type N has.

3. High-frequency generator according to claim 2, characterized in that the P + - and N + - zone of the semiconductor diode have a foreign matter concentration of about 10 ²⁰ atoms per cm ³ and the N-zone has a foreign matter concentration ^{of about 10 16} atoms per cm ^3.

4. High frequency generator according to claim 2 or 3, characterized in that the N-zone (13) the semiconductor diode is less than about 15 microns thick.

5. High-frequency generator according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the semiconductor body of the diode consists of silicon as the basic material.

6. High frequency generator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the the diode (50) receiving a first resonance cavity, the electron transit time through the middle Zone (13) of the diode corresponding resonance frequency (/ ") and others, from the first Resonance frequency (/ ") has resonance frequencies that are parametrically dependent.

7. High-frequency generator according to claim 6, characterized in that the resonance cavity has two further resonance frequencies (Z ₁ and /.,) Which are lower than the first resonance frequency (/ ") and the sum of which is essentially equal to the first resonance frequency (/") is.

8. High frequency generator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Resonance cavity for receiving the diode a first, the electron transit time through the middle Zone (13) of the diode corresponding resonance frequency (/ ") and another resonance frequency has, the value of which is substantially half the first resonance frequency (/ ").

9. High frequency generator according to claim 6, characterized in that the further resonance frequencies are essentially an integral multiple of the first resonance frequency (/ ").

10. High-frequency generator according to claim 6, characterized in that the following relationships apply at the same time _{for the resonance frequencies (/ "and Z 1 and /.,):}