DE1762985A1 - Impulsgeneratoranordnung - Google Patents

Impulsgeneratoranordnung

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DE1762985A1
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DE
Germany
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pulse
semiconductor body
pulse generator
semiconductor
cathode
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Pending
Application number
DE19671762985
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English (en)
Inventor
Toshiya Hayashi
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AT&T Corp
Original Assignee
Western Electric Co Inc
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N80/00Bulk negative-resistance effect devices
    • H10N80/10Gunn-effect devices

Landscapes

  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Description

  • impuisgeneratoranordnung Die Erfindung bezieht sich auf eine Impulsgeneratoranordnung mit einem Volumeneffekt-Halbleiterbauelement, dessen Halbleiterkörper mit einem Kathoden- und einem Anodenanschluß zur Erzeugung wandernder Hochfeldbezirke auf das Anlegen einer geeigneten Spannung hin versehen ist, und mit ausgangsseitigen Schaltungsmitteln zum Abnehmen von Impulsen von dem Halbleiterbauelement. Die grundlegende Theorie von Volumeneffekt-Halbleiterbauelementen ist eingehend in einer Anzahl von Aufsätzen in der Sonderausgabe über Halbleiter-Volumeneffekt- und Laufzeiteinrichtungen der L E. E. E. Transactions on Eleetron Deviees vom Januar 1966 dargelegt. Insbesondere steigt bekanntlich, wenn die an einen geeigneten Halbleiterkörper, beispielsweise aus n-leitenden Galliumarsenid, angelegte Spannung erhöht wird, der mittlere I-Ialbleiterstrom fast linear auf einen Maximalwert, fällt bei einem bestimmten Grenzwert dann plötzlich auf etwa 60 bis 90 % des Maximalwertes'ab und behält diesen verringerten Wert bei weiterer Zunahme der Spannung fast konstant bei. Ferner wurde festgestellt, daß in diesem Bereich verringerter mittlerer Stromstärke der momentane Strom periodisch mit einer Frequenz schwingt, die in Beziehung zur Länge den Halbleiterkörpers steht. Man hat nun erkannt ( liUmschaut' 1966, Heft 21, S. 712), daß der Schwingungszustand mit der Erzeugung und Wanderung eines Bezirks hoher elektrischer Feldstärke (Hochfeldbezirk) durch den Halbleiterkörper von der negatiben Elektrode (Kathode) zur positiven Elektrode (Anode) verbunden ist. Auch wenn die angelegte Spannung unter die Grenzspannung fällt, verschwindet der Hochfeldbezirk nicht, sondern setzt seine Wanderung zur Anode fort, solange die angelegte Spannung oberhalb einen Mindestwertes bleibt. Insbesondere ist die Impuladblgefrequenz durch die Laufzeit des zwischen der Kathode und der Anode wandernden Hochfeldbezirkes bestimmt. Es ist weiterhin bekannt (BE-PS 665 303) diese charakteristische Impulsfolgefrequenz durch Änderung der Laufzeit des Hochfeldbezirks zwischen Kathode und Anode zu variieren, in dem einfach die Länge des Halbleiterkörpers variiert wird oder beispielsweise durch Änderung des Halbleiterquerschnittes oder durch Einfügen von Halbleiterbereichen mit verhältnismäßig hohem Widerstand. Mit diesen bekannten Anordnungen ist es aber immer nur möglich, nur eine einzige Impulsfolge zu erhalten. Aufgabe der Erfindun.,1 ist es nun, die Anordnung so abzuwandeln, daß zumindest eine zusätzliche Impulsfolge in die normalerweise auftretende impulsfolge zeitlich einzuschachteln, ohne daß hierzu für jede weitere, einzuschachtelnde Irnpulsfolge ein gesondertes Halbleiterbauelement der in Rede stehenden Art erforderlich wäre und ohne daß zum Einhalten einer bestimmten Impulslagenbeziehung zwischen den einzelnen ineinander geschachtelten Impulsfolgen irgendwelche zusätzlichen Synchronisierungsfeder erforderlich wäre. Gemäß der Erfindung Ist diese Aufgabe für eine Impulsgeneratoranordnung der einleitend beschriebenen Art dadurch gelöst, daß der Halbleiterkörper auf mindestens einem Teilbereich seiner Länge durch eine Zone höherer Leitfähigkeit überbrückt ist. jede derartig vorgesehene Zone kann, wie im einzelnen noch erläutert wird, einen zusätzlichen Impuls im Ausgangskreis jedesmal erzeugen, wenn ein wandernder Hochfeldbezirk an ihr vorbeigeht. Man sieht daher ohne weiteres, daß die Lage dieser Zone bezüglich der Kathode und Anode in eindeutiger Weise die Impulslage der von ihr zusätzlich erzeugten Impulsfolge gegenüber der normalerweise erzeugten Impulsfolge bestimmt. Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels für einen solchen Stromimpulsgenerator erläutert; es zeigen: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Stromimpulsgenerator, dessen Impulsfrequenz das doppelte der Grundfrequenz beträgt und Fig. 2 ein Oszillogramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Generators nach Flg. 1. Bei dem in Fig. 1 dargestellten linpulsgenerator hat das Volumeneffekt-Halbleiterbauelement 11 einen Halbleiterkörper 12, beispielsweise aus n-latendem Galliumarsenid, der an entgegengesetzten Enden mit Kathoden- und Anodenanschlüssen 13 und 14 versehen ist. Der Halbleiterkörper 12 hat in der Mitte eine Zone 15, in der der spezifische Widerstand wenigstens zehnmal geringer als im restlichen Hglbleiterkörper ist, der im übrigen einen etwa gleichförmigen spezifischen Widerstand hat. Die Zone 15 nimmt vorteilhafterweise einen wesentliehen Teil des Halbleiterkörperquerschnitts, z. B. 20%, ein, obgleich ihre Ausdehnung in ziemlich weiten Grenzen geändert werden kann. Vrteilhafterweise erstreckt sie sich parallel zum Stromweg zwischen Kathode und Anode Ober die Breite eines wandernden Hochfeldbezirks, die in erster Linie durch die Ladungsträgerkonzentration bestimmt ist. Zwischen Kathode 13 und Anode 14 liegen eine Gleichspannungsquelle 16 und eine Last 17. Durch die Spannungsquelle wird Spannung zwischen Kathode und Anode angelegt, die ausreicht, um einen wandernden Hochfeldbezirk im Halbleiterkörper in einer Weise entstehen zulassen, die für einen Volumeneffekt-Halbleiteroszillator kennzeichnend ist. In Fig. 2 ist das Ostillogramm des Stroms in der Last unter den beschriebenen Bedingungen dargestellt. Man sieht, (laß das Oszillogranim einef Reihe von Impulsen mit gleichmäßigen Abständen enthält, von denen die ungradzahligen Impulse 18 (der erste, dritte, fünfte us#&,. Impuls) eine etwas größere Amplittide als die gi-a(1z#ifiligeii Inipulst! 19 (der zweite, vierte,
    frequenz wird durch die Laufzeit der wandernden Hochfeldbezirke zwischen Kathode und Anode bestimmt. Jeder Impuls entspricht der Änderung, des Stroms, der durch die Last in demjenigen Intervall fließt, in welchem ein wandernder Hochfeldbezirk vernichtet und ein neuer eingeführt wird. Die gradzahligen Impulse 19 entsprechen der Änderung des Stroms, der durch die Belastung während desjenigen Int.ervalls fließt, in welchem der wandernde Hochfeldbezirk die Zone 15 geringeren spezifischen Widerstandes überquert. Durch Regelung der Abmessung des Abstandes der Zone 15 können Form und Abstand der gradzahligen Impulse 19 geregelt werden. Man sieht, daß durch die EinfUgung der gradzahligen Impulse die Irnpulswiederholungsfrequenz effektiv verdoppelt ist. Offensichtlich kann durch Einfügen von zwei Zonen geringen spezifischen Widerstandes zwischen Kathode und Anode eine noch größere Zunahrne der Impulswiederholungsfrequenz erzielt werden. Ferner kann ein ähnlicher Effekt durch Ersetzen der Zonen geringen spezifischen Widerstandes durch leitente Oberflächenschichten erreicht werden.
    Hochfeldbezirk entspricht einem in entsprechender Weise wandernden Gebiet hohen spezifischen Widerstandes, weil in diesem Gebiet die Ladungsträger eine geringere Beweglichkeit haben. Demgemäß wird während des Intervalles, das der Auslöschung eines wandernden Hochfeldbezirks bei dessen Ankunft an der Anode folgt, bevor ein neuer Hochfeldbezirk an der Kathode erzeugt wird, der Gesaintwiderstand des Halbleiterkörpers verringert und der Strom momentan vergrößert. Dieses ist der Grund für die große Amplitude der ungradzahligen Impulse 18. Dabei wird ferner während des Intervalles, in welchem der Hochfeldbezirk die Zone 15 geringen spezifischen Widerstandes Überquert, der dem Hochfeldbezirk zugeordnete hohe Widerstand von dem kleinen Widerstand der Zone 15 überbrückt. Hierdurch wird der Gesamtwiderstand des Halbleiterkörpers momentan herabgesetzt und man erhält einen entsprechenden moinentanen Stromanstieg. Hierdurch entstehen die gradzahligen Impulse lg. Es ist jedoch wichtig, daß die angelegte Spannung ausreicht, um sicherzustellen, daß das Feld niemals unter den zur Aufrechterhaltung des Hochfeldbezirks notwendigen Wert absinkt, damit der Hochfeldbezirk nicht ausgelöscht wird. Ersichtlich können längs den Halbleiterkörpers auch zwei oder mehr solche Zonen 15 angeordnet sein, von denen dann eine jede eine zusätzliche Impulsfolge erzeugt. Zweckmäßig wird in allen Fällen der Halbleiterkörper als dünne epitaktisch aufgewachsene Schicht auf einer Halbleiterunterlage mit höherem spezifischen Widerstand ausgebildet. Die aufgewachsene Schicht kann dann durch Ätzen",jg die ge,-wünschte geometrische Form gebracht werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Impulsgeneratoranordnung mit einem Volumeneffekt-Halbleiterbauelement, dessen Halbleiterkörper mit einem Kathoden- und einem Anodenanschluß zur Erzeugung wandernder Hochfeldbezirke auf das Anlegen einer geeigneten Spannung hin versehen ist, und mit ausgangsseitigen Schaltungsmitteln zum Abnehmen von Impulsen von dem Halbleiterbauelement, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper $12) auf mindestens einem Teilbereich seiner Länge durch eine Zone (15) höherer Leitfähigkeit überbrückt ist
DE19671762985 1966-07-11 1967-05-08 Impulsgeneratoranordnung Pending DE1762985A1 (de)

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DE19671512641 DE1512641B2 (de) 1966-07-11 1967-05-08 Impulsgenerator mit einem volumeneffekt halbleiterbau element

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BE (1) BE698588A (de)
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FR (1) FR1522997A (de)
NL (1) NL6709622A (de)
SE (1) SE323712B (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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AT343162B (de) * 1974-12-19 1978-05-10 Plasser Bahnbaumasch Franz Auf einem gleis fahrbare maschine zum behandeln, insbesondere zum losen von auf den gleisschwellen angeordneten schienenbefestigungen

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Also Published As

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DE1512641B2 (de) 1971-04-29
BE698588A (de) 1967-11-03
US3624461A (en) 1971-11-30
FR1522997A (fr) 1968-04-26
NL6709622A (de) 1968-01-12
DE1512641A1 (de) 1969-04-03
CA921994A (en) 1973-02-27
SE323712B (de) 1970-05-11

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