DE2117121A1

DE2117121A1 - Halbleiterschwingelement

Info

Publication number: DE2117121A1
Application number: DE19712117121
Authority: DE
Inventors: Masaya; Takahama Teizo; Kono Masaru; Hirono Katsumi; Kawasaki Kanagawa Yabe (Japan)
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1970-04-07
Filing date: 1971-04-07
Publication date: 1971-10-28
Also published as: US3710208A; GB1353926A

Description

DIPL.-ING. KLAUS BEHN DIPL-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER

PATENTANWÄLTE

β MÜNCHEN 22 WlDENMAYERSTRASSE 6 TEL. (Ο811) 22 25 30-29 5192

211712t

7.April 1971 Unsere Zeichen: A 13Ο 71/Ml/gb

Firma FUJI DENKI SEIZO KABUSHIKI KAISHA, 1-1, Tanabestünden, Kawasaki-Shi, Kanagawa-Ken, Japan

Halbleiterschwingelement

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterschwingelement zur Erzeugung einer Oszillatorspannung oder eines Oszillatorsstroms, insbesondere ein Halbleiterschwingelement

mit einfachem Aufbau, bei welchem, wenn eine Spannung die

zugeführt wird/einen kritischen Wert übersteigt, ein durch das Bauelement fließender Strom zu schwingen anfängt oder eine Oszillatorspannung zwischen zwei auf dem Element befindlichen Elektroden erzeugt wird. Die Frequenz dieser Schwingung kann durch verschiedene Verfahren variiert werden· Auf diese Weise ist das Anwendungsfeld des erfindungsgemäßen Elements sehr groß.

Hauptaufgabe der Erfindung ist es, ein Halbleiter-

- 2 -10**44/1139-'

Bankhau» Merck, Flnck & Co., München, Nf. 2846* I Bankhaus H. Aufhäveer, München, Nr. 261300 Postscheck: München 2ΟΘΟ4 Telegrammadresse: Patentsenior

schwingelement mit einfachem Aufbau zu schaffen, das in der Lage ist, eine Schwingung anzunehmen«

Dieser Hauptaufgabe ordnet sich unter das Ziel, verschiedene weiterentwickelte Ausführungsformen des Halbleiterschwingelementes zu schaffen, um die Eigenschaften zu verbessern. Weiter wird angestrebt, verschiedene Mittel zu schaffen, mit deren Hilfe die Schwingfrequenz des Halbleiterschwingelementes variiert werden kann. Außerdem soll mit der Erfindung eine Anzahl von Anwendungsbeispielen für das Halbleiterschwingelement geschaffen werden.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Halbleiterschwingelement mit folgenden Eigenschaften geschaffen wird; ein Halbleiterflachbaustein, der einen Bereich einer ersten leitfähigkeitstype einen Bereich einer zweiten Leitfähigkeitstype , der ersten gegenüberliegend * und einen pn-übergang zwischen diesen beiden Bereichen aufweist]; Minoritätsträger-Injektionsmittel auf dem Bereich, der ersten Leitfähigkeitstype mit Abstand vom Bereich der zweiten Leitfähigkeitstype, welcher Abstand im wesentlich gleich der Diffusionsstr^cke dar Minoritätsträger i© Bereich der ersten Leitfähigkeitstype ist; und Elektroden auf dem Bereich der ersten Leitfähigkeitstype mit einem ersten Abstand von dem Bereich der zweiten Leit-

■ - 3 -

fähigkeitstype und weiterhin mit einem zweiten Abstand von den Minoritätsträger-Injektionsmitteln, wobei der erste Abstand etwa gleich der Diffusionsstrecke der Minoritätsträger und der zweite Abstand hinreichend größer als die Diffusionsstrecke der Minoritätsträger ist.

Aus der folgenden Beschreibung geht an Hand der Zeichnung das Wesen der Erfindung sowie deren Eigen» schäften« Merkmale und Vorteile noch deutlicher hervor. Es zeigen:

Fig· 1# 3 * 5 » 7 und 10 Draufsichten auf verschiedene Gestaltungsformen und Schaltkreisanordnungen unterschiedlicher Ausführungsbeispiele des Halbleiterschwingelementes nach der Erfindung;

Fig. 2,4,6, 8 und 11 Schnitte nach den Linien Ii-II in Fig. 1 , IV-IV in Fig. 3, VI-VI in Fig. 5, VIII-VIII in Fig. 1, und XI*XI in Fig. 10; :

Fig. 9 eine Schaltungsanordnung, die einen weiteren Schaltkreis des Halbleiterschwingelementes aus den Fig. 7 und 8 zeigt;

Fig. 12 ein Diagramm der Beziehung zwischen Spannung und Sohwingfrequenz des in Fig. 1 gezeigten Halbleiterschwingelementes ;

Flg. 13 ein Diagram der Oszillatorstromform dee Schwingelementes nach Fig. Ij

Fig» 14 bis 18 Diagraaoe zur Darstellung und Erläuterung der versohiedanen Steuereöglioh- ■ keiten der in Fig· 7 und 8 gezeigten Vor-

100644/1138 ' j

BAD ORIOlNAt

richtung; und

Fig, 19 ein Diagramm der Ausgangsspannung des in P 9 gezeigten Oszillatorelementes.

Es sollen nun die Fig· 1 und 2 betrachtet werden, in denen ein Halbleiterelement gezeigt ist, das einen Halbleiterplattenkörper 4 mit einem n-leitenden Bereich 1 aufweist, einen p-leitenden Bereich 2 und einen pn-übergang 3 zwischen den Bereichen 1 und 2* Das Halbleiterplattenelement 4 besteht aus einem n-Silicium-Eihkristall mit einem spezifischen Widerstand von 3° Ohm cm und hat etwa Flächenabmessungen von 2 nun χ 1.6 mm und eine Dicke von 20Ou^a. Der Bereich 2 wird dadurch gebildet, daß eine Element, z. B. Bor, der dritten Gruppe des periodischen Systems durch Diffusion durch ein Fenster hindurch eines Films 5 aus Siliciumoxyd in die Halbleiterplatte 4 eingebracht wird, und der auf diese Weise ge-

p bildete Bereich 2 hat eine Fläche von 1 mm und eine Dicke von 3 ja . Der Bereich 2 hat einen spezifischen Widerstand von 0.01 Ohm cm, was erheblich niedriger ist als der Widerstand des Bereichs 1, der aus der ursprünglichen n-Halbleitefplatte 4 besteht.

Zwei Löcher 6 und 7 sind in dem Oxydfilm 5 auf der

Halbleiterplatte 4 vorgesehen, und durch Vakuumaufdampfung sind Elektroden 8 und 9 angebracht, z. B· aus Aluminium, in der Weise, daß die Elektroden die Löcher 6 und 7 überdecken, so daß sie mit Bereichen 10 und 11, die sich unterhalb der Löcher 6 und 7 befinden, in leitender Kontaktverbindung sind. Der Bereich 10 hat eine P⁺ Leitfähigkeit und wird zur gleichen Zeit erzeugt und gebildet wie der Bereich 2. Der Abstand zwischen dem Bereich 10 und dem Bereich 2 wird so gewählt, daß er im wesentlichen gleich der Diffusions— strecke der Minoritätsträger, nämlich der Löcher im Bereich 1, ist. Ist genauer gesagt die Diffusions strecke der Löcher in der Größenordnung von 80 bis 140 ju, dann wird der Abstand etwa 100 ix betragen. Der Bereich 11 wiederum hat eine η Leitfähigkeit und etwa 1,5 u Dicke. Der Bereich 11 wird so gebildet, daß er vom Bereich 10 hinreichend Abstand hat (z. B. 850^) und einen Abstand vom Bereich 2 (100 bis 200 τα in dem oben beschriebenen Beispiel), der im wesentlichen gleich der Diffusionsstrecke der Minoritätsträger ist. Der Bereich 11 wird außerdem sehr klein gehalten, z. B. etwa 50 11 im Duuhmesser, so daß ein elektrisches Feld, das von einer äußeren elektrischen Quelle herrührt, in der Nähe des Bereiches 11 konzentriert wird.

Wenn eine im Bezug auf die pn-Verbindung vorwärts ge-

- 6 109844/113 8

richtete Vorspannung zwischen die Bereiche 10 und 1 gelegt wird* dann werden durch den Bereich 10 und die Elektrode 8 Minoritätsträger in den Bereich 1 injiziert.

In der Pig* 1 ist auch ein Oszillatorschaltkreis unter Verwendung des Halbleiterschwingelementes gezeigt, bei dem eine Spannung an das Oszillatorelement von einer Gleichstromquelle 12 über einen in Reihe liegenden Widerstand 15 derart angelegt wird, so daß die Polarität der Spannung im Bezug auf den pn-übergang zwischen Bereich 1 und 10 positiv vorgespannt ist. Ein über die Elektroden 8 und 9 flieSender Strom erzeugt am Widerstand 1J5 eine

wird

Spannung, und die so umgewandelte Spannung/über Klemmen 14 und 15 abgenommen.

Um nun zwischen den Klemmen Ik- und 15 eine Oszillatorspannung abzunehmen zu können* muß nur zwischen den Elektroden 8 und 9 eine Spannung innerhalb eines begrenzten Bereichs angelegt werden.

Liegt diese Spannung unterhalb einesunteren Grenz-.

wertes, dann fließt ein kleiner Gleichstrom, übersteigt jedofo. die Spannung diesen unteren Grenzwert=, dann wird diesem Kfeinen Gleichstrom ein Wechselstrom überlagert. Die

16S844/11.3Ä - - 7 - ■"■

Frequenz des Wechselstroms ändert sieh stetig mit der angelegtenSpannung. Erreicht jedoch die zugeführte Spannung eine bestimmte obere Grenze, dann hört die Schwingung wiederum auf, und es fließt nur ein sehr stärker Gleichstrom. '

Fig. 12 zeigt ein Diagramm, in dem die Änderung der Schwingfrequenz in Abhängigkeit von der angelegten Spannung bei einem bestimmten Beispiel aufgetragen ist.

der
Die Fig. 12 hat auf/Abszisse die Spannung P in V und auf der Ordinate die Schwingfrequenz F in Hz angegeben. Bei diesem Beispiel begann die Schwingung bei einer angelegten Spannung von 2,2 V und hörte bei 80 V wieder auf. Die Sehwingungsfrequenz stieg zwischen Schwingungsbeginn und Aufhören der Schwingung von IMHz auf 1,5 MHz.

Fig. 15 zeigt die Wellenform des Oszillatorstroms, wobei streng genommen die Spannung gemessen wurde, die an den Klemmen 14 und 15 der Vorrichtung nach Fig. 1 aufgenommen werden kann. Auf der Abszisse ist in Fig. 13 die Zeit T aufgetragen, während bei der Ordinate die Spannung V dargestellt ist.

Die Ursache« weswegen das Halbleitexäement Schwingungen

10984.4/1138 " ⁸ "

Λ ,. - „ β -

erzeugt, wird auf folgendes zurückgeführt:

In dem Augenblick, in dem an den Elektroden 8 und eine Spannung zugeführt wird, fließt ein Rush-Strom aus dem Bereich 10 durch den Bereich 1 zu einem Kondensator, wodurch der pn-übergang zwischen den Bereichen 1 und 2 als isolierende Schicht wizfct, während weiter ebenfalls Strom von der Seitenkante des Bereichs 2 , der dem Bereich 11 gegenüberliegt, durch den Bereich 1 zum Bereich 11 fließt» Ist nun die Spannung an der elektrischen Stromquelle 12 ausreichend hoch, dann wird die Leitfähigkeitsmodulation durch positive Löcher bewirkt, die in Richtung auf dem Bereich 1 von der Seitenkante des Bereichs 2,.die dem Bereich 11 gegenüberliegt, injiziert, was aufgrund des Rush-Stroms geschieht, wodurch das Potential im Bereich 2 dann sehr schnell abfällt, so daß der Kondensator schnell aufgeladen wird. Mit zunehmender Zeit wird das Aufladen des Kondensators immer schneller^ und mit schneller werdender Aufladung des Kondensators wird der Ladestrom geringer. Wird der Strom nun kleiner als ein bestimmter Wert, dann hört die Leitfähigkeitsmodulation auf, und der Strom nimmt sehr rasch bis auf einen kleinen Restwert ab. Andererseits diffundieren einige der positiven Löcher, die in ■. ■ den Bereich 1 aus dem Bereich 10 injiziert sind, in den

109844/1130 - ⁹ *

Bereich 2. Ist der Abstand zwischen den Bereichen 10 und 2 groß genug, so daß er im wesentlichen gleich der Diffusionsstrecke der Minoritätsträger ist, dann ist die Menge der in den Bereich 2 überwechselnden positiven Löcher relativ klein, so daß folglich die Auswirkung dieser Löcher in dem Rush-Stromprozeß unbedeutend ist. Jedoch ist das Potential im Bereich 2 in Bezug auf den Bereich unmittelbar nach Verschwinden des Rush-Stroms negativ. Deshalb hält der Übertritt der Löcher in den Bereich 2 an, wodurch das Potential des Bereichs 2 allmählich ansteigt. Erreicht nun das Potential einen bestimmten oberen Grenzwert, so werden die Löcher wieder in den Bereich zurückinjiziert aus dem Bereich 2 der sich in der Nähe der Seitenkante gegenüberliegend dem Bereich 11 befindet, wodurch die Leitfähigkeitsmodulation eingeleitet wird und ein Strom, der durch den Bereich 1 zum Bereich 11 fließt und vom Bereich 10 herkommt, rasch abnimmt. Danach wird dieser Schwingvorgang des Halbleiterschwingelementes zyklisch immer wieder durchlaufen.

Das Halbleiterschwingelement , das in den Fig. 3 und 4 gezeigt 1*,entspricht im wesentlichen dem aus Pig. 1 und 2· Das besondere Merkmal dieses Schwingelementes

- 10 1098 4 4/1138

beruht darin* daß ein Bereich 31 zwischen dem Bereich 1 und dem Bereich 2 vorgesehen ist, der dieselbe Leitfähigkeitstype hat wie der Bereich 1 und einen niedrigeren spezifischen Widerstand. Der Bereich 3 wird durch selektive und tiefe Diffusion eines Elementes aus der 5. Gruppe des periodischen Systems, z. B. Phosphor , gebildet, bevor der Bereich 2 formiert wird. Der Bereich 3 hat einen spezifischen Widerstand von 0.1 Ohm, cm und eine

2 Größe von 3 ^a in der^ Dicke und 0.5 mm in der Fläche. Dieser zusätzliche Bereich 31 soll verhindern, daß sich eine Verdünnungszone durch starkes Ausbreiten in Richtung auf den Bereich 1 mit einem hohen spezifischen Widerstand ergibt, wenn eine Gegenvorspannung zwischen Bereichen 1 und 2 angelegt wird. Als Folge wird die Kapazität des durch die Bereiche 1 und 2 gebildeten Kondensators größer , und die Schwingfrequenz nimmt ab, wenn das Element dieselben Abmessungen hat.Als Vorteil ergibt dieser zusätzliche Bereich 3I also, daß die Abmessungen des Elementes bei derselben Schwingfrequenz kleiner gewählt werden können.

Mit dem Element aus Fig. 3 und 4 wird außerdem eine Induktivität in Reihe mit der Spannungsquelle 12 gelegt, wodurch die Wellenform der Ausgangsspannung ausge-

1Q08U/1138 - ^u ~

glichener wird, so daß sie näher an eine Sinuswelle herankommt.

Es soll das Ausführungsbeispiel nach Fig« 5 und β besprochen werden. Bei diesem wird auf einem Oxydfilm 5 ein Metallfilm 51 derart gebildet, daß der Metallfilm 51 den Bereich 2 abdeckt. Diese ^Pilmbildung des Films 51 erfolgt durch Vakuumbedampfung von z. B. Aluminium, und der Film ist mit der Elektrode 9 über einen Verbindungsdraht 52 verbunden. Wenn nötig können die Elektrode 9 und der Film 51 auch gleichzeitig als Einheit duxsh Vakuumbedampfung von Aluminium gebildet werden, so daß die Arbei des Drahtanschließens entfällt.

Der Film 51 und der Bereich 2 bilden eine Art Kondensator, wobei als Dielektrikum der zwischenliegende Oxydfilm 5 wird. So fällt dann in ähnlicher Weise wie bei den vorher beschriebenen Beispielen die Schwingfrequenz, wenn die Abmessungen des Elementes unverändert bleiben, und es ist wiederum möglich, das Element kleiner zu machen, wenn dieselbe Schwingfrequenz erreicht werden soll·

Darüberhinaus ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine elektroluminiszente Diode 53 «alt der Stromquelle 12 in Reihe

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gelegt. Es ist also möglich, ein periodisch aufblinkendes Licht als Ausgangswert dieser Vorrichtung zu erhalten.

Wenn statt der Diode 5J5 ein Elektromagnet eingeschaltet wird, dann läßt sich als Ausgangswert dieser Vorrichtung ein stets an- und abschwellender magnetischer Fluß erhalten.

Das in den Fig. 7 und 8 gezeigte Halbleiterschwingelement unterscheidet sich von den vorher beschriebenen Beispielen wesentlich, !rudern eine Elektrode 71 vorgesehen ist, die mit dem Bereich 2 in unmittelbar leitender Verbindung steht. Genauer gesagt befindet sich im Oxydfilm 51 ein Loch 72, wodurch die Oberfläche des Bereichs 2 freigelegt wird, und die Elektrode 71 kann dann bei ihrer Bildung mittels Vakuum-aufdampfen von ζ, Β. Aluminium mit dem Bereich 2 unmittelbar in Kontakt gebracht werden.

Die Elektrode 71 wird grob gesagt zu zwei Zwecken benutzt; zum einen dient sie der Frequenzeinstellung und zum anderen zum Herausleiten der Ausgangsgröße.

In dem in Fig. 7 dargestellten Schaltkreis dient die Elektrode 71 der Frequenzsteuerung , und ein Kondensator 73 ist zwischen die Elektrode 71 und die Elektrode 9 ^l

eingefügt.

T098U/1 138 . ₁₃ .

Der Kondensator 73 stellt eine zusätzliche Kapazität zur Kapazität dar, die zwischen den Bereichen 1 und 2 besteht, wodurch die Schwingfrequenz heruntergedrückt wird. Wird ein Kondensator mit großer Kapazität von etwa 1 OOO/uF als Kondensator 73 verwendet, dann kann eine Schwingspannung von äußerst niedriger Frequenz im Bereich von 0.01 Hz erzeugt werden. Da außerdem die Frequenz sich stetig ändert und sehr stark in Abhängigkeit von der Kapazität des Kondensators 73 * dann kann bei Verwendung eines Kondensators , dessen Kapazität sich in Abhängigkeit von der Winkelstellung ändert, eine Anzeige erreicht werden, bei der die Winkelstellung unmittelbar in eine Frequenz umgesetzt wird*

In dem Diagramm der Fig. 14 ist die Abhängigkeit der Oszillatorfrequenz F (Hz) entlang der Ordinate gegenüber der Kapazität C (F) auf der Abszisse dargestellt für den Fall, daß ein Kondensator mit dem Schwingelement verbunden ist und die Kapazität dieses Kondensators verändert wird.

Das in den Fig. 7 und 8 gezeigte Halbleiterschwingelement hat von Natur aus die Eigenschaft, daß zwischen

Anlegen einer elektrischen Spannung und Erzeugen der ersten Stromschwingung die Vergögerungszeit abhängig von

1098U/1138

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der Kapazität des Kondensators 73 sich ändert.

Fig. 15 zeigt , wie sich diese Verzögerungszeit zwischen Anlegen der Spannung an den Elektroden 8 und 9 bis zum Fließen der ersten Stromschwingung ändert, wenn die Kapazität des Kondensators 73 geändert wird. Die Kapazität C (P) ist auf der Abszisse aufgetragen, während die Zeitverzögerung T (n see) an der Ordinate angetragen ist.

Durch Ausnutzen dieser Eigenschaft, daß die Verzögerung der ersten Oszillatorschwingung in Abhängigkeit von der Kapazität gesteuert werden kann, kann z. B. ein Steuerkreis für einen Thyristor-Zündphasenwinkel gebildet werden.

Bei dem Halbleiterschwingelement nach Fig. 7 und 8 kann ein Kondensator zwischen die Elektroden. 8 und Jl eingeschaltet sein. In diesem Fall nimmt mit zunehmender Kapazität die Oszillatorfrequenz stark ab, wo-hingegen eine Verzögerung des Schwingungsbeginns nicht beobachtet wird. Die Amplitude des Oszillatorsstroms ist beträchtlich größer als die im Falle, wenn der Kondensator zwischen die Elektroden 8 und 71 eingeschaltet wird. Ein widerstand kann an Stelle des Kondensators 73 in den

T098U/-1138"

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Schaltkreis eingefügt werden. Der Widerstand wird dann mit seinem einen Anschlußende an die Elektrode 71 und mit dem anderen an eine der beiden Elektroden 8 oder 9 angeschlossen , wobei sich allerdings vollständig andere Ergebnisse einstellen, ob nun die Elektrode 8 ader die Elektrode 9 mit dem Widerstandsende in Verbindung gebracht sind.

Fig. 16 zeigt die Veränderung der Oszillatorfrequenz in Abhängigkeit von der Widerstandsänderung* wobei die Abszisse in Einheiten des Widerstands H (ΚΠ) geeicht ist, während die Ordinate die Oszillatorfrequenz P (Hz) wiedergibt. In Fig. 16 ist mit ausgezogener Linie der Fall gezeichnet, in welchem der Widerstand zwischen die Elektrode 8 und 71 eingeschaltet ist, wogegen mit gestrichelten Linien der Fall wiedergegeben ist, bei dem der Widerstand zwischen den Elektroden 9 und 71 liegt.

Der Widerstand kann auch dazu benutzt werden, die Oszillatorfrequenz auf einen bestimmten Wert festzulegen. Wird jedoch ein Thermistor , eine fotoleltfähige Substanz oder dergleichen als Widerstand verwendet, so kann der Schaltkreis dazu verwendet werden, eine physikalische Größe

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wie die Temperatur, die Lichtstärke oder dergleichen in eine Frequenz umzusetzen.

Wird darüberhinaus der Widerstand zwischen die Elektroden 71 und 9 gelegt, dann nimmt die Anfangsspannung der Schwingung mit abnehmenden Widerstandswert zu.

Fig. 17 zeigt die Änderung der Oszillatoranfangsspannung mit Veränderung des Widerstandwertes , der zwischen den Elektroden 9 und Jl liegt.Auf der Abszisse ist der Widerstand R (K-Q) und auf der Ordinate die Schwingfrequenzanfangsspannung P (V) dargestellt.

Wird irgendein Bauteil verwendet, dessen Widerstandswert sich in Abhängigkeit irgendeiner physikalischen Größe ändert, und wenn eine Spannung an die Elektroden 8 und 9 angelegt wird, die etwas größer oder kleiner als die Schwinganfangsspannung ist, dann kann erreicht werden, daß die Schwingung plötzlich unterbrochen wird oder umgekehrt , wenn sich die physikalische Größe ändert. Beispielsweise kann ein so gebildeter Schaltkreis sehr wirksam dazu benutzt werden, eine Überhitzung oder Ausbrechen des Feuers festzustellen.

Wenn außerdem der Widerstand zwischen Elektroden 8

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und 71 gelegt ist, dann ändert sich die Schwinganfangsspannung geringfügig, wenn„gM.ch auch diese Änderung nicht so groß ist, wie dann, wenn der Widerstand arischen die Elektroden 9 und 71 gelegt ist.

Es kann außerdem eine Spannungsquelle an die Stelle des Widerstandes oder des Kondensators gesetzt werden. Die Oszillatorfrequenz des Elementes wird dann sowohl durch die Polarität als auch durch den Spannungswert selbst beeinflußt. Wird ein Ende der Spannungsquelle mit der Elektrode 8 oder der Elektrode 9 verbunden, während das andere Ende mit der Elektrode 71 in Verbindung steht, und ist dann die Spannung in entgegengesetzter Richtung zum pn-übergang zwischen den Bereichen 1 und 2 gepolt, dann steigt die Oszillatorfrequenz mit Zunahme des Spannungswertes, wogegen bei einer Vorspannung in derselben Richtung die Oszillatorfrequenz mit Zunahme der Spannung abfällt.

Fig. 18 zeigt auf der Abszisse das Potential P (V) an der Elektrode 9 gegenber der Elektrode 71» und die Ordinate zeigt die Schwingfrequenz P(Hz), wobei die Spannungsquelle zwischen die Elektroden 8 und 71 geschaltet ist. Fig. 18 zeigt die Abhängigkeit der Oszillatorfrequenz von

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- 18 der Steuerspannung vs.

Die elektrische Spannungsquelle kann" dazu verwendet werden, die Oszillatorfrequenz auf einen vorbestimmten Wert einzustellen oder eine physikalische Größe in eine Frequenz umzuwandeln.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Halbleiterschwingelementes aus Fig. 7 und 8 ist in der Fig. 9 gezeigt, in welchem die Elektrode 71 als Ausgangselektrode verwendet wird, wobei Anschlußklemmen 111 und 112 als Ausgangselektrode und Elektrode 9 vorgesehen sind.

Fig. 19 zeigt ein Beispiel der an den Klemmen 111 und 112 abnehmbaren Aus gangs spannung, wobei auf der Abszisse die Zeit T aufgetragen ist, während die Spannung P auf der Ordinate angetragen ist. Die Ausgangsklemme 112 kann statt mit der Elektrode 9 auch mit der Elektrode 8 verbunden sein. Dann ist die Polarität geändert, doch es kann eine ähnliche Wellenform erzielt werden.

In Fig. 10 und 11 ist schließlich noch ein letztes Ausführungsbeispiel gezeigt . Dieses Element unterscheidet

"109844/1138" " *⁹ "

sich von den vorher beschriebenen dadurch, daß der Bereich 2 mit umgekehrter Leitfähigkeitstype auf einer Seite des Elementes vorgesehen ist, wobei diese Seite der Seite gegenüberliegt, auf der sich die Elektroden 8 und 9 befinden, und daß· der Bereich 2 so gestaltet ist, daß er die erste Seite des Elementes vollständig bedeckt. Bei diesem Aufbau ist der Abstand zwischen dem Bereich 2 und den Bereichen 10 und 11 im wesentlichen gleich der Diffusionsstrecke der Minoritätsträger im Bereich 1. Wird der Abstand zwischen den Elektroden 10 und 11 wesentlich größer als die Diffusionsstrecke, dann kann die Schwingung in derselben Weise stattfinden. Der Sehaltkreis des Elementes aus Fig. 10 und 11 kann derselbe sein wie in Fig. 1.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Halbleiterschwingelement als Mehrschichtelement mit einem Bereich von einer ersten Leitfähigkeitstype, einem diesem gegenüberliegenden Bereich einer zweiten Leitfähigkeitstype und einem pn-übergang zwischen die- £ sen beiden Bereichen, gekennzeichnet durch auf den Bereich der ersten Leitfähigkeitstype (l) mit Abstand zum Bereich der zweiten Leitfähigkeitstype (2) befindliche Minoritätsträger-Injektionsmittel , wobei der Abstand etwa gleich der Diffusionsstrecke der Minoritätsträger im Bereich der ersten Leitfähigkeitstype (l) ist und Elektroden (7*8) auf dem Bereich der ersten Leitfähigkeitstype angebracht sind, die von dem Bereich der zweiten Leitfähigkeitstype einen ersten und von den Minoritätsträger-Injektionsmitteln einen zweiten Abstand haben, wobei der erste Abstand etwa gleich der Diffusionsstrecke der Minoritatsträger, der zweite Abstand ausreichend größer als die- diese Strecke ist.
2. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Minoritätsträger-Injektionsmittel einen bestimmten Bereich aufweisen, der mit dem Bereich der ersten Leitfähigkeitstype eine gleichrichtende Ver-
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bindung hat, und daß eine mit diesem speziellen Bereich in Berührung stehende Elektrode vorgesehen ist.
5. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bereich der ersten Leitfähigkeitstype und dem Bereich der zweiten Leitfähig- keitstype ein spezieller Bereich vorgesehen ist von derselben Leitfähigkeitstype wie im Bereich der ersten Leitfahigkeitstype und mit einem spezifischen Widerstand, der kleiner ist als derjenige des Bereiches der ersten Leitfähigkeitstype.

4. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch ge-

mit

kennzeichnet, daß auf dem Bereich/der zweiten Leitfahigkeitstype eine isolierende Schicht vorgesehen ist und auf dieser isolierenden Schicht ein Metallfilm angebracht ist.

5. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode auf dem Bereich der zweiten Leitfähigkeitstype angebracht ist, die mit diesem Bereich in ohm¹scher Verbindung steht.

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