DE2551035B2

DE2551035B2 - Logische Schaltung in Festkörpertechnik

Info

Publication number: DE2551035B2
Application number: DE19752551035
Authority: DE
Inventors: David Lexington Adler; Kurt E. Alston Petersen; Melvin P. Southfield Mich. Shaw
Original assignee: Energy Conversion Devices Inc
Current assignee: Energy Conversion Devices Inc
Priority date: 1974-11-14
Filing date: 1975-11-13
Publication date: 1980-09-18
Also published as: JPS5173373A; JPS5938672B2; GB1522327A; DE2551035C3; DE2551035A1; FR2291609B1; FR2291609A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit einer transistorartigen Vorrichtung, die mit einem halbleitenden Festkörperbauelement mit aneinandergrenzenden Materialschichten als Emitter-, Basis- und Kollektorteilen der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Gattung versehen ist.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist bereits vorgeschlagen worden (DE-OS 2417248) und auch bereits aus der NL-OS 7405341 bekannt. Diese Schaltungsanordnung betrifft die Anwendung einer transistorartigen Vorrichtung als Verstärker, bei der

•ίο solches im wesentlichen amorphes bAv. amorphartiges Halbleitermaterial verwendet wird, das beispielsweise nach der US-PS 3271 591 bereits bekannt ist. Solche insbesondere chalcogcne Elemente aufweisende amorphe Halbleitermaterialien sind bei Anlegen einer Spannung von mindestens einer bestimmten Schwcllcnspannung an gegenüberliegende Seiten oder an im Abstand voneinander befindlichen Teilen eines Matcrialstückes von einem elektrisch im wesentlichen nicht leitfähigen Zustand in einen elektrisch leitfähigen Zustand umschaltbar. Im erstgenannten Zustand wirken diese Halbleitermaterialien etwa wie Halbisolatorcn, da sie einen verhältnismäßig hohen spezifischen Widerstand in der Größenordnung von etwa K)' bis etwa H)¹² Ohm X cm und im Lcitfähigkcitszustand einen verhältnismäßig niedrigen elektrischen spezifischen Widerstand in der Größenordnung von etwa 10 bis etwa 10~^ftOhm X cm aufweisen. Ein Vorteil solcher Materialien besteht gegenüber dotierten kristallinen Halbleitermaterialien, wie sie üblicherweise zur Her-

fto stellung von Transistoren verwendet werden, darin, daß die Schaltcigcnschaftcn durch Ionen- oder Neutronenbestrahlung im wesentlichen unbeeinflußt bleiben.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde,

'•5 eine derartige Schaltungsanordnung dahingehend abzuwandeln, daß sie als logische Schaltung verwendbar ist. Diese logische Schaltung soll auch zu elektronischen Steuer/wecken verwendbar sein.

Die Erfindung ist im Patentanspruch I gekennzeichnet und in Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen bzw. Verbesserungen derselben beansprucht.

Auch bei der Erfindung sind Halbleitermaterialien der oben benannten Gattung verwendbar, wodurch nicht nur die obengenannte Aufgabe lösbar ist, sondern auch Funktionen logischer Schaltungen durchgeführt werden können, die durch mit üblichen Transistoren bestückten logischen Schaltungen nicht ohne weiteres durchführbar sind. Trotzdem ist der Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltung in Festkörpertechnik sehr einfach, so daß keine {großen Herstellungskosten entstehen.

Von den obengenannten bereits bekannten speziellen Halbleitermaterialien gibt es solche, die als sogenanntes Schwellenschaltmaterial und solche, die als sogenanntes Speichermaterial arbeiten. Beide Materialien werden von ihrem elektrisch im wesentlichen nicht oder nur wenig leitfähigen Ausgangszustand in den elektrisch gut leitfähigen Leiterzustand durch Anlegen einer eine vorgegebene Schwellenspannung mindestens erreichenden Spannung umgeschaltet. Das Zurückschalten von diesem Leiterzusland in den nicht leitfähigen Sperrzustand erfolgt bei den sogenannten »Schwellenschaltmaterialien« dadurch, daß der im Leiterzustand fließende Strom unter einen bestimmten Haltestrom absinkt. Zu diesen Schwellenschalt- oder kurz Scha'tmaterialien gehören im wesentlichen glasige Substanzen wie sie unter den dreidimensional vernetzten chalcogeniden legierten Gläsern zu finden sind, wozu beispielsweise folgende Halbleitermaterialien (angegeben in Atom-%) gehören:

a) 25% Arsen und 75% eines aus 90% Tellur und 10% Germanium bestehenden Gemisches;

b) 40% Tellur, 35% Arsen, 18% Silicium, (\75% Germanium und 0,25% Indium;

c) 28% Tellur, 34,5% Arsen, 15,5% Germanium und 22% Schwefel.

Bei den anderen als »Spcichermaterialien« bezeichneten Gattung solcher Halbleitermaterialien verbleiben diese dagegen im Leiterzustand auch beim Absinken des Stromes auf 0; sie sind in den elektrisch im wesentlichen nicht leitfähigen Ausgangszustand dadurch zurückschaltbar, daß ein oder mehrere Rückstcllimpulse zur Wirkung gebracht werden, die beispielsweise weniger als 10 μβ Dauer haben im Unterschied zu den Umschaltimpulsen einer Dauer von wenigstens etwa 1 ms zum Schalten vom Ausgangszustand in den Leiterzustand. Bei solchen Materialien handelt es sich um glasige Substanzen, die in umkehrbarer Weise zwischen zwei Strukturzuständen reversibel umschaltbar sind, in denen sich die Materialien an der Grenze der Glasbereiche befinden; es sind im allgemeinen binäre Zusammensetzungen von Tellur und Germanium, von denen der Gehalt an Germanium größer als 10% beträgt, oder es sind Materialien, die auch zusätzliche Elemente der Gruppe V oder VI des periodischen Systems aufweisen, Beispiele hierfür sind (in Atom-%):

a) 15%Gemanium, 81%Tcllur, 2% Antimon und 2% Schwefel,

b) 83% Tellur und 17% Germanium.

Eine solche Schaltungsanordnung, deren Emitter aus einer amorphen Vorrichtung gemäß der folgenden Beschreibung hergestellt ist, kann eine Basis und einen Kollektor aus einem Körper kristallinen Halbleitermaterial, wie Silicium, das mit Verunreinigungen dotiert ist, die mit der Kristallgitterstruktur keine vollkommene Verbindung wie im Falle eines üblichen Transistor:: eingehen, aufweisen, wobei Basis und Kollektor Teile eines n- bzw. p-dotierten Bereichs des

kristallinen Körpers sind. Der Übergang zwischen Emitter und Basis ist mit einer Spannungsquelle gekoppelt, die diesen Übergang in Vorwärtsrichtung vorspannt, so daß elektrische Ladungsträger, die die Majoritätsträger der Emitterelektrode bilden, zum

ίο Übergang gezogen werden, an dem die elektrischen Ladungsträger in die Basis eintreten wie bei einem üblichen Transistor. Der Übergang zwischen Basis und Kollektor ist durch eine Spannungsquelle zweckmäßigerweise in Sperrichtung vorgespannt. Die Dicke

is der Basis ist für die Wirkung, insbesondere Verstärkungswirkung, der Vorrichtung entscheidend und wird daher hinreichend gering gehalten, damit sie weniger beträgt als die sogenannte Diffusionslänge der elektrischen Ladungsträger durch diese. Die Basis

2ü wird daher hinreichend dünn gemacht, so daß die von der Emitterelektrode in sie injizf >.ten elektrischen Ladungsträger nicht neutralisiert odrr ciilgcfangcn werden, bevor sie den Übergang zwischen der Basis und dem Kollektor erreichen.

Bei der Erfindungsind daher der Emitter oder Kollektor aus einem Schwellenschalt- oder Speichermaterial obiger Halbleitergattungen aufgebaut, während die anderen Teile vorzugsweise aus den üblichen dotierten Bereichen eines Halbleiter-Kristallkörpers

Λ» od. dgl. hergestellt sind, und die der Reihe nach sowohl im nicht-leitenden als auch im leitenden Betriebszustand betrieben wird, zur Bildung einer einzigartigen logischen Schaltung. Die zwischen Kollektor und Emitter angelegte Spannung, die den

Basis-Kollektor-Übergang in Sperrichtung vorspannt, ist anfangs ungenügend hoch, um an dem, den Schalter bildenden Emitter oder Kollektor eine Spannung zur Wirkung zu bringen, die dessen Schwellenspannung überschreitet. Die Kollektorstromstärke ist zu ttiesem

4M Zeitpunkt vernachlässigbar gering. Wenn die zwischen Emitter und Kollektor angelegte Spannung die Schwellenspannung des den Schalter bildenden Emitters oder Kollektors überschreitet, braucht der in Sperrichtung vorgespannte Übergang zwischen Basis und Kollektor einen ausreichenden Betrag der anliegenden Spannung auf, so daß nun ein ungenügender Rest an Spannung an der schalterbildenden Emitteroder Kollektorschicht anliegt, der die Schwellenspannung desselben nicht überschreitet. Wenn der Emitter

5(I aus einem schalterbildenden Material besteht, wird bei Anlegen einer Spannung oberhalb der Schwellenspannung der Emitterschicht zwischen Basis und Emitter der Emitter in einen Zustand niedrigen Widerstandes umgeschaltet, bei dem ein nennenswerter Basis- und Kollektorstrom fließt. Da die Basisspannung die erforder'^:che Schaltspannung direkt liefert, braucht die Kollektorspannung die Schwellenspannung der Emitterschicht nicht zu überschreiten. Dieser Emitterzustand niedrigen Widerstandes bleibt se

mi lange erhalten, wie die Stromstärke des hindurchfließenden Stromes oberhalb der genannten Haltestromstärke bleibt, und wenn der Emitter ein Speicherschaltmatcriiil ist, bleibt, selbst wenn ue. Stromzufluß durch diesen aufhört, dieser Zustund unbegrenzt er-

'.5 halten, solange keine Rückstellstromimpulse zur Wirkung gebracht wcriien; (die Polarität der angelegten Basisspannung ist derart, daß der Emitter-Basis-Übergang in Vorwärtsrichtung vorgespannt wird, und

es wird vorausgesetzt, daß der Emitter die Ladungsträger von dem dem Typ der Majoritätsträger der Basis entgegengesetzten Typ zu liefern vermag.)

Wenn der Kollektor aus einem Schwellen- oder Speicherschaltmaterial besteht, muß die angelegte Kollektorspannung die Schwellcnspannung der Kollektorschicht überschreiten. In einem solchen Falle ist der in Sperrichtung vorgespannte Basis-Kollcktor-Ubergang von anderem Typ als der Übergang zwischen den dotierten kristallinen pn- oder np-Bercichen eines kristallinen Halbleiterkörper, und um einen angemessenen Spannungsabfall am Basis-Kollektor-Übergang zu erzielen, kann eine leichter dotierte Basisschicht erforderlich sein. Bei dieser Form der Erfindung ist es lediglich erforderlich, eine verhältnismäßig geringe Basisspannung (d. h. eine Spannung, die nur einen kleinen Bruchteil der Schwellcnspannung des Kollektormaterials betragen kann) anzulegen, um einen ausreichenden Fluß von Ladungsträgern durch den übergang zwischen Basis und Kollektor herbeizuführen, um den Widerstand des Überganges und den Spannungsabfall über diesen auf einen Wert zu mindern, bei dem die an dem amorphen Halbleiterkollektor anliegende Spannung die Schwellenspannung desselben überschreitet, um den Kollektor in ilen Zustand niedrigen Widerstandes überzuführen und bei fortdauerndem Anliegen der Basisspannung einen höchstmöglichen Kollektorstrom zu erzielen.

Bei einem herkömmlichen Transistor fällt bei Abschalten der Basisspannung die Kollektorstromstärkc auf Null ab. Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindunggeht von der Feststellung aus, daß der Kollektorstrom in einer transistorartigen Vorrichtung, deren Emitter oder Kollektor aus einem Schwellen- oder Speicherschaltmaterial besteht, das in seinen Zustand niedrigen Widerstandes geschaltet ist, nach Verschwinden der Basisspannung einen nennenswerten Wert beibehält, obwohl dieser im allgemeinen geringer ist als der Höchstwert bei angelegter Basisspannung. Wenn also eine transistorartige Vorrichtung der beschriebenen Art in der soeben beschriebenen Weise betneben wird, zeigt das Vorhandensein einer vernachlässigbar geringen Kollektorstromstärke an, daß vorher keine Basisspannung angelegt worden ist, das Vorhandensein einer maximalen Kollektorstromstärke zeigt an. daß gleichzeitig eine Basisspannung angelegt ist, und das Vorhandensein eines Zwischenwertes der Kollektorstromstärke zeigt an, daß eine Basisspannung vorher angelegt war, jedoch danach abgeschaltet wurde.

In dem Falle, daß der Emitter oder Kollektor aus einem Schwellenschaltmaterial hergestellt ist, wird die Vorrichtung zurückgestellt, indem der Stromfluß in dem Kollektorstromkreis unterbrochen wird, und wenn der Emitter oder Kollektor aus einem Speicherschaltmaterial hergestellt ist, wird die Vorrichtung zurückgeschaltet, indem an sie geeignete Rückstellspannungsimpulse von einer unabhängigen Rückstellstromimpulsquelle angelegt werden.

Die Betriebszustände der transistorartigen Vorrichtungen können mindestens auf zwei verschiedene Arten festgestellt werden. Wenn beispielsweise drei unterschiedliche Größen der Kollektorstromstärke auftreten können, können diese Zustände direkt ermittelt werden, um festzustellen, in welchem der drei Zustände sich die Vorrichtung in einem beliebigen gegebenen Augenblick befindet, um anzuzeigen, welche der drei Einj>angssignalbedingungcn aufgetreten sind, nämlich das Fehlen einer Basisspannung, das dauernde Vorhandensein einer Basisspannung oder das Verschwinden einer vorher angelegt gewesenen Basisspannung. Ein anderes Verfahren der Feststellung der verschiedenen Zustände der Vorrichtung besteht darin, daß festgestellt wird, ob sowohl in dem Basiskreis als auch in dem Kollektorkreis ein Strom vernachlässigbar geringer oder bedeutender Stromstärke

ι» vorhanden ist. Diese Annäherung unterscheidet jedoch nicht zwischen dem Vorhandensein oder Fehlen eines Zwischenwertes oder Maximalwertes der Stromstärke in dem Kollektorkreis, sondern stellt lediglich Zustände fest, in denen die Basis- und die KoI-

i^s lektorstromstärke vernachlässigbar gering sind, wa< andeutet, daß während eines gegebenen Prüfzeitraums keine Basisspannung angelegt ist, noch war; ein Basisstrom und ein Kollektorstrom nennenswerter Stromstärke vorhanden ist, was andeutet, daß zusam-

^" men mit der Koiiekiurspaimuiig eine BciMv>imniiim(! vorhanden ist; und ein Basisstrom von nennenswerter Stromstärke fehlt, ein Kollektorstrom nennenswertet Stromstärke jedoch vorhanden ist, was andeutet, dal.' während des betreffenden Prüfzeitraums vorher eine

-S Basisspannung angelegt war.

Gemäß der Erfindung wird eine logische Schaltung aus einer tranistorartigen Vorrichtung gebildet, bc der der Emitter oder der Kollektor aus einem schalterbild.^den Material hergestellt ist, das durch AnIc-

'" gen einer Spannung oberhalb einer gegebener Schwellenspannung an dieses aus einem ursprünglichen Zustand hohen Widerstandes in einen Zustani niedrigen Widerstandes umschaltbar ist. Das Schaltmaterial bleibt in seinem Zustand niedrigen Wider

-■" Standes, bis der Stromfluß durch dieses unterbrocher wird, wenn es sich um ein Schwellenmateriai handelt oder bis rückstellende Stromimpulse hindurchge schickt werden, wenn es sich bei dem Schaltmateria um ein Speicherschaltmaterial handelt. An Emittei

■»" und Kollektor der Vorrichtung wird eine Gleichspannung angelegt, die nicht ausreicht, um eine Spannung an dem amorphen Halblciteremitter- oder Halbleiterkollektor der transistorartigen Vorrichtung zu erzeu gen, die die Schwellenspannung überschreitet, so dal

·»' dann die Kollektorstromstärke vernachlässigbar gering ist. Ein Kollektorstrom von wesentlicher Strom stärke fließt, wenn eine Basisstromstärke angeleg wird, die die Spannung an jenem über einen solcher Wert hinaus steigert, und ein Kollektorstrom von we sentlicher oder vorzugsweise verminderter Strom stärke fließt, wenn die Basisstromspannung abge schaltet wird, und zwar so lange, bis der Emu.er ir seinen Zustand hohen Widerstandes zurückgestell wird.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungs form der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 veranschaulicht eine transistorartige Vor richtung mit einem Emitter aus einem amorpher Halbleiterschaltmaterial und einer Basis und Elek trode aus einem dotierten kristallinen Material zu sammen mit Impedanzen, Spannungsquellen um spannungsgesteuerten Schaltungen, die eine logisch· Schaltung bilden, die ermittelt, welcher von drei ver schiedenen möglichen Eingabezuständen aufgetretei

μ ist;

Fig. 2 veranschaulicht die Strom-Spannungs-Cha rakteristik des Emitters der transistorartigen Vorrich tung gemäß Fig. 1 oder des Kollektors der Vorrich

Hing gemäß Fig. 5;

Fig. 3 veranschaulicht die charakteristischen Kurven der transistorartigcn Vorrichtung gemäß Fig. 1 (xlcr 2 für verschiedene Kollektorspannungen und Basisstromstärken;

Fig. 4A,4B,4C, 4 D, 4E und 4 F zeiget! auf einer gemeinsamen Zeitabszisse verschiedene Spannungsund Z' 'omwellenformcn in der logischen Schaltung gemäß rig. I;

Fig. 5 ist eine Ansicht einer logischen Schaltung unter Verwendung einer transistorartigoii Vorrichtung, bei der anstatt des Emitters der Kollektor aus einem amorphen Halbleiterschaltmaterial hergestellt ist und die verschiedene Impedanzen, Spannungsquellen und spannungsgesteuerte Schaltungen aufweist, die eine logische Schaltung bilden, die feststellt, welcher der drei verschiedenen möglichen Eingangszustände aufgetreten ist; und

Pig. (< veranschaulicht einen perspektivischen Schnitt einer beispielhaften Konstruktion der transistorartigen Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine logische Schaltung gemäß der Erfindungeinschließlich einer transistorartigcn Vorrichtung 2 mit drei übereinanderliegenden Schichten 4, 6 und 8, die die Emitter-, Basis- bzw. Kollektorelektrode einer flächentransistorartigen Vorrichtung bilden, deren Emitterelektrode aus einem amorphen Halbleiterschaltmaterial A laut obiger Beschreibung hergestellt ist. Diese Materialien sind vorzugsweise chalcogenide Glasmaterialien, die nach herrschender Mein .ngals vorherrschende Ladungsträger »Löcher« (Elektronenmangelstcllen) haben, jedoch unerwarteterweise in ihrem leitfähigen Zustand als vorherrschende Träger Elektronen haben, selbst wenn sie in ihrem nicht-lcitfähigen Zustand als vorherrschende Ladungsträger Löcher zu haben scheinen. Es sind amorphe Halbleiterschaltmaterialien entwickelt worden, die in ihren Zuständen hoher oder niedriger Leitfähigkeit als Majoritätsträger Löcher oder Elektronen haben (d. h. p- oder η-leitende Materialien sind).

Die Basis 6 kann aus einer Materialschicht gebildet sein, die ein Halbleitermaterial bildet, das vorzugsweise ein kristallines Fehlstellen-Halbleitermaterial vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp wie der Emitter 4 ist. Die Basis 6 hat einen genügend hohen Widerstand, so daß sie den Übergang 10 zwischen der Emitter- und Basiselektrodenschicht 6 bzw. 8 nicht kurzschließt. Auch ist die Basis genügend dünn und leitfähig, um die von dem Übergang 10 gegen den Übergang 12 zwischen der Basis 6 und dem Kollektor 8 wandernden elektrischen Ladungsträger im wesentlichen nicht einzufangen oder zu neutralisieren, bevor sie den Übergang 12 erreichen, wie im Falle herkömmlicher Feldtransistoren. Unter der Voraussetzung, daß der Emitter in seinem leitfähigen Zustand als Majoritätsträger Elektronen hat, sollte die Basis eine p-leitende Schicht von wesentlich geringerer Dicke, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,3 μπι sein.

Wenn der Emitter aus einem amorphen Halbleiterschaltmaterial hergestellt ist, besteht der Kollektor 8 vorzugsweise aus einem dotierten Bereich des gleichen kristallinen Körpers, aus dem die Basis besteht, und ist von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp wie die Basis, nämlich bei der dargestellten transistorartigen Vorrichtung vom n-leitenden Typ. Der Kollektor sollte ein verhältnismäßig guter Leiter für die elektrischen Ladungsträger sein, die ihn durch seinen Übergang 12 von der Basis erreichen.

Bei einem Ausfiihrungsbcispiel der Erfindung war die Basis ein schwer dotierter Bereich eines Siliciumchips von 0,3 um Dicke, und der Kollektor war ein s leicht dotierter Bereich auf dem Siliciumchip von einer Dicke von ca. 5 (im, und der Emitter war ein durch HF-Kathodenzerstäubung aufgetragener Film aus einer amorphen Masse aus Te₁₁)As₁₆SiI₇Oe₇P₁ von 1,5 μσι Dicke mit einer Schwellenspannung von ca.

κι 30 V.

Mit dem Emitter und dem Kollektor ist eine Kollektor-Gleichspannungsquelle Vc verbunden, so daß sie den Übergang 12 in Sperrichtung vorspannt. In dem Falle, daß Basis und Emitter vom p- bzw. n-leitcnden Typ sind, kann die negative Klemme der Spannungsquelle Vc, wie dargestellt, geerdet sein, und ihre positive Klemme über einen elektronischen Schalter 16 od. dgl. mit einem Lastwiderstand 17 verbunden "ein der seinerseits rnit der Ko!!eK*^r*rk'^l>rnm'* *~ γτ-

2(i bunden ist. Die Klemme c ist mit einer Metallelektrode 18 der transistorartigen Vorrichtung 2 verbunden. Die Außenfläche des Emitters 4 der Vorrichtung 2 hat eine Metallelektrode 20, die mit einer geerdeten Emitterklemme e verbunden ist. Wenn also

is der Schalter 16 geschlossen ist, ist die Kollektorspannungsquelle Vc an Kollektor und Emitter der transistorartigen Vorrichtung 2 angelegt. Die Ausgangsspannung der Kollektorspannungsquelle Vc kann höher als die Schwellenspannung des Emitters 4 sein, die zu Zwecken der Beschreibung eines Beispiels mit annähernd 30 V angenommen wurde, jedoch muß in diesem Falle der Spannungsabfall über den in Sperrichtung betriebenen Übergang 12 der transistorartigen Vorrichtung 2 hinreichend groß sein, daß die verbleibende, an den Emitter 4 angelegte Spannung niedriger ist als dessen Schwellenspannung. Wenn an die Basis 6 keine Spannung angelegt ist, fließt wegen der sehr hohen Impedanz des Emitters 4 nur ein vernachlässigbar geringer Kollektorstrom.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist an Basis und Emitter der transistorartigen Vorrichtung zum Einleiten des Fließens eines Kollektorstromes eine Basisspannungsquelle Vb angelegt, so daß sie den Übergang zwischen Emitter und Basis in Vorwärtsrichtung vorspannt und die am Emitter auftretende Spannung über die Schwellenspannung hinaus steigert. Um dies bei der dargestellten Schaltung zu erreichen, kann die Spannungsquelle Vb eine Gleichspannungsquelle sein, deren negative Klemme geerdet ist und deren positive

so Klemme über einen elektronischen Schalter 20 od. dgl. und einen Widerstand 22 mit der Basiskleinme b der transistorartigen Vorrichtung 2 verbunden ist. Die Größe der Ausgangsspannung der Basisspannungsquelle Vb ist etwas größer gewählt als die Schwellenspannung des amorphen Halbleiteremitters 4, also bei dem beschriebenen Beispiel etwas größer als 30 V, so daß ohne Rücksicht auf den in der Basis 6 auftretenden Spannungsabfall die restliche Spannung diesen Wert überschreitet und den Emitter in seinen Zustand niedrigen Widerstandes treibt, so daß entsprechend der üblichen Betriebsweise von Transistoren Elektronen aus dem Emitter durch die Basis 6 in den Kollektor 8 fließen. Dies hat eine maximale Kollektorstromstärke zur Folge, während die Basisspannungsquelle Vb an die Basisklemme b angeschlossen bleibt.

Die Art und Weise, in der dieses Halbleiterschaltmaterial arbeitet, wenn daran eine Spannung angelegt

wird, wird durch die Strnm-Spannungs-Kurvcn der Fig. 2 veranschaulicht. Wenn sich das Halbleiterschaltmaterial im nicht-leitenden Zustand befindet und eine an gegenüberliegende Seiten desselben angelegte Spannung einer beliebigen Polarität, von Null beginnend, allmählich gesteigert wird, ist wegen des verhältnismäßig hohen Widerstandes des Halbleitcrschaltmatcrials der Strom sehr gering und nimmt allmählich zu, 'ie dies durch den Kurvenabschnitt 30 bzw. 30' angedeutet ist. Wenn die angelegte Spannung bis zu einem Wert ± K, steigt, der der Schwellenspannungdcr Vorrichtung entspricht, wird ein dünner Faden Au (Fig. 1) des Materials augenblicklich in einen Zustand niedrigen Widerstandes oder hoher Leitfähigkeit versetzt und leitet Strom. Die Sehalt/.eit für das Schalten aus dem nicht-leitenden in den leitenden Zustand ist äußerst kurz, obwohl bei dem I lcrbeifiihren des im wesentlichen augenblicklichen Schaltens gewöhnlich eine kurze Zeitverzögerung auftritt. Der leitfähige Zustand des Fadens des Halbleitermaterial ist durch den Kurvenabschnitt 32 bzw 32' in Fig. 2 veranschaulicht. Wenn das Schaltmaterial - zum Unterschied von einem Speicherschaltmaterial - ein Sehwellenschaltmatcrial ist und die angelegte Spannung auf einen Wert vermindert wird, bei dem die Stromstärke auf einem Wert unterhalb eines Mindestwertes, die Haltestromstärke, sinkt, folgt der leitfähige Zustand niedrigen Widerstandes im wesentlichen dem Kurventeil 33 bzw. 33', und dies hat ein augenblickliches Umschalten und den Zustand hohen Widerstandes oder Sperrzustandes zur Folge. Das Halbleiterschaltmatcrial bleibt in seinem nicht-leitenden Zustand bis es in seinen leitfähigen Zustand zurückgeführt wird, indem in der oben beschriebenen Weise eine Schwellenspannung zur Wirkung gebracht wird. Wenn das Schaltmaterial ein Speicherschaltmaterial ist, bleibt der Zustand niedrigen Widerstandes auch erhalten, wenn jegliche Spannung abgeschaltet wird, solange kein Rückstellen durch Zufuhr von Stromimpulsen erfolgt. Die Strom-Spannungs-Charakteristik in Fig. 3 ist nicht maßstabsgerecht, sondern dient lediglich der Veranschaulichung; das Verhältnis der Widerstände im Sperrzustand und im leitfähigen Zustand beträgt gewöhnlich I ()()()()()(): 1. Im Zustand niedrigen Widerstandes oder hoher Leitfähigkeit kann der Widerstand, der aus dem geringen Spannungsabfall bestimmt werden kann, so gering wie zwischen 1 und 10 Ω sein, und auch die Haltest romstärke kann sehr gering, d. h. nahezu Null sein.

Wenn die Spannungsquellc Vb von der Basisklemmc b durch öffnen des Schalters 20 getrennt wird, fließt, wie überraschenderweise festgestellt wurde, ein Kollektorstrom wesentliche. Stromstärke weiterhin durch den Emitter und den Kollektor in den Laststromkreis, der aus dem Widerstand 17 und der Spannungsquelle Vc besteht (wenn dieser Strom auch geringer ist als derjenige, der bei an der Basisklemme b anliegender Spannung der Quelle Vb fließt). Das Vorhandensein dieses verhältnismäßig hohen Kollektorstromes nach Abschalten der Basisspannungsquelle Vb tritt nur dann auf, wenn die Basis genügend dünn ist, daß die Kollektorspannungsquelle Vc in der Lage ist, einen Stromfluß einer Stromstärke oberhalb der Haltestromstärke des amorphen Halbleiteremitters 4 aufrechtzuerhalten. Bei der beispielsweise beschriebenen Vorrichtung war dies der Fall, wenn die Basis eine Dicke in der Größenordnung von 0,3 um oder darunter hatte. Auch wurde bei Verwendung der speziellen, oben beschriebenen amorphen Halbleitermasse die Transistortätigkeit, die einen nennenswerten Kollektorstrom mit und ohne Anliegen einer Basisspannung ergab, nur dann erreicht, wenn die Basi j aus p-lcitendem und der Kollektor aus n-leitcndem Material bestand. Wenn also die Hasis aus einem η-leitenden Material und der Kollektor aus einem p-leitcnden Material bestand, bildete die so erhaltene Konstruktion eine kräftige Sperre gegen Injcktion von Minoritäts-Lochträgern vom Emitter zur Basis, während Majoritätsladungsträger von der Basis leicht durch den dünnen Raumladungsbereich in dem amorphen Halblciteremitter hindurchdrangen. Das Halblcitersehaltmaterial des Emitters 4 sollte also, wenn es an eine p-leitende Basis angrenzt, \orteilhafterweisc ein Halbleiter mit Elektronen als Majoritätsträger sein, was für ein Material von η-leitendem Typ charakteristisch ist. Dementsprechend können einwandfrei arbeitende, transistorartige Vorrichtungen mit Basen und Kollektoren aus n- bzw. p-lcitenden Bereichen in dem betreffenden dotierten Halbleiterkörper hergestellt werden, sofern das Emittermaterial in geeigneter Weise derart abgewandelt ist, daß es ein grundsätzlich im leitfähigen Zustand des amorphen Materials p-leitendes anstatt η-leitendes Material ist. Die DE-C)S 242^l>5<)7 nennt mannigfaltige Zusammensetzungen amorpher Halbleitermaterialien sowohl vom n- als auch vom p-Lcitfähigkcitstyp, die zur Bildung des Emitters 4 verwendet werden könnten. Die beschriebene Zusammensetzung Tc₄₀As₁₅Si₁^ Oe₇P, ist im Zustand hohen Widerstandes anscheinend ein p-leitcndes Material, jedoch im Zustand niedrigen Widerstandes überraschenderweise ein nleitcndcs Material.

Zum Unterschied von anderen Formen von Transistoren hat die transistorartige Vorrichtung 2 wegen des Vorhandenseins eines aus einem Halbleiterschaltmaterial hergestellten Emitters drei mögliche Ausgangszustände mit drei verschiedenen möglichen Signaleingangsbedingungen der Vorrichtung, nämlich keinen oder nur geringen Kollektorstrom bei Fehlen einer angelegten Kollektor- oder Basisspannung, maximalen Kollektorstrom bei Vorhandensein einer angelegten Kollektor- und Basisspannung und einen Kollektorstrom mittlerer Stromstärke bei Vorhandensein einer angelegten Kollektorspannung und Abschaltung einer vorher angelegt gewesenen Basisspannung. Wenn durch das Symbol »0« das Fehlen eines Stromes oder einer Spannung und durch das Symbol » 1« das Vorhandensein einer Spannung bzw. eines Stromes bezeichnet wird, ergibt sich für die verschiedenen Eingabe- und Ausgabezustände der transistorartigen Vorrichtung 2 folgende Tabelle:

Eingabe	Vb	Ausgabe	Ib
Vc	0	Ic	0
0	0	0	0
I	I	0	1
I	0	1 (max)	0
I	0	1 (mittel)	0
0	0

Die drei Ausgangszustände der transistorartigen Vorrichtung 2 können auf mehreren unterschiedlichen Wegen ermittelt werden. So können Prüleinrichtur.gen vorgesehen sein, die auf unterschiedliche Stromstärken des Kollektorstroms ansprechen und

d..s VoihancicMisein eines Kollektorstrimis unbedeutenoer, maximaler oder dazwischenliegender (mittlerer) Stromstärke feststellen. In der Alternative können drei !'nterschiedlichc Eingabezustände festgestellt werden, indem eine Prüfeinrichtung vorgesehen ist, die das Vorhandensein oder Fehlen eines Basisstromes und das Vorhandensein oder Fehlens eines KoI-lcktorstromcs unabhängig davon ermittelt, ob der Kollektorstrom einen mittleren oder maximalen Wert hat. Das letztere Verfahren ist in Fig. 1, und das erste Verfahren in der später zu beschreibenden Fig. 5 veranschaulicht. Gemäß Fig. 1 wird also der Kollcktorstrom durch eine auf den Amplitudenpegel ansprechende Einrichtung 40 bestimmt, die /um l.astwiderstand 17 parallelgeschaltet ist, so daß sie den Spannungsabfall über den Widerstand 17 infolge des durch den Widerstand 17 fließenden Kollektorstronis feststellt. Die auf die Amplitudengröße ansprechende Einrichtung 40. die eine Schmidtsche Triggerschal tung sein kann, kann derart eingestellt scm. daß sie einen Zustand hat, in dem die Spannung am Widerstand 17 unbedeutend ist, und einen andnen Zustand hat, in dem ein nennenswerter Kollektorstrom fließt, d. h. der Kollektorstrom einen, wie oben ausgedrückt, mittleren oder maximalen Wert hat.

Eine ähnliche, auf die Amplitudengröße ansprechende Einrichtung 42 ist wirgesehen und kann zum Widerstand 22 des ßasisstroir kreises parallelgeschaltet sein und den Spannungsabfall infolge Fließens des Basisstromes feststellen. Wenn ein Basisstrom fließt, der andeutet, daß die Spamuiiigsqucllc Vh an tier Basisklemme 6 anliegt, befindet sich die auf die Amplitudengröße ansprechende Einrichtung 42 in ihrem einen Zustand, und wenn die am Widerstand 22 auftretende Spannung vernachlässigbar gering ist. befindet sich die auf die Amplitudengröße ansprechende Einrichtung 42 in ihrem anderen Zustand. Wenn die auf die Ampliludengröße ansprechenden Einrichtungen 40 und 42 Schmidtsche Triggcrschaltungen sind. können die Ausgangsgrößen derselben für die zwei unterschiedlichen Zustände der Vorrichtung eine verhältnismäßig hohe bzw. eine verhältnismäßig niedrige Spannung sein und binäre Ausgangsgrößen darstellen. Diese binären Ausgangsgrößen können einer binären logischen Schaltung 44 zugeführt werden, deren Ausgangsgröße durch eine geeignete .anzeigende oder schreibende Einrichtung 46 zur Anzeige des jeweiligen Zustandes der transistorartigen Vorrichtung 2 in beliebiger geeigneter Weise hindurchgeleitet wird. Die Teile 40, 42 und 44 können normalerweise von der transistorartigen Vorrichtung 2 getrennt sein und nacheinander mit der Vorrichtung 2 und mit einer Anzahl ähnlicher transistorartiger Vorrichtungen verbunden werden, die in einer X-Y-Matrixschaltung od. dgl. (nicht dargestellt) angeordnet sind, die zu einer beliebigen geeigneten Zeit auf die verschiedenen zugeführten Eingabesignalc anspricht, wenn der Zustand einer ausgewählten transistorartigen Vorrichtung ausgegeben und aufgezeichnet werden soll.

Wenn eine Logikschaltung mit einer transistorartigen Vorrichtung 2 mit einem Emitter 4 aus einem Schwellenschaitmaterial zurückgestellt werden soll, wird der Kollektorkreisschalter 16 geöffnet, so daß die Kollektorspannungsquelle Vc von der Kollektorklemme c getrennt und der Strom durch den Emitter 4 auf Nu!! vermindert wird. (Wenn der Emitter 4 aus einem Speicherschaltmaterial hergestellt ist, wird - beispielsweise gemäß der Lehre der bereits genannten US-PS 3 2715¹Jl oder noch besser gemäß der Lehre tier Rückstelltechnik gemäß der DE-OS 2536809 - ein Rückstellstrom durch den Emitter 4 geschickt.)

Fig. 4A bis 4F zeigen die verschiedenen Wellenformender Spannung und Stromstärke at. verschiedenen Klemmen und in verschiedener! Abschnitten der logischen Schaltung gemäß Fig. 1. deren Kenngrößen in im folgenden angegeben sind:
Vc = 40 V
Vh = 30 V

Widerstand 17: 7 000 Ω
Widerstand 22: 27000 Ω

Emitterelektrode: Durch HF-Kathocien/erstäu-

hiing aufgetragener. 1.5 um dicker. 50 μιπ breiter Film der Zusammensetzung Tc₁₁)As_1nSi₁-Ge₇P. (mit einer Schwellenspannung von ca. 2^l> V)

:u Basisschicht: Der äußere Teil einer Epitaxial-

schicht von 0.3 (im Dicke, die ein Siliciumkiistallbereich ist. tier zur Schaffung einer Hm konzentration von 10' cm' an der Oberfläche mit in ilen Kristall hincinrci- :5 eilender I ehlerfunktionsverteihing dotiert

ist.

Kollektorschicht: Der innere Bereich der Epitavialscliicht von 5 (im Dicke ist ein Silieiumkristallbereich der mit 2 x 10'* cm' mit eiiii ner Endverunreinigung, wie an der Oberseile einer hochdotierten Siliciumwaflcl mit einem spezifischen Wider Mand von 0.002 Ω cm gezüchtetem Arsen
Die Kennlinien der amorphen tran^istorartigen '< Vorrichtung 2sind in Fig. 4 gezeigt. Abweichend von einer herkömmlichen Transistorkennlinie ist hier die Kurve für eine Basisstromstärke Null eine voii der Linie für Kollektorstromstärke Null getrennte und im Abstand befindliche Kurve. Dies ist eine Folge der in einzigartigen und unerwarteten Wirkung, die durch Verwendung eines Emi..ers auf einem amorphen Halbleiterschaltmaterial erzielt wird, das im Zustand niedrigen Widerstandes betrieben wird.

Eine Abwandlung der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 5 veranschaulicht, in der anstatt de^ ^l mirers. der Kollektor 8 ■"- transistorartigen Vorrichtung 2' aus einem aim.,, n Halbleiter-Speicherschaltmaterial, wie dem oben beschriebenen, hergestellt ist. das auf einem eine Basis bildenden Bereich eines p- oder 5n n-doticrten Bereiches eines Halbleiterkörpers, wie Silicium, durch Kathodenzerstäubung aufgetragen ist. der einen entgegengesetzt dotierten benachbarten Bereich enthält, der einen Emitter 4' bilde'.. An der Außenseite des Emitters 8' ist eine aufgetragene Mctallelektrode 18' dargestellt, und eine aufgetragene Metallelektrode 20' ist an der Außenseite des Emitters 4' dargestellt. L»ie verschiedenen Stromkreise für den Anschluß der Koliektorspannungsquelle Vc und der Basisspannungsquelle Vh' an die Kollektor- bzw. mi Basisklemme c' und b' sind ähnlich wie in Fig. 1. und es wurden daher in Fig. 5 für entsprechende Teile die Bezugszeichen der Fig. 1 unter Zusatz eines Apostrophs (') verwendet. Aus noch zu erläuternden Gründen kann jedoch die Basisspannungquelle Vh' h5 weit schwächer als die Basisspannungsquelle Vh sein. Da ferner der Kollektor 8' aus einem Halbleiterspeichermateria! hergestellt ist, ist eine der Klemmen einer Quelle von Rückstellstromimpulsen 50 über einen

elektronischen Schalter 52 od. dgl, mit der Basisklemme b' gekoppelt, und die andere Klemme derselben ist für das Rückstellen des schalterbildenden Kollektors 8' bei Bedarf in einem Zustand hohen Widerstandes mit der Kollektorklemrae c' verbunden.

Wenn die Kollektorspannungsquetle Vc' anfangs zwischen die Kollektorklemme c' und die Emitterklemme e' der transistorartigen Vorrichtung 2' geschaltet wird, deren Kollektor sich in einem zurückgestellten Zustand hohen Widerstandes befindet, kann eine Aufteilung der angelegten Spannung auf die verschiedenen Schichten der Vorrichtung 2' auftreten, die von der bei der Vorrichtung 2 gemäß Fig. 1 abweicht, denn der p-n-Übergang 10' zwischen den dotierten Bereichen 4' und 6' des Siliziumkörpers sind nun in Vorwärtsrichtung vorgespannt (während bei der transistorartigen Vorrichtung 2 der Übergang des Siliciumkörpers in Sperrichtung vorgespannt war), so daß an dem Übergang 10' nur ein unbedeutender Spannungsabfall auftritt. Wenn dementsprechend die Schwellenspannung der Kollektorschicht 8' 30 V beträgt und die Klemmenspannung der Kollektorspannungsquelle Vc 40 V beträgt, muß der Spannungsabfall am Übergang zwischen dem Basiskristall und dem amorphen Kollektormaterial einen Anteil der Klemmenspannung der Kollektorspannungsquelle Vc von mehr als 10 V ausmachen, so daß bei Fehlen einer ar. die Basis 6' angelegten Spannung der den Schalter bildenden Kollektor 8' in seinem Zustand hohen Widerstandes verbleibt. Der an diesem Übergang vorhandene Spannungsabfall kann verändert werden, indem der Grad, bis zu dem der Basisbereich dotiert ist, variiert wird, und je leichter der Bereich dotiert ist, desto größer ist der Spannungsabfall in diesem Übergang.

Wenn der an die Basisspannungsquelle Vb' angeschlossene Schalter 20' geschlossen wird und die Basis 6' aus einem p-leitenden Material besteht, wird die positive Klemme der Basisspannungsquelle Vb' mit der Basisklemme b' verbunden, so daß die Majoritätsträger (Elektronenklammer) des Emitters an die Basis angezogen werden und diese mit Ladungsträgern überflutet wird, wodurch der Spannungsabfall an dem Übergang zwischen Basis und Kollektor vermindert wird. Hierdurch wird die an dem Kollektor 8' anliegende Spannung über die Schwellenspannung hinaus gehoben und ein fadenförmiger Pfad 8a' in dem Kollektor in den Zustand niedrigen Widerstandes übergeführt. Bei einem amorphen Halbleiterspeicherschaltmaterial hat dieser fadenförmige Pfad im Zustand niedrigen Widerstandes eine kristalline Struktur, die auch dann erhalten bleibt, wenn jegliche Spannungsquellen abgeschaltet werden. Wenn die genannte Rücksteltstromimpulsquelle 50 an die Basis- und Kollektorklemmen b'bzw. c' angeschlossen wird, hat dies zur Folge, daß durch den fadenförmigen Pfad ein oder mehrere kurze Rückstellstromimpulse fließen, durch die der kristalline Pfad geschmolzen oder zerstreut wird, und wegen der kurzen Dauer dieser Impulse wird das Material in dem fadenförmigen Pfad schnell abgeschreckt und zu seinem ursprünglichen amorphen Zustand umgewandelt, indem er eine ähnliche Zusammensetzung bzw. Konsistenz wie der übrige Rumpf des betreffenden Halbleiterschaltmaterials hat. Da die Basisspannungsquelle Vb' nicht wie im Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 1 dazu dienen soll, eine Spannung bereitzustellen, die oberhalb der Schwellenspannung des betreffender Halbleiterschaltmaterials Hegt, sondern lediglich dazi dient, eine große Anzahl von Ladungsträgern zur Basis anzuziehen, kann die Ausgangsspannung der Ba sisspannungsquelle Vb' eine verhältnismäßig geringt Spannung, beispielsweise von 2 V, sein. Daher wire mit guter Wirkung eine kleine Spannung zum Schalter eines Laststromkreises mit verhältnismäßig hohei Spannung verwendet.

ίο Abgesehen von den absoluten Größen gelten dit Wellenformen der Fig. 4A bis 4F auch für die logische Schaltung der Fig. 5.

Beispielsweise ist die Abnahme der Kollektor-Stromstärke nach dem Abschalten der Basisspan nungsquelle geringer, wenn der Kollektor aus den Schaltmaterial hergestellt ist. Für die transistorartige Vorrichtung 2' ergeben daher die drei unterschiedli chen Kombinationen der Eingangsspannungen Vb und Vc' laut obiger Besprechung drei Kollektor stromzustände, ähnlich den drei für die Ausf ührungs form der Erfindung gemäß Fig. 1 beschriebenen KoI-lektorstromzuständen. Wenn also sowohl die Basis Spannungsquelle Vb' als auch die Kollektorspan nungsquelle Vc', wie dargestellt, mit den Klemmer der Vorrichtung gekoppelt sind, fließt ein maximalei Kollektorstrom, wenn dann die Basisspannungsquellc Vb' von der Basis 6' getrennt wird, fließt ein Kollek torstrom mittlerer Stromstärke, und wenn der Kollektor 8' in der beschriebenen Weise in den Zustand ho hen Widerstandes zurückversetzt wird, fließt eir Kollektorstrom vernachlässigbar geringer Stromstärke, bis der Kollektor 8' durch nachfolgendes Kop pein der Basisspannungsquelle Vb' mit der Basis 6 wieder in seinen Zustand niedrigen Widerstandes ge schaltet wird.

Die drei Kollektorstromzustände der transistorartigen Vorrichtung2' gemäß Fig. 5 werden, wie dargestellt, durch zwei Amplitudengrößenprüfcinrichtungen 40' und 42' festgestellt, die Schmidtschi Triggerschaltungen sein können, die derart eingestell sind, daß sie schalten, wenn der Spannungsabfall ar dem Kollektorkreiswiderstand 17 infolge eines KoI lektorstromflusses mittlerer oder maximaler Stromstärke seinen mittleren bzw. maximalen Wert an nimmt. Wenn also in dem Kollektorkreis dei transistorartigen Vorrichtung 2' ein Kollektorstrorr maximaler Stromstärke fließt, werden beide Schmidt sehen Triggerschaltungen 40' und 42' in den einer ihrer drei möglichen Zustände geschaltet, und wenr

so der Kollektorstrom eine mittlere Stromstärke annimmt, wird nur die Schmidtsche Triggerschaltung 40 in den letzteren Zustand geschaltet. Wenn der Kollek torstrom Null ist, werden beide Schmidtsche η Trig gerschaltungen 40' und 42' in ihre ursprünglichen Zu stände zurückversetzt. Die Ausgänge der Schmidt sehen Triggerschaltungen 40' und 42' sind mit einci binären logischen Schaltung 44 gekoppelt, die ihrerseits, wie im Falle des Ausf Uhrungsbeispiels der Erfindung gemäß Fig. 1, mit einer Anzeigeeinrichtung 4t

M) gekoppelt ist.

Aus den obigen Darlegungen geht hervor, daß die Erfindung eine logische Schaltung unter Verwendung einer einzigartigen Form einer amorphen transistorartigen Vorrichtung schafft, die drei unterschiedliche

fts Zustände einer Ausgangsgröße hat, die von drei unterschiedlichen Eingangssignalzuständcn herrühren. Außerdem ist bei der Ausführungsform der Erfindung, bei der der Kolllektor iius einem amorphen

Halbleiterschaltmaterial hergestellt ist, eine einzigartige Schaltung für dessen Betrieb angegeben, bei der ein Laststromkreis hoher Spannung durch eine verhältnismäßig niedrige Steuerspannung zwischen einem Zustand hoher und einem Zustand niedriger Stromstärke schaltbar ist,

Fig. 6 veranschaulicht nun beispielsweise eine Konstruktion für die amorphe, transistorartige Vorrichtung 2 gemäß Fig. I. Wie dargestellt, weist die Vorrichtung 2 einen Halbleitersubstratkörper aus Silicium od. dgl. mit einem schwer η' -dotierten Bereich 8', einen leichter η-dotierten, einen Kollektor bildenden Epitaxialbereich 8 und einen leicht dotierten äußeren, eine Basis bildenden Epitaxialbereich 6 auf. Wie dargestellt, ist die Unterfläche des Substratkörpers mit einer geeigneten metallischen Elektrode 18 überzogen, die eine der Elektroden oder Klemmen der Vorrichtung 2 bildet. Der Substrat körper 52 weist einen Film oder eine Schicht 54 aus oxydiertem Silicium oder einem anderen Isoliermaterial mit einer auf dem die Basis bildenden Bereich 6 zentrierten öffnung 54« und mit einer kreisringförmigen Öffnung 54b, die die Randberciche des die Basis bildenden Bereiches 6 freigibt, auf. Über die ringförmige öffnung 54b ist ein geeignetes leiterbildendes Metall, wie Aluminium, übergelegt, das eine Elektrode für die Basis 6 bildet.

Innerhalb der öffnung 54a in dem Isolierfilm 54 ist auf beliebige geeignete Weise eine Schicht aus Halbleiterschaitmaterial laut obiger Beschreibung aufgetragen, die den Emitter 4 bildet. Wie dargestellt, ist die Einittcrschieht 4 auf einem Teil des Isolierfilms

54 aufgetragen und erstreckt sich in die öffnung 54« in diesen hinein, in der sie mit der oberen Fläche der Basis 6 in direkter Berührung steht. Das Halbleiterschaitmaterial, das den Emitter 4 bildet, ist von einer Schicht 20a eines amorphen, feuerfesten Metalls, wie Molybdän, bedeckt, so daß der Emitter von der die Elektrode bildenden Schicht 206 aus Aluminium od. dgl. isoliert ist.

Natürlich sind mannigfaltige Abwandlungen der oben beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ohne Abweichen vom allgemeinen Erfindungsgedanken möglich. Obwohl also beispielsweise gemäß der Darstellung in der Zeichnung bei der Schaltung gemäß der Erfindung eine transistorartige Vorrichtung in sogenannter Emitterschaltung verwendet wird, ist die Erfindung auch bei anderen Ausbildungen, beispielsweise einer Basisschaltung, oder auch bei Schaltungen anwendbar, bei denen sowohl im Kollektorkreis als auch im Basiskreis zunächst Gleichspannungsquellen vorhanden sind, wobei jedoch in einem solchen Falle die Größe der von den Spannungsquellen gelieferten Spannung nicht ausreicht, um ein Schalten des den Emitter oder Kollektor der transistorartigen Vorrichtung bildenden Schaltmaterials zu bewirken, bis in dem Stromkreis von Basis zu Emitter eine getrennte Basisspannung zur Wirkung gebracht wird. Die beiden Gleichspannungsquellen könnten in einem solchen Falle als eine Kollektor-ZEmitter-Spannungsquelie angesehen werden, an die die Basis mit einem Abgriff an einem Punkt einer mittleren Ausgangsspannung angeschlossen ist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung mit einer transistorartigen Vorrichtung, die mit einem halbleitenden Festkörperbauelement mit aneinandergrenzenden Materialschichten als Emitter-, Basis- und Kollektorteilen, von denen der Emitter- oder Kollektorteil im wesentlichen amorphes bzw. arnorphartiges Halbleitermaterial aufweist, das bei Anlegen einer umschaltbaren Spannung oberhalb einer gegebenen Schwellenspannung an gegenüberliegenden Seiten desselben aus einem Zustand verhältnismäßig hohen Widerstandes in einen Zustand verhältnismäßig niedrigen Widerstandes umschaltet, mit einer ersten Spannungsquelle einer gegebenen Polarität, die an den Emitter- und Kollektorteil anschließbar ist und den Kollektor-Basis-Übergang in Sperrichtung und den Basis-Emitter-Übergang in Vorwärtsrichtung vorspannt, mit einer in Reihe zwischen die erste Spannungsquelle und die Emitter- und Kollektorteüe geschalteten Last und mit einer zweiten Spannungsquelle versehen ist, die den Basis-Emitter-Ubergang an Vorspannung legt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spannungsquelle (Vc) einen Wert hat, der die Schwellenspanung ( Vl) an den gegenüberliegenden Seiten des Halbleitermaterials des Emitters und Kollektors bei fehlender zweiter Spannungsquelle ( Vb) nicht überschreitet, daß die zweite Spannungsquelle (Vb) einen Wert hat, der bei Verbinde;, der ersten Spannungsquelle in der vorgesehenen Weise eine SpB"nung an dem Halbleitermaterial bewirkt, die die Schwellenspannung desselben überschreitet, wodurch dieses in den Zustand geringen Widerstandes umgeschaltet wird, so daß bei gleichzeitigem Anliegen der ersten und zweiten Spannungsquelle der Kollektorstrom von einem niedrigen in einen hohen Wert übergeht, und der Kollektorstrom einen mittleren Wert beibehält, wenn die zweite Spannungsquelle (Vb) von dem Basis- und Emitterteil getrennt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von speicherfähigem umschaltbarcm Halbleitermaterial zu dessen Zurückschalten eine Rückschaltimpulsquelle (50) dient.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von nicht speicherbarem umschaltbarcm Halbleitermaterial zu dessen Zurückschalten der Kollektor-Stromkreis unterbrechbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisschicht (6) zwischen der Emitterschicht (4) und der Kollektorschicht (8) sehr dünn mit einer Schichtdicke in der Größenordnung von 0,3 μπι oder weniger ausgebildet ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis- und Kollektor- bzw. Emitterschicht entgegengesetzt dotierte Teile eines kristallinen Halbleiters sind.

ft. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisschicht (6) aus n-lcitcndcm Material und die Kollektorschicht (8) aus p-lcitcndem Material bestehen.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch (S, da-

durch gekennzeichnet, daß die Emitterschicht (4) aus im nichtleitenden bzw, gering leitenden Zustand n-Ieitendem Material besteht,

8. Schalteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterschicht (5) Te₄₀As₃₅S₁JGe₇P₃ aufweist.

9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß der Last (17) eine Einrichtung (40) parallelgeschaltet ist, die eine dem Kollektorstrom proportionale Ausgangsgröße erzeugt, einem Widerstand (22), der in Reihe zur zweiten Spannungsquelle (V_b) in den Basis-Kollektor-Kreis gelegt ist, eine Einrichtung (42) parallelgeschaltet ist, die eine dem Basisstrom proportionale Ausgangsgröße erzeugt, und daß die Ausgangsgrößen zu einer logischen Schaltung (44) gelangen, deren Ausgangsgrößen in einer Anzeige-Einrichtung (46) anzeigbar sind.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, daß beide Einrichtungen (40, 42) Scnmirtsche Triggerschaitungen sind.