DE2520713A1 - Sensorkreis - Google Patents

Sensorkreis

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DE2520713A1
DE2520713A1 DE19752520713 DE2520713A DE2520713A1 DE 2520713 A1 DE2520713 A1 DE 2520713A1 DE 19752520713 DE19752520713 DE 19752520713 DE 2520713 A DE2520713 A DE 2520713A DE 2520713 A1 DE2520713 A1 DE 2520713A1
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gate
semiconductor
semiconductor device
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Sadao Suzuki
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Description

It 3222
SONY CORPORATION Tokyo / Japan
Sensorkreis
Die Erfindung betrifft einen Sensorkreis zur Erfassung der Änderungen der normalen Charakteristik eines Objektes oder Zustandes.
Die Erfindung schafft einen Sensorkreis zur Ermittlung der Änderung der normalen gewollten Charakteristik eines in der Prüfung befindlichen Objektes oder Zustandes, der eine Halbleitervorrichtung aufweist, die eine erste Halbleiterzone der ersten Leitfähigkeitsart, eine zweite Halbleiterzone der entgegengesetzten Leitfähigkeitsart neben der ersten Bone mit einem Halbleiterübergang dazwischen, eine dritte Halbleiterzone der gleichen Leitfähigkeitsart wie die erste Zone neben der zweiten Zone mit einem zweiten Halbleiterübergang dazwischen, einen ersten, zweiten und dritten Anschluß, der mit der ersten, zweiten bzw. dritten Zone verbunden ist, einen vierten Anschluß, der mit der Halbleitervorrichtung verbunden ist und von dem wenigstens ein Teil nahe der ersten Zone an einer Stelle liegt, die von dem ersten Anschluß entfernt ist, und eine Isolierschicht hat, die den vierten Anschluß von der ersten Zone trennt. Ein Sensorelement ist entweder in den Vorspannungskreis des vierten Anschlusses
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oder den Vorspannungskreis des zweiten Anschlusses geschaltet. Der Ausgang der Halbleitervorrichtung ist so ausgebildet, daß er zur Bestimmung einer Änderung des Potentials des dritten Anschlusses der Halbleitervorrichtung geprüft wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 7 beispielsweise erläutert. Es zeigt:
Figur 1 und 2 Querschnittsdarstellungen einer Dreipol-Halbleitervorrichtung zur Erläuterung der Vierpol-Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung,
Figur 3 eine Querschnittsdarstellung einer bevorzugten Ausf(ihrungsform der neuen Vierpol-Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung,
Figur 4 ein Schaltbild eines Kreises, der zur Messung der Eigenschaften der neuen Vierpol-Vorrichtung in Fig. 3 verwendet wird,
Figur 5 ein Diagramm, aus dem die Eigenschaften der Vierpol-Halbleitervorrichtung der Fig. 3 hervorgehen, wobei der Kollektorstrom in Mikroampere in Abhängigkeit von der Spannung zwischen der Gateelektrode und dem Emitter der Halbleitervorrichtung aufgetragen ist,
Figur 6 ein Schaltbild einer Sensorvorrichtung unter Verwendung der neuen Vierpol-Halbleitervorrichtung, bei der sich das Sensorelement in dem Vorspannungskreis des vierten Anschlusses befindet, und
Figur 7 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der das Sensorelement in
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dem Vorspannungskreis der Basis der Halbleitervorrichtung ist.
Die neue Halbleitervorrichtung der Erfindung hat einen hohen Stromverstärkungsfaktor und gute Sättigungseigenschaften im Vergleich zu einem bekannten bipolaren Transistor wie einem MOS FET. Die Halbleitervorrichtung der Erfindung ist eine Vierpol-Vorrichtung. Zur Erläuterung der Art und Eigenschaften der Vierpol-Vorrichtung werden zunächst zwei neue Halbleitervorrichtungen beschrieben. Bezugnehmend auf die Halbleitervorrichtung der Fig. 1 und 2 kann der Stromverstärkungsfaktor h—, eines Transistors bei geerdetem Emitter, der einer der Parameter zur Auswertung der Eigenschaften des bipolaren Transistors isjt^. durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt werden, wenn der Stromverstärkungsfaktor des Transistors bei geerdetet Basis mit o( bezeichnet wird:
1FE 1 -O(
Der Faktor o( wird wie folgt ausgedrückt:
in der o( den Kollektorverstärkungsfaktor, H den Basisübertragungswirkungsgrad und γ den Emitterinjektionswirkungsgrad darstellen. "
Wenn nun der Emitterinjektionswirkungsgrad des NPN-Transistors betrachtet wird, ist V durch die folgende Gleichung (3) gegeben:
η Jn J P 1 1 J P η
J + J
+
in der J die Stromdichte der Elektronen darstellt, die η
von dem Emitter in die Basis des Transistors injiziert
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werden und J die Stromdichte der Löcher, die von der Basis in den Emitter des Transistors injiziert werden.
Da J und J durch die folgenden Gleichungen (4) und (5) ausgedrückt werden:
( exp <-jg-) -If ... (4)
,T — qDnnp
η L
η
,τ — qVn
JP LP
f-' - 1J
exp (-3£r) - l( ... (5)
wird das Verhältnis von J und J wie folgt ausgedrückt:
o J L D^ ρ λ Ρ η ρ η
in der L die Diffusionsstrecke der Minoritatsträger in der Basis des Transistors, L die Diffus ions strecke der Minoritatsträger in dem Emitter des Transistors, D die Diffusionskonstante der Minoritatsträger in der Basis, D die Diffusionskonstante der Minoritatsträger in dem Emitter, η die Konzentration der Minoritatsträger in der Basis im Gleichgewichtszustand, ρ die Konzentration der Minoritätsträger im Emitter im Gleichgewichtszustand, V eine an den Emitterübergang des Transistors angelegte Spannung, k die Boltzmann-Konstante, T die Temperatur und q den Absolutwert der Elektronenladung darstellen.
Wenn angenommen wird, daß die Verunreinigungskonzentration im Emitter des Transistors mit ND und diejenige in der Basis
des Transistors mit N bezeichnet wirfl, kann der Ausdruck —
NA P
durch den Ausdruck -sj— ersetzt werden. Da außerdem L durch
D n
die Basisbreite W beschränkt wird und L = W, wird das Ver-
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hältnis & wie folgt ausgedrückt:
W fp NA
TT D · "NT ··*
ρ η D
Die Diffusionskonstanten D und D sind Funktionen der
η ρ
übertragung der Träger und Temperatur und können hierbei als im wesentlichen konstant angenommen werden.
Wie aus den obigen Gleichungen ersichtlich ist, genügt es zur Erhöhung des Stromverstärkungsfaktors h.— eines Tran-
FE
sistors, das Verhältnis ο klein zu machen.
Bei einem üblichen Transistor wird daher die Verunreinigungskonzentration ND seines Emitters hoch gewählt, um das Verhältnis ö klein zu machen.
Wenn jedoch die Verunreinigungskonzentration des Emitters
19 ausreichend hoch gewählt wird, z.B. mehr als 10 Atome/cm , treten Gitterfehler und -Versetzungen in dem Kristall des Halbleiterkörpers des Transistors auf und verschlechtern den Kristall. Infolge der Tatsache, daß die Verunreinigungskonzentration des Emitters selbst hoch ist, wird die Lebensdauer f - der Minoritatsträger, die in den Emitter von der Basis injiziert werden, kurz.
Da die Diffusionsstrecke L durch die folgende Gleichung (8):
LP -
ausgedrückt wird, wird die Diffusionsstrecke L der Mino-
P ritätsträger bzw. Löcher kurz. Wie aus der Gleichung (7) ersichtlich ist, kann ο nicht so sehr klein gemacht werden und damit kann der Injektionswirkungsgrad V nicht über einen bestimmten Wert erhöht werden. Somit kann der Stromverstärkungsfaktor h_ bei einem üblichen Transistor nicht hoch gemacht werden.
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Die neue Dreipol-Halbleitervorrichtung ist frei von den gerade zuvor erwähnten Nachteilen des bekannten Transistors. Als Halbleitervorrichtung, die bei der Erfindung verwendet wird, könnte eine vom NPN-Typ oder vom PNP-Typ wie im Falle des bekannten Transistors in Betracht gezogen werden, es wird jedoch als Beispiel anhand der Fig. l und 2 nun eine NPN-Halbleitervorrichtung beschrieben.
Wie Fig. 1 zeigt, besteht die NPN-Dreipol-Halbleitervorrichtung aus einer ersten Halbleiterzone 1 mit N~-Leitfähigkeit, die in einem Halbleitersubstrat S mit ^-Leitfähigkeit gebildet ist, einer zweiten Halbleiterzone 2 mit P-Leitfähigkeit, die in dem Halbleitersubstrat S nahe der ersten Zone gebildet ist, und einer dritten Halbleiterzone 3 mit N""-Leitfähigkeit, die in dem Substrat S nahe der zweiten Zone 2 gebildet ist, um einen ersten PN-Übergang J„ zwischen der ersten und zweiten Zone 1 und 2 und einen PN-Übergang J zwischen der zweiten und dritten Zone 2 und 3 zu bilden.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Halbleitervorrichtung wird an der Stelle, die dem ersten Übergang Jp zugewandt und von diesem um eine Strecke getrennt ist, die kleiner als die Diffusionsstrecke L der Minoritätsträger bzw. Löcher ist, die von der zweiten Zone 2 in die erste Zone 1 injiziert werden, eine Potentialschwelle, die eine Energie hat, die größer als die der Minoritätsträger bzw. Löcher ist oder wenigstens die Wärmeenergie hat, in der ersten Zone 1 gebildet. Bei dem Beispiel der Fig. 1 wird die Verunreinigungskonzentration in der ersten Zone 1 ausreichend niedrig wie in der Größenordnung von 10 Atome/cm gewählt und eine Zone la mit N+-LeItfähigkeit bzw. einer Verunreinigungskon-
19 3
zentration von etwa 10 Atome/cm wird in der ersten Zone 1 gebildet, um einen LH-Übergang J„ und damit die Potential-
rl
schwelle zu erzeugen.
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mm. *J mm
Die Verunreingiungskonzentration in der zweiten Zone 2 wird in der Größenordnung von 10 bis 10 Atome/cm gewählt und diejenige in der dritten Zone 3 wird ausreichend niedrig
15 3 wie in der Größenordnung von 10 Atome/cm gewählt.
In dem Halbleitersubstrat S nahe der dritten Zone 3, jedoch getrennt von dem zweiten übergang Jn, wird eine Zone 3a mit N -Leitfähigkeit und einer Verunreinigungskonzentration von
19 3
etwa 10 Atome/cm gebildet.
Eine erste Elektrode 4E wird auf der eine hohe Verunreinigungskonzentration aufweisenden Zone la in der Zone 1 in ohmschem Kontakt mit dieser gebildet, eine zweite Elektrode 4B wird auf der zweiten Zone 2 in ohmschem Kontakt mit dieser gebildet, und eine dritte Elektrode 4C wird auf der eine hohe Verunreinigungskonzentration aufweisenden Zone 3a nahe der dritten Zone 3 in ohmschem Kontakt mit dieser gebildet. Von diesen Elektroden 4E, 4B und 4C werden ein erster, zweiter und dritter Anschluß E, B und C herausgeführt. In Fig. 1 bezeichnet 5 eine Isolierschicht aus z.B. SiO2, die auf der Oberfläche des Substrats S gebildet ist.
Die Halbleitervorrichtung in Fig. 1 kann als Transistor verwendet werden. Hierbei dient die erste Zone 1 als Emitterzone, die zweite Zone 2 als Basiszone und die dritte Zone 3 als Kollektorzone und es wird eine Durchlaßspannung an den Emitterübergang J„ und eine Sperrspannung an den Kollektorübergang J^ angelegt.
Damit haben Löcher, die von der Basis bzw. der zweiten Zone 2 in den Emitter bzw. die Emitterzone 1 injiziert werden, eine lange Lebensdauer infolge der Tatsache, daß die Emitterzone 1 die niedrige Verunreinigungskonzentration und eine gute Kristalleigenschaft hat, und damit wird die Diffusionsstrecke L der Löcher in der Emitterzone 1
lang. Daher kann, wie aus den Gleichungen (6) und (3) ersichtlich ist, der Emitterinjektionswirkungsgrad hoch
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gemacht werden. In dem Falle jedoch, daß die Diffusionsstrecke L lang gemacht wird, kann Sie, wenn die in die Emitterzone 1 injizierten Löcher an der Oberfläche des Substrats S angelangen und in der Praxis mit Elektronen auf der Oberfläche rekombinieren können, nicht wensentlich lang gemacht werden. Da bei der in Fig. 1 gezeigten Halbleitervorrichtung die Potentialschwelle in der Emitterzone 1 dem Emitterübergang JE zugewandt an einer Stelle in einer Entfernung gebildet wird, die kleiner als die Diffusionsstrecke L der Minoritatsträger ist, wird die Größe der Oberflächenrekombination verringert und die Diffusionsstrecke L kann ausreichend lang gemacht werden.
Da die Potentialschwelle in der oben bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel beschriebenen Weise gebildet wird, wird die Wirkung erreicht, daß die Stromdichte bzw. die Stromkomponente J der Löcher, die von der Basiszone 2 in die Emitterzone 1 injiziert werden, verringert wird. Dies bedeutet, daß an dem LH-Übergang J„ in der Emitterzone 1
JH
eine falsche Fermi-Niveaudifferenz bzw. ein inneres elektrisches Feld verursacht wird, die die Diffusion der Löcher bzw. Minoritatsträger unterdrücken. Wenn die Größe des Fermi-Niveaus ausreichend hoch ist, heben sich der Diffusionsstrom, der durch den Konzentrationsgradienten der Löcher hervorgerufen wird, und der Driftstrom, der durch das innere elektrische Feld hervorgerufen werden, an dem LH-Übergang gegenseitig auf und verringern den Löcherstrom J , der von der Basis 2 durch die Emitterzone 1 geringer Verunreinigungskonzentration injiziert wird. Durch diese Wirkung wird das Verhältnis des Elektronenstroms, der an der Kollektorzone 2 angelangt, relativ zu der Stromkomponente, die den Emitterübergang J_ durchläuft, erhöht und damit wird der Emitterinjektionswirkungsgrad V erhöht, wie aus der Gleichung (3) ersichtlich ist, so daß der Stromverstärkungsfaktor h_ hoch wird.
Die obige Niveaudifferenz (die Höhe der Potentialschwelle) muß größer als die Energie der Löcher oder wenigstens
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gleich der Wärmeenergie sein. Die Wärmeenergie kann durch kT angenähert werden, jedoch sollte die obige Niveaudifferenz mehr als 0,1 eV betragen. Innerhalb der Übergangszone des Potentials darf die Diffusionsstrecke L der Löcher nicht innerhalb der Übergangszone enden bzw. ist es erforderlich, daß die Diffusionsstrecke L der Löcher größer als die Breite der Übergangszone ist.
Wenn der LH-Übergang J„ gebildet wird, wie in Fig. 1 gezeigt ist, kann die Potentialschwelle von 0,2 eV durch geeignete Wahl der Größe der Verunreinigung und des Gradienten, der eine hohe VerunreinJLgungskonzentration aufweisenden Zone la gebildet werden.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Beispiel des Dreipol-Halbleitervorrichtung, in der die gleichen Bezugsziffern und -buchstaben wie in Fig. 1 die gleichen Teile bezeichnen, weshalb ihre Beschreibung nicht wiederholt wird.
Bei dem Beispiel der Fig. 2 wird zur Bildung eines PN-übergangs J„, der der ersten bzw. Emitterzone J„ zugewandt ist, eine zusätzliche Zone 6 mit P-Leitfähigkeit in der ersten Zone 1 gebildet. In dem Beispiel der Fig. 2 ist die Strecke zwischen dem übergang Jg und JE kleiner gewählt als die Diffusionsstrecke L der Minoritätsträger in der ersten Zone 1. Der übrige Aufbau des Beispiels in Fig. 2 ist im wesentlichen der gleiche wie der des Beispiels in Fig. 1.
Da bei dem Beispiel der Fig. 2 die Diffusionsstrecke L der in die erste Zone 1 injizierten Löcher lang ist,wie oben beschrieben wurde, gelangen die Löcher tatsächlich an der zusätzlichen Zone 6 an und werden dann von dieser absorbiert. Wenn die zusätzliche Zone 6 vom elektrischen Standpunkt aus überflutet wird, wird ihr Potential erhöht, wenn die Anzahl der Löcher, die an der zusätzlichen Zone 6 ankommen, erhöht wird. Damit wird der PN-Übergang Jc,
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der zwischen den Zonen 6 und 1 gebildet wird, im wesentlichen auf seine Anstiegsspannung in Durchlaßrichtung vorgespannt und dann werden Löcher wieder in die erste Zone 1 von der zusätzlichen Zone 6 injiziert. Damit wird die Konzentration der Löcher in der ersten Zone 1 nahe der zusätzlichen Zone 6 erhöht und demgemäß wird die Konzentrationsverteilung der Löcher zwischen den übergängen J„ und Jg in der ersten Zone 1 gleichmäßig und deren Gradient wird graduell, um den Diffusionsstrom J von der zweiten Zone 2 in die erste Zone 1 zu verringern.
Wenn bei den oben beschriebenen Halbleitervorrichtungen eine vierte Zone bzw. eine Steuerzone in deren ersten Zone 1 gebildet und eine vierte Elektrode bzw. eine Steuerelektrode (Gate) damit verbunden wird, um eine neue Vierpol-Halbleitervorrichtung zu schaffen, kann ihr Stromverstärkungsfaktor durch Anlegen einer Steuerspannung an die Steuerelektrode (Gate) geändert werden.
Es wird nun die neue Vierpol-Halbleitervorrichtung beschrieben, die bei der Erfindung verwendet wird. Wie Fig. 3 zeigt, wird eine Steuerelektrode (Gate) auf der Oberfläche der ersten Halbleiterzone 1 (Emitterzone) der Dreipol-Halbleitervorrichtung der Pig. 1 über eine Isolierschicht gebildet.
Bei der Ausführungsform der Fig. 3 wird eine Steuerelektrode 4G wie eine Metallschicht z.B. aus Aluminium mit einer bestimmten Fläche auf einem Teil der ersten Halbleiterzone (Emitterzone) 1 der Vorrichtung in Fig. 1 durch eine Isolierschicht (Gate-Isolierschicht) 7 gebildet, die eine vorbestimmte Dicke z.B. 100 δ hat und z.B. aus SiO2 ähnlich wie die Schicht 5 besteht und der Gateisolierschicht eines MOS FET entspricht. Ein Gateanschluß G wird von der Steuerelektrode 4G als vierter Anschluß herausgeführt. Ein Teil 8 in der ersten Zone 1 gegenüber der Steuerelektrode 4G ist die Halbleitersteuerzone.
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Wenn eine Gatevorspannung zwischen Gate und Emitter der Vierpol-Halbleitervorrichtung bzw. den Gateanschluß G und den Emitteranschluß E angelegt wird, wird der Stroraverstärkungsfaktor bzw. der Stromverstärkungsfaktor h bei geerdetem Emitter in Abhängigkeit von der Gatevorspannung längs einer Kurve geändert, die nach unten konvex ist und bezüglich ihres Minimalwertes im wesentlichen symmetrisch ist. Dies bedeutet, daß, wenn eine Vorspannung, die relativ zu der Emitterspannung E in der Vorrichtung der Fig. 3 in dem positiven Bereich von der Schwellenspannung der Vorspannung aus ist, eine Speicherschicht CG mit einer Funktion ähnlich dem LH-Übergang JU als die Potentialschwelle in Fig. 1 in einem Teil der ersten Zone (Emitterzone) 1 gebildet wird, wenn die Spannung sich der positiven Richtung nähert. Somit nimmt die Stromdichte J der Löcher des
P Diffusionsstroms von der zweiten Zone (Basiszone) 2 in die erste Zone (Emitterzone) 1 ab und damit nimmt der Faktor hFE Λ"
Dagegen wird innerhalb der negativen Zone der Schwellen— spannung der Vorspannung eine inverse Schicht IN in einem Teil der Emitterzone 1 bzw. der Steuerzone 8 gebildet, wenn die Vorspannung sich der negativen Richtung nähert und ähnlich wie in dem Falle, bei dem die zusätzliche Zone 6 in Fig. 2 vom elektrischen Standpunkt aus überflutet wird, werden Löcher wieder von der inversen Schicht IN in die Emitterzone 1 injiziert. Somit nimmt die Stromdichte J der Löcher des Diffusionsstroms von der Basiszone 2 in die Emitterzone 1 ab und damit nimmt der Faktor hFE ZU·
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Kennlinien der neuen Vierpol-Halbleitervorrichtung in Fig. 3 zeigt, die durch einen in Fig. 4 gezeigten Meßkreis gemessen wurden.
In Fig. 4 bezeichnet Q die neue Vierpol-Halbleitervorrichtung in Fig. 3 als Symbol,bei dem eine kurze Linie
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zu dem Symbol des bekannten bipolaren Transistors parallel zu seinem Emitter als Gate der neuen Vierpol-Halbleitervorrichtung Q zugefügt ist. In Fig. 4 ist die neue Vierpo!-Halbleitervorrichtung Q als eine mit geerdetem Emitter gezeigt. In der Figur bezeichnet R_ einen Kollektorlastwiderstand der Vorrichtung Q, Vcc ihre Kollektorspannungsquelle, I_ ihren Kollektorstrom, I_ ihren Basisstrom (konstant) und V„„ ihre Gate-Emitter-Spannung.
VjEi
Wenn ihre Kollektor-Emitter-Spannung V__ 3 V und ihr BaSiS-strom I 1 uA beträgt, sind die Kennlinien der Gate-Emitter-Spannung (Gate-Vorspannung) V_ (V)-Kollektorstrom I (uA) und des Stromverstärkungsfaktors h™ bei geerdetem Emitter in dem Diagramm der Fig. 5 gezeigt.
Aus der Kennlinie der Fig. 5 ist ersichtlich, daß der Stromverstärkungsfak ->r h__ in Abhängigkeit von der Änderung der Gate-Vorspa. nung längs einer Kurve geändert wird, die nach unten konvex ist und bezüglich ihres Minimalwertes nahezu symmetrisch ist (wobei die Gate-Emitter-Spannung auf der obigen Schwellenspannung ist) .
Wenn die Dicke der Emitterzone 1 der Halbleitervorrichtung in Fig. 3 kleiner als die Diffusionsstrecke L der Löcher (injizierte Träger) gewählt wird, wird die Oberflächenrekombination, wobei die Gate-Emitter-Spannung V^, im wesentlichen gleich der Schwellenspannung ist, erheblich beeinflußt. Somit wird die Lebensdauer der injizierten Träger (Minoritätsträger) kurz und damit kann der Minimalwert des Faktors 1ι_>, klein gemacht werden.
Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform ist ein NPN-Element, es ist jedoch selbstverständlich auch möglich, daß die Halbleitervorrichtung wie im Falle eines bipolaren Transistors vom PNP-Typu is*:.
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Wie Fig. 6 zeigt, besteht der Sensorkreis aus einer Halblei tervorriehtung 10 der in Fig. 3 gezeigten Art. Diese Vorrichtung ist mit ihrem Kollektor C mit einer Potentialquelle V über einen Widerstand 13 verbunden. Ihr Emitter E ist über einen Widerstand 14 geerdet. Die Basis B der Vorrichtung 10 ist über einen veränderbaren Widerstand mit der Potentialquelle Vn-, verbunden und auch über den Widerstand 9 geerdet. Die Widerstände 8 und 9 bilden somit ein Spannungsteilernetzwerk, bei dem der Vorspannungspegel der Basis B der Vorrichtung 10 durch den einstellbaren Widerstand 8 geändert werden kann. Das Sensorelement 11 ist ein Element, dessen Widerstand sich in Abhängigkeit von dem zu prüfenden Zustand ändert. Er kann somit ein Widerstand sein, dessen Widerstandsgröße sich in Abhängigkeit von Licht, einem Magnetfeld oder der Temperatur ändert. Das Sensorelement 11 ist an einer Seite mit der Potentialquelle Vn- und an der anderen Seite mit dem Widerstand verbunden, der wiederum geerdet ist. Der Mittelpunkt zwischen dem Element 11 und dem Widerstand 12 ist mit der Gate-Elektrode G der Halbleitervorrichtung 10 verbunden. Der Ausgangsanschluß 15 ist mit dem Kollektor C der vorrichtung 10 verbunden.
Der Vorspannungspegel der Vorrichtung 10 ist derart eingestellt, daß im normalen Zustand des untersuchten Objekts das Verhältnis 1-/I1, minimal ist. Dies stellt den unteren Punkt der in dem Diagramm in Fig. 5 gezeigten Kurve dar. Wenn der untersuchte Zustand von normal abweicht, ändert sich die Verstärkung bei geerdetem Emitter rasch entweder nach rechts oder links von dem unteren Punkt des Diagramms aus, verflacht dann jedoch nahezu. Dieser Sensorkreis ist für eine Änderung der untersuchten Eigenschaft sehr empfindlich. Diese Art Halbleitervorrichtung ist somit von der Verwendung eines MOS FET oder dergleichen sehr verschieden, bei dem die Änderung sehr graduell wäre und somit nicht eine kritische Anzeige einer geringen Änderung ergeben würde.
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Fig. 7 ist ähnlich Fig. 6, mit der Ausnahme, daß das Temperatursensorelement 16 in den Vorspannungskreis der Basis der Vorrichtung 10 geschaltet ist. Der einstellbare Widerstand 7 ist in den Gate-Vorspannungskreis der Vorrichtung IO geschaltet. Im übrigen ist der Kreis ähnlich dem der Fig. 6.
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Claims (7)

  1. Ansprüche
    ( 1.)Sensorkreis zur Ermittlung einer Änderung einer normalen Charakteristik eines Objekts, gekennzeichnet durch eine Halbleitervorrichtung (10) mit einer ersten Halbleiterzone der einen Leitfähigkeitsart, die eine Emitterzone bildet, einer zweiten Halbleiterzone der entgegengesetzten Leitfähigkeitsart, die eine Basiszone neben der ersten Zone mit einem Halbleiterübergang dazwischen bildet, einer dritten Halbleiterzone der gleichen Leitfähigkeitsart wie die erste Zone, die einen Kollektor neben der zweiten Zone mit einem zweiten Halbleiterübergang dazwischen bildet, einer Isolierschicht an der Außenfläche der Emitterzone und einer Gateelektrode an der eine Gatezone bildenden Isolierschicht, wobei die Halbleitervorrichtung eine Verstärkungscharakteristik bei geerdetem Emitter hat, die einen Tiefpunkt mit steil ansteigenden Abschnitten im wesentlichen symmetrisch zu beiden Seiten von diesem in Abhängigkeit von Änderungen der Spannung zwischen der Emitterzone und der Gatezone hat, durch einen Vorspannungskreis, der mit der ersten Zone, der Basiszone und der Gatezone verbunden ist, wobei die Vorspannung der er&ten Zone, der zweiten Zone und der Gatezone auf einen vorbestimmten Punkt der Stromverstärkungscharakteristik festgelegt ist, die auf einen vorbestimmten erfaßten Zustand eingestellt ist, und durch ein Sensorelement (16) , das mit wenigstens der Basiszone oder der Gatezone verbunden ist.
  2. 2. Sensorkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die dritte Zone der Halbleitervorrichtung jeweils wenigstens einen ersten Teil mit einer Verunreinigungskonzentration mit im wesentlichen der gleichen Größenordnung haben, und daß die erste Zone einen zweiten Teil, der eine Verunreinigungskonzentration hat, die höher als die des ersten Teils der ersten Zone ist,
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    an einer Stelle aufweist, die von dem ersten übergang
    um eine Strecke entfernt ist, die kleiner als die Diffusionsstrecke der Minoritatsträger ist.
  3. 3. Sensorkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (16) eine Temperaturänderung erfaßt.
  4. 4. Sensorkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (16) eine Änderung der Magnetfeldeigenschaften des Objekts erfaßt.
  5. 5. Sensorkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (16) eine Lichtänderung erfaßt.
  6. 6. Sensorkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelernent (16) in dem Gate-Vorspannungskreis
    liegt.
  7. 7. Sensorkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (16) in dem Vorspannungskreis der Basishalbleiterzone liegt.
    509848/0779
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