DE2857299C3 - Arrangement for delayed switching of an active element - Google Patents
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Description
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum verzögerten Umschalten eines aktiven Elements aus einem ersten stromführenden Zustand in einen zweiten stromführenden Zustand, mit einer einstellbaren Spannungsquelle. The invention relates to an arrangement for delayed switching of an active element from one first energized state to a second energized state, with an adjustable voltage source.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die insbesondere bei Tieftemperaturanwendungen zuverlässig arbeitet und einfach und kostengünstig aufgebaut ist.The object of the invention is to create an arrangement of the type mentioned at the outset, which in particular works reliably in low-temperature applications and is constructed simply and inexpensively.
Die Anordnung zum verzögerten Umschalten ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Element eine auf eine Temperatur von etwa T^ 150K abgekühlte pin-Halbleiterdiode enthält, an die mittels einer Spannungsquelle zum Einstellzeitpunkt (t = 0) eine Spannung anlegbar ist, die größer als die Durchbruchsspannung der pin-Diode ist und ein Maß für die gewählte Verzögerungszeit darstelltAccording to the invention, the arrangement for delayed switching is characterized in that the active element contains a pin semiconductor diode cooled to a temperature of approximately T ^ 150K, to which a voltage greater than that can be applied by means of a voltage source at the time of setting (t = 0) The breakdown voltage of the pin diode is a measure of the selected delay time
In dem Temperaturbereich von etwa 10 K bis 200 K sind die thermischen Gleichgewichtsladungsträgerkonzentrationen /I0, po, sowie die reduzierten effektiven Zustandsdichten The thermal equilibrium charge carrier concentrations / I 0 , po and the reduced effective density of states are in the temperature range from approximately 10 K to 200 K
η, = Nee\p-(Ec-ET/kT) η, = N e e \ p- (E c -E T / kT)
Pl = Nvexp-{ET-Ey/kT), Pl = N v exp- {E T -Ey / kT),
wobeiwhereby
Nc N c
effektive Zustandsdichte im Leitungsband
Nv = effektive Zustandsdichte im Valenzband
'5 Ec = Energieniveau der Unterkante des Leitungsbandes
effective density of states in the conduction band
Nv = effective density of states in the valence band
' 5 Ec = energy level of the lower edge of the conduction band
Et = Energieniveau der Haftstelle (tiefe Störstelle)
k = Boltzmannkonstante
T — absolute Temperatur in K
Ev = Energieniveau der Oberkante des Valenzbandes, Et = energy level of the trap (deep imperfection)
k = Boltzmann constant
T - absolute temperature in K
Ev = energy level of the upper edge of the valence band,
klein gegen die über die η-Zone und die p-Zone injizierten Konzentrationen π und p, wobei die n- und die p-Zone bevorzugt sehr stark dotiert sind und z. B. bevorzugt lediglich aus Elektronen bzw. Löcher injizierenden Kontakten bestehen. Es tritt dann innerhalb eines bestimmten Bereichs der Strom/Spannungskennlinie der erfindungswesentliche Bereich auf, für den small compared to the concentrations π and p injected via the η-zone and the p-zone , the n- and the p-zone preferably being very heavily doped and z. B. preferably only consist of electrons or holes injecting contacts. The area essential to the invention then occurs within a certain area of the current / voltage characteristic curve for the
dU/dJ = 0 dU / dJ = 0
charakteristisch ist. Je kleiner no, po, n\,p\ gegen η, ρ sind, je niedriger also bei vorgegebener energetischer Lage des tiefen Störstellenniveaus die Temperatur ist, um sois characteristic. The smaller no, po, n \, p \ are compared to η, ρ , i.e. the lower the temperature is for a given energetic position of the deep impurity level, the more so
j5 mehr Stromdekaden umfaßt dieser Bereich dU/dJ = 0. Gemäß den obigen Gleichungen (1) und (2) bedeutet dies ferner, daß die Voraussetzungen m < n, p\<p bei einem Halbleitermaterial mit relativ großem Bandabstand Ec- Ev auch noch bei relativ größeren Temperatüren T erfüllt sind, so daß durch die Wahl eines Halbleitermaterials mit möglichst großem Bandabstand der Temperaturbereiche näher an die Raumtemperatur T = 29G K herangeschoben werden kann. Erfindungsgemäß besteht die pin-Halbleiterdiode also aus einemThis range includes j5 more current decades, dU / dJ = 0. According to equations (1) and (2) above, this also means that the requirements m <n, p \ <p in the case of a semiconductor material with a relatively large band gap Ec-Ev are met at relatively higher temperatures T , so that by choosing a semiconductor material with the largest possible band gap, the temperature ranges can be pushed closer to room temperature T = 29G K. According to the invention, the pin semiconductor diode consists of one
«r, Halbleitermaterial mit möglichst großem Bandabstand zwischen Leitungsband und Valenzband, und die energetische Lage der eingebauten tiefen Störstellen liegt etwa in der Mitte zwischen den Energien der Leitungsbandkante und der Valenzbandkante.«R, semiconductor material with the largest possible band gap between conduction band and valence band, and the energetic position of the built-in deep impurities lies roughly in the middle between the energies of the conduction band edge and the valence band edge.
κι Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Halbleitermaterial für die pin-Halbleiterdiode möglichst hochohmiges, η-dotiertes Silicium verwendet, das einen relativ großen Bandabstand Ee- Ev zwischen Leitungsbandkante und Valenzband-According to a preferred embodiment of the invention, η-doped silicon with the highest possible resistance is used as the semiconductor material for the pin semiconductor diode, which has a relatively large band gap Ee-Ev between the conduction band edge and the valence band
Vi kante aufweist. Dieses Ausgangsmaterial ist zur Erzeugung tiefer Akzeptor-Störstellen in der Intrinsiczone mit Gold-Atomen in einer Konzentration von etwa 10" cm-' bis 1O14Cm-3 dotiert. Die Intrinsiczone besteht dann also aus einem goldkompensierten Vi edge has. This starting material is doped with gold atoms in a concentration of about 10 "cm- 'to 10 14 cm- 3 in order to generate deep acceptor impurities in the intrinsic zone. The intrinsic zone then consists of a gold-compensated one
ho n-Silicium. Als p^- und η+ -Zone wird ein Löcher bzw. Elektronen injizierender Kontakt in bekannter Weise aufgebracht. Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform des temperaturempfindlichen Elements besteht in der einfachen Herstellbarkeit, derho n-silicon. As the p ^ - and η + -zone a hole resp. Electron injecting contact applied in a known manner. The advantage of this invention Embodiment of the temperature-sensitive element consists in the ease of manufacture, the
hr) guten Reproduzierbarkeit bei der Herstellung sowie den geringen Herstellungskosten.h r ) good reproducibility during manufacture and low manufacturing costs.
Anstelle des n-Siliciums lassen sich auch breitbandigere Halbleiter, z. B. Galliumarsenid verwenden, die in anInstead of n-silicon, broader bands can also be used Semiconductors, e.g. B. use gallium arsenide in at
sich bekannter Weise mit geeigneten Materialien, die energetisch tiefliegende Niveaus hervorrufen, dotiert sind. Die Verwendung derartiger Materialien bringt eine Erweiterung des Temperaturbereichs zu höheren Temperaturen mit sich. In analoger Weise lassen sich als Halbleitermaterialien auch p-dotierte Materialien verwenden. known way with suitable materials that cause energetically deep levels, doped are. The use of such materials brings an extension of the temperature range to higher ones Temperatures with itself. In an analogous manner, p-doped materials can also be used as semiconductor materials.
Besteht die Intrinsiczone aus einem n-dotierten Halbleitermaterial, so besteht der eingeprägte Strom innerhalb der Intrinsiczone im wesentlichen aus einem Elektroneüotrom. Die Breakdown-Spannung Ubd der erfindungsgemäß als temperaturempfindliches Element verwendeten pin-Diode, d.h. diejenige Spannung innerhalb der statischen Strom/Spannungskennlinie, bei der die Kennlinie mit zunehmendem Strom wieder zu kleineren Spannungswerten umkehrt, gehorcht dann der BeziehungIf the intrinsic zone consists of an n-doped semiconductor material, the impressed current within the intrinsic zone consists essentially of an electron current. The breakdown voltage Ubd of the pin diode used according to the invention as a temperature-sensitive element, ie that voltage within the static current / voltage characteristic curve at which the characteristic curve reverses to lower voltage values with increasing current, then obeys the relationship
UBD = const. · L" \/—£ U BD = const. · L "\ / - £
ι f'pι f'p
const. =const. =
i qi q
(hierin bedeutet Nd = Konzentration der flachen Donator-Störstellen, Nr Konzentration der tiefen Zentren oder Störstellen, q = Elementarladung, c-=op- v,h wobei a'p = Einfangquerschnitt der Löcher, v,A = mittlere thermische Geschwindigkeit, L = Probenlänge, μ = Löcherbeweglichkeit, ε = Dielektrizitätskonstante). Solange sich die Temperaturabhängigkeiten von Cp und μρ nicht kompensieren, ergibt sich also eine Temperaturabhängigkeit der unter den obigen Voraussetzungen vom Strom unabhängigen Breakdown-Spannung Ubd- Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung der pin-Diode als temperaturempfindliches Element bei einer Anordnung zur Messung tiefer Temperaturen besteht gemäß Gleichung (3) also darin, daß der Temperaturkoeffizient di/flo/dTproportional zum Quadrat der Probenlänge L ist und folglich durch geeignete Wahl der Probenlänge auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann.(here Nd = concentration of the shallow donor impurities, Nr means concentration of the deep centers or impurities, q = elementary charge, c- = op- v, h where a ' p = capture cross-section of the holes, v, A = mean thermal velocity, L = Sample length, μ = hole mobility, ε = dielectric constant). As long as the temperature dependencies of Cp and μ ρ do not compensate, the result is a temperature dependency of the breakdown voltage Ubd, which is independent of the current under the above conditions According to equation (3), the temperature coefficient di / flo / d T is proportional to the square of the sample length L and can consequently be set to a desired value by a suitable choice of the sample length.
Bevorzugt ist die Kontaktfläche der pin-Halbleiterdiode so klein gewählt, daß sich nur ein Stromfilament ausbilden kann, um sicher zu stellen, daß eine homogene Stromverteilung über die gesamte Querschnittsfläche vorhanden ist und nicht schon vor Erreichen der Breakdown-Spannung einzelne lokale Stromfilamente entstehen.The contact area of the pin semiconductor diode is preferred chosen so small that only a current filament can form to ensure that a homogeneous Current distribution over the entire cross-sectional area is present and not before reaching the Breakdown voltage creates individual local current filaments.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtIn the following, exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. It shows
F i g. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine pin-Halbleiterdiode in vergrößerter Darstellung,F i g. 1 shows a schematic cross section through a pin semiconductor diode in an enlarged illustration,
F i g. 2 eine Schaltung der erfindungsgemäßen Anordnung zum verzögerten Umschalten eines aktiven Elements aus einem ersten stromführenden Zustand in einen zweiten stromführenden Zustand,F i g. 2 shows a circuit of the arrangement according to the invention for delayed switching of an active one Element from a first current-carrying state to a second current-carrying state,
F i g. 3 eine statische Strom/Spannungskennlinie einer pin-Halbleiterdiode bei Raumtemperatur,F i g. 3 a static current / voltage characteristic of a pin semiconductor diode at room temperature,
F i g. 4 eine Darstellung der Verzögerungszeit to als Funktion der eingeprägten Spannung an der pin-Halbleiterdiode. F i g. 4 shows a representation of the delay time to as a function of the impressed voltage on the pin semiconductor diode.
F i g. 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine pin-Halbleiterdiode 2, die energetisch tiefe Störstellen in der Intrinsiczone 6 aufweist, die auf mindestens einem energetischen Niveau im Bereich der Mitte zwischen der Energie Ey der Valenzbandkante und der Energie Ec der Leitungsbandkante sitzen. Die Intrinsiczone besteht bei der dargestellten pin-Diode 2F i g. 1 shows a schematic longitudinal section through a pin semiconductor diode 2, which has energetically deep impurities in the intrinsic zone 6, which are located at at least one energetic level in the middle between the energy Ey of the valence band edge and the energy Ec of the conduction band edge. The intrinsic zone exists in the illustrated pin diode 2
z. B. aus hochohmigem η-dotierten Silicium, das zur Erzeugung der tiefen Störstellen mit Goldatomen in einer Konzentration von z.B. Nr — 3,5 χ 10'3Cm-3 dotiert ist und ein tiefliegendes Akzeptorniveau darstellt. Zur Einstellung der gewünschten Besetzungz. B. made of high-resistance η-doped silicon, which is doped with gold atoms in a concentration of, for example, No. 3.5 χ 10 ' 3 cm- 3 to produce the deep impurities and represents a low-lying acceptor level. For setting the desired cast
ίο der tiefliegenden Akzeptorniveaus ist in der Intrinsiczone darüberhinaus eine energetisch flache Dotierung mit einem bekannten Donatormaterial mit einer Konzentration von Nd vorgenommen, die nur geringfügig kleiner als die Konzentration der tiefliegenden Akzeptorniveaus Nr ist, also z.B. Nd = 2,9 χ 1013cm^3 beträgt Die Intrinsiczone besteht somit aus goldkompensiertem Silicium. Am einen Ende der Intrinsiczone 6 schließt sich ein Löcher injizierender Kontakt 4 aus einem der geeigneten und bekannten 3-wertigenίο of the low-lying acceptor levels, an energetically shallow doping with a known donor material with a concentration of Nd that is only slightly smaller than the concentration of the low-lying acceptor levels Nr , e.g. Nd = 2.9 χ 10 13 cm ^ 3, is carried out in the intrinsic zone The intrinsic zone thus consists of gold-compensated silicon. At one end of the intrinsic zone 6, a hole-injecting contact 4 made of one of the suitable and known 3-valent contacts closes
2(i Metalle oder Metallegierungen an, der als hochdotierte ρ+-Zone wirkt und die Anode darstellt. Am anderen Ende der Intrinsiczone 6 liegt entsprechend ein Elektronen injizierender Kontakt 8 aus einem 5-wertigen Metall bzw. Metallegierung, der als n+-Zone wirkt und die Kathode darstellt An die p+- und n + -Kontakte 4, 8 schließt sich jeweils ein Anschlußdraht 10 bzw. 12 an. Die Probenlänge, die aufgrund der geringen Dicken der Kontakte 4, 8 im wesentlichen mit der Länge der Intrinsiczone zusammenfällt, beträgt z. B. L = 0,027 cm.2 (i metals or metal alloys, which acts as a highly doped ρ + zone and represents the anode. At the other end of the intrinsic zone 6 there is an electron injecting contact 8 made of a pentavalent metal or metal alloy, which acts as an n + zone and represents the cathode A connecting wire 10 or 12 is connected to each of the p + and n + contacts 4, 8. The sample length, which due to the small thickness of the contacts 4, 8 essentially coincides with the length of the intrinsic zone, is e.g. L = 0.027 cm.
Die Kontaktfläche F ist so klein gewählt z. B.The contact area F is chosen so small z. B.
F= 0,0015 cm2, daß sich nur ein Stromfilament ausbilden kann, so daß die vorzeitige Ausbildung örtlich begrenzter Stromfilamente verhindert wird.F = 0.0015 cm 2 , so that only one current filament can form, so that the premature formation of locally limited current filaments is prevented.
Die statische Strom/Spannungskennlinie der in F i g. 1 dargestellten pin-Halbleiterdiode ist in F i g. 3 für Raumtemperatur dargestellt. Bezüglich einer Diskussion dieser Kennlinie vergleiche insbesondere die Veröffentlichung von Dudeck und Kassing in Journ. of Appl. Physics, Vol. 48, Nr. 11, 1977, S. 4786-4790. InThe static current / voltage characteristic of the in F i g. 1 illustrated pin semiconductor diode is in F i g. 3 for Room temperature shown. For a discussion of this characteristic, see in particular the Publication of Dudeck and Kassing in Journ. of Appl. Physics, Vol. 48, No. 11, 1977, pp. 4786-4790. In
4(i dem vom Nullpunkt der Kennlinie ausgehenden und sich bis zum Breakdownbereich erstreckenden Kennlinienbereich gelten bei niedrigeren Temperaturen bei der pin-Halbleiterdiode gemäß Fig. 1 die Voraussetzungen, daß sowohl die thermische Gleichgewichtsladungsträgerkonzentrationen /J0, Pd sowie die reduzierten effektiven Zustandsdichten n\, p\ gemäß den Gleichungen (1) und (2) klein gegen die über die Kontakte injizierten Konzentrationen η und ρ sind. Bei Strömen unterhalb des Breakdownbereiches baut ein großer Teil4 (i the outgoing from the zero point of the characteristic curve and up to the breakdown area extending characteristic range 1, the requirements apply at lower temperatures in the pin semiconductor diode shown in FIG., That both the thermal equilibrium charge carrier concentrations / J 0, Pd as well as the reduced effective state densities n \, p \ according to equations (1) and (2) are small compared to the concentrations η and ρ injected via the contacts
5(i der von den p+- bzw. n + -Kontakten injizierten Löcher bzw. Elektronen, ausgehend vom an die Kontakte angrenzenden Bereich, durch Einfang von Löchern bzw. Elektronen in die tiefliegenden Störstellen eine in erster Näherung linear über die Intrinsiczone verlaufende Raumladungsverteilung auf, so daß der unterhalb des Breakdownbereichs fließende Strom durch die pin-Diode im wesentlichen durch die Gesetze der raumladungsbegrenzten Ströme in Halbleitern gegeben ist Aufgrund der anwachsenden Spannung wird schließlich5 (i of the holes or electrons injected by the p + and n + contacts, starting from the area adjacent to the contacts, by trapping holes or electrons in the deep-lying imperfections, a space charge distribution running linearly over the intrinsic zone in a first approximation so that the current flowing through the pin diode below the breakdown area is essentially given by the laws of space-charge-limited currents in semiconductors
w) die Verweilzeit der injizierten Ladungsträger innerhalb der Intrinsiczone klein gegen die Einfangzeit, die erforderlich ist, um die injizierten Ladungsträger in die tiefen Störstellen einzufangen. In diesem Bereich gilt für eine pin-Diode, deren Intrinsiczone gemäß F i g. 1 ausw) the residence time of the injected charge carriers within the intrinsic zone small compared to the capture time that is required to transfer the injected charge carriers into the to capture deep imperfections. In this area, the following applies to a pin diode whose intrinsic zone according to FIG. 1 off
h5 hochohmigem, aber η-dotierten Halbleitermaterial besteht, der Zusammenhang gemäß Gleichung (3), d. h. der fließende Strom ist von der Spannung, der sogenannten Breakdownspannung, unabhängig. Dage-h5 high-resistance, but η-doped semiconductor material exists, the relationship according to equation (3), i.e. H. the current flowing is of the voltage that so-called breakdown voltage, independent. Dage-
gen hängt die Breakdownspannung aufgrund der unterschiedlichen Temperaturabhängigkeit der Größen Cp und μρ näherungsweise linear von der Temperatur ab. Gemäß der Erfindung kann ferner eine Anordnung zum verzögerten Umschalten eines aktiven Elements aus einem ersten stromführenden Zustand in einen zweiten stromführenden Zustand dadurch verwirklicht werden, daß als aktives Element eine auf eine tiefe Temperatur Tg 150 K abgekühlte pin-Halbleiterdiode verwendet wird, vergleiche Figur 2, an der mittels einer Spannungsquelle 20 zum Einstellzeitpunkt Z = 0 eine Spannung anlegbar ist, die größer als die Durchbruchsspannung der pin-Halbleiterdiode ist und ein Maß für die gewählte Verzögerungszeit darstellt. Zwischen der Verzögerungszeit to und der angelegten Spannung U> i/sobestehtein esponentieüer ZusammenhangBecause of the different temperature dependencies of the quantities Cp and μ ρ , the breakdown voltage depends approximately linearly on the temperature. According to the invention, an arrangement for delayed switching of an active element from a first current-carrying state to a second current-carrying state can be implemented in that a pin semiconductor diode cooled to a low temperature Tg 150 K is used as the active element, compare FIG. to which a voltage can be applied by means of a voltage source 20 at the setting time Z = 0, which voltage is greater than the breakdown voltage of the pin semiconductor diode and represents a measure for the selected delay time. There is a special relationship between the delay time to and the applied voltage U> i / so
(5)(5)
I0 = toexp. - -jT- I 0 = t o exp. - -jT-
wobei Ib eine temperaturabhängige Konstante, Uo eine temperaturunabhängige Konstante darstellen:where Ib is a temperature-dependent constant, Uo is a temperature-independent constant:
t kI ' I 2' kT . /«Λ t kI 'I 2 ' kT . / «Λ
q L \ qND q \njq L \ qN D q \ nj
(Hierin bedeuten ε Dielektrizitätskonstante μ^ μρ Beweglichkeit der Elektronen bzw. Löcher, q Elementarladung, L Länge der Intrinsiczone, U angelegte Spannung, D Diffusionskonstante, LD Diffusionslänge, Cn Einfangkoeffizient der Elektronen, Nr Konzentration der tiefen Störstellen, No Konzentration der flachen Donatoren, n,· Intrinsickonzentration an Elektronen, nn Konzentrationen der Elektronen in der η+ -Zone, k Boltzmannkonstante). Wird erfindungsgemäß eine pin-Diode als aktives Umschaltelement eingesetzt, so können temperaturabhängig über die angelegte Spannung Verzögerungszeoten von Mikrosekunden bis zu mehreren Zehnerpotenzen von Jahren eingestellt werden. Durch kurze Spannungsimpulse, Lichteinstrahlung oder Aufheizen der pin-Diode auf Raumtemperatur kann die Diode wieder in den jungfräulichen Zustand versetzt werden, so daß sie erneut als Umschaltelement einsetzbar ist.(Here ε dielectric constant μ ^ μ ρ means mobility of electrons or holes, q elementary charge, L length of the intrinsic zone, U applied voltage, D diffusion constant, L D diffusion length, C n trapping coefficient of the electrons, Nr concentration of deep impurities, No concentration of flat donors, n, intrinsic concentration of electrons, n n concentrations of electrons in the η + -zone, k Boltzmann constant). If, according to the invention, a pin diode is used as an active switching element, then, depending on the temperature, delay times of microseconds up to several powers of ten can be set via the applied voltage. Short voltage pulses, light irradiation or heating the pin diode to room temperature can restore the diode to its virgin state so that it can be used again as a switching element.
Die Verwendbarkeit der pin-Diode als aktives Umschaltelement beruht darauf, daß nach dem Anlegen einer Schaltspannung U> Ubd erst eine bestimmte Raumladungsverteilung bzw. Feldverteilung in der Intrinsiczone aufgebaut werden muß, bevor dann der Stromsprung vom unteren auf den oberen Ast der statischen Strom/Spanuungskennlinie gemäß F i g. 3 erfolgen kann, in dem der der angelegten Spannung U> Ubd entsprechende Strom liegt. Es wird dabei angenommen, daß sich die pin-Diode vor dem Anlegen der Spannung im thermodynamischen Gleichgewicht befindet, so daß keine Raumladung in den tiefen Störstellen eingefangen ist. Bei der vorausgesetzten tiefen Umgebungstemperatur können die Störstellen nur durch Einfang von Elektronen und Löchern in der geforderten Weise besetzt werden. Damit der Übergang von der Niedriginjektionszone zur Hochinjektionszone, d. h. vom ersten stromführenden Zustand zum zweiten stromführenden Zustand in Form eines Schaltvorganges erfolgen kann, muß zuvor durch den Einfang von Raumladungen ein Verlauf des elektrischen Feldes geschaffen werden, der die verstärkte Injektion freier Ladungsträger η, ρ ermöglicht. Die Raumladungsverteilung, welche den betreffenden Verlauf des elektrischen Feldes in der Intrinsiczone der pin-Diode bewirkt, wird »kritische Störstellenbelegung« genannt.The usability of the pin diode as an active switching element is based on the fact that after a switching voltage U> Ubd has been applied, a certain space charge distribution or field distribution must first be built up in the intrinsic zone before the current jump from the lower to the upper branch of the static current / voltage characteristic according to FIG. 3 can take place, in which the applied voltage U> Ubd is the corresponding current. It is assumed that the pin diode is in thermodynamic equilibrium before the voltage is applied, so that no space charge is trapped in the deep imperfections. At the assumed low ambient temperature, the imperfections can only be occupied in the required manner by capturing electrons and holes. So that the transition from the low injection zone to the high injection zone, i.e. from the first current-carrying state to the second current-carrying state, can take place in the form of a switching process, a course of the electric field must first be created by capturing space charges, which enables the increased injection of free charge carriers η, ρ . The space charge distribution, which causes the relevant course of the electric field in the intrinsic zone of the pin diode, is called "critical impurity occupancy".
F i g. 4 zeigt den sehr genau exponentiellen Zusammenhang zwischen der an der pin-Diode angelegten Spannung U> Ubd und der Verzögerungszeit TD in halblogarithmischem Maßstab für eine Temperatur T = 82 K. Man erkennt den exponentiellen Zusammenhang über annähernd 5 von insgesamt etwa 10 vermessenen Zeit-Dekaden. Für die gestrichelt eingetragene Gesamtkurve gilt die rechte, für den durchgezogen dargestellten Kurvenanschnitt die linke Zeitskala.F i g. 4 shows the very precise exponential relationship between the voltage U> Ubd applied to the pin diode and the delay time T D on a semi-logarithmic scale for a temperature T = 82 K. The exponential relationship can be seen over approximately 5 of a total of approximately 10 measured time periods. Decades. The time scale on the right applies to the overall curve shown in dashed lines, and the left time scale applies to the curve segment shown in solid lines.
Voraussetzung für die Verwendung der pin-Halbleiterdiode als aktives Umschaltelement bei tiefen Temperaturen ist ferner, daß die Anstiegszeit des der pin-Diode eingeprägten Spannungssprungs größer als die Lebensdauer der über die Kontakte injizierten Ladungsträger istRequirement for using the pin semiconductor diode as an active switching element at low temperatures is also that the rise time of the pin diode impressed voltage jump greater than the life of the injected via the contacts Load carrier is
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (9)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2826225A DE2826225C3 (en) | 1978-06-15 | 1978-06-15 | Arrangement for measuring low temperatures |
| DE2857299A DE2857299C3 (en) | 1978-06-15 | 1978-06-15 | Arrangement for delayed switching of an active element |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2826225A DE2826225C3 (en) | 1978-06-15 | 1978-06-15 | Arrangement for measuring low temperatures |
| DE2857299A DE2857299C3 (en) | 1978-06-15 | 1978-06-15 | Arrangement for delayed switching of an active element |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2857299A1 DE2857299A1 (en) | 1980-03-06 |
| DE2857299B2 DE2857299B2 (en) | 1980-09-18 |
| DE2857299C3 true DE2857299C3 (en) | 1981-09-03 |
Family
ID=33098877
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2857299A Expired DE2857299C3 (en) | 1978-06-15 | 1978-06-15 | Arrangement for delayed switching of an active element |
| DE2826225A Expired DE2826225C3 (en) | 1978-06-15 | 1978-06-15 | Arrangement for measuring low temperatures |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2826225A Expired DE2826225C3 (en) | 1978-06-15 | 1978-06-15 | Arrangement for measuring low temperatures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (2) | DE2857299C3 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3139556A1 (en) * | 1981-10-05 | 1983-04-21 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR MEASURING TEMPERATURES |
| US5195827A (en) * | 1992-02-04 | 1993-03-23 | Analog Devices, Inc. | Multiple sequential excitation temperature sensing method and apparatus |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1072136A (en) * | 1963-10-30 | 1967-06-14 | Olivetti & Co Spa | Improvements in or relating to solid-state electron devices |
| DE2407972C3 (en) * | 1974-02-19 | 1981-06-19 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Magnetic field-independent temperature measuring device, which is suitable for low temperatures |
-
1978
- 1978-06-15 DE DE2857299A patent/DE2857299C3/en not_active Expired
- 1978-06-15 DE DE2826225A patent/DE2826225C3/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2826225B2 (en) | 1980-10-30 |
| DE2857299A1 (en) | 1980-03-06 |
| DE2826225A1 (en) | 1979-12-20 |
| DE2826225C3 (en) | 1981-09-24 |
| DE2857299B2 (en) | 1980-09-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAP | Request for examination filed | ||
| OD | Request for examination | ||
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |