DE2203247C3 - Halbleiterbauelement mit steuerbarer Dämpfung sowie Schaltungsanordnung zu dessen Betrieb - Google Patents
Halbleiterbauelement mit steuerbarer Dämpfung sowie Schaltungsanordnung zu dessen BetriebInfo
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Description
15
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement zur steuerbaren Dämpfung hochfrequenter Signale.
Werden Rundfunk- und Fernsehempfänger in der Nähe starker Sender betrieben, so können Eingangsspannungen
in der Größenordnung von 1 V auftreten. Derart starke hochfrequente Signale können von
Regeltransistoren im Eingangskreis des Empfängers nicht verzerrungsfrei verarbeitet werden, so daß
Kreuzmodulation und Modulationsverzerrungen auftreten.
Um die Großsignaleigenschaften von Empfängern zu verbessern, ist es bereits bekannt ein — vorzugsweise
vor dem ersten Transistor im Empfänger angeordnetes — Netzwerk aus PIN-Dioden zu verwenden (Hewlett
Packard, Application Note 912). Als PIN-Dioden werden solche Dioden bezeichnet, welche zwischen
ihrem P-leitenden und N-Ieitenden Gebiet ein (als 1-leitend bezeichnetes) eigenleitendes Gebiet besitzen.
Die bekannten PIN-Dioden-Netzwerke sind jedoch relativ aufwendig. Um die notwendige Dämpfung
erreichen zu können, bestehen derartige Netzwerke in der Regel aus drei einzelnen PIN-Dioden. Wollte man
ein solches Netzwerk als monolithisch integrierte Schaltung herstellen, so müßte jede PIN-Diode in einer
Isolationsinsel angeordnet werden. Da aber eine PIN-Diode ein sehr dickes (etwa 100 μίτι) und sehr
hochohmiges (größer 1000 Ohm · cm) Gebiet enthält, müßten zur Herstellung dieser Isolationsinseln sehr tiefe
Isolationsdiffusionen durchgeführt werden. Bei derartigen Diffusionen wird die Lebensdauer der Ladungsträger
im Halbleiterkörper aufgrund der langen Erwärmung unzulässig reduziert. Weiterhin wird auch das
Großsignalverhalten der PIN-Dioden schlecht. Aufgrund von unerwünschten lateralen Diffusionen wird su
darüber hinaus die notwendige Fläche sehr groß. Schließlich ist auch die große kapazitive Belastung über
die isolierenden PN-Übergänge und der relativ große SerienwiderHtand der PIN-Dioden nachteilig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterbauelement zur steuerbaren Dämpfung hochfrequenter
Signale anzugeben, bei dem die Nachteile
der vorstehend genannten bekannten HalbHterschaltungsanordnuhg
vermieden werden.
Diese Aufgabe wird bei einem Halbleiterbauelement erfindungsgüi^äß dadurch gelöst, daß der scheibenförmige
Halbleiterkörper des einen, ersten Leitungstyps und, niedriger Dotierungskonzentration, eine erste, eine
zweite und eifte dritte an die eine, erste Scheibenoberfläche grenzende Halbleiterzone des zweiten, zum
ersten entgegengesetzten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration aufweist, daß der scheibenförmige
Halbleiterkörper an der zweiten, der ersten Scheibenoberfläche gegenüberliegenden Scheibenoberfläche
sowie die erste, die zweite und die dritte Halbleiterzone des zweiten Leitungstyps und hoher
Dotierungskonzentration mit je einer Kontaktelektrode ohmisch kontaktiert sind, daß das zu dämpfende
hochfrequente Signal der Kontaktelektrode an der ersten Halbleiterzone des zweiten Leitungstyps und
hoher Dotierungskonzentration zugeführt und das gedämpfte hochfrequente Signal an der Kontaktelektrode
an der dritten Halbleiterzone des zweiten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration abgenommen
wird, daß an der Kontaktelektrode an der ersten und an der dritten Halbleiterzone des zweiten
Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration ein erstes, gekoppeltes Steuersignal und an der Kontaktelektrode
an der zweiten Halbleiterzone des zweiten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration ein
zweites Steuersignal zugeführt werden, und die Kontaktelektrode an der zweiten Halbleiterzone des
zweiten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration über eine das zu dämpfende hochfrequente Signal
leitende Verbindung sowie die Kontaktelektrode an der zweiten Scheibenoberfläche des scheibenförmigen
Halbleiterkörpers über eine das zu dämpfende hochfrequente Signal nicht leitende Verbindung an Masse
angeschlossen werden.
Das vorstehend definierte Halbleiterbauelement besitzt insbesondere den Vorteil, daß aufwendige
Herstellungsschritte zur Schaffung von Isolationsinseln, wie sie oben im Zusammenhang mit der Herstellung von
PIN-Dioden-Netzwerken erläutert wurden, nicht erforderlich sind. In seiner Grundform ist ein solches
Halbleiterbauelement durch lediglich zwei Diffusionsprozesse herstellbar.
Es ist zwar aus »Solid State Electronics«, 1967, Bd. 10,
Seiten 225 bis 234 bekannt, bei Halbleiterbauelementen mit einem scheibenförmigen Halbleiterkörper des
ersten Leitungstyps drei an die eine Scheibenoberflsche
grenzende Halbleiterzonen des anderen Leitungstyps und an der dieser ersten Scheibenoberfläche gegenüberliegenden
Scheibenoberfläche eine Kontaktelektrode vorzusehen. Diese Halbleiterbauelemente sind sogenannte
laterale Transistoren, welche jedoch für die steuerbare Dämpfung hochfrequente Signale nicht
geeignet sind, weil es sich um verstärkende Halbleiterbauelemente handelt. Sie stellen also gerade das
Gegenteil von dämpfenden Halbleiterbauelementen dar.
Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft die Schaltungsanordnung zum Betrieb des Halbleiterbauelementes
nach der Erfindung und besteht darin, daß zw.schen der Kontaktelektrode an der ersten Halbleiterzone
des zweiten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration und der Kontaktelektrode an der
zweiten Scheibenoberfläche des scheibenförmigen Halbleiterkörpers sowie zwischen der Kontaktelektrode
an der dritten Halbleiterzone des zweiten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzenti ation und der
Kontaktelektrode an der zweiten Scheibenoberiläche des scheibenförmigen Halbleiterkörpers ein erstes
Steuersignal eingespeist wird, das in seiner Amplitude und Polarität derart veränderbar ist, daß es für minimale
Dämpfung einen Wert besitzt, bei dem die durch die erste und dritte Halbleiterzone des zweiten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration und dem
scheibenförmigen Halbleiterkörper gebildeten PN-Übergänge einen Strom in Durchlaßrichtung führen,
und für zunehmende Därnnfiimr his 7nr mnYimaion
Dämpfung auf einen Wert abnimmt, bei dem diese PN-Übergänge keinen Strom führen, und daß zwischen
der über eine das zu dämpfende hochfrequente Signal leitende Verbindung an Masse angeschlossenen Kontaktelektroden
an der zweiten Halbleiterzone des zweiten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration
und der Kontaktelektrode an der zweiten Scheibenoberfläche des scheibenförmigen Halbleiterkörpers
ein zweites Steuersignal eingespeist wird, das in seiner Amplitude und Polarität derart veränderbar ist,
daß es für minimale Dämpfung einen Wert besitzt, bei dem der durch die zweite Halbleiterzone des zweiten
Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration und den scheibenförmigen Halbleiterkörper gebildete PN-Übergang
keinen Strom führt, und für zunehmende Dämpfung bis zur maximalen Dämpfung auf einen Wert
zunimmt, bei dem dieser PN-Übergang einen Strom in Flußrichtung führt.
Ausgestaltungen des Halbleiterbauelements nach der Erfindung bzw. der Schaltungsanordnung nach der
Weiterbildung der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 6,8 und 9 gekennzeichnet
Das Halbleiterbauelememt nach der Erfindung und die Schaltungsanordnung zu seinem Betrieb werden
nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine Ausführungsform eines Halbleiterbauelementes nach der Erfindung;
F i g. 2 eine zweite Ausführungsform eines Halbleiterbauelementes
nach der Erfindung;
F i g. 3 eine dritte Ausführungsform eines Halbleiterbauelementes nach der Erfindung;
Fig.4 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung
zum Betrieb des Halbleiterbauelementes nach der Erfindung und
F i g. 5 eine Abwandlung eines Teils der Schaltungsanordnung
nach F i g. 4.
Bei der Ausführungsform des Halbleiterbauelementes nach F i g. 1 sind in einem scheibenförmigen Halbleiterkörper
1_ des einen, ersten Leitungstyps und niedriger Dotierungskonzentration der beispielsweise ein
schwach N-leitender Silicium-Einkristall mit einer Phosphor-Dotierungskonzentration von etwa 1012 cm-3
sein kann, an eine erste obere Scheibenoberfläche angrenzend, drei hochdotierte P-leitende Halbleiterzonen
4,5 und 6 des zweiten, zum ersten entgegengesetzten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration
vorhanden, welche beispielsweise durch eine Bor-Diffusion mit einer Konzentration von etwa 5 χ 1020cm-3
hergestellt werden können. An der der ersten gegenüberliegenden zweiten Scheibenoberfläche des
Halbleiterkörpers 1 ist eine an die zweite Scheibenoberfläche grenzende, stark dotierte N-leitende vierte
Halbleiterzone 3 des ersten Leitungstyps und starker Dotierungskonzentration ganzflächig über den Halbleiterkörper
\_ verteilt vorhanden, welche beispielsweise durch eine Phosphor-Diffusion mit einer Konzentration
von etwa 3 χ 1020Cm-3 hergestellt werden kann. Bei
dieser Zonenanordnung verbleibt zwischen den drei Zonen 4,5 und 6 sowie der vierten Zone 3 ein schwach
leitendes Gebiet 2 des Ausgangs-Halbleiterkörpers 1.
Die Zonen 4,5 und 6 sind mit den Kontaktelektroden 7,8 und 9 und diese mit Zuleitungen versehen, weiche zu
den Anschlußklemmen 10, 11 und 12 führen. Entsprechend ist die Zone 3 bei dieser Ausführungsform
ganzflächig mit einer Kontaktelektrode 13 versehen, welche über eine Zuleitung an einer Anschlußklemme
14 liegt
Vorzugsweise sind die Zonen 4,5 und 6 an der ersten Scheibenoberfläche in einer Reihe zueinander ausgerichtet
angeordnet.
Bei der in der F i g. 2 dargestellten Ausführungsform des Halbleiterbauelementes nach der Erfindung ist
neben der ersten Zone 4 eine fünfte Zone 15 des ersten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration vorgesehen,
die durch eine Kontaktelektrode 16 kontaktiert wird. Diese ist über eine Zuleitung zu einer
ίο Anschlußklemme 17 geführt. Diese vorzugsweise, aber nicht notwendig stark N-leitende Zone 15 kann
beispielsweise durch Phosphor-Diffusion mit einer Konzentration von 3 χ ΙΟ20 cm~3 hergestellt werden.
Irr» ii!"tnrTi*n t*n tcr\r\r*Y\fr /lioce Δ iie?fjiK»*iir»frcf/-»t*rr» rler
Ausführungsform nach Fig. 1, wobei gleiche Teile mit
gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Die fünfte Zone 15 ist bei dieser Ausführungsform nicht unbedingt erforderlich; vielmehr kann die Zone 15
fehlen und an dieser Stelle lediglich die Kontaktelektrode 16 vorhanden sein.
Bei der Ausführungsform des Halbleiterbauelementes nach Fig.3 ist eine der fünften Zone 15 in der
Ausführungsform nach F i g. 2 entsprechende Zone 315 benachbart der ersten Zone 4 auf der dieser Zone 4
gegenüberliegenden zweiten Scheibenoberfläche des Halbleiterkörpers i vorgesehen. Diese Zone 315 ist mit
einer Kontaktelektrode 316 versehen, die über eine Zuleitung an einer Anschlußklemme 317 liegt. Bei dieser
Ausführungsform nimmt eine der Zone 3 nach den F i g. 1 und 2 entsprechende Zone 33 lediglich einen Teil
der zweiten Scheibenoberfläche des Halbleiterkörpers 1
ein. Entsprechende Abmessungen weist daher auch die für diese Zone 33 vorgesehene Kontaktelektrode 313
auf, welche über eine Zuleitung an einer Anschlußklemme 314 liegt
Auch bei dieser Ausführungsform ist die Zone 315 nicht unbedingt erforderlich; sie kann vielmehr fehlen
und an dieser Stelle lediglich die Kontaktelektrode 316 vorhanden sein.
Anhand einer in Fig.4 dargestellten Ausführungsform einer Schaltungsanordnung zum Betrieb des
Halbleiterbauelementes nach der Erfindung wird im folgenden dessen Wirkungsweise erläutert
Bei dieser Schaltungsanordnung wird ein zu dämpfendes
hochfrequentes Eingangssignal an einer Eingangsklemme 40 eingespeist und über eine Koppelkapazität
41 auf die erste Zone 4 gegeben. Diese Zone 4 liegt weiterhin über einen Widerstand 45 an einer Steuersignalquelle,
welche ihrerseits an einer Klemme 44 und Masse angekoppelt ist Entsprechend liegt auch die
dritte Zone 5 über einen Widerstand 46 an dieser Steuersignalquelle. Das gedämpfte Ausgangssignal wird
über eine Koppelkapazität 51 an einer Ausgangsklemme 50 abgenommen. Die zweite Zone 6 liegt über einen
Widerstand 48 an einer weiteren Steuersignalquelle, weiche ihrerseits zwischen einer Klemme 47 und Masse
angekoppelt ist Eine an Masse geschaltete Kapazität 49 bildet dabei eine das Eingangssignal leitende Verbindung
von der Steuerzone 6 zur Masse. Die Kontaktelektrode 13 — und entsprechend die Kontaktelektrode 313
bei der Ausführungsform nach F i g. 3 — liegt über eine
das Eingangssignal nicht leiteffde Verbindung in Form
einer Drossel 52 an Masse.
Die Wirkungsweise des Halbleiterbauelementes im Betrieb einer Schaltung nach F i g. 4 ist nun die folgende:
Ist die Steuerspannung an der Klemme 44, welche eine Gleichspannnung oder eine Wechselspannung mit
gegenüber der Signalfrequenz sehr kleiner Frequenz
sein kann, in bezug auf Masse positiv, so sind die durch die erste und dritte Zone 4 und 5 mit dem Gebiet 2 des
Halbleiterkörpers 1 gebildeten PN-Übergänge bei den oben angegebenen Leitungstypen dieser Zonen in
Durchlaßrichtung vorgespannt. Daher fließen aus den Zonen 4 und 5 über die PN-Übergänge Löcher in das
Gebiet 2. Entsprechend fließen aus der hochdotierten Zone 3 Elektronen in das Gebiet 2. Da dieses Gebiet 2,
wie oben angegeben, gegenüber den Zonen 3, 4 und 5 schwach dotiert ist, ist die Dichte der aus diesen Zonen
über die PN-Übergänge injizierten Ladungsträger sehr viel größer als die Dichte der Dotierungsatome im
Gebiet 2. Daher ist der differentielle Widerstand zwischen den Zonen 4 bzw. 5 und 3 im Vergleich zu dem
Zustand bei fehlendem Steuersignal an der Klemme 44 um mehrere Zehnerpotenzen kleiner.
Liegt daher gleichzeitig an der Klemme 47 die Spannung Null bzw. eine negative Spannung, so fließt
über den durch die zweite Zone 6 mit dem Gebiet 2 gebildeten PN-Übergang kein Strom in Flußrichtung.
Bei diesem Zustand geringen differentiellen Wider-' Standes in der Zone 2 kann das hochfrequente
Eingangssignal an der Eingangsklemme 40 über die von den Zonen 4 und 5 gebildeten, in Durchlaßrichtung
vorgespannten PN-Übergänge zur Ausgangsklemme 50 fließen. In diesem Zustand ist also keine wesentliche
Dämpfung (die Dämpfung ist z. B. kleiner als 1 dB) vorhanden.
Liegt andererseits an der Klemme 44 in bezug auf Masse die Spannung Null bzw. eine negative Spannung,
so fließt über die durch die Zonen 4 und 5 mit dem Gebiet 2 gebildeten PN-Übergänge kein Strom in
Flußrichtung. Liegt dabei gleichzeitig an der Klemme 47 in bezug auf Masse eine positive Steuerspannung, so ist
der durch die zweite Zone 6 und das Gebiet 2 gebildete PN-Übergang in Durchlaßrichtung vorgespannt. Es
werden daher Löcher aus der zweiten Zone 6 und Elektronen aus der Zone 5 in das Gebiet 2 injiziert, so
daß der differentielle Widerstand der Strecke zwischen der zweiten Zone 6 und der Zone 3 sehr gering wird
(beispielsweise etwa 5 Ohm bei einem Steuerstrom von 10 mA). Da der durch die erste Zone 4 und das Gebiet 2
gebildete PN-Übergang in diesem Zustand nicht in Flußrichtung vorgespannt ist, kann das an der
Eingangsklemme 40 eingespeiste hochfrequente Eingangssignal nur über die relativ kleine Sperrschichtkapazität
dieses PN-Übergangs (z. B. etwa 0,3 pF) von der ersten Zone 4 zur dritten Zone 5 gelangen. Da jedoch
die Strecke zwischen der zweiten Zone 6 und der vierten Zone 3 leitend ist und da die zweite Zone 6
hochfrequenzmäßig über die Kapazität 49 an Masse liegt, wird das hochfrequente Eingangssignal nahezu
vollständig nach Masse abgeleitet Der an der vierten
Zone 3 verbleibende kleine Signalspannungsrest kann dabei nur die über die kleine Sperrschichtkapazität des
durch die dritte Zone 5 und das Gebiet 2 gebildeten PN-Überganges an die Ausgangsklemme 50 gelangen,
wobei das Signal weiterhin gedämpft wird.
Die mit einjm derartigen Halbleiterbauelement erreichbaren Dämpfungen liegen beispielsweise für eine
Frequenz von 800MHz über 4OdB und steigen in
Richtung auf tiefere Frequenzen weiter an.
Um Zwischenwerte der Dämpfung zu erhalten, werden die oben genannten Steuersignale kontinuierlich
zwischen den Extremwerten verändert In Empfängern geschieht diese Veränderung automatisch, wobei
das Halbleiterbauelement als Stellglied des Regelkreises verwendet wird.
Die zweite Zone 6 besitzt den weiteren Vorteil, daß sie eine Abschirmung zwischen der ersten Zone 4 und
der dritten Zone 5 darstellt, wodurch eine unerwünschte Durchgriffskapazität zwischen den Klemmen 10 und 11
vermieden bzw. verringert wird. Die Zonen 4, 5 und 6 müssen in ihren Abmessungen nicht gleich sein.
Insbesondere kann die Fläche der zweiten Zone 6 größer sein, wodurch das Eingangssignal über einen
kleinen Widerstand nach Masse abfließen kann.
ίο Bei der soweit beschriebenen Wirkungsweise des
Halbleiterbauelementes kann bei großen Dämpfungen eine Fehlanpassung an eine an die Eingangsklemme 40
angekoppelte (nicht dargestellte) Eingangsleitung auftreten. Um derartige Fehlanpassungen zu vermeiden,
sind bei den Ausführungsformen des Halbleiterbauelementes nach den Fig.2 und 3 die fünfte Zone 15 bzw.
315 vorgesehen. Diese Zonen sind, wie oben schon erläutert, im Vergleich zum Gebiet 2 des Halbleiterkörpers
!hochdotiert.
In die Schaltung nach F i g. 4 ist nun die Ausführungsform des Halbleiterbauelementes nach Fig.2 eingeschaltet
Es ist jedoch zu bemerken, daß bei Einschaltung der Ausführungsform des Halbleiterbauelementes
nach F i g. 3 in die Schaltung nach F i g. 4 hinsichtlich der vorgenannten Anpassung die gleiche Wirkung erzielt
wird.
Bei großen Dämpfungen liegt an der Klemme 44 in bezug auf Masse die Steuerspannung Null bzw. eine
negative Steuerspannung, an der Klemme 47 in bezug auf Masse eine positive Steuerspannung und an einer
mit der Klemme 17 des Halbleiterbauelementes verbundenen Klemme 42 eine negative Steuerspannung.
Weiterhin liegt die Zone 15 hochfrequenzmäßig auf Masse. Ein bei dieser Potentialverteilung über die erste
Zone 4 fließender Steuerstrom fließt also bei großen Dämpfungen über die fünfte Zone 15 ab. Der zwischen
den Klemmen 10 und 17 fließende Steuerstrom kann nun so gewählt werden, daß der differentielle Widerstand
für die das Eingangssignal zwischen diesen Klemmen etwa gleich dem Wellenwiderstand der an die
Eingangsklemme 40 angekoppelten Signal-Leitung ist. Damit werden Reflexionen des Eingangssignals verhindert
Beginnt bei kleinerer Dämpfung Steuerstrom zwisehen der ersten Zone 4 und der zweiten Zone 5 zu fließen, so wird der Steuerstrom zwischen den Zonen 4 und 15 so verringert, daß der resultierende Eingangswiderstand des Halbleiterbauelements näherungsweise gleich dem Wellenwiderstand der Eingangsleitung ist In Richtung kleinerer Dämpfungen geht der Steuerstrom zwischen der Zone 4 und der Zone 15 gegen Null.
Beginnt bei kleinerer Dämpfung Steuerstrom zwisehen der ersten Zone 4 und der zweiten Zone 5 zu fließen, so wird der Steuerstrom zwischen den Zonen 4 und 15 so verringert, daß der resultierende Eingangswiderstand des Halbleiterbauelements näherungsweise gleich dem Wellenwiderstand der Eingangsleitung ist In Richtung kleinerer Dämpfungen geht der Steuerstrom zwischen der Zone 4 und der Zone 15 gegen Null.
Es sei bemerkt, daß die Potentiale an den Klemmen 42, 44 und 47, welche in Fig.4 für den Betrieb bei
geringer Dämpfung (und für den Betrieb bei großer Dämpfung) eingetragen sind, nicht unbedingt diese
Verteilung besitzen müssen; Beispielsweise können anstelle der Steuerspannung Null auch negative
Spannungen angelegt werden. Wesentlich ist lediglich, daß für die verschiedenen angegebenen Betriebszustände
mit unterschiedlichen Dämpfungen die Potentialdifferenzen vorhanden sind, welche zu der angegebenen
Stromverteilung an den verschiedenen PN-Übergängen führen.
Ist der differentielle Widerstand zwischen der ersten Zone 4 und der fünften Zone 15 bzw. bei der Ausführungsform nach F i g. 3 der Zone 315 bei größtem zwischen diesen Zonen fließenden Steuerstrom kleiner als der Wellenwiderstand einer an die Eingangsklemme
Ist der differentielle Widerstand zwischen der ersten Zone 4 und der fünften Zone 15 bzw. bei der Ausführungsform nach F i g. 3 der Zone 315 bei größtem zwischen diesen Zonen fließenden Steuerstrom kleiner als der Wellenwiderstand einer an die Eingangsklemme
40 angekoppelten Eingangsleitung, so kann nach einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 5
in der von der Klemme 42 zur fünften Zone 15 führenden Leitungsverbindung ein Anpassungswiderstand
43 eingeschaltet werden.
Anstelle eines einzigen Halbleiterbauelementes können auch mehrere Halbleiterbauelemente nach dem
vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen in einem scheibenförmigen Halbleiterkörper angeordnet
werden, die im Bedarfsfalle zur Erhöhung der Dämpfung in Reihe geschaltet sein können. Es ist
10
weiterhin nicht unbedingt erforderlich, im Halbleiterbauelement die hochdotierte Zone 3 bzw. 33 vorzusehen.
Bei einer Ausführungsform nach F i g. 1 ist dann die Kontaktelektrode 13 direkt auf dem Gebiet 2 des
Halbleiterkörpers i angebracht. Schließlich können beispielsweise auch die passiven, die Beschallung des
Halbleiterbauelementes nach F i g. 4 ,bildenden Schaltungselemente
in dem Halbleiterkörper 1 selbst gebildet, d. h. als integrierte Schaltungselemente ausgeführt
sein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Halbleiterbauelement zur steuerbaren Dämpfung hochfrequenter Signale, dadurch gekennzeichnet,
daß der scheibenförmige Halbleiterkörper (i) des einen, ersten Leitungstyps und
niedriger Dotierungskonzentration, eine erste, eine zweite und eine dritte an die eine, erste Scheibenoberfläche
grenzende Halbleiterzone (4, 5, 6) des zweiten, zum ersten entgegengesetzten Leitungstyps
und hoher Dotierungskonzentration aufweist, daß der scheibenförmige Halbleiterkörper (1) an der
zweiten, der ersten Scheibenoberfläche gegenüberliegenden Scheibenoberfläche sowie die erste, die
zweite und die dritte Halbleiterzone (4, 5, 6) des '5
zweiten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration mit je einer Kontaktelektrode (7, 8, 9, 13;
313) ohmisch kontaktiert sind, daß das zu dämpfende hochfrequente Signal der Kontaktelektrode (7) an
der ersten Halbleiterzone (4) des zweiten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration zugeführt
und das gekämpfte hochfrequente Signal an der Kontaktelektrode (8) an der dritten Halbleiterzone
(5) des zweiten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration abgenommen wird, daß an der
Kontaktelektrode (7 bzw. 8) an der ersten und an der dritten Halbleiterzone (4 bzw. 5) des zweiten
Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration ein erstes, gekoppeltes Steuersignal und an der
Kontaktelektrode (9) an der zweiten Halbleiterzone
(6) des zweiten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration ein zweites Steuersignal zugeführt
werden, und die Kontaktelektrode (9) an der zweiten Halbleiterzone (6) des zweiten Leitungstyps und
hoher Dotierungskonzentration über eine das zu dämpfende hochfrequente Signal leitende Verbindung
(49) sowie die Kontaktelektrode (13; 313) an der zweiten Scheibenoberfläche des scheibenförmigen
Halbleiterkörpers (1) über eine das zu dämpfende hochfrequente Signal nicht leitende
Verbindung (52) an Masse angeschlossen werden.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Halbleiterkörper
(1) eine an die zweite Scheibenoberfläche grenzende vierte Halbleiterzone (3; 33) des
ersten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration aufweist, an der die ohmsche Kontaktelektrode
(13; 313) an dem scheibenförmigen Halbleiterkörper (IJ angebracht ist.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige
Halbleiterkörper (1) an der ersten oder an der zweiten Scheibenoberfläche und benachbart zu der
ersten Halbleiterzone (4) des zweiten Leitungstypsi und hoher Dotierungskonzentration von einer
weiteren ohmschen Kontaktelektrode (16; 316) kontaktiert ist.
4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des scheibenförmigen
Halbleiterkörper1; Q) an dem die weitere ohmsche Kontaktelektrode (16; 316) angebracht ist,
aus einer, fünften Halbleiterzone (15; 315) des ersten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration
besteht.
5. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprü- &5
ehe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, die zweite und die dritte Halbleiterzone (4, 5, 6) des
zweiten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration an der ersten Scheibenoberfläche in einer
Reihe zueinander ausgerichtet angeordnet sind.
6. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste,
die zweite und die dritte Halbleiterzone (4, 5, 6) des zweiten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration
und die fünfte Halbleiterzone (15) des ersten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration an
der ersten Scheibenoberfläche in einer Reihe zueinander ausgerichtet angeordnet sind.
7. Schaltungsanordnung zum Betrieb des Halbleiterbauelementes zur Dämpfung hochfrequenter
Signale nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kontaktelektrode
(7) an der ersten Halbleiterzone (4) des zweiten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration
und der Kontaktelektrode (13) an der zweiten Scheibenoberfläche des scheibenförmigen Halbleiterkörpers
(1) sowie zwischen der Kontaktelektrode (8) an der dritten Halbleiterzone (5) des
zweiten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration und der Kontaktelektrode (13) an der
zweiten Scheibenoberfläche des scheibenförmigen Halbleiterkörpers (1) ein erstes Steuersignal eingespeist
wird, das in seiner Amplitude und Polarität derart veränderbar ist, daß es für minimale
Dämpfung einen Wert besitzt, bei dem die durch die erste und die dritte Halbleiterzone (4,5) des zweiten
Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration und dem scheibenförmigen Halbleiterkörper (1)
gebildeten PN-Übergänge einen Strom in Durchlaßrichtung führen, und für zunehmende Dämpfung bis
zur maximalen Dämpfung auf einen Wert abnimmt, bei dem diese PN-Übergänge keinen Strom führen,
und daß zwischen der über eine das zu dämpfende hochfrequente Signal leitende Verbindung (49) an
Masse angeschlossenen Kontaktelektrode (9) an der zweiten Halbleiterzone (6) des zweiten Leitungstyps
und hoher Dotierungskonzentration und der Kontaktelektrode (13) an der zweiten Scheibenoberfläche
des scheibenförmigen Halbleiterkörper Q) ein zweites Steuersignal eingespeist wird, das in seiner
Amplitude und Polarität derart veränderbar ist, daß es für minimale Dämpfung einen Wert besitzt, bei
dem der durch die zweite Halbleiterzone (5) des zweiten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration
und den scheibenförmigen Halbleiterkörper (I) gebildete PN-Übergang keinen Strom führt, und
für zunehmende Dämpfung bis zur maximalen Dämpfung auf einen Wert zunimmt, bei dem dieser
PN-Übergang einen Strom in Flußrichtung führt.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der weiteren ohmschen
Kontaktelektrode (16; 316) an dem scheibenförmigen Halbleiterkörper (i) und der ohmschen
Kontaktelektrode (13) an der zweiten Scheibenoberfläche des scheibenförmigen Halbleiterkörpers (1)
ein drittes Steuersignal eingespeist wird, das in seiner Amplitude und Polarität derart veränderbar
ist, daß bei großer Dämpfung zwischen der ersten Halbleiterzone (4) des zweiten Leitungstyps und
hoher Dotierungskonzentration und der weiteren ohmschen Kontaktelektrode (16; 316) an dem
scheibenförmigen Halbleiterkörper (1) eine Potentialdifferenz entsteht, bei der der differentielle
Widerstand zwischen der ersten Halbleiterzone (4) des zweiten Leitungstyps und hoher Dotierungskonzentration
und der weiteren ohmschen Kontaktelek-
trade (16; 316) an dem scheibenförmigen Halbleiterkörper (!) an den Wellenwiderstand der an die
Kontaktelektrode (7) an der ersten Halbleiterzone (4) des zweiten Leitungstyps und hohen Dotierungskonzentration
geführten Eingangsleitung angepaßt ist
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung zu der
weiteren ohmschen Kontaktelektrode (16; 316) sn
dem scheibenförmigen Halbleiterkörper Q), über die ι ο dieser das dritte Steuersignal zugeführt wird, ein
Anpassungswiderstand (43) liegt
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2203247A DE2203247C3 (de) | 1972-01-24 | 1972-01-24 | Halbleiterbauelement mit steuerbarer Dämpfung sowie Schaltungsanordnung zu dessen Betrieb |
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| CH1708172A CH551717A (de) | 1972-01-24 | 1972-11-23 | Integriertes daempfungsglied sowie verfahren zum betrieb dieses daempfungsgliedes. |
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