DE1564374B1 - Halbleiterbauelement mit negativer Widerstandscharakteristik - Google Patents
Halbleiterbauelement mit negativer WiderstandscharakteristikInfo
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Description
eigenschaften haben. Bei der folgenden Erläuterung sei angenommen, daß die Bereiche 32 und 33
η-leitend sind.
Wenn eine Vorspannung an das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement in einer in F i g. 3 dargestellten
Richtung angelegt wird, ist die Grenzschicht zwischen den Bereichen 32 und 31 in Sperrichtung und
die Grenzschicht zwischen den Bereichen 31 und 33
nämlich ein Halbleiter, der mit einem tiefe Energie- io Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung, wobei
niveaus erzeugenden Störstofi dotiert ist, mit zwei der i-Bereich 31 mit einem Störstoff dotiert ist, der
Bereichen elektrisch verbunden ist, die Ladungsträger ein tiefes Niveau in einem ein verbotenes Band aufinjizieren.
Eine derartige p-i-n-Diode ist in F i g. 1 weisenden festen Körper, beispielsweise einem Isodargestellt.
Es ist bekannt, daß bei Anlegen einer lator oder einem Halbleiter, bildet und wobei die
Vorspannung an eine solche Diode auf Grund der 15 den gleichen Leitungstyp aufweisenden Bereiche 32
doppelten Injektion die in F i g. 2 gezeigte negative und 33 in bezug auf den i-Bereich 31 Gleichrichter-Widerstandscharakteristik
auftritt.
Es ist auch schon bekannt (»Physical Review«, Bd. 125, 1962, S. 126 bis 133), daß auch tiefliegende
Energieniveaus aufweisende Isolatoren auf Grund der doppelten Injektion einen Bereich mit negativem
Widerstand aufweisen.
Bekannt ist schließlich eine p-i-n-Diode mit negativer Widerstandscharakteristik (USA.-Patentschrift
3 081404), die durch eine an dem i-Bereich ange- 25 in Durchlaßrichtung gepolt. Dementsprechend liegt brachte Steuerelektrode gesteuert werden kann. das elektrische Feld im wesentlichen an der Grenz-
3 081404), die durch eine an dem i-Bereich ange- 25 in Durchlaßrichtung gepolt. Dementsprechend liegt brachte Steuerelektrode gesteuert werden kann. das elektrische Feld im wesentlichen an der Grenz-
Bei den bekannten Halbleiterbauelementen ist also schicht zwischen den Bereichen 32 und 31, wobei sich
der tiefliegende Energieniveaus aufweisende Festkör- die Raumladungszone dieser Grenzschicht weit in die
per mit zwei Bereichen elektrisch verbunden, die ver- Seite des i-Bereiches 31 hinein erstreckt. Wenn die
schiedenen Leitungstyp aufweisen. Wird an eine p-i-n- 30 Intensität des elektrischen Feldes die Größenordnung
Diode dieses Aufbaus eine Vorspannung in Vor- von 104 bis 105 V/cm erreicht, tritt ein Lawinenwärtsrichtung
angelegt, so tritt die erwähnte negative durchschlag auf, wodurch Löcher in den i-Bereich
Widerstandscharakteristik auf. Eine negative Wider- injiziert werden, während Elektronen vom n-Bereich
Standscharakteristik in Sperrichtung läßt sich jedoch 33 in den i-Bereich 31 injiziert werden, wodurch man
nicht erzielen. Es handelt sich also bei den bekannten 35 eine Doppelinjizierung erhält. Dadurch erhält man
Halbleiterbauelementen jeweils um eine nur in einer einen negativen Widerstand. Selbst bei umgekehrter
Richtung wirkende negative Widerstandscharakteristik.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Halbleiterbauelement so auszubilden, daß es in den beiden mögliehen
Vorspannungsrichtungen eine negative Widerstandskennlinie aufweist.
Diese Aufgabe wird bei einem Halbleiterbauelement der eingangs genannten Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß wenigstens zwei Ladungsträger 45 teren n-Bereich 41 in den i-Bereich 31 injiziert werinjizierende Bereiche des gleichen Leitungstyps vor- den, bevor der Lawinendurchschlag durch Anlegen gesehen sind. einer Sperrspannung an die Grenzschicht zwischen
dadurch gelöst, daß wenigstens zwei Ladungsträger 45 teren n-Bereich 41 in den i-Bereich 31 injiziert werinjizierende Bereiche des gleichen Leitungstyps vor- den, bevor der Lawinendurchschlag durch Anlegen gesehen sind. einer Sperrspannung an die Grenzschicht zwischen
Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß ein den Bereichen 32 und 31 erfolgt, verringert sich die
negativer Widerstand in beiden Richtungen auftritt. Dicke der Raumladungszone in der Umgebung der
Wie bei den bekannten p-i-n-Dioden tritt bei dem 50 Grenzschicht, und das elektrische Feld an dieser
als p-i-p- oder n-i-n-Diode ausgebildeten erfindungs- Grenzschicht wird größer. Demnach erscheint die
gemäßen Halbleiterbauelement eine negative Widerstandscharakteristik dann auf, wenn eine Vorwärts-Vorspannung
an die Diode angelegt wird. Zusätzlich
tritt aber bei den erfindungsgemäßen Dioden eine 55
negative Widerstandscharakteristik auch auf, wenn
tritt aber bei den erfindungsgemäßen Dioden eine 55
negative Widerstandscharakteristik auch auf, wenn
Vorspannung erhält man einen negativen Widerstand, da der Aufbau des Bauelements symmetrisch ist.
Wenn, wie in F i g. 4 veranschaulicht, ein weiterer n-Bereich 41 am i-Bereich 31 des gleichen Halbleiterbauelements
wie in F i g. 3 dargestellt ausgebildet ist, ist der negative Widerstand dieses Bauelements
steuerbar. Wenn nämlich Elektronen aus diesem wei-
eine Vorspannung in Sperrichtung angelegt wird. An eine derartige Diode kann ein Wechselstrom angelegt
werden, wobei dann die negative Widerstandscharakteristik in beiden Flußrichtungen erhalten
wird. Das stellt eine erhebliche Ausweitung der Anwendungsmöglichkeiten der bekannten Dioden dar.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt
F i g. 1 eine bekannte p-i-n-Diode,
F i g. 2 eine mit der in Fi g. 1 dargestellten bekannten
Diode erhaltene Strom-Spannungs-Kennlinie,
Kennlinie eines negativen Widerstands bei einer geringeren Umschlagsspannung im Vergleich zu dem
Fall, bei dem keine Elektronen injiziert werden.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, weist das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement
eine bilaterale negative Widerstandskennlinie auf, die durch eine Steuerelektrode gesteuert werden
kann.
Nachstehend werden die Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben.
1. Der i-Bereich wird durch Dotieren eines Si-HaIbleiterkörpers
mit einem TiefniveaustörstofE, z. B. Ni, Co, Au, Fe, Cu, Mn, Zn od. dgl., nach einem bekannten
Verfahren hergestellt, beispielsweise wird ein beliebiger StörstofE auf die Oberfläche des Si-Halbleiterkörpers
durch Vakuumaufdampfen oder durch Plattieren aufgebracht und dann in einer
Atmosphäre von Wasserstoffgas bei einer Temperatur von etwa 1000° C eindiffundiert.
Dann wird in diesem i-Bereich durch Verwendung von Au (0,81Vo Sb) eine Legierungsgrenzschicht gebildet,
um die n-i-n-Struktur gemäß F i g. 3 herzustellen. Die Strom-Spannungs-Kennlinie einer solchen
n-i-n-Vorrichtung ist eine symmetrische, bilaterale negative Widerstandskennlinie, wie in F i g. 5 dargestellt.
Wenn Al an Stelle von Au (0,8 % Sb) für ein sol- ίο
ches Bauelement verwendet wird, weist das Bauelement eine p-i-p-Struktur auf, und man erhält eine
ähnliche Kennlinie.
2. Wenn der i-Bereich eines Halbleiterbauelements, das eine bilaterale negative Widerstandskennlinie aufweist
und eine n-i-n- oder p-i-p-Struktur hat und das nach dem für die Ausführungsform 1 verwendeten
Verfahren hergestellt ist, d. h. der Bereich 31 in Fig. 4 mit Au (0,8% Sb) legiert wird, wird der Bereich
41 in F i g. 4 ein η-Bereich. Wenn an diese n-Steuerelektrode eine Spannung gelegt wird, verändert
sich die Umschlagspannung des Bauelements. Dies ist der Fall, weil Elektronen durch die Steuerelektrode
injiziert werden, wodurch die Dicke der Raumladungszone rund um die Grenzschicht, die in
Sperrichtung gepolt ist, verringert und damit das elektrische Feld an dieser Grenzschicht vergrößert
und die Umschlagsspannung erniedrigt wird.
3. Beim Halbleiterbauelement nach Fig. 6 wird ein isolierender SiO2-FiIm 71 auf einem Metallträger
72, z. B. aus Ta od. dgl., durch Vakuumaufdampfen gebildet. Dann wird ein Tiefniveaustörstoff,
z. B. Au, Co, Fe, Cu, Ni od. dgl., durch Vakuumaufdampfen auf den SiO0-FiIm aufgebracht,
erhitzt und in einer Atmosphäre von Sauerstoff eindiffundiert. Ferner wird Al durch Vakuumaufdampfen
aufgebracht, um eine Elektrode 73 in Form eines Metallfilms zu bilden. Obwohl Al und Ta verschiedenartig
sind, weisen sie doch den gleichen Leitungstyp auf, nämlich metallische Leitfähigkeit. Bei einem
solchen Halbleiterbauelement erhält man eine bilaterale negative Widerstandskennlinie, wie in F i g. 5
dargestellt.
Selbstverständlich kann nach dem Prinzip der Erfindung für den Halbleiter an Stelle von Si auch Ge,
GaAs, ZnS, CdS, InSb, CdTe, ZnO, PbO od. dgl. verwendet werden, ohne die Wirkung der Erfindung
zu verändern, und für den Isolator kann an Stelle von SiO2 BaTiO3, SiO od. dgl. verwendet werden,
ebenfalls ohne die Wirkung der Erfindung zu verändern.
Wie oben erläutert, kann das Halbleiterbauelement gemäß der Erfindung als Schaltelement od. dgl. verwendet
werden, und es weist einen großen Bereich von Verwendungsmöglichkeiten auf.
Es ist ferner zu bemerken, daß die negative Widerstandskennlinie weiter verbessert werden kann, wenn
man Gleichrichtergrenzschichten für die elektrischen Verbindungen verwendet.
Claims (3)
1. Halbleiterbauelement mit negativer Widerstandscharakteristik, bei dem ein ein verbotenes
Band aufweisender fester Körper, der mit einem ein tiefes Energieniveau erzeugenden Störstoff
dotiert ist, mit Ladungsträger injizierenden Bereichen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens zwei Ladungsträger injizierende Bereiche (32. 33, 72. 73) des gleichen
Leitungstyps vorgesehen sind.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen der
Ladungsträger injizierenden Bereiche (32, 33) mit dem festen Körper (31) Gleichrichtergrenzschichten
sind.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einem ein
tiefes Energieniveau erzeugenden Störstoff dotierte feste Körper (31) mit einer Steuerelektrode (41)
verbunden ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen Copy
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Families Citing this family (8)
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|---|---|---|---|---|
| DE1939267C3 (de) * | 1969-08-01 | 1979-02-22 | Jovan Dr.-Ing. 8000 Muenchen Antula | Verfahren zum Dotieren einer aus einem isolierenden oder halbleitenden Material bestehenden Schicht |
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| US3668480A (en) * | 1970-07-21 | 1972-06-06 | Ibm | Semiconductor device having many fold iv characteristics |
| JPS525838B1 (de) * | 1970-11-30 | 1977-02-16 | ||
| US3697834A (en) * | 1971-01-27 | 1972-10-10 | Bell Telephone Labor Inc | Relaxation semiconductor devices |
| US3792321A (en) * | 1971-08-26 | 1974-02-12 | F Seifert | Piezoelectric semiconductor devices in which sound energy increases the breakdown voltage and power of capabilities |
| US3710203A (en) * | 1971-11-05 | 1973-01-09 | Fmc Corp | High power storage diode |
| US3812717A (en) * | 1972-04-03 | 1974-05-28 | Bell Telephone Labor Inc | Semiconductor diode thermometry |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3081404A (en) * | 1958-02-15 | 1963-03-12 | Philips Corp | P-i-n semi-conductor device having negative differential resistance properties |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3132408A (en) * | 1962-01-18 | 1964-05-12 | Gen Electric | Method of making semiconductor strain sensitive devices |
| NL299169A (de) * | 1962-10-30 | |||
| US3246172A (en) * | 1963-03-26 | 1966-04-12 | Richard J Sanford | Four-layer semiconductor switch with means to provide recombination centers |
| US3284750A (en) * | 1963-04-03 | 1966-11-08 | Hitachi Ltd | Low-temperature, negative-resistance element |
| US3249764A (en) * | 1963-05-31 | 1966-05-03 | Gen Electric | Forward biased negative resistance semiconductor devices |
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1966
- 1966-12-01 US US598297A patent/US3465176A/en not_active Expired - Lifetime
- 1966-12-08 NL NL6617280A patent/NL6617280A/xx unknown
- 1966-12-09 FR FR86852A patent/FR1504254A/fr not_active Expired
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- 1966-12-09 GB GB55308/66A patent/GB1174236A/en not_active Expired
-
1973
- 1973-08-29 NL NL7311896A patent/NL7311896A/xx unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3081404A (en) * | 1958-02-15 | 1963-03-12 | Philips Corp | P-i-n semi-conductor device having negative differential resistance properties |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US3465176A (en) | 1969-09-02 |
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| GB1174236A (en) | 1969-12-17 |
| NL7311896A (de) | 1973-11-26 |
| NL6617280A (de) | 1967-06-12 |
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