DE2026376A1 - Schaltung mit Halbleiter-Bauelement - Google Patents

Description

351 Kitashinagawa-6, Shinagawa-ku

Tokyo /Japan

Patentanmeldung

Schaltung mit Halbleiter-Bauelement

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung mit
einem Halbleiter-Bauelement, insbesondere eine Schaltung mit negativem Widerstand.

Schaltungen mit negativem Widerstand sind in der Elektrotechnik bereits bekannt.

Das erfindungsgemäß verwendete Halbleiter-Bauelement umfaßt ein Halbleitersubstrat mit mindestens drei getrennten Bereichen, die einen bestimmten Leitfähigkeitstyρ haben und jeweils mit einer Elektrode versehen sind.

Die Sohaltung hat folgenden Aufbau. Das Halbleiter-Bauelement ist an eine erste Vorspannungsquelle angeschlossen, die zwei der Elektroden mit einer Vorspannung oder einem Voretrom beaufschlagt. Das Halbleiter-Bauelement ist ferner an eine zweite Vorspannungsquelle angeschlossen, die als Arbeltsgleichspannungsquelle dient und eine Spannung geeigneter Polarität zwischen einer der obigen beiden Elek-0098A9/U32 " ² "■

troden und der dritten Elektrode anliegt. Ferner ist ein Stromfühler oder eine Last in Reihe mit der zweiten Vorspannungsquelle geschaltet, um den durchfließenden Strom zu erfassen. In einer derartigen Schaltung zeigt die Beziehung von Stromänderungen, wie sie vom Stromfühler erfaßt werden, und Änderungen der Spannung in der zweiten Vorspannungsquelle (I - Y Antwort) eine negative Widerstandskennlinie ·

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine neue Halbleiter-Schaltung mit negativer Impedanz zu schaffen, insbesondere mit einer negativen Impedanzkennlinie von "n^w-Form, ^Ws"-Form und abgewandelter ⁿn^w-Form.

Die erfindungsgemäße Schaltung hat ein Halbleiter-Bauelement mit einem Substrat niedriger Leitfähigkeit, das drei Bereiche höherer Leitfähigkeit aufweist, von denen ein erster Bereich einen bestimmten Leitfähigkeitstyp, ein zweiter Bereich den entgegengeset*E Leitfähigkeitstyp und ein dritter Bereich den bestimmten Leitfähigkeitstyp zeigt, und eine Einrichtung zur Vorwärtsvorspannung des ersten und zweiten Bereichs und zur Vorspannunt des dritten Bereichs. Bei einem Ausführungsbeispiel 1st der dritte Bereich wahlweise vor—und rückwärts vorgespannt, um eine negative Impedanz zwischen den Bereichen des einen Leitfähigkeitstyps und dem Bereich des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps zu erzeugen, wenn die Vorspannungeeinrichtung den dritten Bereich vor- und rückwärts vorspannt. Bei anderen Ausführungsbeispielen ist der dritte Bereich gegenüber den ersten oder zweiten Bereich rückwärts vorgespannt, ferner werden sowohl ein Vorstrom als auch eine Vorspannung verwendet.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläuterte

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Es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf ein Halbleiter-Bauelement, das in der erfindungsgemäßen Schaltung werwendet wird;

Fig. 2 das Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schaltung einschließlich einer Aufsicht auf das Halbleiter-Bauelement in der Schaltung;

Fig. 3A und 3B Kennlinien für die Schaltung von Fig. 2;

Fig. 4A, 4B und 4C jeweils eine Aufsicht auf das Halbleiter-Bauelement von Fig. 2, um den Betrieb der Schaltung von Fig. 2 zu erklären;

Fig. 5 das Schaltbild eines gegenüber im Ausführungsbeispiel von Fig. 2 abgewandelten Ausführungsbeispiels;

Fig. 6 eine Aufsicht auf ein Halbleiter-Bauelement, das wahlweise in der erfindungsgemäßen Schaltung vorgesehen sein kann; .

Fig. 7 und 9 Schaltbilder eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltung, die zusammen mit dem Halbleiter-Bauelement von Fig. 6 verwendet werden kann;

Fig. 8 Kennlinien für die Schaltungen von den Fig. 7 und 9;

Fig. 1OA und 1OB jeweils eine Aufsicht auf ein anderes Halbleiter-Bauelement für die erfindungsgemäße Schaltung;

Fig. 11 das Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltung;

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- 4 Pig. 12 Kennlinien der Schaltung von Pig. 11;

Pig. 13 das Schaltbild einer Abwandlung der Schaltung von Pig. 11;

Pig. 14 die Verteilung des elektrischen Patentials im Halbleiter-Bauelement,wenn es sich in einer Schaltung befindet;

Fig. 15 Bas Schaltbild einer Schaltung gemäß einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels;

Pig. 16 Kennlinien der Schaltung von Pig. 15»

Pig. 17 und 18 jeweils das Schaltbild von weiteren Abwandlungen des zweiten Ausführungsbeispiels;

Pig. 19 eine Aufsicht auf ein anderes Halbleiter-Bauelement, das in der erfindungsgemäßen Schaltung verwendet werden kann;

Pig. 20 eine Schnittansicht des Halbleiter-Bauelements von Fig. 19 entlang 20-20;

Pig. 21 und 22 Abwandlungen der Kennlinien von Pig. 16 in- ;

folge Einwirkung von Licht bzw. eines Magnet- ! felds auf das Halbleiter-Bauelement;

Pig. 23 das Schaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltung»

Pig. 24 Kennlinien für das Ausführungsbeispiel von Pig.23»

Pig. 25 die Verteilung des elektrischen Potentials im Halbleiter-Bauelement, wenn es sich in dem dritten"Ausführungsbeispiel der Schaltung befindet;

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Fig. 26 das Schaltbild einer Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels ;

Fig. 27 Kennlinien des Ausführungsbeispiels von Big· 26; und

Fig. 28 und 29 das Schaltbild von weiteren Abwandlungen des

dritten Ausführungsbeispiels.

In Fig. 1 ist ein Halbleiter-Bauelement HR abgebildet, das in der erfindungsgemäßen Schaltung verwendet werden kann. Das Halbleiter-Bauelement hat ein Halbleitersubstrat S, das vorzugsweise aus Germanium, Silicium, Verbindungen von Elementen der Gruppen IH-V des periodischen Systems der Elemente oder einer anderen intermetallischen, bzw. halbleitenden Verbindung besteht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Substrat S Silicium mit einer eine niedrige Leitfähigkeit zeigenden η-Verunreinigung bei einer Konzentration von etwa 10 ^ Atomen/em . Die Konzentration ist nicht kritisch, tatsächlich braucht das Substrat überhaupt nicht dotiert zu werden, so daß ein Substrat mit Eigenoder i-Leitfähigkeit verwendet werden kann. Ein erster Bereich 1 ist auf dem Substrat S gebildet und kann Ladungsträger in das Substrat S injiaieren. Der erste Bereich 1 hat einen P-Verunreinigungs-Bereich D1 (der durch ein übliches Verfahren, z.B. Diffusion, hergestellt ist). Die E-N-Übergangskante zwischen dem Bereich D1 und dem Substrat S hat die Bezugszahl J1. Eine metallische Elektrodenschicht M1 liegt auf dem P-Bereich D1 und stellt einen Ohmschen Kontakt mit dem Bereich D1 her. Von der Elektrode M1 führen eine Zuleitung und ein Anschluß ti weg.

Auf dem Substrat ist ein zweiter Bereich 2 vom treten Bereich 1 im Abstand L angeordnet, und der zweite Bereich

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dient dazu» Ladungsträger in das Substrat S zu injizieren, die sich von den Ladungsträgern unterscheiden, die vom Bereich 1 in das Substrat S zu injizieren sind. Der zweite Bereich 2 hat einen N+-Premdatombereich D2 (z.B. durch Diffusion gebildet) und eine darüberliegende metallische Elektrodenschicht 142, die im Ohmschen Kontakt mit dem Bereich D2 steht. Ein äußerer Anschluß t2 ist mit der Elektrode M2 verbunden. Ferner ist die Fremdatomkonzentration des Bereichs D2 höher als die Konzentration des Substrats S. Der Übergang zwischen dem Bereich D2 und dem Substrat ist mit dem Bezugszeichen J2 versehen.

Auf dem Substrat befindet sich ein dritter Bereich 3» der Ladungsträger in das Substrat S injizieren kann. Der dritte Bereich 3 hat einen P-Fremdatom-Bereich D3, der z.B. durch Diffusion hergestellt ist und einen P-N-Übergang an seiner Kante zum Substrat S bildet. Ein Teil der Kante des P-N-Übergangs ist mit dem Bezugszeichen J3 versehen. Eine metallische Elektrodenschicht M3 liegt darüber und steht in Ohmschen Kontakt mit dem p-Bereieh D3. Die Elektrode M3 hat einen Zuleitungsdraht und einen Anschluß t3·

Die drei Bereiche 1, 2 und 3 befinden sich auf der selben Oberfläche des Substrats und sind so zueinander angeordnet, daß der zweite Bereich 2 am weitesten vom ersten Bereich 1 und zwar um den Abstand L entfernt ist, während der dritte Bereich 3 sich näher am ersten Bereich 1 befindet und durch einen Abstand I₁ getrennt ist. Der zweite und dritte Bereich sind durch einen Zwischenabstand Ip getrennt.

Das Halbleiter-Bauelement von Fig. 1 kann in eine Schaltung gesetzt werden, und wenn verschiedene Vorspannungen oder Vor· ströme jede der Elektroden beaufschlagen, zeigt das Halbleiter-Bauelement verschiedene negative Wlderstandskennlinien.

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Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine "!!"-Kennlinie erzeugt, bei einem anderen eine "S"-Kennlinie und bei einem dritten eine abgewandelte "!!"-Kennlinie.

Mit der Schaltung von Pig. 2 kann die negative N-Widerstandskennlinie gemäß den Pig. 3A und 3B erzielt werden. In Pig. 2 ist das Halbleiter-Bauelement HR mit einer Spannungsquelle £ zwischen seinen Anschlüssen ti und t2 verbunden, so daß die Bereich« 1 und 2 vorwärts vorgespannt werden. Eine zweite Spannungsquelle E* ist zwischen die Anschlüsse t3 und t2 geschaltet, um die Bereiche 3 und 2 vorwärts vorzuspannen· Die Spannungsquelle E¹ ist eine Regelspannungsfuelle, deren Ausgangsspannung V in den Pig. 3A und 3B als Abszisse aufgetragen ist. Ein Ampermeter A ist in Reihe zwischen die Spannungsquelle E¹ und den Anschluß ti geschaltet und mißt den zwischen den Anschlüssen ti und t2 fliefeiden Strom« Ein anderes Ampermeter A*, das zwischen die Spannungsquelle E* und den Anschluß t3 geschaltet ist, mißt den elektrischen Strom Ic, der zwischen den Anschlüssen t3 und t2 fließt. Die durch die Ampermeter A¹ und A gemessen Ströme Ic und I sind in,den Pig· · 3A bzw. 3B dargestellt, in denen die Stromänderungen über Änderungen der Spannung V der Spannungsquelle E' aufgetragen sind. Es ist ersichtlich, daß die V-I-Kurven eine H-förmige negative Widerstandskennlinie bilden.

Der Betrieb der Schaltung von Pig. 2 kann qualitativ unter Bezugnahme auf die Pig· 3A und 3B sowie die Pig. 4A, 4B und 4G erklärt werden. Die Pig. 4A, 4B und 40 zeigen nur das Halbleiter-Bauelement von Pig. 2, es soll jedoch angenommen werden, daß das Halbleiter-Bauelement an die in Fig. 2 vorhandenen Spannungsquellen angeschlossen ist. Die Vorwärtsvorspannung, die zwischen den Anschlüssen ti und t2 durch die Spannungsquelle E¹ erzeugt wird, bewirkt

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einen Strom IM, der zwischen den Bereichen 1 und 2 durch das Substrat S fließt, so daß Löcher und Elektronen aus den Bereichen 1 und 2 in das Substrat S injiziert werden. Solange die Spannung V oder Spannungsquelle E' niedrig ist (wie Pig. 4A gezeifet), ist der Übergang J3 rückwärts vorgespannt infolge der VorwärtsYparspannung zwischen den Bereichen 1 und 2, und eine Verarmungsschicht 6 bildet sich am Obergang J3· Trotzdem fließt ein Teil der Löcher, die vom ersten Bereich 1 injiziert werden, zu dem Anschluß t3 über den dritten Bereich 3. Das ist in Fig. 4A als Strom Ic f angedeutet und auch in Fig. 3A als Abschnitt 4&der Kurve 4 geaeigt« Der in den Anschluß ti von der Spannungsquelle E fließende Strom ist die Summe der Ströme IM und IC und in Fig. 3B als Abschnitt 5a der Kurve 5 mit der Anplitude 11 ' gezeigt· ^!

Wenn die Spannung V der Spannungsquelle E¹ ansteigt, ändert sich die Verarmungsschickt 6 gegenüber dem Bereich 2. Gemäß ' Fig.. 4B wird der Abschnitt Ja der früheren Verarmungs- j schicht 6, der dem Bereich 2 am nächsten ist, vorwärts vorgespannt. Daher fließt - wegen einigem der Löcher, die in ι das Substrat S am Bereich 1 injiziert werden - ein Strom Ie vom ersten Anschluß ti zum zweiten Anschluß t2 durch den * dritten Bereich 3. Der in den Anschluß ti fließende Strom ^; besteht aus drei Komponenten: IM, Ic und Ie. Die Impedanz i zwischen den Bereichen 1, 2 und 3 ist so teemessen, daß der. ι Strom Ie schnell ansteigt und damit auch der Gesamtstrom I, wie aus dem Abschnitt 5b der Kurve 5 in Fig. 3B ersichtlich IBt. Wenn die Spannung V zunimmt, erreicht der Strom ^: eein Maximum bei einer Amplitude 12. Der Strom Ic wird ebenfalls groß, wie der Abschnitt 4b der Kurve 4 zeigt,d.h. der Strom Ic steigt ebenfalls an, während der Strom I zunimmt, und zwar infolge Verringerung der Vorspannung bei j Ja am Bereich 3.

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Wenn die Spannung V der Spannungsquelle E¹ weiter ansteigt, ändert sie die Vorspannung zwischen den Bereichen 1 und2, so daß der dritte Bereich 3 nicht länger die Löcher sammelt, die. vom ersten Bereich 1 injiziert werden, sondern der dritte Bereich beginnt löcher in das Substrat S zu injizieren. Damit ändert der Strom Ic seine Richtung. Wie Fig. 3A (vgl. den Abschnitt 4c der Kurve 4) zu erkennen gibt, wird der Strom Ic zuerst schnell in seinerAmplitude verringerd, wonach er in der entgegengesetzten Richtung fließt. Im Halbleiter-Bauelement NR fließt ein Strom Ie zwischen den Bereichen 3 und 2.

Wenn die Spannung V zuerst in diesem Abschnitt erhöht wird, werden Löcher vom dritten Bereich 3 in den ersten Bereich 1 injiziert. Wenn die Spannung V weiter ansteigt, wird der Widerstand des Substrats 3 verringert, und der Strom I nimmt zu und erreicht den Wert 12 in Fig. 3B. Wenn jedoch die Spannung 7 noch mehr ansteigt, nimmt das elektrische Potential des Substrats S um den ersten Bereich 1 zu, so daß der erste Bereich 1 teilweise rückwärts vorgespannt und die Injektion der'Löcher verringert wird. Daher fällt der Strom I schnell ab, wie in Fig. 3B anhand des Abschnitts 5c der Kurve 5 ersichtlich ist. Daher zeigt das Ausführungsbeispiel von Fig. 2 eine negative Widerstandskennlinie. j

Die negative Widerstandskennlinie wird durch die Vorspannun- \ gen am Halbleiter-Bauelement NR erzeugt. Es ist ersichtlich, daß sich der dritte Bereich 3 nahe dem ersten Bereich 1 _: befindet. Die negative WiderStandskennlinie resultiert von der Impedanzänderung zwischen dem ersten und zweiten Be- ·₍ reich 1 bzw. 2, die auf eine Änderung des elektrischen Potentials dee dritten Bereichs 3 zurückzuführen ist. Die Änderung dieser Impedanz zwischen den Bereichen 1 und 2 ist größer, wenn der dritte Bereich 3 näher am ersten Bereich

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liegt. Es ist also wichtig, daß der Abstand I₁ zwischen den Bereichen 1 und 3 kürzer als der Abstand L zwischen den Bereichen 1 und 2 und auch kürzer als der Abstand I2 zwischen den Bereichen 1 und 3 ist, so daß gilt: I₁^Ip ^ L.

Figur 5 zeigt eine der Schaltung von Pig. 2 ähnliche Schaltung, bei der jedoch das Halbleiter-Bauelement den entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweist und deshalb das Vorzeichen der Spannungsquellen £ und E* umgekehrt ist. Auch die Richtung der gemessenen Ströme I und Ic ist vert tauscht. In Fig. 5 hat das Substrat eine niedrige p-Leitfähigkeit, während die Bereiche D1, D2 und D3 N-, P- und N-Fremdatome haben. Die Fremdatomart ist in der Zeichnung abgebildet· Der Betrieb ist der gleiche wie für die Schaltung von Fig. 2, und die resultierenden Kennlinien für den Betrieb der Schaltung von Fig· § sind gleich den Kurven der Fig. 3A und 3B. Das Halbleiter-Bauelement NB in Fig. 5 kann P-Halbleiter-Bauelement genannt werden® während das in Fig. 2 dann ein N-Halbleiter-Bauelement let.

Die fig. 6 bis 9 zeigen eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels der Schaltung, bei der anstelle des Halbleiter-Bauelemente NR der Fig. 2 und 5 ein etwas abgewan-W deltes Halbleiter-Bauelement 6a verwendet wird. Das in

Fig. 6 abgebildete Halbleiter-Bauelement 6a kann nicht nur als P-Halbleiter-Bauelement, sondern auch als N-Halbleiter-Bauelement arbeiten· Ein P-Fremdatombereich DP ist auf ei- ! neu gemeinsamen Substrat S hergestellt. Der Bereich DP wird als erster Bereich verwendet, wenn das Halbleiter-Bauelement als N-Halbleiter-Bauelement verwendet wird, und ! als zweiter Bereich, wenn es als P-Halbleiter-Bauelement ι arbeitet. Ein eindiffundierter N-Fremdatombereich DN ist ferner im gemeinsamen Substrat S vorhanden. Der Bereich DN wird als zweiter Bereich benutzt, wenn das Halbleiter-Bau«* element 6a als P-Halbleiter-Bauelement arbeitet und als erster Bereich, wenn es als N-Halbleiterbauelement arbeitet.

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Ein stark dotierter P-Fremdatombereich Dcp ist ferner auf dem Substrat S vorhanden. Der Bereich Dcp wird als dritter Bereich für den N-Betrieb des Halbleiter-Bauelements verwendet. Ein hochdotierter N-Fremdatombereich Den befindet sich außerdem auf dem Substrat S, und dieser Bereich wird als dritter Bereich für den P-Betrieb des Halbleiter-Bauelements verwendet, wobei Jn, Jp, Jcp und Jen die gleichrichtenden Übergänge bezeichnen, die durch die Bereiche Dp, Dn, Dcp und Den gebildet werden können. Die zu den einzelnen Bereichen gehörenden metallischen Schichten und Anschlüsse sind in Fig. 6a nicht abgebildet. Die Bereiche Dp und Dcp sind ebenso nie die Bereiche Dn und Den voneinander durch einen kleinen Abstand I^ getrennt. Die Bereiche Dp und Dn sind von den Bereichen Dem bzw. Dcp in einem größeren Abstand I2 angeordnet. Schließlich sind die Bereiche Dp und Dn voneinander durch den größten Abstand L getrennt. „

In diesem Ausführungsbeispiel besteht das Substrat S aus halbleitendem Silicium, das z.B. eine niedrige P-Fremdatomkonzentration aufweist, so daß eich ein spezifischer Wider*- stand von 450-60OjHL* cm ergibt. Das ^üubstrat S hat typische Dicke von 100 . Die Bereiche Dp und Dn sind typisch ein Quadrat mit einer Seitenlänge von 30p· Die Bereiche Dcp und Den haben typischer Weise eine Länge von 195 w-und eine Breite von 75 LL. Die Tiefe der Bereiche Dcp, Dp, Dn und Den beträgt jeweils 3 U »Der Abstand 1.. zwischen den Bereichen Dp und Dcp beträgt 30 ll, der Abstand I^ zwischen den Bereichen Den und Dn ebenfalls 30μ., der Abstand Ig 25Ou- und der Abstand L 350^·

Fig. 7 zeigt eine Schaltung mit dem Halbleiter-Bauelement von Fig. 6. Die Schaltung von Fig. 7 ist der von Fig. 2 ähnlich, so daß übereinstimmende Teile beider Figuren das gleiche Bezugszeichen Sragen.

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In Fig. 7 ist der erste Bereich der Bereich Dp, der zweite Bereich der Bereich Dn und der dritte Bereich der Bereich Dcp, Der Bereich Den wird nicht benutzt. Die Ströme I und Ic sind über der Spannung V von der Spannungsquelle E' als Kurven 7 und 8 in Fig. 9 aufgetragen, woraus ihr Charakter als negative Widerstandskennlinie zu ersehen ist.

Das Halbleiter-Bauelement von Fig. 6 kann in einer Schaltung verwendet werden, die ähnlich der von Fig. 5 und in Fig. 9 abgebildet ist. In Fig. 9 ist der erste Bereich der Bereich Dn, der zweite Bereich der Bereich Dp und der dritte Bereich der Bereich Den. Die Ströme I und Ic sind über der Spannung V als Kurven 9 und 10 in Fig. 8 aufgetragen, woraus eine negative Widerstandskennlinie ersichtlich ist. Typische Werte sind in Fig. 8 angegeben.

Die Fig. 1OA und 1OB zeigen Halbleiter-Bauelemente, die in den Schaltungen anstelle der Halbleiter-Bauelemente NR oder 6a verwendet werden können. Die Halbleiter-Bauelemente der Fig. 1OA und 1OB sind denen von Fig. 1 bzw. 5 ähnlich und unterscheiden sich von diesen vor allem in der Geometrie und der Lage der Bereiche 1, 2 und 3 auf dem Substrat. Der Abstand zwischen den Bereichen 1 und 3 ist kleiner als F der Abstand zwischen den Bereichen 2 und 3, und der Abstand zwischen den Bereichen 1 und 2 ist der größte.

Die negative Widerstandskennlinie der Schaltung kann geändert werden, indem man von außen Licht oder ein Magnetfeld auf die Halbleiter-Bauelemente einwirken läßt. Das ist schematisch in Fig. 2 durch den Teil G angedeutet. Wenn z.B. Licht auf das Substrat S fällt, wird die Zahl der Ladungsträger im Substrat erhöht, so daß der Strom IM ansteigt. Der Einfall des Lichts entspricht im wesentlichen einer Erhöhung der Spannung der Spannungsquelle E. Wenn ein äußeres Magnetfeld mit einem bestimmten Vorzeichen auf das 'Substrat S einwirkt, werden die Ladungsträger in ihrer Bahn

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!wischen den Bereichen 1 und 2 gekrümmt, so daß die Impedanz ansteigt und damit der Strom abfällt. Bei umgekehrten Vorzeichen tritt der entgegengesetzte Effekt auf.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung ist in Fig. 11 abgebildet, wobei die Strom-Spannungs-Kennlinie eines Teils der Schaltung von-Fig.-11 in Fig. 12 gezeigt ist. In Fig. 11 wird ein Halbleiter-Bauelement NH verwendet, das gleich dem Halbleiter-Bauelement von Fig. 1 ist, so daß die gleichen Bezugszeichen in beiden Figuren und auch im folgenden benutzt werden. Eine Spannung V von einer Spannungsquelle E wird zwischen dem ersten Bereich 1 und einem zweiten Bereich 2 angelegt, um diese Bereiche vorwärts vorzuspannen. Eine (nicht gezeigte) Last ist in Reihe mit der Spannungsquelle E geschaltet. Der in den ersten Anschluß ti fließende Strom ist mit I bezeichnet, und seine positive Flußrichtung ist durch den Pfeil unter dem I angedeutet. Eine zweite Spannungsquelle E¹ befindet sich zwischen dem zweiten und dritten Bereich, um diese Bereiche rückwärts vorzuspannen. In Fig. 12 ist die Spannung zwischen den Anschlüssen ti und t2 als Abszisse verwendet, über der der Strom I aufgetragen ist. Die Kurven 10 bis 13 stellen verschiedene Kennlinien für unterschiedliche Werte der Spannung der Spannungsquelle E¹ dar, d.h. für verechietene Torspannungen des dritten Bereichs. Es ist ersichtlich, daß für bestimmte Werte die Spannungs-Strom-Kennlinie eine "S^M-förmige negative Widerstandskennlinie ist.

Die Arbeitsweise kann qualitativ wie folgt erklärt werden. Wenn das elektrische Potential des dritten Bereichs 3 gleich dem elektrischen Potential des ersten Bereichs 1 ist, entspricht die Kennlinie 10 der einer Doppelinjektionsdiode für kleine Werte der Spannung V, wie der Abschnitt 10a der Kurve 10 in Fig. 12 zeigt, liegt also eine Ohm'sche Kennlinie vor. Diese Ohm'sche Kennlinfe setzt sich fort, solange die Spannung 7 niedrig ist. Wenn die Spannung 1 ansteigt, nimmt die Zahl der Ladungeträger, die vom ersten und zweiten

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Bereich 1 bzw. 2 in das Substrat S injiziert werden, zu, mnd die Leitfähigkeit des Substrats steigt ebenfalls an (d.h. seine Impedanz fällt ab). Das ist durch den Abschnitt 10b der Kurve 10 angedeutet.

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Venn jedoch die Hückwarts-Vorspannung von der Spannquelle E¹ «wischen den Bereichen 2 und 3 angelegt wird, wird eine Verarmungsschicht J3 um den Bereich S3 gebildet. In diesem Fall werden, wenn die am ersten Bereich 1 angelegte Spannung Y positiv gegenüber des zweiten Bereich 2 1st, und wenn die Spannung V ansteigt» die von ersten Bereich 1 injizierten Löcher durch den rückwärts vorgespannten dritten Bereich 3 gesammelt· Entsprechend werden einige wenige der Elektronen in das Substrat i vom dritten Bereich 3 injiziert. Die Impedanz zwischen den Bereichen 1 und 2 ist daher groß, so daß nur ein kleiner Strom 1 fließt. Das ist in Fig· 12 als Ab» schnitt 11a der Kurve 11 gezeigt· Venn die Spannung V der Spannungsquelle S ansteigt, fällt die Impedanz des Halbleiter*- Bauelementes HR zwischen den Bereichen 1 und 2 ab, und das Halbleiter-Bauelement befindet sich in einem Abschnitt negativer Impedanz. Danach arbeitet das Halbleiter-Bauelement als Ohm'sche Einrichtung gemäss Fig. 12, wenn sich die Kurven 1o und 11 treffen. Venn die Spannung von der Spannungsquelle E¹ größer gemacht wird, wird der Knick oder der Durchbruohspunkt grosser. Fig. 12 zeigt zwei weitere derartige Kurven 12 und 13· Die Kurven 11, 12 und 13 sind nacheinander zunehmend grösseren Verten der Spannung von der Spannquelle E¹ zugeordnet«

In Fig. 11 ist die Spannungquelle E' zwischen den Bereichen und 3 geschaltet· uemäss Fig. 13 ist es auch möglich, die Spannungequelle £' zwischen die Bereiche 1 und 3 zu schalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel mit einem N-Halbleiter-Bauele* ment ÜE spannt die Spannungsquelle E¹ den Bereich 3 negativ gegenüber dem Bereich 1 vor.

Flg. 14 zeigt die Verteilung des elektrischen Potentials zwischen dem ersten und zweiten Bereich 1 bzw. 2 des Halbleiter-Bauelements HH, wenn es sich in der Schaltung von Fig. 11 befindet. 009849/U32 .₁₆-

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Die Verteilung des elektrischen Potentials zwischen &®n Bereichen 1 und 2, wenn die Schaltung in Betrieb ist, ohne daß der Bereich 3 rückwärts vorgespannt ist (g_eBo wenn di© Spannungequelle E¹ nicht angeschlossen, ist). Ist durch die-Kurve 4o gezeigt. Das heißt, diQ f©t©afialkurv@ 4© stellt das Potential dar, wenn der vor₍ flußt ist, also keine

Wenn die Eückwärtsvorspannung auf ä©a dritten B©r©ieh wirkt, wird eine Verararagssehieht J3 ©«©ragtf, mo i©J Fig. 14 ein Potentialtopf 41 um äea drittes Bereich'3 Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Bereichen 1 und 2 ansteigt (und di© auftritt), ändert sich die tials im Substrat S von d@r in eine Potentialkurve 42» Abschnitt© 42s ra<ä 4I^ i@s Ims^© stellen ein niedrigeres Potential gegenüber- i©r Wenn also die Lage de® dritten Streichs 3 θ© g daß der Potentialtopf (d„h.,» die

42) ausgedehnt wird, daam wird das ©!©!stoisch© SOtQatial die Veranaimgesehlciit des dritten Beroleö.

Wenn das Potential diesen Abschnitt Rückwärt8vorspanniuttg verringert ₉ vm.

wird eingeengt. Daher wird der Saaa©l©ff@kt fl@r trode 3 verringert, und Löcher lierita web ©retQa B< in das Substrat S injiziert, so i®§ äi© lieht© der träger in Substrat S höher WiPa₉ größer und die Veramnjageschleht Durch diese Rückkopplung tritt Standskennlinie auf.

In den Fig.- 11 und 13 ist der dritte Be^eIeM 3 äw?©L· negative Spannung vorgeepaaat, jeieefe vorspannung aa dritten Bereich 3 ameh

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Einrichtung angelegt werden. Venn ζ,B, die Schaltung «riechen den Bereichen 2 und 3 kurzgeschlossen ist» wird der dritte Bereich 3 iJi wesentlichen negativ vorgespannt, so daß eine negative Viderstandskennlinie erreicht wird· lerner zeigt die Verteilung des elektrischen Potentiale teilweise für die Ladungsträger «wischen den Bereichen 1 und 2 ie Substrat S ein IaI, das durch die Kurve 43 in Fig. 14 gezeigt ist. Entsprechend wird in diesem Fall die Lage des dritten Bereichs 3 so gewählt, daß sich das XaI oder der Potentialtopf bis zum Abschnitt 42a erstreeict, wie bei der Kurve 43 in Pig. 14 zu sehen ist·

In der in den Pig· 11 und 13 abgebildeten Schaltung ist der dritte Bereich 3 durch eine vorbestiaate Spannung vorgespannt, so daß von einer "Spannungssteuerung¹¹ gesprochen werden kann. Anstelle der Torspannung kann der dritte Bereich 3 auch Bit einem Vorstroa beaufschlagt werden· fig· 15 zeigt eine Vorsternanordnung, bei der ein Transistor Tr ait seiner Emitter-Kollektsr-Strecke in Seihe ait einer Batterie E2 und zwischen den Bereichen 3 und 2 liegt, um eine Konstantstromquelle für den Bereich 3 zu bilden· Eine Vorspannung für den Transistor Xr wird durch eine Batterie £1 zwischen seiner Basis und seinem Emitter erzeugt. Die Kennlinie der Schaltung bezüglich den Anschlüssen ti und t3 M in fig· 16 in form von Kurven H -für verschiedene Verte des Stroas in dea Bereich 3 abgebildet« ■

Der Betriel der Schaltung von fig· 15 kann qualitativ wie folgt' verstanden werden. Wenn der dritte Bereich 3 rückwärts vorgespannt und die Spannung T niedrig ist, werden die vom ersten Bereich 1 Injizierten Löcher durch den dritten Bereich 3 gesammelt. Der Strom Ic₉ der in den dritten Bereich 3. fließt, ist Ic -<*I (mit «als dem Stromverstärkungsfaktor)· Daher ste£^ « die Spannung V, die an den Anschlüssen t 1 und tt angelegt wird, an, und der Strom Io seheint sohnell zuzunehmen·

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Jedoch iat der dritte Bereich 3 alt der KOnstantstroiquelle Ir verbunden, eo daß dieser Stroa fast auf desselben Wert bleibt, und die Veraraungeschioht in der Nähe J3 wird daher eingeengt, nachdea das elektrische Potential des dritten Bereichs 3 das elektrische Potential in Substrat erreicht. In diese« fall wird ein Teil des Übergangs J3 gegenüber den ersten Bereich 1 vorwärts vorgespannt, und die Löcher werden ▼on dieses] Teil Injiziert, der relativ sub Bereich 3 vorwärts vorgespannt ist· Ss besteht also eine Beziehung zwischen

. de« Stroii I, der von rückwärts vorgespannten Teil des Übergangs J3 Susi dritten Bereich 3 fließt, und dem St roe I₁ der vosi vorwärts vorgespannten Teil des Übergangs J3 zu« Substrat fließt, nämlich 11 und 12, d.h. If-Ic + 12. Daher werden die Ladungsträger vom dritten Bereich 3 in das Substrat S injiziert, und auch der Sichtegradient der Ladungsträger und die LeitfählgkeltSBOdulatlon steigen an, eo daß die Verarmungsschicht eingingt wird, was sich gegenseitig auf- ; schaukelt, wobei die (positive) Bückkopplung bei der Voretfcoa-tsteuerung grosser als bei der Spannungssteuerung ist. Aus dlesesi (Irund ist der negative Widerstand der Kennlinien von flg. 16 größer als bei der Spannungssteuerung. Wie ebenfalls ₍ aus Hg· 16 ersichtlich Is), ist, wenn der in den dritten Be-

* reich 3 fließende Strom groß 1st, eine der Kennlinien ziem- , lieh "S"-f8r«lg.

Ss ist ferner möglich, den Transistor Tr zwischen die Berei- ^; ehe 3 und 1 zu sehalten, wie in Strichlinien in Fig. 15 gezeigt ist.

ι·

■ ferner 1st es Möglich, Spannungs- und Stroasteueruag gleich-

■ zeitig vorzusehen«

ι In den flg. 11 und 15 ist das Halbleitersubstrat B vom sog»

während der erst« und dritt® Ber9i@l& eime I?-S@itfählg-_;

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ORIGINAL !IMSPECTED-

keit bei hoher Fremdatonkonzentration und der zweite Bereich eint N-Leitfähiakeit zeigt. Saher kann dieses Halbleiter-Bauelement P-N-P-Blement genannt werden. Ea ist jedoch Möglich, daß das Substrat S vom sog. <T-Typ ist, während die Fremdatombereiche im ersten und zweiten Bereich 1 bzw. 3 vom N-Typ und der Fremdatombereich des zweiten Bereichs 2 vom P-Typ sind. Bann kann das Halbleiter-Bauelement iin ü-P-a-Element genannt werden. Serartige fl-P-a-Elemente sind in den Pig. 17 und 18 abgebildet. Sas Ausführungsbeispiel ▼on Fig. 17 1st spannungsgesteuert, während das Ausführungen beispiel von Fig. 18 den Ausführungsbeispielen von Fig. 11 und 15 ähnlich und stromgesteuert ist. Sie Strichliniendeuten wahlweise Schaltungemöglichkeiten an, wie bereits oben erläutert wurde.

Sie Fig. 19 und 2o zeigen ein Halbleiter-Bauelement mit einer abgeänderten Anordnung der Bereiche 1-3· Eine Isolier®chlcht 5o, s,a, aus SiC₂» bedeckt einem feil der Oberfläche.

Wenn Licht (schematisch als Lichtwelle G gezeigt) auf das Halbleiter-Bauelement ÜK in irgendeiner der Schaltungen von Fig. 11, 13, 15t Π oder 18 fällt, nimmt die Zahl der Ladungsträger im Substrat S zu, und die Spannuogs-Strom-Kennlinie ändert sich gemäss Fig. 21 von einer Eaxve 3o in eine Kurve 3o* (die Kurve 3o betrifft den Fall mm® Lichteinwirkung)» Der Betrieb des Halbleiter-Bauelements wird auch durch Einwirkung eines Magnetfeldes geändert (auch hier schematisch durch die Welle G dargestellt). Wenn t.ß, ein Magnetfeld +H auf das Substrat S einwirkt, wird die Im Fig. 22 gezeigte Kennlinie am Abschnitt 3o in den Abschnitt 31 verschoben, und wenn ein Magnetfeld -H einwirkt, wird die Kennlinie am Abschnitt 31 in den Abschnitt 31" verschoben.

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flg. 23 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei die Schaltung eine negative Widsrstandskennlinle mit abgewandelter ".N"-Fora (vgl. Fig· 24) hat. In Fig. 23 ist das Halbleiter-Bauelement NR von Fig« 1 an eine Spannungsquvlle E¹ engescubssen. Sie Spannungsquelle E* 1st zwischen die Bereiche 1 und 2 geschaltet, um diese vorwärts vorzuspannen· Eine (nicht gezeigte ) Last und eine Spannungsquelle E sind in Beine und zwischen Anschlüsse ti und t3 geschaltet, die mit dem ersten bzw. zweiten Bereich 1 und 3 verbunden sind· Die Spannungsquelle S erzeugt eine Spannung Y und hält das Potential im Bereich 1 höher als das Potential des Bereiche Ein Strom I fließt durch die Lastansohlüsse ti und t3·

Venn eine Spannung VB der Spannuagsquelle E' als Parameter genommen wird, ergeben sich die Strom-Spannungs-Kennlinien der Spannung V (Spannung von der Spannungsquelle E) wie bei dem Strom I (Strom in dem Anschluss ti) gemäss Fig. 24· , Der Strom I ist hier über V für verschiedene Werte von VB aufgetragen. ι

Es sei jetzt die prinzipielle Arbeitsweise dieses Ausführungs-l ' beisplels erklärt· Wenn die Spannung VB der Spannungsfuelle Ε¹· niedrig und die Injektion von Löchern aus dem ersten Bereich gering ist, werden die injizierten Löcher durch den dritten Bereich 3 gesammelt, der wegen der Spannungsquelle E an den Anschlüssen ti und t3 rückwärts vorgespannt ist. In diesem Fall ist die Ladungsträgerkonzentration um den Obergang J3 im Substrat S gering. Die Spannungs-Strom-Eennllnie für diesen Wert von TB ist als Kurve 1o in Flg. 24 abgebildet. In diesem Fall ist die Injektion von Ladungsträgern von den Bereichen 1 und 2 gering, no daß der durch den dritten Bereich 3 fliessend e Strom I ebenfalls klein ist·

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Wenn eine größere Spannung VB angelegt wird, ergibt sich die Kurve 11 in Fig. 24. In diesem Fall ist die Injektion der Löcher bedeutend größer, und es tritt ein Löchergradient im Substrat um den Übergang J3 auf. unter diesen Bedingungen werden Elektronen vom Seitenbereich 2 injiziert, um die Bedingung der neutralen Raumladung zu erfüllen, und die Elektronen werden proportional zum Dichtegradienten der Löcher in der Nähe des Übergangs J3 verteilt· Daher scheinen die Elektronen zum dritten Bereich 3 zu wandern, jedoch können die Elektronen in den P+-Bereich D3 wegen der Verarmungsschicht des Übergangs J3 nicht eintreten. Wenn die Spannung V ansteigt, verengt sich die Erschöpfungsschicht um J3, und die Rückwärts-Vorspannung nimmt für den Übergang J3 zu. Die Kennlinie zeigt eine schwache Kollektvv-Ausgangskennlinie, bis eine Spannung V1 erreicht ist, wie die Kurve 11 in Fig. 24 zu erkennen gibt. Wenn die Spannung über den Wert V1 ansteigt, zerstreut sich die Verarmungsschicht, und der Strom I steigt verhältnismässig an. Mindestens der Dichtegradient der Löcher in der Wähe von J3 verschwindet. Danach verringert die Injektion von Elektronen aus dem zweiten Bereich 2 die Impedanz zwishen den Bereichen 1 und 2. Entsprechend wird der Strom durch den ersten Bereich schnell verringert. Daher ist der prozentuale Abfall desBasisstromes I viel grosser als der prozentuale Anstieg der Spannung V(und des Stromverstärkungsfaktors durch die Diffusion oder das Zerstreuen der Verarmungsschicht)· Auch ·' dieses Ausführungsbeispiel zeigt also eine negative Widerstandskennlinie·

Wenn die Spannung VB weiter erhöht wird, wird die Kennlinie nur verschoben, wie die Kurven 12 und 13 in Fig. 24 angeben.

Das in Fig. 2e abgebildet« Ausführungsb«i>piel zeigt eine n«ff"tve Wlderetandskennlini« entsprechend der Wahl der Lag« des uritten Bereiche 3. Fig. 25 gibt di· Fotentlalverteilung

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im Halbleiter-Bauelement NH zwischen den Bereichen 1 und 2 an, wenn sich das Halbleiter-Bauelement in der Schaltung von Fig. 23 befindet· Eine Kurve 4o zeigt die Verteilung, wenn der dritte Bereich 3 unbeeinflußt ist· Wenn dl® Spannung V zunimmt, nimmt das Potential den Verlauf geraäss der Kurve an (d.h. des Potentialtopfs 41)· Wenn die Spannung weiter zunimmt, nähert eich die Potentialverteilung der Kurve 42, die dem Ohm'sehen Gesetz folgt« Wewi der Potsntialtopf 41 sich bis zur Kurve 41a erstreckt, wird die Etekwärtsvorspannung gegenüber dem dritten Bereich 3 um Vü grosser, so daß die Verarmungsschicht welter auseinander diffundiert, d.h· die Löcher eingefangen werden und die Pichte der Löcher im Substrat dLe negative Widerstandskennlinie verringert»

Sine Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels ist in Fig». 26 zu sehen· Es handelt sich hier um eine ätrosgesteuerte Schaltung. Sin Transistor !Dr ist mit seinem Kollektor und Emitter in Reihe mit einer Spannungsquell® E2 sswischen den Bereichen 1 und 2 geschaltet» Der Translator Tr ist mit einer Begelspannungsquelle S¹ zwischen seiner Basis und seinem Emitter verbunden, um ©inen Strom IB durch die Bereiche 1 und. 2 zu steuern (d.h. konstant zu halten)· Kennlinien dieser Schaltung sind in Fig_e 27 abgebildet» Gernäss der '"ig,- 27 sind Kurven 15 und 16 wellenföratig alt Ateehaitten negativem Widerstand«· Wenn d®r Strom IB kleira ist® hat <äi© Strem^Spannunge-Kennlinie den Verlauf der Kurve 14® Wenn j ©«toe! dar Strom IB über einen vorbestimmten Wert
modulation zwischen den Bereichen
verschiebt sich die Kurve
die um den übergang J2
erhöht wird (mit einem höheren W®rt der Kurve 15), dehnt sieh.

Impedanz zwischen, den Ji®rel©l<si& 1 nut § aisinrfe GtE₀ o© Strom IB kleiner werde» sollte· SiB"Ist Joi©eM om

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gen, daß die Konetant-Stromquelle jEwiechen die Bereiche 1 und 2 geschaltet let, so daß diese Stroaquelle den Strom IB konstant hält. Wenn die Potentialdifferenz zwischen den Bereichen 1 und 2 ansteigt, (infolge konstanten Stroms IB und zunehmender Impedanz) nimmt der Strom I durch den dritten Bereich 3 zu. Dieser Betrieb wiederholt sich, wie durch die wellenförmige Kurve 15* angedeutet ist. Die Kurve 16 1st einem grösseren Wert des Stromes IB zugeordnet.

Es ist möglich, die Spannungs- und Stromsteuerung gleichzeitig vorzunehmen. Auch bei den Schaltungen von Fig. 23 und 26 1st das Halbleiter-Substrat S vom sog. TT-Typ als Sonderfall des P-Typs, und der erste und dritte Bereich sind vom hochdotierten P-Typ, während der zweite Bereich vom M-Typ ist, so daß An P-N-P-Halbleiter-Bauelement vorliegt. Ss ist jedoch auch möglich, das Substrat S als sog. ζ -Typ als Sonderfall des M-Typs auszulegen, wobei dann die Bereiche D1 und D3 des ersten und dritten Bereichs vom M-Typ und der Bereich 1)2 des zweiten Bereichs 2 vom P-Typ sind, so daß ein U-P-U-Halbleiter-Bauelement vorliegt«

Schaltungen mit N-P-fti-Halbleiter-Bauelementen sind in den Fig. 28 und 29 gezeigt. In Fig. 29 wird eine Spannungssteuerung vorgenommen, während in Fig. 3o eine S^romsteuerung erfolgt. Es 1st ersichtlich, daß die Schaltungen der Fig. 28 und 29 den Schaltungen der Fig. 23 bzw. 26 bis auf den unterschiedlichen Leitfähigkeitstyp und die Torzelchen-Vertauschung gleichen.

Die Strom-Spannungs-Kemn InIe der Schaltungen gemäss dem dritten Aueftihrungsbeispiel* werden durch Einwirkungen von Licht oder Magnetfeld auf das Halbleiter-Bauelement geändert, wie oben in Zusammenhang mit den ersten und zweiten Ausführungseeisplelen erläutert wurde.

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Ee ist möglich, jeden Fremdatombereich D1, D2 und S3 durch ein Legierungs- oder Ziehverfahren herzustellen. Ferner 1st ee möglich, die Bereiche 1-3 nicht in einem besonderen Verfahrensechritt, sondern durch die metallischen Schichten iri1, M2 und M3 auf dem Substrat S herzustellen« Wenn in diesem Fall die Auftrittsarbeit der metallischen Schicht grosser als die Auftrittsarbeit des Substrats S ist, werden Löcher in das Substrat von der metallischen Schicht Injiziert, und wenn die Auftrittsarbelt der metallischen Schicht kleiner 1st als die Auftrittsarbeit des Substrats S, werden Elektronen vonder metallischen Schicht in das Substrat injiziert·

Ansprüche;

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Claims (1)

1. Pat ent ansprüche

   Θ.

   Schaltung mit einem Halbleiter-Bauelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiter-Bauelement (HH) ein Substrat (S) mit niedriger Leitfähigkeit hat, das drei Bereiche höherer Leitfähigkeit aufweist, von denen der erste Bereich U) einen Leitfähigkeitstyp hat, der zweite Bereich

   (2) den entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, und der dritte Bereich (3) den einen Leitfähigkeitstyp hatj und daß vorgesehen sind eine Einrichtung zum Vorspannen des ersten und zweiten Bereichs in Vorwärtsrichtung und eine Einrichtung zum Vorspannen des dritten Bereichs.

   2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (L1) zwischen dem ersten Besieh (1) und dem dritten .bereich (3) kleiner ist als der Abstand (L) zwischen dem dritten Bereich (3) und dem zweiten Bereich (2), und daß der Abstand zwischen dem ersten und dritten Bereich kleiner als der Abstand (L2) zwischen dem zweiten und dritten Bereich ist (Pig. 1).

   3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Vorspannungseinrichtung für den dritten Bereich

   (3) der dritte Bereich wahlweise in Vor- und Rückwärtsrichtung vorspannbar ist, um eine negative Impedanz zwischen den Bereichen (1, 3) des einen Leitfähigkeitstyps und dem Bereich (2) des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps zu erzeugen, wenn diese Vorspannungseinrichtung den dritten Bereich in Vor- und Rückwärtsrichtung vorspannt. ^!

   4-· Schaltung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Vorepannungaeinriohtung für den dritten Bereich (3)

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   abwechselnd den dritten Bereich in Vor- und Rückwärtsrichtung vorspannen kann, um den am nächsten zum zweiten Bereich (2) liegenden Abschnitt (Ja) des dritten Bereiche teilweise vorwärts vorzuspannen, um dadurch die Impedanz des Halbleiter-Bauelements zu verringern.

   5. Schaltung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Vorspannen des ersten Bereiches (1) und des zweiten Bereiches (2) eine zwischen den ersten und zweiten Bereich geschaltete Spannungsquelle (E) hat und daß

   ' die Einrichtung zum Vorspannen des dritten Bereichs (3) eine zwischen den dritten und zweiten Bereich geschaltete Spannungsquelle (E¹) hat.

   6. Schaltung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsbereich der Spannungsquelle (E¹J der Einrichtung zum Vorspannen des dritten Bereichs (3) variabel ist und in seiner Amplitude unter und über der Spannungsamplitude von der anderen Spannungsquelle (E) liegen kann·

   7· Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (1) und der dritte Bereich (3) mit P-Fremdatomen und der sweit® Bereich (2) mit M-Eremdatomen dotiert sind (Fig. 1).

   8. Schaltung nach Anspruch T₉ dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spannung®quell©a (E, S⁸) an den zweiten Bereich (2) angeschlossen sind uad eine positive Spannung an '· den ersten Bereich (1) bsw_e den dritten Bereich (3) anlegen? um eine negative Wiasrstaadekeaalial® su erzielen (!ig. 1* 2)_o

   9· Schaltung mach Aaspnaeli (S _e laturefe §©k@nns@£chii©t ₉ \ daß der erste Bereich (1) umä ä®r clritt© Berelsk (3) rait M- ■ Preftdatomen und der aweite Bes'eieÄ" (2) eit •E-ffseeBäa^oEBen , dotiert sind. (Fig. 5)

   S 009 8 49/U32 - 27 - ;

   1ο· Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die bei-den Spannungequellen (S, B¹J an den zweiten Bereich (2) angeschlossen sind und negative Spannung an&en ersten Bereich (1) bzw. den dritten Bereich (3) anlegen, van die negative Yiderstandskennlinie zu erzielen (fig. 5)·

   11· Schaltung nach Anspruch 5_t dadurch gekennzeichnet, daß durch Einwirkung eines Lichtsignals (Cr) auf das Substrat (S) die Impedanz des Halbleiter-Bauelements (IiR) in der Schaltung modulierbar ist.

   12. Schaltung nach Anspruch 5, daurch gekennzeichnet, daß durch Einwirkung eines Hagnetfeldes auf das Substrat (S) die Impedanz des Halbleiter-Bauelements (JNR) in der Schaltung modulierbar ist·

   13· Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Vorspannung des dritten Bereichs (3) diesen rückwärts vorspannt.

   14· Schaltung nach Anspruch 13» daimrch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Vorspannung des dritten Bereichs (3) eine Einrichtung zur Erzeugung einer vorbestimmten Vorspannung hat, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um eine Last mit der In Vorwärtsrichtung vorspannenden Einrichtung zu verbinden und die Amplitude dieser Einrichtung zu ändern.

   15· Schaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die in Vorwärtsrichtung vorspannende Einrichtung eine Spannungequelle (S) hat, die zwischen dem ersten Bereich (1) und dem zweiten Bereich (2) liegt, und daß die Einrichtung zum Vorspannen des dritten Bereichs (3) eine Spannungequelle (S¹) hat, die zwischen den dritten und den zweiten Bereich geschaltet ist (Fig. 11).

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   16. Schaltung nach Anspruch 15t dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (1) und der dritte Bereich (3) mit P-Fremdatomen dotiert sind» daß der zweite Bereich (2) mit N-Fremdatomen dotiert ist» daß die Spannungequelle (E) ium Vorspannen in Vorwärtsrichtung eine positive Spannung an den ersten Bereich anlegt} und daß die Spannungsquelle (E¹) der Einrichtung sub Vorspannen des dritten Bereiche eine negative Spannung an diesen anlift (Pig. 11)·

   17· Schaltung nach Anspruch 15t dadurch gekennzeichnet, daß der erste und dritte Bereich mit N-Fremdatomen dotiert sind, daß der «weite Bereich mit P-Freadatomen dotiert ist, daß die Spannungsquelle sum Vorspannen in Vorwärtsriohtung eine negative Spannung am ersten Bereich anlegt, und daß die Spannungequelle sum Vorspannen des dritten Bereichs an diesem eine positive Spannung anlegt·

   18. Schaltung nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, da· die Einrichtung zum Vorspannen in Vorwärtsricntung eine Spannungsquelle (E) hat, die zwischen dem ersten Bereich (1) und dem zweiten Bereich (2) liegt, und daß die Einrichtung zum Vorspannen des dritten Bereiche (3) eine Spannungsquelle * (S") hat, die zwischen dem ersten und dem dritten Bereich geschaltet ist (Fig. 13).

   19· Schaltung nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung *m Vorspannen des dritten Bereichs (3) eine Stromquelle (fr) hat, die mit dem dritten Bereich verbunden ist (Fig. 15)·

   2o. Schaltung mach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dal die Einrichtung tuft Vorspannen im Vorwärtsrichtung time Einrichtung zur Erzeugung einer vorbestimmten Vorspannung hat*

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   und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, üb eine Last alt der Einrichtung zub Vorspannen des dritten .Bereich« zu verbinden und die Amplitude dieser Einrichtung zu variieren.

   21. Schaltung nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung sub Torspannen in Vorwärtsrichtung eine Spannungsquelle (E¹) hat, die zwischen den ersten Bereich (1) und den zweiten Bereich (2) geschaltet ist, und daß die Einrichtung zum Vorspannen des dritten Bereiche O) ein· Spannungsquelle (S) hat, die zwischen den ersten und den dritten Bereich geschaltet ist (Pig. 23).

   22. Schaltung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (1) und der dritte Bereich (3) alt P-Prendatomen dotiert sind, daß der zweite Bereich (2) Bit N-Prendatomen dotiert ist, daß die Spannungequelle (E¹) zub Vorspannen in Vtrwärtsrlchtung eine positive Spannung aa ersten Bereich anlegt, und daß die Spannungsquelle (E) zub Vorspannen des dritten Bereichs eine negative Spannung am dritten Bereich anlegt. (Flg. 23)

   23. Schaltung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (1) und der dritte Bereich (3) Bit N-Preadatoaen dotiert sind, daß der zweite Bereich (2) alt P-Preadatoaen dotiert 1st, daß die Spannungsquelle (E*) zub Vorspannen in Vorwirterichtung eine negative Spannung an ersten Bereich anlegt, und daß die Spannungsquelle (S) zub Vorspannen des dritten Bereichs eine positive Spannung an dritten Bereich anlegt (Pig. 28).

   24. Schaltung nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zub Vorspannen in Vorwirtsrichtung eine Stromquelle (Sr) hat, die alt dem zweiten Bereich (2) verbunden ist (Pig. 26),

   - 3o -

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   SS»· Schaltung nach Anapruch 13, dadurch gekennseichnet, daft duroh linvirkung einta Licht signale (tr) auf da» Substrat CS) dia Iapedan* dee Haltoleiter-Baueletents in der Schaltung rariitrbar iat (tig* 11).

   26. Schaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, da0 durch Einwirkung eines Magnetfeldes auf das Substrat die iBpedans des Halbleiter-Bauelemente in der Schaltung Tariierbar ist·

   Der Patentanwalt

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