DE1764373A1 - Sperrschichtfreies Halbleiterbauelement fuer Schaltzwecke - Google Patents

Sperrschichtfreies Halbleiterbauelement fuer Schaltzwecke

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    • Y10S438/90—Bulk effect device making

Description

SIEMENS AKTIEWGESEILSCHAPT " München 2,
Wittelsbacherplatz 2
68/2469
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Sperrschichtfreies Halbleiterbauelement für Schaltzwecke
Neben auc einkristallinera Halbleitermaterial bestehenden speziellen Transistoren und Dioden, insbesondere auch pnpn-Schaltdi^oden, gewinnen in zunehmendem Maße polycristalline bzw. glasige amorphe Halbleiterstoffc für Halbleiterbauelemente Interesse, die zur Erzeugung von Schaltvorgängen herangezogen v/erden. So ist beispielsweise ein auo elementarem Bor bestehendes, sperrschichtfreies, schaltfähiges Halbleiterbauelement bekannt. Weitere Möglichkeiten sind durch gewisse halbleitende Crläcer gegeben. Ein Beispiel hierfür bildet ein aus Silberoxyd und Boroxyd mit einem Zusatz von SiO2 zusammen gesetzes Glas, das,in Form einer dünnen Schicht auf einem Träger aufgebracht und mit Elektroden versehen, als Schaltor verwendet werden
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kann. Schließlich ist ein elektronisches, bistabiles., sperrschichtfreies Halbleiterbauelement aus Antimon und einem Zusatzstoff auo der Gruppe VI des Periodischen Systems, insbesondere Selen oder Tellur, bekannt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine weitere vorteilhafte Möglichkeit, die sich insbesondere durch eine große Schaltamplitude auezeichnet, zu entwickeln«.
Die Erfindung bezieht sich auf ein sperrschichtfreies Halbleiterbauelement für Schaltzwecke mit mindestens zwei Elektroden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß sein Halbleiterkörper aus Strontiumvanadat mit sporadischen Vanadiumoxydeinschlössen besteht. Vorzugsweise bestehen diese Einschlüsse aus Vaiiadium-(IV)-0xyd und sind nadelförmig, Zur Kontaktierung werden Edelmetalldrähte, z.B. aus Platin, eingeschmolzen.
Beim Anlegen niedriger Spannungen ist ein solches Element isolierend. Überschreitet die angelegte Spannung einen gewissen charakteristischen Wert, so wird es leitfähig. Wird bei Verminderung der angelegten Spannung ein bestimmter Stromv/ert, der sogenannte Haltestrom, unterschritten, so kehrt das Element wieder in den isolierenden Zustand zurück« Die Struktur ist glasartig und enthält feinvorteiltes
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schaltelements wird zweckmäßig Vanadiumpentoxyd (VoOc) und Strontiuracarbonat (SrCO,) im Kolverhältnis V:R = 75:25 vermischt. Anschließend wird das erhaltene Pulver mit etwas Wasser zu einem Brei verrührt und auf etwa 9O0C erhitzt. COg-Entwicklung zeigt die Entstehung von Strontiumvanadat an. Nun bringt man ein iröpfchen dieser Kasse zwischen zwei in geringem Abstand voneinander angeordnete konaxiale Platindrähte, trocknet und schmizt in einer schwachreduzierenden Wasserstoffflamme« Es bildet aich eine glänzend schwarze Perle mit hoher mechanischer Festigkeit,
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In Pig» 1 ist der Verlauf des Widerstandes in Abhängigkeit von "der Strombelastung (als Abszisse) und in Figo 2 die Stromspannungseharakteristik ( Strom als Abszisse ) eines solchen Elementes dargestellte
Die Zündspannung des Elementes ist in erheblichem Maße vom Durchmesser der eingeschmolzenen Platindrähte abhängige Bei 2O0G ergibt sich bei Verwendung von Pt-Drähten mit einem Durchmesser von 0,1 mm als Elektroden etwa 40 V, für 0,5 mm fi etwa 140 V. Der Abstand der Drähte geht nur wenig ein«, Der Widerstand im hochohnigen Zustand hängt stark vom Reduktionsgrad ab. Widerstände zwischen 10 kOhm und 2 MOhm lassen sich ohne weiteres realisieren. Das Verhältnis zwischen den Widorständen im hochohmigen und niederohmigen Zustand beträgt 10 10^ und ist umso größer, je größer an sich der Widerstand im hochohmigen Zustand istc Es empfiehlt sich, das Widerstandsverhältnis nicht größer als etwa 3.10 zu wählen= Das Verhältnis zwischen Zündspannung und Restspannung ist etwa 30 - 80„ Die Schaltzeiten betragen 150 ns oder weniger«
Es empfiehlt sich, das Element in einem Metallgehäuse in gut wärmeleitender Verbindung zu montieren», z.B. einzukitten^ oder auf einem metallischen Träger aufzubringen. Bei Raumtemperatur läßt sich dann der Schalter ohne merkliche Erwärmung mit Strömen bis zu 20 inA belasten»
Besonderes Augenmerk bei der Herstellung ist der Reduktion der geschmolzenen Perle zu widmen. Es empfiehlt sich folgendes Verfahren: Zunächst wird das getrocknete Tröpfchen im oxydierenden Teil der Wasserstoffflamme geschmolzen. Dann wird die geschmolzene Perle kurze Zeit (bei 1 mm 0 etwa 5 see) in den reduzierenden Teil der Flamme gehalten. Daß Reduktion eingetreten ist, erkennt man daran, daß die Oberfläche der Perle nach dem Erstarren nicht ganz glatt ist« Durch den Reduktionsgrad kann man den Widerstand der Perle verändern.(insbesondere den Hochohffiwiderstnnd). Bei stärkerer Reduktion wird der Wi-
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derstand kleiner. Wenn man die Perle ohne Reduktion abkühlen läßt, entsteht eine vollkommen glatte, glasartige Oberfläche. Das Element zeigt dann einen sehr hohen Widerstand (größer als 200 MOIm), aber eo tritt kein merklicher Schalteffokt auf„
Eine genauere Untersuchung des schaltfähigen Elementes gemäß der Erfindung zeigt deutlich das Vorhandensein von Vanadiumoxyd-, insbesondere von VOg-Einschlüssen, Diese sind vorwiegend nadeiförmig ο Es empfiehlt sich, den Reduktionsvorgang so weit zu treiben, daß stellenweise Berührungspunkte zwischen diesen Cxydeincchlüssen auftreten.Boi Verwendung von VOg-Einschlüssen kommt der Schalteffekt bei Temperaturen oberhalb von 670C zum Erliegen, bei Abkühlung tritt er erneut in alter Stärke auf.
2 Figuren
11" Patentansprüche
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Claims (11)

  1. Patentansprüche
    1=) Sperrschiehtfreies Halbleiterbauelement für Schaltzwecke mit mindestens zwei Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß sein Halbleiterkörper aus Strontiurnvanadat mit sporadischen Vanadiumoxydeinschlüssen bestehto
  2. 2.) Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschlüsse mindestens teilv/eisc aus VOp bestehen»
  3. 3o) Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper mittels Edelmetallelektroden, insbesondere mittels konaxialer Pt-Orähte, kontaktiert ist»
  4. 4.) Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper in Form einer Schicht auf einem - insbesondere gut wärmeleitenden - Träger aufgebracht ist0
  5. 5.) Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 45 dadurch gekennzeichnet, daß sich das Bauelement in einem metallischen Gehäuse befindet,
  6. 6.) Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper so d stark reduziert i3t, daß sich stellenweise die Oxydeinschlüsse berühren.
  7. 7.) Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein pulverförmiges Geraisch aus VpOj- und Strontiuracarbonat hergestellt, zu einem Brei verrührt und zum Schmelzen gebracht und daß schließlich das erhaltene Strontiumvanadat teilweise reduziert wird,,
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  8. 8.) Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Kolverhältnio Vanadium zu Strontium auf einen Wert von 3:1 eingestellt v/ird„
  9. 9.) Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Geraisch bei etwa 900G zur Erzeugung von Strontiumvanadat erhitzt wirdo ? ■'
  10. 10.) Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Strontiumvanadat in Form eines Tropfshe: cheno von zwei Ft-Drähten gehalten und in reduzierender Wasserstoffflamme geschmolzen wird.
  11. 11.) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die geschmolzene Perle zunächst im oxydierenden Teil und dann in reduzierenden Teil der Wasserstoffflamme geglüht wird ο
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SE07312/69A SE339521B (de) 1968-05-27 1969-05-22
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GB1229126D GB1229126A (de) 1968-05-27 1969-05-23
JP44040701A JPS4813579B1 (de) 1968-05-27 1969-05-27
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