DE2551035C3

DE2551035C3 - Logische Schaltung in Festkörpertechnik

Info

Publication number: DE2551035C3
Application number: DE19752551035
Authority: DE
Inventors: Kurt E. Alston Mass. Petersen
Original assignee: Energy Conversion Devices Inc
Current assignee: Energy Conversion Devices Inc
Priority date: 1974-11-14
Filing date: 1975-11-13
Publication date: 1981-08-27
Also published as: DE2551035A1; JPS5173373A; JPS5938672B2; FR2291609A1; DE2551035B2; FR2291609B1; GB1522327A

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 solches im wesentlichen amorphes bzw. amorphartiges Halbleitermaterial verwendet wird, das beispielsweise nach der US-PS 3271591 bereits bekannt ist. Solche insbesondere chalcogene Elemente aufweisende amorphe Halbleitermaterialien sind bei Anlegen einer Spannung von mindestens einer bestimmten Schwellenspannung an gegenüberliegende Seiten oder an im Abstand voneinander befindlichen Teilen eines Materialstückes von einem elektrisch im wesentlichen nicht leitfähigen Zustand in einen elektrisch leitfähigen Zustand umschaltbar. Im erstgenannten Zustand wirken diese Halbleitermaterialien etwa wie Halbisolatoren, da sie einen verhältnismäßig hohen spezifischen Widerstand in der Größenordnung von etwa 10³ bis etwa 10¹² Ohm X cm und im Leitfähigkeitszustand einen verhältnismäßig niedrigen elektrischen spezifischen Widerstand in der Größenordnung von etwa 10 bis etwa 10~⁶ Ohm X cm aufweisen. Ein Vorteil solcher Materialien besteht gegenüber dotierten kristallinen Halbleitermaterialien, wie sie üblicherweise zur Herstellung von Transistoren verwendet werden, darin, daß die Schalteigenschaften durch Ionen- oder Neutronenbestrahlung im wesentlichen unbeeinflußt bleiben.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine derartige Schaltungsanordnung dahingehend abzuwandeln, daß sie als logische Schaltung verwendbar ist. Diese logische Schaltung soll auch zu elektronischen Steuerzwecken verwendbar sein.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 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 Schwelienschaltmaterial 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 Leiter.mstand durch Anlegen einer eine vorgegebene Schwellenspannung mindestens erreichenden Spannung umgeschaltet. Das Zurückschalten von diesem Leiterzustand 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 Schaltmaterialien 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, 6,75% Germanium und 0,25% Indium;

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

Bei den anderen als »Speichermaterialien« 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 Rückstellimpulse zur Wirkung gebracht werden, die beispielsweise weniger als 10 us 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% Tellur, 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 Halbleitermaterials, wie Silicium, das mit Verunreinigungen dotiert ist, die mit der Kristallgitäerstruktur keine vollkommene Verbindung wie im Falle eines üblichen Transistors eingehen, aufweisen, wobei Basis und Kollektor Teile eines n- bzw. p-dotierten Bereichs des

kristalünen 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

ix) 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 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 wird daher hinreichend dünn gemacht, so daß die von der Emitterelektrode in sie injizierten elektrischen Ladungsträger nicht neutralisiert oder eingefangen werden, bevor sie den Übergang zwischen der Basis und dem Kollektor erreichen.

Bei der Erfindung sind 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 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 diesem 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

so 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 erforderliche Schaltspannung direkt liefert, braucht die Kollektorspannung die Schwellenspannung der Emitterschicht nicht zu überschreiten. Dieser Emitterzustand niedrigen Widerstandes bleibt so lange erhalten, wie die Stromstärke des hindurchfließenden Stromes oberhalb der genannten Haltestromstärke bleibt, und wenn der Emitter ein Speicherschältmaterial ist, bleibt, selbst wenn der Stromzufluß durch diesen aufhört, dieser Zustand unbegrenzt erhalten, solange keine Rückstellstromimpulse zur Wirkung gebracht werden; (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 Schwellenspannung der Kollektorschicht übet chreiten. In einem solchen Falle ist der in Sperrichtung vorgespannte Basis-Kollektor-Übergang von anderem Typ als der Übergang zwischen den dotierten kristallinen pn- oder np-Bereichen eines kristallinen Halbleiterkörpers, 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 Schwellenspannung 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 den 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 Kollektorstromstärke auf Null ab. Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung geht 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 betrieben 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 Eingangssignalbedingungen 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

i" 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- lektorstromstärke vernachlässigbar gering sind, was 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-

2i> men mit der Kollektorspannung eine Basisspannung vorhanden ist; und ein Basisstrom von nennenswerter Stromstärke fehlt, ein Kollektorstrom nennenswerter Stromstärke jedoch vorhanden ist, was andeutet, daß während des betreffenden Prüfzeitraums vorher eine

Basisspannung angelegt war.

Gemäß der Erfindung wird eine logische Schaltung aus einer tranistorartigen Vorrichtung gebildet, bei der der Emitter oder der Kollektor aus einem schalterbildenden Material hergestellt ist, das durch Anlest» gen einer Spannung oberhalb einer gegebenen Schwellenspannung an dieses aus einem ursprünglichen Zustand hohen Widerstandes in einen Zustand niedrigen Widerstandes umschaltbar ist. Das Schaltmaterial bleibt in seinem Zustand niedrigen Wider- Standes, bis der Stromfluß durch dieses unterbrochen wird, wenn es sich um ein Schwellenmaterial handelt, oder bis rückstellende Stromimpulse hindurchgeschickt werden, wenn es sich bei dem Schaltmaterial um ein Speicherschaltmaterial handelt. An Emitter und Kollektor der Vorrichtung wird eine Gleichspannung angelegt, die nicht ausreicht, um eine Spannung an dem amorphen Halbleiteremitter- oder Halbleiterkollektor der transistorartigen Vorrichtung zu erzeugen, die die Schwellenspannung überschreitet, so daß dann die Kollektorstromstärke vernachlässigbar gering ist. Ein Kollektorstrom von wesentlicher Stromstärke fließt, wenn eine Basisstromstärke angelegt wird, die die Spannung an jenem über einen solchen Wert hinaus steigert, und ein Kollektorstrom von we sentlicher oder vorzugsweise verminderter Strom stärke fließt, wenn die Basisstromspannung abgeschaltet wird, und zwar so lange, bis der Emitter in seinen Zustand hohen Widerstandes zurückgestellt wird.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 veranschaulicht eine transistorartige Vorrichtung mit einem Emitter aus einem amorphen Halbleiterschaltmaterial und einer Basis und Elek trode aus einem dotierten kristallinen Material zu sammen mit Impedanzen, Spannungsquellen und spannungsgesteuerten Schaltungen, die eine logische Schaltung bilden, die ermittelt, welcher von drei verschiedenen möglichen Eingabezuständen aufgetreten ist;

Fig. 2 veranschaulicht die Strom-Spannungs-Charakteristik des Emitters der transistorartigen Vorrichtung gemäß Fig. 1 oder des Kollektors der Vorrich-

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tung gemäß Fig. 5; gang 12 von der Basis erreichen.

Fig. 3 veranschaulicht die charakteristischen Kur- Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung war

ven der transistorartigen Vorrichtung gemäß Fig. 1 die Basis ein schwer dotierter Bereich eines Silicium-

oder 2 für verschiedene Kollektorspannungen und chips von 0,3 μπι Dicke, und der Kollektor war ein

Basisstromstärken; 5 leicht dotierter Bereich auf dem Siliciumchip von einer

Fig. 4 A, 4B, 4C, 4D, 4E und 4F zeigen auf einer Dicke von ca. 5 μιη, und der Emitter war ein durch

gemeinsamen Zeitabszisse verschiedene Spannungs- HF-Kathodenzerstäubung aufgetragener Film aus ei-

und Stromwellenformen in der logischen Schaltung ner amorphen Masse aus Te₃₉As₃₆Si₁₇Ge₇P₁ von

gemäß Fig. 1; 1,5 μπι Dicke mit einer Schwellenspannung von ca.

Fig. 5 ist eine Ansicht einer logischen Schaltung iu 30 V.

unter Verwendung einer transistorartigen Vorrich- Mit dem Emitter und dem Kollektor ist eine KoI-tung, bei der anstatt des Emitters der Kollektor aus lektor-Gleichspannungsquelle Vc verbunden, so daß einem amorphen Halbleiterschaltmaterial hergestellt sie den Übergang 12 in Sperrichtung vorspannt. In ist und die verschiedene Impedanzen, Spannungs- dem Falle, daß Basis und Emitter vom p- bzw. n-leiquellen und spannungsgesteuerte Schaltungen auf- 15 tenden Typ sind, kann die negative Klemme der Spanweist, die eine logische Schaltung bilden, die feststellt, nungsquelle Vc, wie dargestellt, geerdet sein, und ihre welcher der drei verschiedenen möglichen Eingangs- positive Klemme über einen elektronischen Schalter zustände aufgetreten ist; und " 16 od. dgl. mit einem Lastwiderstand 17 verbunden

Fig. 6 veranschaulicht einen perspektivischen sein, der seinerseits mit der Kollektorklemme c ver-

Schnitt einer beispielshaften Konstruktion der transi- 20 bunden ist. Die Klemme c ist mit einer Metallelek-

storartigen Vorrichtung gemäß Fig. 1. trode 18 der transistorartigen Vorrichtung 2 verbun-

Fig. 1 zeigt eine logische Schaltung gemäß der Er- den. Die Außenfläche des Emitters 4 der Vorrich-

findung einschließlich einer transistorartigen Vorrich- tung 2 hat eine Metallelektrode 20, die mit einer

tung 2 mit drei übereinanderliegenden Schichten 4,6 geerdeten Emitterklemme e verbunden ist. Wenn also

und 8, die die Emitter-, Basis- bzw. Kollektorelek- 25 der Schalter 16 geschlossen ist, ist die Kollektorspan-

trode einer flächentransistorartigen Vorrichtung bil- nungsquelle Vc an Kollektor und Emitter der transi-

den, deren Emitterelektrode aus einem amorphen storartigen Vorrichtung 2 angelegt. Die Ausgangs-

Halbleiterschaltmaterial A laut obiger Beschreibung spannung der Kollektorspannungsquelle Vc kann

hergestellt ist. Diese Materialien sind vorzugsweise höher als die Schwellenspannung des Emitters 4 sein,

chalcogenide Glasmaterialien, die nach herrschender 30 die zu Zwecken der Beschreibung eines Beispiels mit

Meinung als vorherrschende Ladungsträger »Löcher« annähernd 30 V angenommen wurde, jedoch muß in

(Elektronenmangelstellen) haben, jedoch unerwarte- diesem Falle der Spannungsabfall über den in Sper-

terweise in ihrem leitfähigen Zustand als vorherr- richtung betriebenen Übergang 12 der transistorarti-

schende Träger Elektronen haben, selbst wenn sie in gen Vorrichtung 2 hinreichend groß sein, daß die ver-

ihrem nicht-leitfähigen Zustand als vorherrschende 35 bleibende, an den Emitter 4 angelegte Spannung

Ladungsträger Löcher zu haben scheinen. Es sind niedriger ist als dessen Schwellenspannung. Wenn an

amorphe Halbleiterschaltmaterialien entwickelt wor- die Basis 6 keine Spannung angelegt ist, fließt wegen

den, die in ihren Zuständen hoher oder niedriger Leit- der sehr hohen Impedanz des Emitters 4 nur ein ver-

fähigkeit als Majoritätsträger Löcher oder Elektronen nachlässigbar geringer Kollektorstrom,

haben (d. h. p- oder η-leitende Materialien sind). 40 Wie in Fig. 1 gezeigt, ist an Basis und Emitter der

Die Basis 6 kann aus einer Materialschicht gebildet transistorartigen Vorrichtung zum Einleiten des Fliesein, die ein Halbleitermaterial bildet, das Vorzugs- Bens eines Kollektorstromes eine Basisspannungsweise ein kristallines Fehlstellen-Halbleitermaterial quelle Vb angelegt, so daß sie den Übergang zwischen vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp wie der Emitter und Basis in Vorwärtsrichtung vorspannt und Emitter 4 ist. Die Basis 6 hat einen genügend hohen 45 die am Emitter auftretende Spannung über die Widerstand, so daß sie den Übergang 10 zwischen der Schwellenspannung hinaus steigert. Um dies bei der Emitter- und Basiselektrodenschicht 6 bzw. 8 nicht dargestellten Schaltung zu erreichen, kann die Spankurzschließt. Auch ist die Basis genügend dünn und nungsquelle Vb eine Gleichspannungsquelle sein, deleitfähig, um die von dem Übergang 10 gegen den ren negative Klemme geerdet ist und deren positive Übergang 12 zwischen der Basis 6 und dem Kollek- 50 Klemme über einen elektronischen Schalter 20 tor 8 wandernden elektrischen Ladungsträger im we- od. dgl. und einen Widerstand 22 mit der Basissentlichen nicht einzufangen oder zu neutralisieren, klemme b der transistorartigen Vorrichtung 2 verbevor sie den Übergang 12 erreichen, wie im Falle bunden ist. Die Größe der Ausgangsspannung der Baherkömmiicher Feidtransistoren. Unter der Voraus- sisspannungsquelie Vb ist etwas größer gewählt als Setzung, daß der Emitter in seinem leitfähigen Zu- ss die Schwellenspannung des amorphen Halbleiterstand als Majoritätsträger Elektronen hat, sollte die emitters 4, also bei dem beschriebenen Beispiel etwas Basis eine p-leitende Schicht von wesentlich geringe- größer als 30 V, so daß ohne Rücksicht auf den in rer Dicke, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,3 um der Basis 6 auftretenden Spannungsabfall die restliche sein. Spannung diesen Wert überschreitet und den Emitter

Wenn der Emitter aus einem amorphen Halbleiter- 60 in seinen Zustand niedrigen Widerstandes treibt, so schaltmaterial hergestellt ist, besteht der Kollektor 8 daß entsprechend der üblichen Betriebsweise von vorzugsweise aus einem dotierten Bereich des glei- Transistoren Elektronen aus dem Emitter durch die chen kristallinen Körpers, aus dem die Basis besteht, Bass 6 in den Kollektor 8 fließen. Dies hat eine maxi- | und ist von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp wie male KoUektorstromstärke zur Folge, während die die Basis, nämlich bei der dargestellten transistorarti- es Basisspannungsquelle Vb an die Basisklemme b angen Vorrichtung vom n-Ieitenden Typ. Der Kollektor geschlossen bleibt.

sollte ein verhältnismäßig guter Leiter für die elektri- Die Art und Weise, in der dieses Halbleiterschalt-

schen Ladungsträger sein, die ihn durch seinen Über- material arbeitet, wenn daran eine Spannung angelegt

wird, wird durch die Strom-Spannungs-Kurven 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 Halbleiterschaltmaterials der Strom sehr gering und nimmt allmählich zu, wie dies durch den Kurvenabschnitt 30 bzw. 30' angedeutet ist. Wenn die angelegte Spannung bis zu einem Wert ± V₁ steigt, der der Schwellenspannung der Vorrichtung entspricht, wird ein dünner Faden Aa (Fig. 1) des Materials augenblicklich in einen Zustand niedrigen Widerstandes oder hoher Leitfähigkeit versetzt und leitet Strom. Die Schaltzeit für das Schalten aus dem nicht-leitenden in den leitenden Zustand ist äußerst kurz, obwohl bei dem Herbeiführen des im wesentlichen augenblicklichen Schaltens gewöhnlich eine kurze Zeitverzögerung auftritt. Der leitfähige Zustand des Fadens des Halbleitermaterials ist durch den Kurvenabschnitt 32 bzw. 32' in Fig. 2 veranschaulicht. Wenn das Schaltmaterial - zum Unterschied von einem Speicherschaltmaterial - ein Schwellenschaltmaterial 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 Halbleiterschaltmaterial 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 1000000:1. 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 Haltestromstärke kann sehr gering, d. h. nahezu Null sein.

Wenn die Spannungsquelle Vb von der Basisklemme b durch öffnen des Schalters 20 getrennt wird, fließe, wie überraschenderweise festgestellt wurde, ein Kollektorstrom wesentlicher 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 Fa]I, 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 Basis aus p-leitendem und der Kollektor aus η-leitendem Material bestand. Wenn also die Basis aus einem η-leitenden Material und der Kollektor aus einem p-leitenden Material bestand, bildete die so erhaltene Konstruktion eine kräftige Sperre gegen Injektion von Minoritäts-Lochträgern vom Emitter zur Basis, während Majoritätsladungsträger von der Basis leicht durch den dünnen Raumladungsbereich in dem amorphen Halbleiteremitter hindurchdrangen. Das Halbleiterschaltmaterial des Emitters 4 sollte also,

is wenn es an eine p-leitende Basis angrenzt, vorteilhafterweise 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-leitenden 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-OS 2429507 nennt mannigfaltige Zusammensetzungen amorpher Halbleitermaterialien sowohl vom n- als auch vom p-Leitfähigkeitstyp, die zur Bildung des Emitters 4 verwendet werden könnten.

Die beschriebene Zusammensetzung Te₄₀As₃₅Si₁₅ Ge₇P₃ ist im Zustand hohen Widerstandes anscheinend ein p-leitendes Material, jedoch im Zustand niedrigen Widerstandes überraschenderweise ein nleitendes 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

so Symbol »1« das Vorhandensein einer Spannung bzw. eines Stromes bezeichnet wird, ergibt sich für die verschiedenen Eingabe- und AüSgäbcZüsiände der transistorartigen Vorrichtung 2 folgende Tabelle:

Eingabe	Vb	Ausgabe	Ib
Vc	0	Ic	0
0	0	0	0
1	1	0	1
60 1	0	1 (max)	0
1	0	1 (mittel)	0
0	0

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

das Vorhandensein eines Kollektorstroms unbedeutender, maximaler oder dazwischenliegender (mittlerer) Stromstärke feststellen. In der Alternative können drei unterschiedliche Eingabezustände festgestellt werden, indem eine Prüfeinrichtung vorgesehen ist, die das Vorhandensein oder Fehlen eines Basisstromes und das Vorhandensein oder Fehlens eines Kollektorstromes 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 Kollektorstrom durch eine auf den Amplitudenpegel ansprechende Einrichtung 40 bestimmt, die zum Lastwiderstand 17 parallelgeschaltet ist, so daß sie den Spannungsabfaii über den Widerstand 17 infolge des durch den Widerstand 17 fließenden Kollektorstroms feststellt. Die auf die Amplitudengröße ansprechende Einrichtung 40, die eine Schmidtsche Triggerschaltung sein kann, kann derart eingestellt sein, daß sie einen Zustand hat, in dem die Spannung am Widerstand 17 unbedeutend ist, und einen anderen 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 vorgesehen und kann zum Widerstand 22 des Basisstromkreises parallelgeschaltet sein und den Spannungsabfall infolge Fließens des Basisstromes feststellen. Wenn ein Basisstrom fließt, der andeutet, daß die Spannungsquelle Vb an der Basisklemme b 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 Amplitudengröße ansprechenden Einrichtungen 40 und 42 Schmidtsche Triggerschaltungen 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 Eingabesignale 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 Schwellenschaltmaterial 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 Null vermindert wird. (Wenn der Emitter 4 aus einem Speicherschaltmaterial hergestellt ist, wird - beispielsweise gemäß der Lehre der bereits genannten US-PS 3 271591 oder noch besser gemäß der Lehre der Rückstelltechnik gemäß der DE-OS 2536809 - ein Rückstellstrom durch den Emitter 4 geschickt.)

Fig. 4 A bis 4F zeigen die verschiedenen Wellenformen der Spannung und Stromstärke an verschiedenen Klemmen und in verschiedenen Abschnitten der logischen Schaltung gemäß Fig. 1, deren Kenngrößen κι im folgenden angegeben sind: Vc = 40 V Vb = 30 V

Widerstand 17: 7000 Ω Widerstand 22: 27000 Ω

is Emitterelektrode: Durch HF-Kathodenzerstäubung aufgetragener, 1,5 μπι dicker, 50 μπι breiter Film der Zusammensetzung Te₃₉As₃₆Si₁₇Ge₇P₁ (mit einer Schwellenspannung von ca. 29 V)

Basisschicht: Der äußere Teil einer Epitaxialschicht von 0,3 μπι Dicke, die ein Siliciumkristallbereich ist, der zur Schaffung einer Borkonzentration von 10¹⁹/cm³ an der Oberfläche mit in den Kristall hineinreichender Fehlerfunktionsverteilung dotiert

ist,

Kollektorschicht: Der innere Bereich der Epitaxialschicht von 5 μτη Dicke ist ein Siliciumkristallbereich der mit 2 X lO'Vcm³ mit ei-3u ner Endverunreinigung, wie an der Ober seiteeiner hochdotierten Siliciumwaffel mit einem spezifischen Widerstand von 0,002 Ω cm gezüchtetem Arsen. Die Kennlinien der amorphen transistorartigen Vorrichtung 2sind in Fig. 4 gezeigt. Abweichend von einer herkömmlichen Transistorkennlinie ist hier die Kurve für eine Basisstromstärke Null eine von der Linie für Kollektorstromstärke Null getrennte und im Abstand befindliche Kurve. Dies ist eine Folge der einzigartigen und unerwarteten Wirkung, die durch Verwendung eines Emitters 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 des Emitters, der Kollektor 8' einer transistorartigen Vorrichtung 2' aus einem amorphen Halbleiter-Speicherschaltmaterial, wie dem oben beschriebenen, hergestellt ist, das auf einem eine Basis bildenden Bereich eines p- oder so η-dotierten Bereiches eines Halbleiterkörpers, wie Silicium, durch Kathodenzerstäubung aufgetragen ist, der einen entgegengesetzt dotierten benachbarten Bereich enthält, der einen Emitter 4' bildet. An der Außenseite des Emitters 8' ist eine aufgetragene Metallelektrode 18' dargestellt, und eine aufgetragene Metallelektrode 20' ist an der Außenseite des Emitters 4' dargestellt. Die verschiedenen Stromkreise für den Anschluß der Kollektorspannungsquelle Vc' und der Basisspannungsquelle Vb' an die Kollektor- bzw. 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 Vb' weit schwächer als die Basisspannungsquelle Vb sein. Da femer der Kollektor 8' aus einem Halbleiterspeichermaterial hergestellt ist, ist eine der Klemmen einer Quelle von Rückstellstroimmpulsen 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 Kollektorklemme c' verbunden.

Wenn die Kollektorspannungsquelle 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 F i g. 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 2s amorphen Kollektormaterial einen Anteil der Klemmenspannung der Kollektorspannungsquelle Vc von mehr als 10 V ausmachen, so daß bei Fehlen einer an 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 Halbleiterspei- so cherschaltmaterial hat dieser fadenförmige Pfad im Zustand niedrigen Widerstandes eine kristalline Struktur, die auch dann erhalten bleibt, wenn jegliche Spannungsquellen abgeschaltet werden. Wenn die genannte Rückstellstromimpulsquelle 50 an die Basis- ss und Kollektorklemmen 6' 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 Basisspar.nungsqueüe Vb' nicht wie im Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 1 dazu dienen soll, eine Spannung bereitzustellen, die oberhalb der Schwellenspannung des betreffenden Halbleiterschaltmaterials liegt, sondern lediglich dazu dient, eine große Anzahl von Ladungsträgern zur Basis anzuziehen, kann die Ausgangsspannung der Basisspannungsquelle Vb' eine verhältnismäßig geringe Spannung, beispielsweise von 2 V, sein. Daher wird mit guter Wirkung eine kleine Spannung zum Schalten eines Laststromkreises mit verhältnismäßig hoher Spannung verwendet.

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

Beispielsweise ist die Abnahme der Kollektorstromstärke nach dem Abschalten der Basisspannungsquelle geringer, wenn der Kollektor aus dem Schaltmaterial hergestellt ist. Für die transistorartige Vorrichtung 2' ergeben daher die drei unterschiedlichen Kombinationen der Eingangsspannungen Vb' und Vc' laut obiger Besprechung drei Kollektorstromzustände, ähnlich den drei für die Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 beschriebenen KoI-lektorstromzuständen. Wenn also sowohl die Basisspannungsquelle Vb' als auch die Kollektorspannungsquelle Vc', wie dargestellt, mit den Klemmen der Vorrichtung gekoppelt sind, fließt ein maximaler Kollektorstrom, ν; ;nn dann die Basisspannungsquelle Vb' von der Basis 6' getrennt wird, fließt ein Kollektorstrom mittlerer Stromstärke, und wenn der Kollektor 8' in der beschriebenen Weise in den Zustand hohen Widerstandes zurückversetzt wird, fließt ein Kollektorstrom vernachlässigbar geringer Stromstärke, bis der Kollektor 8' durch nachfolgendes Koppeln der Basisspannungsquelle Vb' mit der Basis 6' wieder in seinen Zustand niedrigen Widerstandes geschaltet wird.

Die drei Kollektorstromzustände der transistorartigen Vorrichtung 2' gemäß Fi g. 5 werden, wie dargestellt, durch zwei Amplitudengrößenprüfeinrichtungen 40' und 42' festgestellt, die Schmidtsche Triggerschaltungen sein können, die derart eingestellt sind, daß sie schalten, wenn der Spannungsabfall an dem Kollektorkreiswiderstand 17 infolge eines Kollektorstromflusses mittlerer oder maximaler Stromstärke seinen mittleren bzw. maximalen Wert annimmt. Wenn also in dem Kollektorkreis der transistorartigen Vorrichtung 2' ein Kollektorstrom maximaler Stromstärke fließt, werden beide Schmidt schen Triggerschaltungen 40' und 42' in den einen ihrer drei möglichen Zustände geschaltet, und wenn der Kollektorstrom eine mittlere Stromstärke annimmt, wird nur die Schmidtsche Triggerschaltung 40' in den letzteren Zustand geschaltet. Wenn der Kollektorstrom Null ist, werden beide Schmidtschen Triggerschaltungen 40' und 42' in ihre ursprünglichen Zustände zurückversetzt. Die Ausgänge der Schmidtschen Triggerschaltungen 40' und 42' sind mit einer binären logischen Schaltung 44 gekoppelt, die ihrerseits, wie im Falle des Ausführungsbeispiels der Erfindung gemäß Fig. 1, mit einer Anzeigeeinrichtung 46 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 Zustände einer Ausgangsgröße hat, die von drei unterschiedlichen Eingangssignalzuständen. herrühren. Außerdem ist bei der Ausführungsform der Erfindung, bei der der Kollektor aus 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. 1. Wie dargestellt, weist die Vorrichtung 2 einen Halbleitersubstratkörper aus Silicium od. dgl. mit einem schwer n⁺-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 Substratkörper 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 54a und mit einer kreisringförmigen Öffnung 54b, die die Randbereiche des die Basis bildenden Bereiches 6 freigibt, auf. Über die ringförmige Öffnung 54b ist ein geeignetes leitcrbildendes Metall, wie Aluminium, übergelegt, das eine Elektrode für die Basis 6 bildet.

Innerhalb der Öffnung 54a in dein Isolierfilm 54 ist auf beliebige geeignete Weise eine Schicht aus Halbleiterschaltmaterial laut obiger Beschreibung aufgetragen, die den Emitter 4 bildet. Wie dargestellt, ist die Emilterschicht 4 auf einem Teil des Isolierfilms 54 aufgetragen und erstreckt sich in die Öffnung 54a in diesen hinein, in der sie mit der oberen Fläche der Basis 6 in direkter Berührung steht. Das Halbleiterschaltmaierial, 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 20b aus Aluminium od. dgl. isoliert ist.

Natürlich sind mannigfaltige Abwandlungen der

iu oben beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ohne Abweichen vom allgemeinen Erfindungs^edanken 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 Kollektorder 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-/Emitter-Spannungsquelle 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. amorphartiges 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-Basisübergang in Sperrichtung und den Basis-Emitter-Übergang in Vorwärtsrichtung vorspannt, mit einer in Reihe zwischen die erste Spannungsquelle und die Emitter- und Kollektorteile geschalteten Last und mit einer zweiten Spannungsquelle versehen ist, die den Basis-Emitter-Übergang an Vorspannung legt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spannungsquelle (Vc) einen Wert hat, der die Schwellenspanung ( Kl) 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 Verbinden der ersten Spannungsquelle in der vorgesehenen Weise eine Spannung 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 umschaltbarem Halbleitermaterial zu dessen Zurückschalten eine Rückschaltimpulsquelle (50) dient.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von nicht speicherbarem umschaltbarem Halbleitermaterial zu dessen Zurückschalten der Kollektorstromkreis 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 μιη 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.

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

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, da-

durch gekennzeichnet, daß die Emitterschicht (4) aus im nichtleitenden bzw. gering leitenden Zustand η-leitendem Material besteht.

8. Schalteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterschicht (5) Te₄₀As₃₅S₁₅Ge₇P₃ 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) anzeigbat sind.

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