DE2123124C - Lichtempfindlicher Festkörper oszillator - Google Patents

Description

9. Festkörperoszillator nach Anspruch 8, einen bestimmten Schwellenwert, so setzen Schwingekennzeichnet durch einen mit der Vorspan- gungen ein, die zum Auftreten einer Schwingspannungsquelle (17) in Reihe liegenden Wider- nung V₀ am Ausgangswiderstand 7 führen. Der stand (16). Schwingungseinsatz und die Schwingfrequenz hängen

65 nicht allein von dem festen Spannungswert £ ab,

denn wenn die Oberfläche der Halbleiterscheibe, auf

Die Erfindung betrifft einen lichtempfindlichen der sich die Elektrode 6 befindet, von einer Licht-Festkörperoszillator, bestehend aus einer Halbleiter- quelle L bestrahlt wird, beginnen die Schwingungen

schon einzusetzen, bevor die Gleichspannung den WertE erreicht. Die Schwingfrequenz/ nimmt mit der Lichtintensität L zu, wie F i g. 3 zeigt.

Der Zusammenhang zwischen Gleichspannung V_x i-nd Stromstärke/, beim Schwingvorgang ist aus F i g. 4 ersichtlich. Durch die Bestrahlung mit einer konstanten Lichtintensität L erfährt die Sperrschicht;, wiederholte Lawinendurchbrüche, wodurch leitende und iiichtleitende Perioden in rascher Folge miteinander abwechseln. In den leitenden Perioden wird die Stromstärke/, durch den Innenwiderstand des Halbleiters und den Außenwiderstand 7 bestimmt, während in den nichtleitenden Perioden die Stromstärke/, praktisch auf Null absinkt und die vianze Spannung V_x an der Sperrschicht abfällt. ■>adurch ergibt sich ein ideales Oszillatorverhalten. Ein Beispiel möge das Gesagte beiegen. Eine ;i-leitende Halbleiterscheibe 1 mit einem spezifischen Widerstand von etwa 40 Ohm/cm wurde durch Eindiffusion von Bor auf der ganzen einen Oberfläche und auf einem Teil der anderen Oberfläche bis zu einer Tiefe von etwa 10 μ und einer Konzentration von etwa lO'Vcm* so behandelt, daß die p-leitenden Halbleiterbereiche 2 und 3 entstanden. Dann wurde in die p-leitende Zone 3 Phosphor bis zu einer Tiefe von etwa 6 μ und einer Konzentration von etwa l0²⁰/cm³ eindiffundiert, so daß ein η-leitender HaIbleiterbcreich 4 entstand. Nun wurden ohmsche Nickel-Elektroden 5 und 6 auf dem «-leitenden Bereich 4 und der η-leitenden Scheibenoberfläche angebracht. Eine Gleichspannung von 50VoIt wurde über einen Ausgangswiderstand 7 von 4 Kilo-Ohm an die beiden Elektroden 5 und 6 angelegt. Die Frequenz / der hierbei auftretenden Schwingung, die am Widerstand? abgenommen wurde, ließ sich je' nach der Bestrahlungsintensität zwischen 1 und 100 kHz verändern. Die Amplitude der Schwingungsspannung betrug hierbei bis zu 48 Volt.

Die Schwingfrequenz / hängt von der angelegten Gleichspannung V₁ ab. Wenn also die Lichtintensität L festgehalten wird, nimmt die Schwingfrequenz / mit zunehmender Gleichspannung V_x ab, wie F i g. 5 zeigt. Die Schwingungen treten jedoch in einem großen Spannungsbereich auf, z. B. für eine andere feste Lichtintensität zwischen 1 und 300 Volt gemäß Fig. 4.
Fig. 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der zwischen.Hilfselektrode 9 und Hauptelektrode^S emgeschaltet. Die Schwingfrequenz kann ^urcn Kapazität des Kondensa^s und d* Ernst dlun. ^ Widerstandes 13 beeinnuß werden a

™^j£ΐ^ίίΑ "Ängsform . Bei der inJh ig. *-aage _widerstand 13

sind ein ^KP^nde"^sat°'}J_hen Hilfselektrode 9 und parallel zue.nander zw,sch^ ™^lfsf gf _Schwing.

zweite "^P'^^f^^^St^KSt und mit

umgekehrt.

^ Haupts zwischen eingeschaltet, enz mit zuneh- ^%^^^J Δ umgekehrt.

"^uc" _An._{mhnmtKfoTm nac}h Fig. 11 ist eine Bei der Ausfuhrungsfcnm nacn t ig

phmsche Steuerelektrode 15 an J' Pjerten,ae *° ^«οηβ 3 angebracht Em ^ iderstand 16

die bteuereieKtroae ^{13 Ul}£ _ll g

»t und

der

3o

35 Die^Spannung ?^™^paI 4

" d'em n-leitenden belastet st. S _{daß die}

bei konstanter Ξ_ς^1ΐ_ε 8 erforderliche 3en kann und daß nach

in der Schwingungen die Schwinghen der ^iclT^m»^u^ _die Spannung

ϊϊβίίΐτ heraufgesetzt wird, ngsqu _{deru des wider}.

t werden. Wenn also der Wert des _abnimmt, wird die Schwingfrequenz ^Sebei zunehmender Spannung der Spannungsaudlel? höher und die zur Auslösung der _Sch^„_un„_en erforderliche Lichtintensität wird ge4» ^¹"^⁸^ entweder der zur Auslösung der L_h ^S _wineuneen erforderliche Schwellenwert der Licht- - -_t|_{t nach} Wunsch gewählt werden oder bei "" Lichtintensität kann der Schwingfrequenz

™^nSl _e ^a _{wünschter Wert} erteilt werden. 45 ^e'ⁿJ_n7~_derung der Anordnung nach Fig. Π

Zwischen den Elektroden 6 und 9 befindet sich eine HilfsgleichspannungsqueUelO, während eine wei ere Hilfsgleichspannungsquellell zwischen die Elektroden 5 und 9 eingeschaltet ist. Bei dieser Anordnung kann die Schwingfrequenz durch Änderung der Vorspannung einer Hilfsspannungsquelle beliebig geandert werden. Ferner können die Schwingungen selbst

mit geringer V*^™*^*^™^ nung einsetzen. Die

;^aSS^:S nach Fi, 7 Ut ein ₅o V^^SSS? Hier SSnÄe Schwingfrequenz und^*^te5· ^_r ^r _spannung, d.h. der Gleich-Jj^J ^a ma P „ξ ^. _dngestellt

spannung^ oer ρ _d ^B _ie ^M _Schwingungen mit genn- ^^^e™^er _ität hervorgerufen werden, d. h. die

£ _des Oszillators wird erhöht. ^"™¹ _{fom nach} pig- 13 ist gegen-

_υΓΐΓ Fig 2 Γ vSspannungsqielle 11 durch über^J ^_{1 Die} Schwingfrequenz

βο sinkt m,t zunehmender Kapazität dieses Konden-

55

frequenz kann durch Änderung der Kapazität de

Kondensators beeinflußt werden, und zwar nimmt

die Schwingfrequenz mit zunehmender Kapazität ab 6₅ ^

"inTeÄuIführungsbeispiel der F i g 8 sind ein Widemandswert Kondensator 12 und ein Widerstand 13 in Rene

^^tor, sondern auch Widerstandes 13 beeinflußt _{sie mit} zunehmendem

idemandswert _Kopden.

In Fig. 15 ist gegenuoer r g

sator 12 ein Widerstand 13 parallel geschaltet. Die Schwingfrequenz sinkt hier mit zunehmendem Widerstandswert.

In Fig. 16 ist ein Widerstand 13 allein zwischen Hilfselektrode 9 und Hauptelektrode 5 eingeschaltet. Wenn der Widerstandswert erhöht wird, nimmt die Schwingfrequenz ab und umgekehrt.

In den Ausführungsformen nach Fig. 8, 9, 12, 13, 14 und 15 können die Kondensatoren, Widerstände, Gleichspannungsquellen usw. statt zwischen die Hilfselektrode und die eine Hauptelektrode ebensogut zwischen die Hilfselektrode und die andere Hauptelektrode eingeschaltet werden. Dasselbe gil für den Fall der F i g. 7.

Ferner können die Leitfähigkeitstypen vertausch werden, d. h. statt der n-leitenden Bereiche könner p-leitende und statt der p-leitenden Bereiche n-lei tende Bereiche verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1 scheibe bestimmter Leitfähigkeit, die auf der ersten Oberfläche einen Bereich von aer Halbleiterscheibe Patentansprüche: ™een2es-mem Leitfähigkeitstyp und aui der . & jne klemere Zone von der

1. Lichtempfindlicher Festkörperoszillator, zweiten üb. tueⁿ< ^_n, Leitfähig keitsbestehend aus einer Halbleiterscheibe bestimmter 5 HalbtatersdKibe -."¹^S _{Oberfläche mit m}:_[lde. Leitfähigkeit, die auf der ersten Oberfläche einen typ tragt, wo-ει _F;,_ektroden versehen ist. die Bereich von der Halbleiterscheibe entgegenge- stcns zjyu ''"J¹'", jj_{rart gepo}lten Vorspannung setztem Leitfähigkeitstyp und auf der zweiten zur ^₁ ¹""¹ „" _{hichl zvvisc}hen der erwähnten Ober-Oberfläche eine kleinere Zone von der Halb- aaw au. u - <- u ,ihii>itrn;rheibe in Snenirh leiterscheibe entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp io flächenzone und eier Halbleiterscheibe in b_Pcr.,thträgt, wobei die zweite Oberfläche mit mindestens tung belastet ;.·>< üi 11. .„_at„ j-,.«.»,, C_n] zwei ohmschen Elektroden versehen ist, die zur Ein so!c!ur I-cstkorperoszillator, dee«a._&! Zuführung einer derart gepolten Vorrpannung, frequenz, von Lei

g gp p enz, von ^ j ;f

daß die Grenzschicht zwischen der erwähnten den Gegenstand ιΚ·ι alteren Patentanm, .ng Oberflächenzone und der Halbleiterscheibe in i₅ P iy65/^,v3= (oii-i.gdegt am 1. Oktober 1 '70^ Sperrichtung belastet ist, dienen, dadurch Aufgabe a;r ίιήι.ύυημ ,st es, den Schwmgb_;.r >ch gekennzeichnet, daß innerhalb der klei- und die Sch*·.»**■ i-»mg e.nes solchen Festku,ferneren Zone (3) auf der zweiten Oberfläche ein oszillator A\u:er υ virtv-scrn. ... Bereich (4) von der Halbleiterscheibe gleichem Dies w;:d t.-i.ijmii-sgemaB dadurch erreicht, laß Leitfähigkeitstyp ausgebildet ist und daß die eine ao innerhalb d,i Peirva-n Zone auf der zweiten Ch er-Elektrode(6) an diesem Bereich und die andere fläche ein B.reio v>n der Halbleiterscheibe giei. ^n Elektrode (5) unmittelbar an der Halbleiter- Leltfühi^oi^vp:·. -,ην.-^bildet ist und daß die . ae scheibe angebracht ist. Elektrode an rii^rr, liueich und die andere Elek:>. ,de

2. Festkörperoszillator nach Anspruch 1, unmittelbar ;i:. t!-.r M;.!«Mciterscheibe angebracht _;st. dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächen- 25 Einigt; Ausfi^m^siu !spiele der Erfindung . rbereich(2) von der Halbleiterscheibe entgegen- den nachstehe:^ .w Hand der Zeichnung best' _c gesetztem Leitfähigkeitstyp auf der ersten Ober- ben. Es zeigt

fläche der Halbleiterscheibe mit einer ohmschen Fig. i vine .Ji ;u.tische Darstellung des früher

Hilfselektrode (9) versehen ist. vorgeschlagener. R.-tkc.rperosziUators,

3. Festkörperoszillator nach Anspruch 2, 3° Fig. 2 eine Avsfiihrungsfonn des erfindung^:- dadurch gekennzeichnet, daß an der Hilfs- mäßen Festkörperoszillators,

elektrode (9) Vorspannungen gegenüber den Fig. 3 bis 5 Kennlinien desselben und

beiden Hauptelektroden (5,6) liegen. Fig. 6 bis 16 weitere Ausführungsformen oes

4. Festkörperoszillator nach Anspruch 2, erfindungsgemäßen Festkörperoszillators, gekennzeichnet durch einen zwischen die Hilfs- 35 Der in Fig. 1 dargestellte, früher vorgeschlagene elektrode (9) und eine der beiden Haupidektro- lichtempfindliche Festkörperoszillator besteht aus den eingeschalteten Kondensator (12). einer /i-leitenden Halbleiterscheibe 1, die auf der

5. Festkörperoszillator nach Anspruch 4, einen Oberfläche mit einem p-leitenden Bereich 2 gekennzeichnet durch einen mit dem Konden- bedeckt ist. Auf der anderen Oberfläche befindet sich sator in Reihe geschalteten Widerstand (13). 40 eine p-leitende Zone 3. Diese Oberfläche trägt eine

6. Festkörperoszillator nach Anspruch 4, unmittelbar mit der Halbleiterscheibe verbundene gekennzeichnet durch einem dem Kondensator ohmsche Elektrode 5 und eine mit der Zone 3 verparallelgeschalteten Widerstand (13). bundene ohmsche Elektrode 6. Die beiden Elektro-

7. Festkörperoszillator nach Anspruch 2, den stehen über einen Widerstand? mit einer dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Hilfs- 45 Gleichspannungsquelle 8 in Verbindung, elektrode (9) und die beiden Hauptelektroden Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfin-(5, 6) je ein Widerstand (13,14) eingeschaltet ist. dungsgemäßen Festkörperoszillators. Er unterschei-

8. Festkörperoszillator nach einem der vor- det sich von demjenigen nach Fig. 1 vor allem hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dadurch, daß innerhalb der p-leitenden Oberflächendaß die Oberflächenzone (3) von der Halbleiter- 50 zone 3 ein n-leitender Oberflächenbereich 4 ausgescheibe entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp auf bildet ist. Die ohmsche Elektrode 6 dient zum der zweiten Oberfläche der Halbleiterscheibe mit Anschluß dieses Bereiches 4, während die Elekeiner ohmschen Steuerelektrode (15) versehen trode 5 wie in F i g. 1 unmittelbar an der Halbleiterist, an der bezüglich der ersten Hauptelektrode (6) scheibe anliegt. Die Gleichspannungsquelle 8 ist eine so gewählte Gleichspannung liegt, daß die 55 über den Widerstand? so mit den beiden Elektro-Grenzschicht zwischen der Oberflächenzone (3) den 5 und 6 verbunden, daß die Grenzschicht /, entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp und dem zwischen der p-leitenden Zone 3 und der n-leitenden Halbleiterbereich (4) gleichen Leitfähigkeitstyps Halbleiterscheibe 1 in Sperrichtuag belastet ist.

wie die Halbleiterscheibe in Durchlaßrichtung Die Anordnung arbeitet in folgender Weise. Überbelastet ist. 60 schreitet die Spannung der Gleichspannungsquelle 8