DE2112683C3 - Schaltanordnung mit einem Halbleiterbauelement aus Gunn Effekt-Material - Google Patents

Description

geschieht, also etwa eine Million mal schneller als im Magnetspeicher und etwa lOOOmal schneller als in Transistorschaltungen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung (F i g. 2) dargestellt. Fin Halbleiterbauelement 1 aus Gunn-Effekt-Material mit einem ohmsehen Anodenkontakt 2, einem ohmschen Kathodenkontakt 3 und einer Querschnittsverbreiterung 4 ist über den Lastwiderstand S an eine Batterie 6 mit der Spannung Vu angeschaltet. Die Kennlinie zeigt, wie über desi Lastwiderstand (gerade Schnittlinie) mit Schaltimpulsen 7 (8) geschaltet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

sieren da sie sonst selbsterregt schwingen würde. Es Patentansprüche- hat sich in der Praxis gezeigt, daß Tunnel-Dioden Patentansprüche. J*^ ^ stabilisieren sind, weil der Frequenzbereich

1. Schaltanordnung mit einem überkritisch zu groß ist.

dotierten Halbleiterbauelement aus Gunn-Effekt- 5 Da der Gunn-Oszillator ta^^^ Material mit zwei ohmschen Kontakten, denen schwingt, müssen ^^J™*^^ eine Verspätung über einen Lastwiderstand ^den, die Schwingung ai^zufiltern^as die g zugrführtisTdadurch gekennzeichnet, Schaltungsanordnung "^f^^SLlt die daß die Dotierungskonzentration η des Halbleiter- Der Erfindung hegt die Au ^* ^j™™^**

baufcmentsCl) größer als ein kritischer Wert ist .· Gunn-Oszillat.on zu "M??™*™'™ Tj^ f" gemäß der Formel zwischen den Arbeitspunkten A und B ohne Oszilla-

gemaU der l· ormel ^ ^ fischen zwei stabilen Punkten zu erreichen,

tr* Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten

^n> a-\-u\-D Schaltanordnung erfindungsgemäß dadurch gelöst,

^v ' ^μ ' ₁₅ daß die Dotierungskonzentration η des Halbleiter-

(v = Elektronengeschwindigkeit, e = üielektrizi- bauelements größer ab ein kritischer Wert .st gemäß tätskonstantev q = Elektronenladung, — μ — ne- der Formel gativedifferentielle Beweglichkeit, D — Diffusions- ^

konstante) und daß die Dotierungsschwankungen ^{e v}

unter einem kritischen Wert liegen, so daß an der *> _q.\ -μ\· D

Anode eine stationäre Akkumulationszone und

somit eine extrem inhomogene Feldverteilung γ»;»ι»ι·»ι-;»;ι··;ι

_auftritt (r - Elektronengeschwindigkeit, f Dielektrizitat*-

2. Halbleiterbauelement für eine Schaltanord- konstante, q - ^E!^ek»r^onenJf^dun^_ffll7:^_nsko ⁿ _nS^ nung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, »5 differentielle Beweglichkeit. O - 1^»»°^^η«^ daß an einer der vier Seitenflächen (9) der Kathode und daß die Dotierung*«*««indungen unter^e, τη eine Dieleltrikumbeschichtung angebracht ist. kritischen Wert hegen, so daß an der Anonde eine

3. Halbleiterbauelement für eine Schaltanord- stationäre Akkumulationszone und oma eine extrem nung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, inhomogene Feldverte.lung auftritt fur OaAs daß es an der Kathode erhöht dotiert ist. 3«> beträgt dieses Dotierungskonzentration etwa 8

4. Halbleiterbauelement für eine Schaltanord- Das Halbleiterbauelement schwingt dann nicht mehr nung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, als Gunn-Oszillator, sondern kann als stabiles Scha daß sein Querschnitt an der Kathode verbreitert ist. element verwendet werden. Die obige Form t

abgeleitet aus der Bedingung, daß sich die Akkumu-35 lationszone schneller umlädt als sie in die Anode hineinwandert. Aus Solid States Elektronics (Bd. 14, 1971, Nr. 1,

S 1 bis 16) ist eine Schaltanordnung der eingangs

genannten Art bekannt, bei der das Halbleiterbau-₄o element jedoch eine homogene Feldverteilung besitzt und die nur monostabil ist (ebenso aus USA.-Patentschnft 3 538 400).

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung mit Ferner ist es bei Gunn-Halbleiterbauelementen

einem überkritisch dotierten Halbleiterbauelement aus bekannit, zur Verhinderung der Domänenbildung den Gunn-Effekt-Material mit zwei ohmschen Kontakten, 45 Querschnitt des Bauelements an der Kathode zu denen eine Vorspannung über einen Lastwiderstand verbreitern (französischeOffenlegungsschrift 2033 299). zugeführt ist. Diese Anordnung, die zwei stabile Das Bauelement der Schaltanordnung nach der

Zustände aufweist, kann für logische Schaltoperationen vorliegenden Erfindung hat dagegen im Arbeiispunkt B und als Speicher verwendet werden. eine stationäre Akkumulationszone, also eine extrem

Es ist bekannt, daß mit Gunn-Oszillatoren logische 50 inhomogene Feldverteilung und ist dort auf unbe-Schaltoperationen analog wie mit Tunnel-Dioden grenzte Zeit stabil (»bistabil«)· durchgeführt werden können. Beide Halbleiterbau- Die Schaltanordnung nach der Anmeldung beruht

elemente zeigen einen fallenden Bereich in der Strom- auf einer vom Erfinder entwickelten neuen Theorie, Spannungs-Kennlinie oberhalb einer Schwellspannung. nach der eine Gunn-Domäne am Anodenkontakt Wird an ein solches Bauelement über einen Wider- 55 stehenbleibt, wenn die Dotierung laut Formel hoch stand eine Spannung angelegt, dann ergeben sich laut genug ist und die Dotierungsschwankungen besonders F i g. 1 zwei Arbeitspunkte (A, B), zwischen denen mit an der Kathode klein genug sind, so daß das Feld Hilfe von Schal timpulse η geschaltet werden kann. nicht den Schwellwert erreicht, bevor die Anoden-Beide Bauelemente weisen wesentliche Nachteile auf, domäne stationär geworden ist. weshalb sie sich in der Praxis noch nicht durchsetzen 60 Es kann manchmal schwierig sein, die Dotierungskonnten: die Tunnel-Diode weist zwischen den beiden Schwankungen an der Kathode niedrig zu halten, stabilen Arbeitspunkten einen Bereich negativen Hier helfen einige an sich bekannte Maßnahmen, differentiellen Widerstandes auf, der bei allen Fre- z.B. ein seitlich angebrachter dielektrischer Belag, quenzen zwischen 0 und etwa 100 GH?, auftritt. Der um die Erzeugung einer Gunn-Domäne zu verhindern, Schaltkreis, in dem die Tunneldiode eingebaut ist, 65 ebenso hat eine Querschnittsverbreiterung oder Domuß in diesem Frequenzbereich stabilisierend wirken, tierungserhöhung an der Kathode denselben Effekt. d. h., die Impedanz des Außenkreises darf bei keiner Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin,

Frequenz die Impedanz der Tunnel-Diode kompen- daß das Schalten von A[B) nach B(A) in Picosekunden