DE2126442B2

DE2126442B2 - Elektronisches festkoerperbauelement mit mindestens drei elektroden und mit einem in einem leitfaehigen zustand steuerbaren festkoerper

Info

Publication number: DE2126442B2
Application number: DE19712126442
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl Phys 8000 München Karmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-05-27
Filing date: 1971-05-27
Publication date: 1973-08-23
Also published as: DE2126442C3; DE2126442A1

Description

Es gibt verschiedene Umstände, wesweger. Materie elektrisch leitfähig ist und es gibt entsprechend verschiedene elektronische Bauelemente. So gibt es menrschichte Halbleiterbauelemente wie Dioden, Transistoren und Bauelemente mit mehr als drei Elektroden, bei welchen die Leitfähigkeit dieser mehrschichten Halbleiter technisch verwertbar ist. Hier beruht die Leitfähigkeit im wesentlichen auf einem Transport von Elektronen bzw. Löchern.

Daneben sind verschiedene, aus einer, oberflächlich betrachtet, homogenen Masse bestehende Bauelemente bekanntgeworden, welche dauerhaft von einem hochohmigen in einen niederohmigen Zustand und umgekehrt gesteuert werden können, vgl. z.B. die USA.-Patentschrift 3 271 591. Hier sind Bauelemente mit zwei und mit mehr als zwei Elektroden angegeben, welche i^;ber eine kristalline Masse miteinander verbunden sind, wobei in der Praxis nur die zvei Elektroden aufweisenden Bauelemente dieser Art eine gewisse Bedeutung zu erlangen scheinen, nachdem die Anwendung derartiger Bauelemente mit mehr als zwei Elektroden auf gewisse Schwierigkeiten stößt. Diese Bauelemente waren inzwischen Gegenstand vieler Untersuchungen. Nach neuesten Ergebnissen dürfte hier die Steuerbarkeit der Leitfähigkeit der kristallinen Masse durch Umschmelzvorgänge hervorgerufen sein, indem nämlich die kristalline Masse während des Umschaltens vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand in den amorphen Zustand übergeführt wird, wohingegen beim Übergang vom niederohmigen in den hochohmigen Zustand umgekehrte Vorgänge stattfinden. Das Verhältnis der

spezifischen elektrischen Widerstände der beiden Zustände ist größenordnungsmäßig 1000:1, und der nach einer Umsteuerung jeweils auftretende Widerstand ist meistens sehr instabil, indem er meistens so· gar erheblich von dem bei einer früheren Steuerung in diesen Zustand aufgetretenen Widerstand jeweils abweicht. Deswegen eignen sich diese Bauelemente nur für bestimmte relativ wenige Anwendungsfälle, wobui relativ enge Toleranzen für die Dimensionierung der das Bauelement aufweisenden Schaltung einzuhalten sind.

Es sind jedoch noch weitere elektronische Bauelemente mit steuerbarem Leitfähigkeitszustand bei einem sogar sehr viele Zehnerpotenzen betragenden Widerstandsverhältnis in größerer Zahl bekanntgeworden, deren Leitfähigkeit offensichtlich auf anderen Umständen beruht. Diese elektronischen Bauelemente enthalten gewisse, dauerhaft in einen leitfähigen Zustand steuerbare Gläsersorten als leitfähige Masse, wobei das Glas jeweils zwischen zwei Elektroden aus bestimmten, unter sich verschiedenen Metallen liegt. Diese jeweils nur zwei Elektroden aufweisenden, Gläser enthaltenden Bauelemente weisen wegen ihrer Steuerbarkeit Speichereigenschaften auf; ähnliche Bauelemente sind insbesondere in der USA.-Patentschrift 2 948 837, ferner bei Gibbons e. al., Solid-State Electronics 7 (1964) 784 bis 797; Simmons e. al., Proc. Roy. Soc. A 301 (1967) 77 bis 102; Drake e. al., Phys. State. Sol. 32 (1969) 193 bis 208: Tronc. Thin Solid Films 5 (1970) R 29 bis R 30; sowie in der USA.-Patentschrift 2 751477 und 2 968 014 beschrieben.

Durch die französische Patentschrift 2 053 547 ist ein elektronisches Festkörperbauelement mit einem wahlweise und dauerhaft durch Gleichspannung der einen Polarität von einem hochohmigen in einen niederohmigen und durch Gleichspannung der anderen Polarität zurück vom niederohmigen in den hochohmigen Zustand steuerbaren amorphen Festkörper von glasähnlicher chemischer Zusammensetzung zwischen einer ersten und einer zweiten Elektrode bekanntgeworden. Bei einer Weiterbildung des dort beschriebenen Gegenstandes sind abseits in größerer Entfernung vom Raum zwischen diesen beiden Elektroden weitere Elektroden vorgesehen, wobei nicht alle diese Elektroden aus dem gleichen Metall bestehen, sondern also aus verschiedenen Materialien. Es handelt sich hier also um ein ähnliches Bauelement, wie die bisher betrachteten Bauelemente, das jedoch nicht nur Elektroden aus verschiedenen Materialien, sondern darüber hinaus mehr als zwei Sektroden enthält. Eine physikalische Deutung der Steuerbarkeit des Festkörperzustandes ist hier nicht ausführlich angegeben, so daß eine zielbewußte Konstruktion abweichend zusammengesetzter und abweichend geformter Bauelemente mit vorgeplanten Eigenschaften nur beschränkt möglich ist.

Die genannten elektronischen Festkörperbauelemente mit einem dauerhaft von einem hochohmigen in einen niederohmigen Zustand und umgekehrt steuerbarem Glas zwischen den beiden Elektroden waren bisher hauptsächlich Gegenstand von wissenscha t'ichen Untersuchungen, um die Ursache der Leitfähigkeit und insbesondere der Steuerbarkeit der Leitfähigkeit dieser Gläser zu untersuchen. Insbesondere die Erklärungen for diese Steuerbarkeit waren bisher noch unsicher und mangels einer zuverlässigen Erklärong war bisher die zielbewußte systematische Ent wicklung gleichartiger elektronischer Bauelemente nicht möglich. Wegen der mangelnden Erklärung war man nämlich auf zufällige Ergebnisse von Versuchen angewiesen, wobei die Reproduktion oft nur auf

S Grund mehr oder minder mysteriösen Regeln gelang. So konnte an eine systematische Neukonstruktion abweichend aufgebauter Bauelemente kaum gedacht werden, wenngleich die Aassichten auf eine spätere systematische Konstruktion solcher steuerbarer Bauelemente große Anstrengungen zur Erforschung der Ursache der Steuerbarkeit rechtfertigen. Insbesondere gemäß der bereits genannten Druckschrift »Tronc« weisen solche Bauelemente auch in Dünnschichttechnik oft hervorragende Eigenschaften we-

•5 gen ihrer raschen, dauerhaften Steuerbarkeit wahlweise in den niederohmigen oder hochohmigen Zustand auf, wobei wegen des extrem hohen Widerstandsverhältnisses zwischen hoch- und niederohmigem Zustand vorteilhafterweise weiteste Toleranzen für die Dimensionierung der solche Glasbauelemente enthaltenden Schaltungen zugelassen werden können.

Für die Leitfähigkeit der diese Gläser enthaltenden,

jeweils zwei Elektroden aufweisenden Bauelemente gab es bisher also entsprechend dem unvollkommenen

^a5 Stand der Forschung verschiedene, mehr oder minder voneinander abweichende Erklärungen und entsprechend unbefriedigend waren die Bemühungen, zugehörige technische Regeln für die Entwicklung solcher Bauelemente aufzustellen. Unter andetem wurde in der USA.-Patentschrift 2751 477, Spalte 6, Zeile K) bis 35 bereits eine Erklärung angegeben, welche dem wahren Sachverhalt bereits recht nahe kommt: In den Gläsern sind nämlich gemäß dieser Lehre neben den elektrisch neutralen Atomen auch Ionen vorhanden.

welche auf Grund technischer Schwingungen bzw. thermischer Diffusionsvorgänge eine vorübergehende Leitfähigkeit des Glases verursachen sollen. Sobald jedoch solche Ionen dem Glas entzogen sind, dauert es gemäß dieser Erklärung lange bis neue Ionen nach gebildet werden, d. h. bis das Glas wieder leitfähig also niederohmig wird. Demnach ist hier hauptsäch lieh an thermische Vorgänge zur Erzeugung der die Leitfähigkeit verursachenden Ionen im Glas gedacht Diese Erklärung würde jedoch höchstens zu einei Aufstellung einer technischen Regel führen, weicht die Anwendung besonderer Temperaturzyklen vor schreibt, um die Steuerung des Glases in verschiedene Leitfähigkeitszustände zu bewirken bzw. zu tv-~,chleu nigen.

So Eine ähnliche Erklärung der Steuerbarkeit de Leitfähigkeit des Glaskörpers ist der USA.-Patent schrift 2751447, Spalte 6, Zeilen 10 bis 44 zu entneh men - die hier zwei Elektroden dieses Bauelement bestehen übrigens aus Silber und der Festkörper au

SS Boratglas, z. B mit der Zusammensetzung 45 % B₂O 5 % SiO₂ und 50 % Ag₂O. Dabei wird hier bereit davon ausgegangen, daß insbesondere die im Festkör per vorhandenen Silberionen die Leitfähigkeit venn Sachen. Hinsichtlich der Steuerbarkeit des Festkör peis wird insbesondere an thermische Vorgänge ii

Festkörper gedacht, wobei dort die Steuerbarke

durch Vergrößern bzw. Verkleinern der Spannun zwischen den zwei Elektroden erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe '»«gründe, elek

tronische Festkörperbauelemente dieser Art anzug« ben. die in systematischer und relativ einfacher Weis in einer Vielzahl von Formen und chemischen Zrsan mensetzungen hergestellt werden können.

Die Erfindung geht von einer neuen, durch Versuche bestätigten Erklärung der Steuerbarkeit solcher Gläser aus. Die neue Erklärung für die Steuerbarkeit der Leitfähigkeit dieser Gläser gestattet nunmehr vorteilhafterweise die Aufstellung einer neuen technischer Äegel, welche in systematischer und relativ einfacher Weise eine Vielzahl von Formen und chemischen Zusammensetzungen derartiger Bauelemente zielbewußt zu entwickeln gestattet. Hierbei ergibt sich, daß die Zahl der verschiedenen, technisch verwertbaren Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Bauelemente, insbesondere hinsichtlich der Form und der Zusammensetzung außerordentlich groß ist, so daß dem Anwender ein breites Spektrum von Bauelementen zur Verfügung gestellt werden kann. Insbesondere wird durch die erfindungsgemäße technische Regel eine Vielzahl von Wegen aufgezeigt, wie nicht nur die bisher genannten Gläser, sondern darüber hinaus eine Vielzahl weiterer, leicht ermittelbarer Festkörper für den Glasbauelementen ähnliche, steuerbare Bauelemente zu verwenden sind. Insbesondere bei integrierter Technik kann auch das Herstellungsverfahren für diese Bauelemente, z.B. dazu vorgesehene Aufdampf-Verfahrensschritte, dem Herstellungsverfahren der übrigen Bestandteile zur integrierten Schaltung angepaßt werden. Es handelt sich hier also um ein Festkörperbauelement, dessen Fe- ikörper im allgemeinen wie ein Isolator sehr hochohmig ist.

Die Erfindung gehi aus von einem elektronischen Festkörperbauelement mit einem wahlweise und dauerhaft durch Gleichspannung der einen Polarität von einem hochohmigen in einen niederohmigen und durch Gleichspannung der anderen Polarität vom niederohmigen in den hochohmigen Zustand steuerbaren Festkörper zwischen einer ersten und einer zweiten Elektrode, bei dem der Festkörper mit einer dritten Elektrode versehen ist und bei dem mindestens zwei Elektroden aus verschiedenen Materialien bestehen. Dieses Festkörperbauelement ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektrode im Festkörper zwischen der ersten und zweiten Elektrode angebracht ist, daß mindestens eine dieser drei Elektroden zumindest an ihrer den Festkörper berührenden Oberfläche einen solchen Stoff enthält, dessen Atome bzw. Atomgruppen als Ionen im Festkörper geleitet werden können, und daß mindestens eine dieser drei Elektroden zumindest an ihrer den Festkörper berührenden Oberfläche nur aus einem Stoff bzw. nur aus solchen Stoffen besteht, dessen/deren Atome bzw. Atomgruppen nicht als Ionen im Festkörper geleitet werden können.

Am Rande sei hier erwähnt, daß in der deutschen Auslegeschrift 1 250 571, Γ i g. 1G und 2 D und in der zugehörigen Beschreibung dielektrische Trioden bzw. Tetroden angegeben sind, die im Dielektrikum zwischen zwei flächenhaften Elektroden eine oder mehrere gitterfönnige Steuerelektroden aufweisen.

Die technische Lehre der Erfindung ist also an Hand der oben angedeuteten und näher erläuterten neu^n Erkenntnis über die Ursache der Steuerbarkeit der Leitfähigkeit solcher Festkörper, übeT das notwendige Material für den Festkörper und über die Eigenschaften von mindestens zwei Elektroden abgeleitet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Fig. 1 bis 6 näher erläutert. Dabei zeigt

Fi g. 1 ein bekanntes Glasbauelement mit nur zwei Elektroden,

Fig. 2 und 2a ein drei Elektroden enthaltendes Festkörperbauelement,

Fig. 3, 4 und 5 verschiedene Weiterbildungen des

S in Fig. 2 dargestellten Festkörperbauelements, bei denen mehrere dritte Elektroden angebracht sind und F i g. 6 eine Weiterbildung, bei der die zweite Elektrode in mehrere, innerhalb des Bauelementes galvanisch voneinander getrennte Sektoren aufgeteilt ist, wobei jeweils jedem Sektor individuell eine eigene dritte Elektrode zugeordnet ist.

Bei dem in Fig. I gezeigten bekannten Glasbauelement ist 1 eine - wie noch erläutert werden wird - Ionen liefernde Elektrode, 2 die andere Elektrode, 4 der durch Glas gebildete Festkörper und 5 ein Träger.

Die Erfindung geht von der für dieses in Fig. 1 gezeigte Glasbauelement neuen Erkenntnis aus, daß bei die zwei Elektroden 1 und 2 aufweisenden Fest körpern 4 die Steuerbarkeit der Leitfähigkeit durch Ionen hervorgerufen wird, welche mit Hilfe einer elektrischen, an die Elektroden 1 und 2 gelegten Spannung aus der einen der beiden Elektroden, z. B. 1, herausgelöst werden. Die aus der einen Elektrode 1

^a5 herausgelösten Ionen werden im Festkörper 4 geleitet und dort teilweise in neutralisierter Form gespeichert, wodurch sie die Leitfähigkeit des Glases hervorrufen. Ein Teil der geleiteten Ionen erreicht die Oberfläche der anderen Elektrode 2, wo sie im allgemeinen neu tralisiert und gespeichert werden.

Die Ionen des in Fig. 1 gezeigten Giasbauelcmcn tes werden also im Festkörper 4 längs der elektrischen Feldlinien in Richtung zur anderen Elektrode 2 geleitet. Hierzu wird das elektrische Feld im Festkörper, falls die herausgelösten Ionen positiv sind, durch Anlegen eines negativen Potentials an die eine, Ionen liefernde Elektrode 1 und eine demgegenüber positiven Potentials an die andere Elektrode 2 erzeugt. Ein elektrisches Feld umgekehrter Polarität ist jedoch an zulegen, falls die herausgelösten Ionen negativ sind. Hierbei können Ionen jeweils ionisierte Atome oder ionisierte Atomgruppen, z. B. Radikale sein. Die herausgelösten Ionen bewirken also durch ihre Speicherung im Festkörper 4 bzw. an der Oberfläche der an- deren Elektrode 2, daß der Festkörper 4 nunmehr zum Leiter geworden ist. Die eine Elektrode 1, die aus dem gleichen Stoff bzw. gleichen chemischen Elementen wie die herausgelösten Ionen besteht oder die gleichen Atomgruppen wie diese Ionen enthält, wird

so an ihrer Oberfläche während der Herauslösung dei Ionen nach und nach abgebaut, indem die herausgelö sten ionisierten Atome bzw. Atomgruppen dieser ei nen Elektrode als Ionen durch den Festkörper 4 ii Richtung zur zweiten Elektrode 2 geleitet werden.

Bei den bekannten, in Fig. 1 gezeigten Glasbau elementen besteht die Elektrode 2 a*is einem änderet Stoff als die Elektrode 1, nämlich gemäß der neuei Erkenntnis aus einem Stoff, dessen Atome bzw Atomgruppen nicht als Ionen im Glas 4 geleitet wei den können - jedenfalls nicht unter normalen Be triebsbedingungen, insbesondere hinsichtlich de elektrischen Feldstärken und der Temperatur ii Festkörper. Deswegen wird bei einer Polung der elel irischen Spannung, welche umgekehrt wie di

6s wahrend der Herauslösung der Ionen aus der eine Elektrode 1 angelegte Spannung gepolt ist, das Glas wieder vom niederohmigen ic den hochohmigen Zi stand gesteuert: Dadurch, daß die an die beiden Blei

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troden 1, 2 gelegte Spannung umgepolt ist, wandern nämlich die an der anderen Elektrode 2 angekommenen, herausgelösten Ionen, d. h. die vorher an der einen Elektrode 1 zu der anderen Elektrode 2 geleiteten und dort bereits neutralisierten Atome bzw. Atomgruppen, als Ionen wieder zurück zur einen Elektrode 1 und .'ußerdem wandern die im Festkörper 4 gespeicherten Ionen ebenfalls zurück zur Elektrode 1. Falls also die Elektrode 2 aus einem Stoff besteht, dessen Atome bzw. Atomgruppen nicht als Ionen im Festkörper gespeichert werden können, jedenfalls nicht unter normalen Betriebsbedingungen, dann können aus der Elektrode 2 keine leitbaren Ionen herausgelöst werden. Nur insbesondere bei sehr hohen Temperaturen ändern solche Festkörper ihre normalen Eigenschaften, weswegen dann diese Festkörper häufig dann auch noch weitere Arten von Ionen leiten können als bei tiefer Temperatur, vgl. z. B. das Lehrbuch Pohl, Einf. i. d. Elektrizitätslehre, 1944, § 112.

Einige Zeit nach der Umpolung der Spannung sind daher sämtliche ursprünglich aus der Elektrode 1 herausgelösten Ionen zur Elektrode 1 wieder zurückgekehrt und der Festkörper 4 ist dann - und zwar erst dann! - mangels herausgelöster Ionen wieder ein hochohmiger Isolator, da die andere Elektrode 2 keine leitbaren Ionen liefert. Solange aber noch herausgelöste Ionen gespeichert sind, ist der Festkörper 4 bzw. das Bauelement noch im niederohmigen Zustanj.

Bisher wurden Festkörper 4 betrachtet, welche sozusagen bestimmte Kanäle aufweisen, durch die die aus der einen Elektrode 1 herausgelösten Ionen unter dem Einfluß der elektrischen Spannung wandern können. Bei den bisher betrachteten Festkörpern 4 war also der den herausgelösten Ionen entsprechende chemische Stoff kein Bestandteil des Festkörpers 4. Falls die herausgelösten Ionen jedoch einem Stoff entsprechen, der bereits ein Bestandteil des Festkörpers 4 ist, so kann die Leitfähigkeit und die Steuerbarkeit der Leitfähigkeit des Festkörpers 4 zwar auch völlig identisch nach der oben angegebenen Erklärung erfolgen, indem nur die herausgelösten Ionen im Festkörper 4 geleitet werden. Darüber hinaus ist jedoch bei Festkörpern, welche als Bestandteil einen Stoff aufweisen, der identisch mit dem den herausgelösten Ionen entsprechenden chemischen Stoff ist, möglich, daß der Festkörper 4 bereits eigene Atome bzw. Atomgruppen dieses Stoffes in Form einer Ionenleitung zu leiten vermag. In diesem Falle werden also unter dem Einfluß der elektrischen Spannung die im Festkörper 4 bereits vorhandenen, aus ihm selbst stammenden Ionen geleitet, wobei an der Oberfläche der einen Elektrode 1 die an sich aus dem Festkörper 4 stammenden, von dieser Oberfläche weg in Richtung zur anderen Elektrode 2 geleiteten Ionen durch Ionen ersetzt werden, die aus der einen Elektrode 1 herausgelöst werden. Dieser Typ von Ionenleitung in Festkörpern ist schon seit langem bekannt; so ist z. B. die Möglichkeit, Natriumionen durch ein natriumhaltiges Glas unter dem Einfluß einer elektrischen Spannung zu leiten, wobei die erste Elektrode Natrium enthält, be-eits durch die Abbildung 362 des genannten Lehrbuches Pohl und durch die dort angegebenen Erläuterungen bekannt; bei der dort verwendeten Glühlampe, die in die Natrium enthaltende Elektrode getaucht ist, ist jedoch die Steuerbarkeit der Leitfähigkeit des Glühlampenglases vom hochohmigen in den niederohmi gen Zustand und umgekehrt weder beschrieben noch ausgenutzt. Eine ähnliche Leitfähigkeit und Steuerbarkeit der Leitfähigkeit ist übrigens sogar dann möglich, falls die im Festkörper 4 geleiteten, bereits ursprünglichen Bestandteile des Festkörpers darstellenden Ionen aus der einen Elektrode 1 durch Ionen ersetzt werden, welche zwar aus dieser einen Elektrode 1 stammen, welche aber einem anderen chemischen Stoff entsprechen als jenem Stoff, dessen Ionen als ursprünglich aus dem Festkörper 4 stammende Bestandteile zur anderen Elektrode 2 geleitet werden. Die im Festkörper 4 geleiteten, aus ihm selbst stammenden Ionen werden also an der einen Elektrode 1 durch aus dieser Elektrode herausgelöste Ionen ersetzt, die hier einem anderen Stoff entsprechen als die aus dem Festkörper 4 stammenden Ionen.

Inwieweit der eine oder der andere Typ von Ionenleitung im Festkörper 4 auftritt, hängt demnach also vorwiegend von der chemischen Zusammensetzung

»o des Festkörpers 4 und seiner Elektroden 1 und 2 ab, und die Steuerbarkeit ist gemäß der neuen Erkenntnis bei all den beschriebenen Typen von Ionenleitung in ionenleitfähigen Festkörpern bei entsprechender Wahl der Elektrodenstoffe grundsätzlich stets gege-

»5 ben, falls die eine Elektrode 1 einen Stoff enthält, dessen Atome bzw. Atomgruppen als Ionen im Festkörper 4 geleitet werden können, und die andere Elektrode 2 keinen solchen Stoff enthält.

Die angegebene neue Erklärung für die Leitfähigkeit und für die Steuerbarkeit der Leitfähigkeit der bekannten Glasbauelemente entspricht völlig den in der bereits zitierten Druckschrift »Tronc« angegebenen Versuchsergebnissen und auch eigenen Versuchsergebnissen, wodurch solche nunmehr entsprechend verstehbar sind. Gemäß der neuen Erklärung für die Steuerbarkeit der Leitfähigkeit von Festkörpern hat also die Temperatur für die Erzeugung der im Festkörper 4 zu leitenden Ionen nicht den früher vermuteten entscheidenden Einfluß, sondern weitaus mehr einerseits die chemische Zusammensetzung der Elektroden und andererseits die Eigenschaft des Festkörpers, nur bestimmte Ionen leiten zu können, wobei leitbare Ionen aus dem Material nur einer der beiden Elektroden stammen bzw. aus dem Material nur einer der beiden Elektroden ersetzt werden. Bei den erfindungsgemäßen Festkörperbauelementen spielt es keine Rolle, welche der genannten drei Typen von Ionenleitungen im Festkörper auftreten.

Das in F i g. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung weist drei Elektroden 1, 2, 3 auf. Falls die erste Elektrode 1 einen Stoff enthält, dessen Atome bzw. Atomgruppen als tonen im Festkörper 4 geleitel werden können, kann also dieses Bauelement durch Anlegen einer entsprechenden Gleichspannung zwi-

SS sehen dieser ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 2 dauerhaft vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand und umgekehrt gesteuert werden.

Da die dritte Elektrode 3 zwischen der ersten unc zweiten Elektrode 1 und 2 angebracht ist, kann dei Zustand des Festkörpers 4 insbesondere durch eine Wechselspannung geprüft werden (»Lesen«), welche zwischen der ersten und zweiten Elektrode angeleg wird. Durch Verwendung einer Wechselspannung fib die Prüfung des Leitfähigkeitszustandes des Festkör pers wird nämlich vorteilhafterweise verhinderbar daß die im Festkörper gespeicherten Ionen bereit; durch diese Prüfung dem Festkörper entzogen wer den, wodurch ein zerstörendes Lesen stattfinde]

würde.

Es findet slso bei der Prüfung mit Wechselspannung '.der ein nicht zerstörendes Lesen der im Bauelement gespeicherten Information statt, wie später noch genauer erläutert wird. Es ist aber auch Gleichspannung an der Elektrode 2 zum Lesen verwendbar, wie noch erläutert wird. Das in Fi g. 2 gezeigte, drei Elektroden enthaltende Bauelement ist auf einem Träger 5, z. B. auf einem aus Glas bestehenden Träger 5, angebracht. In dem Ionenleitung aufweisenden Festkörper 4 ist die dritte Elektrode 3 zwischen der ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 2 angebracht. Bei dem in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die dritte Elektrode 3 gitterförmig ausgebildet, so daß aus der ersten Elektrode 1 herausgelöste Ionen durch die ·5 Zwischenräume der gitterförmigen dritten Elektrode 3 bis zur zweiten Elektrode 2 geleitet werden können. Zur Erzeugung der im Festkörper 4 zu leitenden Ioner¹ bzw. zur Steuerbarkeit des Festkörpers 4 in den niederohmigen, also leitenden Zustand, ^ao enthält hier die erste Elektrode 1 einen solchen Stoff, dessen Atome als Ionen im Isolator geleitet werden können. Zur Ermöglichung der Steuerung des Festkörpers 4 in den hochohmigen Zustand besteht mindestens eine der gezeigten drei Elektroden, z. B. die ^a5 Elektroden 2 und 3, nur aus einem solchen Stoff bzw. nur aus solchen Stoffen, dessen/deren Atome nicht als Ionen im Festkörper 4 geleitet werden können. Wenn also z. B. der Festkörper 4 aus Boratglas besteht, so kann die erste Elektrode aus Silber bestehen 3» und die zweite und driue Eiekirodc aus Tantal.

Das in F i g. 2 gezeigte elektronische Bauelement ist wahlweise und dauerhaft vom hochohmigen in den niederuhmigen Zustand und zurück vom niederohmigen in den hochohmigen Zustand steuerbar, indem sein Festkörper 4 vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand und zurück vom niederohmigen in den hochohmigen Zustand steuerbar ist. Zur Steuerung vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand wird dabei z. B. an die Klemmen 1' und 2' eine Spannung solcher Polarität gelegt, welche Atome bzw. Atomgruppen aus der Elektrode 1 herauslöst und zur Elektrode 2 leitet. Die bei der Elektrode 2 angelangten herausgelösten Ionen werden dort im allgemeinen zumindest teilweise neutralisiert, d.h. an der den Festkörper 4 berührenden Oberfläche der zweiten Elektrode 2 bildet sich eine dünne Schicht aus jenem Stoff, welcher den herausgelösten Ionen entspricht. Außerdem wird innerhalb des Festkörpers 4 eine Wolke freier bzw. entsprechender neutralisierter Ionen gespeichert, welche zwar aus der ersten Elektrode 1 herausgelöst sind, aber noch nicht die .-weite Elektrode 2 erreicht haben.

Zur Steuerung dieses Bauelementes bzw. dessen Festkörpers 4 vom niederohmigen in den hochohmi- SS gen Zustand wird insbesondere an die Anschlüsse 1', 2' eine Spannung umgekehrter Polarität gelegt, wodurch die im Festkörper 4 gespeicherten Ionen zur ersten Elektrode 1 zurückwandern. Außerdem werden die an der zweiten Elektrode 2 angelangten und dort 6» eventuell neutralisierten herausgelösten Ionen ebenfalls zur ersten Elektrode zurückgeleitet. Da die zweite Elektrode 2 ihrerseits jedoch aus einem Stoff besteht, dessen Atome nicht als Ionen im Festkörper 4 geleitet werden können, wird nach einem bestimmten Zeitpunkt wieder der hochohmige Zustand des Bauelementes bzw. des Festkörpers 4 erreicht, in dem nämlich sämtliche aus der ersten Elektrode ursprünglich herausgelösten Ionen zumindest weitgehend wieder zur ersten Elektrode zurückgekehrt sind. Dann befinden sich nämlich innerhalb des Festkörpers 4 und an der Trennfläche zwischen dem Festkörper 4 und der zweiten Elektrode 2 praktisch keine zur ersten Elektrode ?. zurückleitbare Ionen mehr und dieses Fehlen solcher Ionen bewirkt die Hochohmigkeit des Zustandes des Bauelementes bzw. des Festkörper? 4.

An der dritten Elektrode 3 kann nun mit Hilfe eines Abfrageimpulses geprüft werden, ob sich der Festkörper bzw. das Bauelement im hochohmigen oder im niederohmigen Zustand befindet. Hierzu ist z. B. zwischen den Anschlüssen 1', 3' ein Abfragesignal, z. B. in Form einer Wechselspannung anzulegen. Falls sich der Festkörper im leitenden Zustand befindet, fließt durch die Anschlüsse 1', 3' ein entsprechend hoher Wechselstrom, wohingegen dann, wenn der Festkörper 4 sich im hochohmigen Zustand befindet, trotz des Abfragesignals praktisch kein Wechselstrom durch die Anschlußklemmen 1', 3' fließt. Dadurch, daß eine Wechselspannung als Abfrageimpuls gewählt wird, wird während des Abfragens, wie bereits ober erwähnt, der Zustand des Festkörpers nicht beeinflußt, weil durch die angelegte Wechselspannung, zumindest solange die Frequenz der Wechselspannung nicht zu klein und die Amplitude der Wechselspannung nicht viel zu groß gewählt wird, der zwischen der ersten Elektrode 1 und der dritten Elektrode 3 liegende Abschnitt des Festkörpers 4 weder vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand gesteuert noch zurück VOiT! niederohrrsiger. in den hochohmigen Zustand gesteuert wird. Die Periode der Wechselspannung soll insbesondere sehr viel kleiner gewählt werden als die Ionenlaufzeit zwischen den Elektroden beträgt.

Falls hingegen als Abfragesignal zwischen die Anschlußklemmen 1', 3' ein Gleichspannungsimpuls gewählt wird, so kann zumindest dann, falls der Abfrageimpuls ausreichend lange andauert bzw. eine entsprechend hohe Amplitude aufweist, der Abschnitt des Festkörpers 4, welcher zwischen den mit dem Abfrageimpuls beaufschlagten Elektroden l'egt, seinen Zustand unter dem Einfluß des Abfragtsignals ändern.

Das erfindungsgemäße Bauelement kann insbesondere als Speicher dienen, wobei der Wechsel zwischen Hochohmigkeit und Niederohmigkeit des Zustandes des Festkörpers 4 der Einspeicherung eines Informationssignales entspricht. Da durch dieses Einspeichern das Bauelement dauerhaft in einen entsprechenden Zusand gesteuert wird, kann dieser Speicher vorteilhafterweise Ober sehr große Zeiträume das Informationssignal speichern, ohne hierzu Energie zu verbrauchen. Bei der Abfrage dieses Speichers mit Hilfe einer Wechselspannung kann ein nichtzerstörendes Lesen erreicht werden, wohingegen bei der Abfrage mit Hilfe eines Gleichspannungsimpulses auch ein zerstörendes Lesen erreicht werden kann. Diese Möglichkeit, sowohl zerstörend ab auch nichtzerstörend lesen zu können, ist ein weiterer Vorteil dieses Bauelementes. Dadurch, daß zwischen die äußeren Elektroden, also zwischen die erste Elektrode 1 und zweite Elektrode 2, eine den Festkörper 4 in den hochohmigen Zustand steuernde Spannung gelegt wird, kann auch erreicht werden, daß sämtliche für die betrachteten Vorgänge wesentlichen Abschnitte des Festkörpers 4 in den hochohmigen Zustand übergehen, wohingegen beim zerstörenden Auslesen durch Anlegen einer Spannung zwischen der dritten

Elektrode 3 und nur einer der beiden Außenelektroden 1 bzw. 2 im allgemeinen nur erreicht wird, daß nur ein Teil des Festkörpers 4 in den hochohmigen Zustand übergeht.

Wie hei nahezu allen Speichern ist es dem Anwender freigestellt, ob er dem hochohmigen oder dem niederohmigen Zustand des Festkörpers 4 bzw. des Bauelementes jeweils dem Vorhandensein eines gespeicherten Informationssignals zuordnen will.

Dadurch, daß nur die erste Elektrode 1 einen Stoff enthält, dessen Atome als Ionen im Festkörper 4 geleitet werden können, wird also vorteiliiafterweise die oben angegebene Betriebsweise dieses Bauelementes ermöglicht. Dadurch, daß auch die zweite Elektrode 2 einen Stoff enthält, dessen Atome als Ionen im Festkorper 4 geleitet werden können, kann erreicht werden, daß eine Steuerung sämtlicher Abschnitte des Festkörpers 4 in den hochohmigen Zustand dadurch erreichbar ist, daß zwischen die dritte Elektrode 3 und die beiden äußeren Elektroden 1 und 2 eine solche Spannung angelegt wird, welche die herausgelösten Ionen von der dritten Elektrode 3 weg, zur ersten Elektrode 1 und zur zweiten Elektrode 2 hin ziirückleitet. Eine Steuerung des gesamten Festkörpers 4 in den niederohmigen Zustand ist bei dieser Ausgestaltung nicht nur dadurch möglich, daß zwischen die erste und zweite Elektrode 1, 2 eine Spannung beliebiger Polarität angelegt wird, welche die Atome der einen der beiden Elektroden 1 oder 2 als Ionen herauslöst und zur anderen Elektrode leitet. Diese Steuerung des Festkörpers 4 in den niederohmigen Zustand ist auch dadurch möglich, daß zwischen die dritte Elektrode 3 und beide äußeren Elektroden 1 und 2 eine solche Spannung gelegt wird, welche Atome beider äußeren Elektroden 1 und 2 als Ionen herauslöst und in Richtung zur dritten Elektrode 3 leitet. Diese Ausgestaltung ist also in besonders vielseitiger Weise vom einen Zustand in den anderen steuerbar.

Dadurch, daß die dritte Elektrode 3 einen Stofi enthält, dessen Atome als Ionen im Festkörper 4 geleitet werden können, sind wiederum abweichende Betriebsweiren erreichbar. Falls nämlich von den betrachteten drei Elektroden nur diese dritte Elektrode 3 einen Stoff enthält, dessen Atome als Ionen im Festkörper geleitet werden können, kann eine Steuerung sämtlicher Abschnitte des Festkörpers 4 in den hochohmigen Zustand nur dadurch erreicht werden, daß eine Spannung zwischen diese dritte Elektrode 3 und den beiden äußeren Elektroden 1 und 2 gelegt wird, welche sämtliche herausgelösten Ionen zur dritten Elektrode 3 zurückleitet. Eine Gleichspannung, welche an die äußeren Elektroden des hochohmigen Bauelementes gelegt wird, kann hier nun nicht bewirken, daß alle Abschnitte des Festkörpers 4 in den niederohmigen Zustand gesteuert werden. Die Steuerung aller Abschnitte des Festkörpers 4 in den niederohmigen Zustand kann hier durch eine zwischen die dritte Elektrode 3 und die beiden äußeren Elektroden 1 und 2 gelegte Spannung entsprechender Polarität erreicht werden. Diese Betriebsweise ist also dann gegeben, falls weder die erste noch die zweite Elektrode 1, 2 einen Stoff enthält, dessen Atome als Ionen im Festkörper geleitet werden können. Auf die Betriebsweise eines Bauelementes, bei dem neben der dritten Elektrode 3 auch eine der beiden äußeren Elektroden 1 bzw. 2 aus einem Stoff besteht, dessen Atome als Ionen im Isolator 4 geleitet werden können, wurde bereits oben eingegangen.

Es muß also mindestens eine dieser drei Elektroden 1, 2, 3 nur aus einem solchen Stoff bzw. nur aus solchen Stoffen bestehen, dessen/deren Atome nicht als Ionen im Festkörper geleitet werden können. Andernfalls ware nämlich zv,ar eine Steuerung des Festkörpers bzw. Bauelementes vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand zwar einmal möglich, aber eine Steuerung zurück in den hochohmigen Zustand wäre nicht mehr möglich, falls sämtliche Elektroden des Bauelementes an ihrer den Fertkörper berührenden Oberfläche einen Stoff enthalten, dessen Atome als Ionen im Festkörper geleitet werden können.

Das Abfragesignal kann bei sämtlichen vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen entweder zwi-

'5 sehen die beiden äußeren Elektroden 1, 2 oder zwischen der dritten Elektrode 3 und einer der beiden äußeren Elektroden 1 bzw. 2 oder zwischen der dritten Elektrode 3 u-.d den beiden äußeren Elektroden 1 und 2 gemeinsam gelegt werden, wodurch die entsprechenden zerstörenden bzw. nichtzerstörenden Lesevorgänge erreicht werden, die oben angegeben sind. Bauelemente können also vorteilhafterweise nach verschiedenen Verfahren abgefragt werden, weswegen die Bauelemente den im jeweiligen An wendnngsfall vorliegenden Wünschen entsprechend gewählt weiden können.

Für den Festkörper 4 und für die Elektroden 1, 2 und 3 kommen eine Vielzahl verschiedener Stoffe, also für den Festkörper nicht nur bestimmte Gläser, in Betracht, welche sich für die Herstellung des Bauelementes eignen. Diese Vielfalt der verwendbaren Stoffe erweitert den Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Bauelementes und seiner verschiedenen Ausgestaltungen ebenfalls erheblich. Darüber hinaus ist weiterhin eine Anpassung des Bauelementes an vielfältige Anwendungszwecke durch konstruktive Maßnahmen erreichbar.

Die dritte Elektrode 3 kann in vierfacher Weise ausgebildet sein. So kann dadurch, daß die dritte Elektrode gitterförmig ausgebildet ist, wie z.B. in Fi g. 2 gezeigt ist, erreicht werden, daß die herausgelösten Ionen auch durch die Löcher des Gitters der dritten Elektrode 3 hindurchtreten. Insbesondere falls nur die erste Elektrode 1 aus einem Stoff besteht, des sen Atome als Ionen im Isolator geleitet werden kön nen, können die dort herausgelösten Ionen gleich durch die Löcher des Gitters der dritten Elektrode 3 hindurchtreten und die Steuerung des gesamten Festkörpers 4 in den hochohmigen Zustand bzw. in den niederohmigen Zustand auf einfache, übersichtliche Weise ermöglichen.

Das Gitter kann dabei jeweils verschiedene Formen aufweisen, z. B. eine kreisförmige Form oder spiralförmige Form oder auch eine mäanderförmige Form, wodurch die wirksame Oberfläche der dritten Elektrode außerordentlich groß gemacht werden kann, selbst, wenn die Fläche der Löcher des Gitters der dritten Elektrode 3 groß gegen die metallische Oberfläche der dritten Elektrode 3 gewählt wird.

Dadurch, daß die dritte Elektrode 3 durch sich kreuzende Leiter gebildet ist, können insbesondere gegenüber der mäanderförmigen oder spiralförmigen Ausgestaltung der dritten Elektrode 3 bessere Hochfrequenzeigenschaften erreicht werden, da die dritte Elektrode 3 dann eine geringere Eigeninduktivität aufweist.

Eine weitere Vielfalt von konstruktiven Maßnahmen zur Anpassung ist hinsichtlich der gewählten Ab-

stände möglich, wobei jeweils besondere Vorteile erreichbar sind: So kann nqmlich z. B. dadur -h, daß die erste und zweite Elektrode weitgehend gleichen Abstand voneinander aufweisen und daß dieser Abstand sehr klein gegen die Ausdehnung der ersten und zweiten Elektrode ist, vgl. Fig. ~>. erreicht werden, daß die Steuerung vom einen in c anderen Zustand trotz Anwendung geringer Spannungen bzw. geringer Ströme sehr rasch erfolgt. Darüber hinaus wird der absolute Wert der erreichbaren Widerstände im niederohmigen Zustand bei dieser Ausges'altung besonders klein, wodurch auch entsprechend m'ederohmige Schaltungen an die Anschlüsse Γ bzw. T bzw. 3' angeschlossen werden können. Insbesondere kann hierzu das Bauelement auf einem Träger 5 in Aufdampftechnik erzeugt werden, wobei die Dicke des Festkörpers 4z. B. den tausendsten Teil eines Millimeters beträgt, wohingegen die Oberfläche der Elektroden 1, 2und 3 z. B. jeweils etwa 1 mirr oder weniger beträgt. Je nachdem, ob die dritte Elektrode 3 dabei weitgehend einen konstanten Abstand zur ersten Elektrode 1 aufweist oder ob sie längs ihrer wirksamen Oberfläche verschiedene Abstände zur ersten Elektrode 1 aufweist, können verschiedene, für sich vorteilhafte Wirkungen erzielt werden: Bei einer Ausgestaltung, bei der nur die erste Elektrode 1, aber nicht die zweite und dritte Elektrode 2, 3 einen Stoff enthält, dessen Atome als Ionen im Festkörper 4 geleitet werden können, treten nämlich die aus der ersten Elektro ie herausgelösten Ionen beim Einschreiben mittels einer Gleichspannung zvvischen den Elektroden 1, 2 weitgehend gleichmäßig stark und gleichmäßig schnell aus der ersten Elektrode 1 heraus. Die Umsteuerung vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand erfolgt also nach und nach, indem zunächst der Festkörper 4 nur längs der Oberfläche der ersten Elektrode 1 in den niederohmigen Zustand gesteuert ist und diese in den niederohmigen Zustand gesteuerte Schicht des Isolators 4 nach und nach immer dicker wird, je länger ein einschreibendes Signal zwischen den Anschlüssen 1', 2' liegt. Wenn das Einschreiben des Signals an den Anschlüssen 1', 2' nur kurzzeitig andauert, so wird nicht der gesamte Festkörper 4, sondern nur eine mehr oder weniger dicke Schicht des Festkörpers 4 in der Nähe der Oberfläche der ersten Elektrode 1 in den niederohmigen Zustand gesteuert. Die Dicke der in den niederohmigen Zustand gesteuerten Schicht des Festkörpers 4 ist proportional der Dauer bzw. Amplitude des an die Anschlüsse 1', T gelegten Impulses.

Dadurch, daß die dritte Elektrode 3 längs ihrer wirksamen Oberfläche verschiedene Abstände zur ersten Elektrode 1 aufweist, daß also z. B. der in Fi g. gezeigte Abstand dl kleiner als dl ist, wird je nach Dicke der in den niederohmigen Zustand gesteuerten Schicht ein mehr oder weniger großer Teil der dritten Elektrode innerhalb der niederohmigen Schicht liegen, wohingegen der übrige Teil der dritten Elektrode noch außerhalb der niederohmigen Schicht liegt. Beim Abfragen mit Hilfe eines Abfragesignals zwischen den Anschlüssen Γ, 3', insbesondere beim Abfragen mit Hilfe einer Wechselspannung entsprechend geringer Amplitude, fließt also durch den Anschluß 3' ein Abfragestrom von solcher Stärke, die der Dicke der innerhalb der niederohmigen Schicht liegenden Oberfläche der dritten Elektrode 3 entspricht. Diese zuletzt beschriebene Ausgestaltung eignet sich also insbesondere als Analogwertspreicher, wobei der Analogwert der Amplitude bzw. der Dauer des an die Anschlüsse 1'. 2' gelegten Einschreibeimpulses jeweils der Amplitude des durch den Anschluß 3' fließenden anschließenden Abfrag ^stromes entspricht. Diese Ausgestaltung eignet sich also nicht nur zur Speicherung digitaler Signale, sondern auch zur Speicherung analoger Signale, wodurch bei dieser Ausgestaltung Effekte erzielt werden, welche mit vergleichbarem Aufwand praktisch bei keinem vergleichbaren, bei normalen Temperaturen benutzbaren Speicher, der während der Dauer der Speicherung keine Energie verbraucht, bisher möglich ist.

Wenn hingegen die dritte Elektrode 3 einen weitgehend konstanten Abstand zur ersten Elektrode 1 >5 aufweist, wenn also dl — dl ist, so eignet sich diese Ausgestaltung zur Speicherung insbesondere digitaler Signale. Die Herstellung der zuletzt genannten Ausgestaltung ist dabei im allgemeinen mit weniger Aufwand möglich als bei einer Ausgestaltung. l~ei der die dritte Elektrode 3 längs ihrer wirksamen Oberfläche verschiedene Abstände zur ersten Elektrode 1 aufweist. Falls die Abstände nämlich ungleich sind, ist bei durch Aufdampfung hergestellten Bauelementen der Abschnitt des zwischen der ersten und dritten ^a5 Elektrode liegenden Festkörpers 4 durch Steuerung der Intensität der Bedampfung oder durch Steuerung der Dauer der Bedampfung insbesondere abhängig von der Lage längs der Oberfläche der ersten Elektrode 1 verschieden dick zu machen, was mitunter eine spürbare Verteuerung des Bauelementes mit sich bringt.

Der Abstand dl, d2 der dritten Elektrode 3 von der ersten Elektrode 1 kann dabei wesentlich kleiner als der Abstand d3 der dritten Elektrode 3 von der zweiten Elektrode 2 gewählt werden. Insbesondere dann, wenn in diesem Falle die erste Elektrode 1 aus einem Stoff besteht, dessen Atome als Ionen im Festkörper geleitet werden können und wenn die Dicke der in den niederohmigen Zustand gesteuerten Schicht nur ungefähr gleich groß wie der Abstand der dritten Elektrode 3 von der ersten Elektrode 1 ist, kann nämlich eine galvanische Entkopplung des über die Anschlüsse Γ, Τ einschreibenden Stromkreises von dem über die Anschlüsse 1', 3' lesenden Stromkreis zumindest weitgehend erreicht werden: Beim Einschreiben wird nämlich im wesentlichen nur der zwischen der ersten Elektrode und dritten Elektrode 1, 3 liegende Abschnitt des Festkörpers 4 niederohmig, während der zwischen der dritten Elektrode und zweiten Elektrode 3, 2 liegende Abschnitt des Festkörpers 4 nach dem Einschreiben im wesentlichen hochotimig bleibt. Das an die Anschlüsse 1', 3' gelegte Abfragesignal kann also praktisch kein Fließen eines Stromes über den Anschluß 2' hervorrufen, sondern nur über den Anschluß 3', wodurch hier die genannte weitgehende galvanische Entkopplung erreicht ist. Eine solche galvanische Entkopplung ist grundsätzlich natürlich selbst dann möglich, wenn der Abstand der dritten Elektrode 3 von der ersten Elektrode 1 sogar δο größer ist als der Abstand der dritten Elektrode 3 von der zweiten Elektrode 2. Dadurch, daß aber der Abstand der dritten Elektrode von der ersten Elektrode wesentlich kleiner als der Abstand von der dritter Elektrode zur zweiten Elektro Je gemacht wird, ist jedoch die Sicherheit, daß wirklich eine galvanisch* Entkopplung gegeben ist, selbst dann noch ziemlicl hoch, wenn die einschreibenden Impulse hinsichtlicl Dauer und Amplitude nicht immer gleich sind, Di<

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vorstehenden Verhältnisse sind insbesondere dann im ausgeprägten Maße gegeben, falls nur die erste Elektrode einen Stoff enthält, dessen Atome als Ionen im Festkörper geleitet werden können. Jedoch können auch andere Elektroden einen solchen Stoff enthalten, wobei dann die Betriebsweisen dieser Bauelemente hinsichtlich Einspeicherung und Abfragevorgang in entsprechender Weise zu modifizieren sind.

Eii.e konstruktive Variante im Aufbau des Bauelementes ist die planare, hier zwei Festkörperschichten 4 enthaltende Anordnung nach Fig. 2a. Da hier der Stromfluß weitgehend parallel zur Trennfläche der z. B. aufgedampften oder gestäubten Schichten 4 verläuft, ist diese Anordnung vorteilhaft, insbesondere hinsichMich der pin-holes-Gleichmäßigkeit der erzeugten Schichten 4 in Gebieten zwischen den Elektroden im Gegensatz zu der in Fig. 2 gezeigten Variante, bei der der Stromfluß senkrecht zur Unterlage verläuft. Ir" folgenden werden zwar nur die nichtplanaren, in Fig. 3 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiele besprochen, die jew eils aber auch vorteilhafterweise grundsätzlich in planarer Weise aufgebaut werden können.

Es können auch mehrere dritte Elektroden 3 innerhalb des Festkörpers 4 zwischen der ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 2 angebracht sein und daß die verschiedenen dritten Elektroden 3 miteinander innerhalb des Festkörpers 4 nicht galvanisch verbunden sind, vgl. Fig. 3. Bei dieser Ausgestaltung, die mehrere dritte Elektroden aufweist, gibt es verschiedene Ausgestaltungen mit jeweils besonderen Vorteilen.

So kann vorgesehen sein, daß zumindest bezüglich eines großen Teiles der wirksam η Oberfläche der dritten Elektroden 3 die Abstände zwischen den betreffenden dritten Elektroden 3 klein im Vergleich zum Abstand der ersten von der zweiten Elektrode sind. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, falls die Abfragesignale nicht, wie oben angegeben, zwischen einer dritten Elektrode und einer äußeren Elektrode, also zwischen einer dritten Elektrode und der Elektrode 1 bzw. 2 eingespeist werden. Wenn man nämlich bei dieser Ausgestaltung die Abfragesignale in Form von Gleichspannungen oder Wechselspannungen zwischen zwei verschiedene, innerhalb des Festkörpers eng benachbarte dritte Elektroden legt, so kann nämlich ein Abfragen des Bauelementes vorgenommen werden, welches nur wenig Einfluß auf den größten Teil des Festkörpers 4 aufweist. Im Festkörper 4 kann also bei dieser Ausgestaltung im großen und ganzen die Information weiterhin gespeichert bleiben, selbst wenn, bezogen auf die beiden mit dem Abfragesignal beaufschlagten dritten Elektroden, das Abfiagesignal einem zerstörenden Auslesesignal ähnlich ist, indem die zwischen diesen beiden dritten Elektroden liegenden Abschnitte des Festkörpers 4 beim Abfragen in den hochol.migen Zustand gesteuert werden, - wenn also zwischen diesen beiden dritten Elektroden in zerstörender Weise gelesen wird. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in F i g. 4 gezeigt, welches die dritten Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d mit den Anschlüssen 3Ό, 3'b, 3'c, 3'd aufweist.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die Abstände zwischen den wirksamen Oberflächen von dritten Elektroden nicht klein im Vergleich zum Abstand zwischen der ersten von der zweiten Elektrode sind. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 gezeigt. Hier sind die dritten Elektroden 3a, 3b und 3c mit den Anschlüssen 3a. 3'b, 3'c gezeigt. Der Abstand zwischen der ersten und zweiten Elektrode 1 und 2 ist außerdem, wie oben bereits angegeben, im allgemeinen außerordentlich viel kleiner als der Duichmesser der ersten oder zweiten Elektrode 1 bzw. 2. In F i g. 2 ist jedoch zur Verdeutlichung der Abstand zwischen der ersten und zweiten Elektrode 1 ur.d 2 sehr viel größer gezeichnet als er in Walirheit ist. Unter Berücksichtigung dieser zeichnerischen Verzer-

rung ist also aus Fig. 3 erkennbar, daß hiei die Abstände zwischen den wirksamen Oberflächen der dritten Elektrode 3a, 3b, 3c jeweils sogar außerordentlich groß im Vergleich zum Abstand zwischen der ersten von der zweiten Elektrode 1 und 2. Bei einem Folchen Ausführungsbeispiel können vorteilhafterweise über die Elektroden 1, 2 eingespeicherte Informationssignale durch mehrere voneinander völlig getrennte Abfragekreise zeitlich auch nacheinander abgefragt werden, indem jeder Abfragekieis jeweils mit einer eigenen dritten Elektrode 3a, 3b,... verbunden ist. In diesem Falle kann, selbst bei zerstörendem Lesen des Informationsinhaltes, jeder Abfragekreis, z.B. der dem Anschluß 3a' zugeordnete, unabhängig von den anderen Abfragekreisen den Inas formationsinhalt abfragen, also selbst, wenn in den anderen Abfragekreisen über die Anschlüsse 3b, 3c... bereits in zerstörender Weise abgefragt wurde. Die in den F i g. 3 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich vor allem dadurch, daß bei

dem in Fi g. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel die dritten Elektroden jeweils parallel zur ersten und zur zweiten Elektrode angebracht sind, und daß jede dritte Elektrode jeweils einen anderen Abstand dl' bzw. d3' von der ersten Elektrode 1 bzw. von der zweiten Elektrode 2 aufweist als die anderen dritten Elektroden. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weisen hingegen alle dritten Elektroden jeweils den gleichen Abstand von der ersten Elektrode 1 bzw. von der zweiten Elektrode 2 auf. Das in F i g. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel eignet sich ähnlich wie das in Fig. 2 gezeigte insbesondere auch zum Speichern und Lesen von Analogwerten. Das in F i g. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel eignet sich nämlich zum Speichern und Lesen von gequantelten Ana- logwerten, wobei 1 Quanteneinheit des gespeicherten Signals dem Abstand zweier verschiedener dritter Elektroden entspricht.

Bei dem in F i g. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel sind eDenf alls mehrere dritte Elektroden, bier nämlich zwei verschiedene dritte Elektroden 3a, 3b jeweils mit den Anschlüssen 3'a, 3'b gezeigt. F°i diesem Ausführungsbeispiel sind die dritten Elektroden eng ineinander verschachtelt und ihr Abstand untereinander kann sogar so klein gewählt werden, daß bei zerstö rendem Auslesen an der einen dritten Elektrode durch Auslesen an der anderen dritten Elektrode nicht mehr der ursprüngliche Informationsinhalt festgestellt werden kann, was für manche Anwendungsfälle vorteilhaft ist, insbesondere auch im Hinblick darauf, daß eine galvanische Entkopplung der beiden dritten Elektroden 3a, 3b im hochohmigen Zustand des Fest -körpers 4 sichergestellt ist.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel sind nicht nur mehrere dritte Elektroden mit den An- Schlüssen 3'a, 3'b, 3'c, 3'd, 3'e vorgesehen, sondern darüber hinaus ist hier noch vorgesehen, daß die zweite Elektrode 2 in mehrere, innerhalb des Bauelementes galvanisch voneinander getrennte Sektoren

la. Ib, lc, ld, le aufgeteilt ist. Durch die Aufteilung der zweiten Elektrode in mehrere Sektoren ist es möglich, mit Hilfe eines einzigen solchen Bauelementes gleichzeitig mehrere Informationssignale nebeneinander zu speichern. Dadurch, daß jedem Sektor la bis Ie bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils eine eigene dritte Elektrode zugeordnet ist, können hier auch über die verschiedenen dritten Elektroden die verschiedenen gespeicherten Informationen gleichzeitig oder zeitlich nacheinander in zerstörender oder nichtzerstörender Weise ausgelesen werden.

Das an Hand von Fig. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel kann insbesondere dahingehend weitergebildet werden, daß die Sektoren der zweiten Elektrode la bis Ie eine aus Spalten und Zeilen bestehende Matrix bilden und daß im Räume zwischen einem solchen Sektor der zweiten Elektrode und der in Fig. 6 gezeigten ersten Elektrode 1 mindestens eine dem betreffenden Sektor der zweiten Elektrode individuell zugeordnete, eigene dritte Elektrode angebracht ist. In diesem Falle stellt die F i g. 6 eir sn Querschnitt durch das Bauelement dar. Diese die Zeilen bzw. Spalten einer Matrix bildenden Sektoren der zweiten Elektrode la bis 2e können daher in ähnlicher Weise wie Kernspeichermatrizen mit Informationssignalen zur Speicherung derselben beaufschlagt werden, wobei vorteilhafterweise über die jedem Sektor individuell zugeordneten, also ebenfalls eine Matrix bildenden dritten Elektroden zu beliebigen Zeiten später zeitlich nacheinander oder gleichzeitig in zerstörender oder nichtzerstörender Weise die gespeicherten Informationen wieder abgefragt werden können. Dies ist insbesondere dann leicht möglich, falls von den vorgesehenen Elektroden nur die erste Elektrode 1 einen Stoff enthält, dessen Atome als Ionen im Festkörper 4 geleitet werden können.

Das in F i g. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel kann auch dahingehend weitergebildet werden, daß nicht nur die zweite Elektrode, sondern auch die erste E ek-"rode l^weils in Sektoren aufgeteilt wird, wobei jewS-in Sektor der zweiten Elektrode einem Sektor der'ersten Elektrode zugeordnet ist. In diesem Falle sind die die verschiedenen Sektoren mit Informa-SOL* naien beaufschlagenden Schaltkreise nicht nur ηTezug auf die zweite Elektrode, sondern auch m be"» auf die erste Elektrode voneinander galvanisch Snnt und die gespeicherten Informationen können .o £ Je sich jeweils zwischen einem Sektor der ersten EHUrode und einem Sektor der zweiten Elektrode befindenden dritten Elektroden in zerstörender oder nTchS-rstörender Weise gleichze.t-g oder zeit hch nacheinander zu beliebigen Zeiten abgefragt werden. Die Bauelemente können einen Isolator aufweisen. der ζ B. aus Boratglas besteht, das vorzugsweise >,. bis 70 Gewichtsprozent SiO_: und 70 bis 30 Gewichtsprozent B,O₃ enthält. Diesem Boratglas kann bis zu 45 Gewichtsprozent der sich dann ergebenden Gesanitmenge Silberoxyd Ag₂O zugesetzt werden. Sol ch? mit Silberoxyd verse' ;en Boratglaser erwioen sich als besonders vorteilhaft, weil der Unterschied der spezifischen Widerstände im hochohmigen Zustand zum niederohmigen Zustand sehr kraß ist. Hierbei kann der Stoff, dessen Atome als ionen im Fest körper geleitet werden, Silber Ag sein und der Stoff, desTen Atome nicht als Ionen im Isolator geleitet wer den können, kann Tantal Ta sein, wobei nicht nur die Oberflächen der Elektroden, sondern die ganzen Elektroden aus chemisch reinen Stoffen hergestellt sein dürfen. Bei einer derartigen Wahl der Stoffe fur die Elektroden ist eine sichere Steuerung vom hochohmigen Zustand in den niederohmigen Zustand und zurück bei den genannten Gläsern zu erreichen. Als Stoff dessen Atome nicht als Ionen in den genannten Gläsern geleitet werden können, können vorteUhafterweise auch Niob Nb, Aluminium Al oder Molybydän Mo bzw. Legierungen dieser Metalle verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronisches Festkörperbauelement mit einem wahlweise und dauerhaft durch Gleichspannung der einen Polarität von einem hoehohmigen in einen niederohmigen und durch Gleichspannung der anderen Polarität zurück vom niederohmigen in den hochohrnigen Zustand steuerbaren Festkörper zwischen einer ersten und ^IQ einer zweiten Elektrode, bei dem der Festkörper mit einer dritten Elektrode versehen ist. und bei dem mindestens zwei Elektroden aus verschiedenen Materialien bestehen, insbesondere für einen elektronischen Speicher, dadurch ge kenn- ¹S zeichnet, daß die dritte Elektrode (3) im Festkörper (4) zwischen der ersten und zweiten Elektrode (1. 2) angebracht, ist daß mindestens eine dieser drei Elektroden (1, ?,, 3) zumindest an ihrer den Festkörper (4) berührenden Oberfläche einen solchen Stoff enthält, dessen Atome bzw. Atomgruppen als Ionen im Festkörper (4) geleitet werden können, und daß mindestens eine dieser drei Elektroden (1, 2, 3) zumindest an ihrer den Festkörper (4) berührenden Oberfläche nur aus einem Stoff bzw. nur aus solchen Stoffen besteht, dessen/deren Atome bzw. Atomgruppen nicht als Ionen im Festkörper (4) geleitet werden können.

2. Festkörperbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (1) 3<> einen Stoff enthält, deinen A jme als Ionen im Festkörper (4) geleitet v.erden können.

3. Festkörperbauelement nact Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die zweite Elektrode (2) einen Stoff enthält, dessen Atome als Ionen im Festkörper (4) geleitet werden können.

4. Festkörperbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (2) einen Stoff enthält, dessen Atome als Ionen im Festkörper (4) geleitet werden können.

5. Festkörperbauelement nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektrode (3) einen Stoff enthält, dessen Atome als Ionen im Festkörper (4) geleitet werden können.

6. Festkörperbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß weder die erste noch die zweite Elektrode (1, 2) einen Stoff enthalten, dessen Atome als Ionen im Festkörper (4) geleitet werden können.

7. Festkörperbauelement nach einem der Ansprüche 1,2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektrode (3) keinen Stoff enthält, dessen Atome als Ionen im Festkörper (4) geleitet werden können.

8. Festkörperbauelement .lach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den drei Elektroden (1, 2, 3) nur die erste Elektrode (1) einen Stoff enthält, dessen Atome als Ionen im Festkörper (4) geleitet werden können.

9. Festkörperbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektrode (3) in der Nähe des Umianges der ersten bzw. zweiten Elektrode (1,

2) angebracht ist.

10. Festkörperbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektrode (3) im Innern des zwischen der ersten und z-veiten Elektrode (1, 2i liegenden Raumes angebracht ist (Fig. 2).

11. Festkörperbauelement nach Anspruch ¹J oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der dritten Elektrode (3) zumindest angenähert kreisförmig ist.

12. Festkörperbauelement nach Anspruch 10. dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektrode ;3) gitterförmig ausgebildet ist (Fig. 21.

13. Festkörperbauelement nach Anspruch 12. dadurch gekennzeichnet, daß die Form der dritten Elektrode (3) zumindest angenähert spiralförmig ist.

14. Festkörperbauelement nach Anspruch 12. dadurch gekennzeichnet, daß die Form der dritten Elektrode (3) zumindest angenähert mäanderförmig ist.

15. Festkörperbauelement nach Anspruch !2. dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektrode (31 durch sich kreuzende Leiter gebildet ist.

16. Festkörperbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Elektrode (1, 2) weitgehend gleichen Abstand voneinander aufweisen und daß dieser Abstand sehr klein gegen die Ausdehnung der ers.en und der zweiten Elektrode ist (Fig. 2 bis 5).

17. Festkörperbauelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektrode (3) weitgehend einen konstanten Abstand zur ersten Elektrode (1) aufweist.

18. Festkörperbauelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektrode (3) längs ihrer wirksamen Oberfläche verschiedene Abstände zur ersten Elektrode (1) aufweist (Fig. 2).

19. Festkörperbauelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daii der Abstand der dritten Elektrode (3) von der ersten Elektrode (1) wesentlich kleiner ist als der Abstand der dritten Elektrode (3) von der zweiten Elektrode (2) (Fig. 2).

20. Festkörperbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere dritte Elektroden (3a, 3b,...) innerhalb des Festkörpers (4) zwischen der ersten Elektrode (1) und der zweiten Elektrode (2) angebracht sind und daß die verschiedenen dritten Elektroden (3a, 3b,...) miteinander im Festkörper (4) nicht galvanisch verbunden 'ind (Fig. 3 bis 6).

21. Festkörperbauelement nach Anspruch 20. dadurch gekennzeichnet, daß zumindest bezüglich eines großen Teils der wirksamen Oberflächen dei dritten Elektroden (3a, 3b,...) die Abstände zwischen den dritten Elektroden klein im Vergleich zum Abstand der ersten von der zweiter Elektrode (1, 2) sind (Fig. 4).

22. Festkörperbauelement nach Anspruch 20 dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwi sehen den wirksamen Oberflächen der drittel Elektroden (3a, 3b,...) nicht klein im Vergleicl zum Abstand zwischen der ersten von der zweitei Elektrode (1, 2) sind (Fig. 3).

23. Festkörperbauelement nach Anspruch 2 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektroden (3(a, 3b,...) jeweils parallel zur ei sten und zur zweiten Elektrode (1, 2) angebracr

lind und daß eine dritte Elektrode (3a) einen anderen Abstand von der ersten Elektrode (1) als eine weitere dritte Elektrode (36) von der ersten Elektrode (1) hat (Fig. 5).

24. Festkörperbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und'oder zweite Elektrode (I. 2) in mehrere, innerhalb des Bauelements sjaivarisch voneinander getrennte Sektoren aufgeteilt sind (Fi g. (Vi. ^!0

25. Festkörperbauelement nach Anspruch 24. dadurch gekennzeichnei. daß die Sektoren der zweiten Elektrode (Zo 2b,, . .) eine au^c. Spalten und Zeiicn bestehende Mauix bilden und daß im Räume zwischen einerr, Sektor der zweiten Elek- ¹S trocie (z. B. 2a) und der ersten Elektrode i 1) bzw. riiumiich zwischen einem Sektor der zweiten Elektrode (2a) und einem Sektor der ersten Elektrode mindestens eine dem betreffenden Sektor der zv/eiten Elektrode (2a) individuell zugeordnetedritte Elektrode {3a) angebracht ist 'Fig. o).

26. Festkörperbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper (4) aus Boratglas - vorzugsweise mit der Zusammensetzung 30 bis 70 Gewichtsprozent SiO₂ und 70 bis 30 Gewichtsprozent B₂O₃ - besteht.

27. Festkörperbauelement nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß - vorzugsweise bis zu 45 Gewichtsprozent der Gesamtmenge — SiI-beroxyd (Ag₂O) dem Boratglas zugesetzt ist.

28. Festkörperbauelement nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff, dessen Atome als Ionen im Festkörper (4) geleitet werden können, Silber (AG) ist bzw. enthält.

29. Festkörperbauelement nach einem der Ansprüche 26 bis 2€, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff, dessen Atome nicht als Ionen im Festkörper (4) geleitet werden können, Tantal (Ta) ist bzw. enthält.

30. Festkörperbauelement nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff, dessen Atome nicht als Ionen im Festkörper (4) geleitet werden können, Niob (Nb) ist bzw. enthält.

31. Festkörperbauelement nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff, dessen Atouie nicht als Ionen im Festkörper (4) geleitet werden können, Aluminium (Al) ist bzw. enthält.

32. Festkörperbauelement nach einem der Ansprüche 26 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff, dessen Atome nicht als Ionen im Festkörper (4) geleitet werden können, Molybdän (Mo) ist bzw. enthält.

33. Festkörperbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch planaren Aufbau (Fig. 2a).

34. Schaltung zum Betrieb eines Festkörperbauelements nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Festkörpers (4) vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand ein positives Potential an eine Elektrode (3) mit solchem Stoff, dessen Atome als Ionen im Festkörper (4) geleitet werden können, und gleichzeitig ein negatives Potential an wenigstens eine an<^f?re der drei Elektroden (1,

2) gelegt wird.

35. Schaltung nach Anspruch 34. dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Festkörpers (4) vom niederohmigen in den hochohmigen Zustand statt des genannten negath en Potentials ein positives Potential und gleichzeitig statt des genannien positiven Potentials ein negatives Potential angelegt wird.

36. Schaltung nach Anspruch 34 oder 35. dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfung des Zustandes des Festkörpers (4) ein Wechselpotential an die dritte Elektrode (3) gelegt wird und daß der zu dieser Elektrode fließende Wechselstrom zur Anzeige des Zustandes des Festkörpers (4) ausgenutzt wird.

37. Schaltung nach Anspruch 34 oder ?5. dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfung des Zustandes des Festkörpers (4) ein Gleichpotentiai an eine der Elektroden (3) gelegt wird und daß der auftretende Gleichstromimpuls zur Anzeige des Zustandes des Festkörpers (~*> ausgenutzt wird.

38. Schaltung nach einem der /Ansprüche 34 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Steuerung des Festkörpers (4) vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand im wesentlichen nur der zwischen zwei (1. 3 bzw. 1, 3a in Fig. 6) der drei Elektroden (1, 2, 3 bzw. 1, 3a, 2a) hegende Abschnitt des Festkörpers (4) in den niederohmigen Zustand gesteuert wird, aber der zwischen diesem Abschnitt (1, 3 bzw. 1, 3a) und der übrigen Elektrode (2 bzw. 2a) liegende Abschnitt des Festkörpers (4) im hochohmigen Zustand verbleibt.