DE841174C - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
DE841174C
DE841174C DEP11610D DEP0011610D DE841174C DE 841174 C DE841174 C DE 841174C DE P11610 D DEP11610 D DE P11610D DE P0011610 D DEP0011610 D DE P0011610D DE 841174 C DE841174 C DE 841174C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrode
electrons
arrangement according
defect
electron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DEP11610D
Other languages
German (de)
Inventor
Walter Dr Schottky
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DEP11610D priority Critical patent/DE841174C/en
Application granted granted Critical
Publication of DE841174C publication Critical patent/DE841174C/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/26—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, elements provided for in two or more of the groups H01L29/16, H01L29/18, H01L29/20, H01L29/22, H01L29/24, e.g. alloys
    • H01L29/267—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, elements provided for in two or more of the groups H01L29/16, H01L29/18, H01L29/20, H01L29/22, H01L29/24, e.g. alloys in different semiconductor regions, e.g. heterojunctions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Description

Halbleiteranordnung 1:s sind =lnordnungen bekanntgeworden, bei denen ein Störstellenhalbleiter (Germanium) von beispielsweise flaclizvlindrischer Form so mit Elektroden versehen wird, daß die Grundfläche mit einer großen, im folgenden als 0-Elektrode bezeichneten Metallelektrode im Kontakt ist, während auf der oberen Fläche eine Metallspitze mit positivem Potential von etwa i V gegen die 0-Elektrode als Steuerelektrode, im folgenden als G bezeichnet, dient mid eine etwa 1,/1o mm davon entfernt aufgesetzte Spitze. im folgenden mit B bezeichnet, den zu beeinflussenden Strom nach der 0-Elektrode abfiilirt: die B-Elektrode ihat hierbei ein negatives Potential von etwa io V gegen die 0-Elektrode.Semiconductor arrangement 1: s = arrangements have become known in which an impurity semiconductor (germanium) of, for example, flaclizvlindrischer form is provided with electrodes so that the base area with a large, in the following The metal electrode designated as the 0 electrode is in contact, while on the upper one Face a metal tip with a positive potential of about i V against the 0 electrode The control electrode, referred to as G in the following, is used as a control electrode of about 1. / 10 mm removed tip. hereinafter referred to as B, the one to be influenced Current is filtered after the 0-electrode: the B-electrode has a negative one Potential of about io V against the 0 electrode.

Die Steuerwirkung derartiger Anordnungen beruht darauf, claß die (-Elektrode bei den gewählten Betriebsspannungen einen durch kleine Änderungen von Ug stark variierenden Strom von Defektelektronen in den Halbleiter entsendet, wobei dieser Halbleiter infolge eines gewissen Zusatzes von Elektronen abgebenden Störstellen als Überschußhalbleiter wirkt. Die B-Elektrode, die als Kathode gegenüber der 0-Elektrode geschaltet ist, stößt die Überschußelektroden des Halbleiters ab und vermag, solange kein G-Strom fließt, nur dadurch einen Strom zu führen, daß Elektronen aus B in den Halbleiter entsendet werden, was bei dem gewählten Halbleiter bedeutend höhere Spannungen erfordert als in umgekehrter Richtung zur Emission von Defektelektronen notwendig sind. Da unter diesen Bedingungen die Elektronenemission von der an der B-Elektrode herrschenden Feldstärke abhängt, ist es möglich, diesen Elektronenstrom dadurch zu beeinflussen, daß die voll (: kommenden Defektelektronen teilweise zur Elektrode B abfließen; bei den großen Absolutstromdichten, von der Größenordnung Zoo A/cm", um die es sich dabei handelt, bilden die nach B abfließenden Defektelektronen in den unmittelbar alt B allgrenzenden Schichten des Halbleiters eine positive Raumladung aus, die in der bekanntgewordenen Anordnung anscheinend noch dadurch verstärkt wird, claß in einer dünnen die obere Fläche des Halbleiters bedeckenden Schicht Defektelektronen abgebende Starstellen eingebaut sind, die im Betriebszustand weitgehend ihrer Defektelektronen beraubt sind (Erschöpfungsrandschicht) und infolgedessen die von G durch den Halbleiter nach B gelangenden Defektelektronen zu binden vermögen, so claß im Effekt die Defektelektronen zu längerem Aufenthalt im Randgebiet vor B gezwungen und somit in ihrer felderhöhenden Raumladungswirkung unterstützt werden.The control effect of such arrangements is based on the fact that the (-electrode at the selected operating voltages, one is strong due to small changes in Ug varying currents of holes in the semiconductor are sent, whereby this Semiconductors due to a certain addition of electron donating impurities acts as an excess semiconductor. The B-electrode acting as the cathode opposite the 0-electrode is switched, repels the excess electrodes of the semiconductor and is capable of as long as no G-current flows, only to carry a current by electrons from B in the semiconductor are sent, which is significantly higher for the selected semiconductor Voltages required than in the opposite direction to the emission of holes are necessary. Since under these conditions the electron emission from the to the B-electrode depends on the prevailing field strength, is it possible this To influence the electron flow by the fact that the full (: coming defect electrons partially drain to electrode B; at the large absolute current densities from which The order of magnitude zoo A / cm ", which is involved, is formed by those flowing off to B Defect electrons in the layers of the semiconductor immediately bordering the old B all a positive space charge, which appears in the arrangement that has become known is reinforced by the fact that the upper surface of the semiconductor is thin covering layer defect electron donating star spots are built in, which are in the Operating state are largely deprived of their defect electrons (depletion edge layer) and consequently the holes passing from G through the semiconductor to B. able to bind, so in effect the defect electrons stay longer forced in the edge area in front of B and thus in its field-increasing space charge effect get supported.

In Erkenntnis dieser in der Literatur bisher nicht beschriebenen@`'irkungsweise der an sich bekannten Anordnungen, in denen übrigens die Rolle der tlberschuß- und Defektelektronen bei geeigneter anderer Wahl der Störstellen und evtl. des Grundmaterials sowie der Spannungen vertauscht werden kann, erscheint es als Idealziel, das Eindringen der Defektelektronen in die B-Elektrode, das deren Raumladungswirksamkeit gewissermaßen vorzeitig beendet, ganz zu vermeiden und die Defektelektronen so lange in der vor B wirksamen Raumladungskathodenschicht des Halbleiters verweilen zu lassen. bis sie durch Wiedervereinigung mit den diese Schicht passierenden Elektronen, ihr unvermeidliches und natürliches Ende finden. In dieser Richtung bieten sich im Rahmen der bekannten Anordnung gewisse Möglichkeiten, indem man die Defektelektronen abgebende Störstellenschicht vor der B-Elektrode genügend breit macht und die Abl('isuligsarlieit der Defektelektronen von ihren netttralen Störstellen genügend groß, so daß eilte durch (las starke Randfeld ihres Defektelektrons beraubte und dann durch ein aus dem Halbleiter kommendes Defektelektron wieder neutralisierte Störstelle ihre neutrale Ladung genügend lange behält, ehe sie durch thermische Anregung in Form eines abgespaltenen Defektelektrons wieder negativ aufgeladen wird.In recognition of this mode of action not previously described in the literature the known arrangements, in which, by the way, the role of the excess and Defect electrons with a suitable other choice of impurities and possibly the base material As soon as the tensions can be exchanged, the ideal goal appears to be penetration the defect electrons in the B-electrode, which is its space charge effectiveness, so to speak ended prematurely, completely avoiding the defect electrons as long in the front B to linger effective space charge cathode layer of the semiconductor. until they by reuniting with the electrons passing through this layer, their inevitable and find a natural ending. In this direction offer themselves within the framework of the known Arrangement of certain possibilities by making the defect electron donating impurity layer makes sufficiently wide in front of the B-electrode and the abl ('isuligsarlieit of the defect electrons large enough of their netttral imperfections so that hurried through (read strong edge field deprived of their defect electron and then through a defect electron coming from the semiconductor again neutralized impurity retains its neutral charge long enough before it again through thermal excitation in the form of a split-off defect electron is charged negatively.

Doch sind diesen Retardierungsmethoden der auf die B-Flektrode zuströmenden positiven Ladungsteilchen gewisse Schranken gesetzt. Erfindungs-# ,em. ii ß N\ -ird nun, alternativ oder in Kombination mit der Störstellenretardierung ein anderes Mittel angewandt, um die aus G kommenden Defektelektronen am Eindringen in die B-Elektrode zu verhindern und sie so lange in der vor B ausgebildeten Raumladungsrandschicht zurückzuhalten, bis sie durch Wiedervereinigung mit den aus B kommenden t'berschußelektronen ihr natürliches Ende gefunden haben. Dieses 1-littel besteht darin, daß man die Elektrode B nicht in direkte Berührung finit dem benutzten Halbleiter, der im folgenden als Grundkristall Gr bezeichnet wird, bringt, sondern zwischen Grundkristall und B-Elektrode eine vorzugsweise 1o-5 bis 1o-4 cm dicke Schicht eines anderen kristallinen Stoffes mit besonderen Eigenschaften, im folgenden als Fremdschicht F bezeichnet, zwischenschaltet.However, these retardation methods are the ones flowing towards the B-Flexrode positive charge particles set certain limits. Invention #, em. ii ß N \ -ird Well, alternatively or in combination with the impurity retardation, another one Means applied to prevent the holes coming from G from penetrating into the B-electrode to prevent them and so long in the space charge boundary layer formed in front of B. hold back until they reunite with the excess electrons coming from B. have found their natural end. This 1-littel consists in the fact that you can use the Electrode B not in direct contact finitely with the semiconductor used, which is described below is referred to as the basic crystal Gr, but between the basic crystal and B-electrode a preferably 1o-5 to 1o-4 cm thick layer of another crystalline Substance with special properties, hereinafter referred to as foreign layer F, intervenes.

Um die erfindungsgemäß verlangten Eigenschaften und die Wirkungsweise dieser Fremdschicht zu erläutern, sind in Fig. r die Energieniveaus für Überschuß- und Defektelektronen für zwei störstellenfxeie, einander unmittelbar berührende verschiedenartige Kristalle dargestellt, wie sie gemäß der Erfindung für die Fremdschicht und den Grundkristall vorgeschrieben werden.To the properties required according to the invention and the mode of action To explain this foreign layer, the energy levels for excess and defect electrons for two defects that are in direct contact with one another Different types of crystals shown as they are according to the invention for the foreign layer and the basic crystal are prescribed.

E_bedeutet das Energieniveau. das ein überschüssig in den Kristall eingebrachtes Elektron im Ruhezustand einnehmen wurde, E : das Energieniveau, das ein von außen eingebrachtes Elektron vorfindet, wenn es sich an den Ort einer ruhenden im Grundgitter des betreffenden Kristalls vorhandenen Elektronenlücke einbaut. (Im, Rahmen der wellenmechanischen Vorstellungen bedeutet Edenunteren Rand des tiefsten elektronenfreien Energiebandes, E1 den oberen Rand des höchsten noch mit Elektronen voll besetzten Energiebandes). Der Niveauunterschied zwischen E_ und l: , innerhalb jedes Kristalls bedeutet den Energieaufwand, um im ungestörten Kristall ein Elektron aus seinem normalen gebundenen Zustand in den freien beweglichen Zustand zu bringen, wobei gleichzeitig eine Elektronenlücke (Defektelektron) und ein Überschußelektron entsteht. Dieser Energieunterschied wird deshalb im folgenden als Elektronenpaarbildungsarbeit oder kurz als Paarbildungsarbeit bezeichnet. Die relative Lage von E_ bzw. F_ - in den beiden aneinandergrenzenden Kristallen kann, außer von den verschiedenen chemisch und strukturell bedingten Kräften, mit denen die Elektronen im E_ bzw. E+ Niveau der beiden Kristalle gebunden sind, noch von etwaigen molekularen elektrischen Doppelschichten an der Kristallgrenze abhängen, ist aber bei reinen Substanzen und reinenOberflächen sowie gegebenenfalls festgelegterKristallorientierungeine eindeutige Eigenschaft der beiden Kristalle.E_means the energy level. the one excess in the crystal introduced electron at rest would occupy, E: the energy level that an electron brought in from the outside is found when it is in the place of a resting builds in the existing electron gap in the basic lattice of the crystal in question. (In the, In terms of wave mechanics, Eden means the lower edge of the deepest electron-free energy band, E1 the upper edge of the highest still with electrons fully occupied energy band). The difference in level between E_ and l:, within Each crystal means the energy expenditure to create an electron in the undisturbed crystal to bring from its normal bound state into the free mobile state, whereby at the same time an electron gap (defect electron) and an excess electron arises. This energy difference is therefore hereinafter referred to as electron pairing work or briefly referred to as pairing work. The relative position of E_ or F_ - in the two adjoining crystals can, except from the different ones chemically and structurally determined forces with which the electrons in the E_ resp. E + level of the two crystals are bound, yet of any molecular electrical Double layers depend on the crystal boundary, but is with pure substances and pure surfaces and, if applicable, a defined crystal orientation Property of the two crystals.

Erfindungsgemäß wird null für denGrundkristall eine Substanz mit kleiner Paarbildungsarbeit gewählt, wie z. B. Ge, während die Fremdschicht eine mindestens um mehrere Zehntel eV größere Paarbildungsarbeit aufweisen soll, z. B. Ni. Ferner soll E+ im Grundkristall mindestens einige Zehntel eh oberhali) des E+-Niveatis in der Fremdschicht liegen, während F__ iin Grundkristall entweder unterhalb oder nur knapp oberhalb des E_ Niveaus in der Fremdschicht liegen soll. Da, wie durch die Pfeile in Fig. 1 angedeutet, die mit - bezeichneten Übersahußelektronen jeweils das niedrigere Energieniveau zu erreichen streben, besteht unter den Verhältnissen von Fig. i keine tleminung für den Übergang der t`lierschußelektronen aus der Fremdschicht in den Grundkristall. Dagegen bedeutet der Übergang einer 1,-lektr(inenliicke, d. h. eines Defektelektrons +. von unten nach oben den Übergang eines Elektrons von ollen nach unten; die l)efektelekti-()tieii strel)eii also iinEnergieschema der Fig. i nach oben, und es ist deshalb bei genügendeni Niveauunterschied von E, im Grundkristall und in der I# reindschicht nicht möglich, daß in den Grundkristall einfinal eingedrungene Defektelektronen durch die Grenze zwischenGrundkristall' und Fremdschicht hindurch in die Fremdschicht gelangen.According to the present invention, zero for the base crystal becomes a substance with smaller Pairing work chosen, such as B. Ge, while the foreign layer is at least one should have pair formation work greater by several tenths of eV, z. B. Ni. Further E + should be at least a few tenths above the E + level in the basic crystal lie in the foreign layer, while F__ i in the basic crystal either below or should be just above the E_ level in the foreign layer. There, how through the arrows in Fig. 1 indicated, the oversized electrons marked with - in each case Striving to reach the lower energy level exists under the circumstances From Fig. i there is no indication of the transition of the shot electrons from the foreign layer in the basic crystal. In contrast, the transition of a 1, -lektr (inner gap, i.e. H. of a defective electron +. from bottom to top the transition of an electron from ollen down; the l) efektelekti - () tieii strel) eii iin energy scheme i upwards, and it is therefore with sufficient i level difference of E, in the base crystal and in the pure layer not possible that in the base crystal finally penetrated holes through the boundary between the base crystal ' and foreign layer get through into the foreign layer.

Wie sich diese Schrankenwirkung der Fremdschicht bei der betriebsmäßigen, stark negativen, Spannung der B-Tlektrode in der Verstärkeranordnung der eii)gang., geschilderten Art auswirkt, wird durch Fig. z verdeutlicht, wo die Energieniveaus in Fremdschicht und Grundkristall unter der Einwirkung des starken in B auftretenden Randschichtfeldes dargestellt sind. Der kathodischen Atifladung der l#-lektrode B entspricht eine abstoßende Wirkung auf die (1)erschußelektronen -. also eilt Anstieg des I#:nergienivcaus F_ und I: _. Man erkennt. (laß die l`l)erschulßelektrotien. die aus der Flektrode 1; durch die Fremdschicht in den Grundkristall gezogenwerden, an der Grenze F-Gr kein Hindernis vorfinden, dal3 dagegen die ursprünglich von der l,lektrode (; kommenden im Grundkristall vorhandenen 1)efektelektrrnieti an der Grenze F-Gr aufgehalten werden und nicht weiter können. Sie bilden infolgedessen in der an h angrenzenden Schicht des Grundkristalls eine positive Raumladung atis, die die iii Fig. z durch eine nach unten konvexe Krümmung der l?-\Tiveaus angedeutete Störstellenraumladung mehr oder weniger stark kompensiert bzw. überkompensiert. oder, alternativ, eine durchweg bereits vorhandene positive kaumladung, wie sie durch l?lektronen abgebende Störstellen hervorgerufen werden würde, E nach oben konvex gekriitanit, verstärkt. Dieser Einfluß ist itt Fig. 3 angedeutet, wo neben der defektelektronenfreien r_-Verteilung die durch die IIefektelektroneitraumladung modifizierte E=Kurve gestrichelt dargestellt ist. (Die entsprechend E-abgeänderte l# -Kurve konnte hier weggelassen werden). Man erkennt, daß die Steigung von E_ an der B-Vlektrode. und damit die die Elektronen atis /3 herausziehende Feldstärke. durch die Raumladtingswirkung der + erhöht ist, so claß dadurch ein l@_rliöliting des Elektronenstromes bewirkt wird, auf der die Steuerwirkung beruht.How this barrier effect of the foreign layer affects the operational, strongly negative, voltage of the B electrode in the amplifier arrangement of the eii) gang., Is illustrated by FIG in B occurring boundary layer field are shown. The cathodic charge of the l # electrode B corresponds to a repulsive effect on the (1) shot electrons. so the rise of the I #: nergienivcaus F_ and I: _ rushes. One recognises. (let the l`l) school electroties. from the flex electrode 1; be drawn through the foreign layer in the base crystal, find no obstacle at the border F-Gr, dal3, however, the originally of the l, electrode (; coming in the base crystal 1) efektelektroniknieti be stopped at the border F-Gr and can not continue. As a result, they form a positive space charge atis in the layer of the base crystal adjoining h, which more or less compensates for or overcompensates for the space charge indicated by a downward convex curvature of the impurity space charge indicated by h. or, alternatively, a positive hardly any charge that is already present throughout, as it would be caused by imperfections that emit electrons, E upwardly convex kriitanit, reinforced. This influence is indicated in FIG. 3, where, in addition to the defect electron-free r_ distribution, the E = curve modified by the defect electron space charge is shown in dashed lines. (The corresponding E-modified l # curve could be omitted here). It can be seen that the slope of E_ at the B electrode. and thus the field strength pulling out the electrons atis / 3. is increased by the space charging effect, so that a l @ _rlioliting of the electron flow is brought about, on which the control effect is based.

Gelangen die Defektelektronen, wie es in der eingangs geschilderten bekannten drei l:lektrodelianordnung der Fall ist, von der Seite in den Raum vor der I?lektrode B, so bewegen sie sich dauernd durch ül)erschußhaltigeGehiete hindurch, wo bereits eine \Viedervereinigung der + und - möglich ist, so daß der +-Strom, desto st'irker geschwächt wird, je weiter nian sich von der 1?lektrode G entfernt. 1?ine Abschätzung der Strecken, die die Defektclektr<)nen ohne Wiedervereinigung zurückzulegen ve rin(*>'#,en, ergibt. dati die Größenordnung der Al)-klingstreckeliier etwa i/io inm beträgt.If the defect electrons get into the space in front of the electrode B from the side, as is the case in the above-described known three electrode arrangement, they move continuously through areas containing bullets, where there is already a unification of the + and - is possible, so that the + current is weakened the more the further away from the electrode G it is. 1? Ine estimation of the distances that the defect cells cover without reunification ve rin (*>'#, en, results in that the order of magnitude of the Al) -klingstreckeliier is about i / io in.

Fs hat bei dieser Anordnung keinen Zweck, die breite der B-Elektrode größer als die Abklingstrecke der Defektelektronen, in diesem Fall einige Zehntelmillimeter zu wählen, da die von G entfernten Teile dier B-Elektrode der Raumladungssteuerung durch die + nicht mehr unterliegen.Fs has no purpose in this arrangement, the width of the B electrode greater than the decay distance of the defect electrons, in this case a few tenths of a millimeter to be chosen because the parts removed from G are the B-electrode of the space charge controller by which + are no longer subject.

Da ein Stoff mit tiefem Defektelektronetiniveau E± den Austritt von Defektelektronen aus einer Metallelektrode, Übergang eines gebundenen Elektrons aus dem Halbleiter in das Metall, nur erschwert, ist es erfindungsgemäß zweckmäßig, die G-Elektrode nicht durch eine Fremdschicht der beschriebenen Art vom Grundkristall zu trenneng sondern mit dem Grundkristall in direkte Berührung zu bringen. Dies kann z. B. durch Aussparen der Fremdschichtbedeckung in der Berührungsfläche der (:-Elektrode oder durch nachträgliches Entfernen der Fremdschicht an dieser Stelle bewirkt werden.Since a substance with a deep defect electron level E ± the exit of Defect electrons from a metal electrode, transition of a bound electron from the semiconductor into the metal, only with difficulty, it is useful according to the invention, the G-electrode is not covered by an impurity layer of the type described from the base crystal to be separated but to be brought into direct contact with the basic crystal. this can e.g. B. by leaving out the foreign layer coverage in the contact surface of the (: -Electrode or by subsequently removing the foreign layer at this point be effected.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß nian mehrere Berührungsgrenzen verschiedener Halbleiter in der RaumladungsrandschichtvorderB-Elektrode hintereinander anordnet. Steht insbesondere eine dünne Zwischensehicht mit hohem F_ . -Niveau beiderseits mit kristalliner S.ubstanz mit tieferen EL-Niveaus in Berührung, so können Defektelektronen, die aus einer vorzugsweise in direktem Kontakt finit der Zwischenschicht angeordneten Elektrode in die Zwischenschicht einströmen. diese Schicht weder nach der B-Elektrode noch nach der n-Elektrode hin verlassen. Das Potential dieser Schichten folgt dann, wenigstens auf Querabmessungen von der Größenordnung der Abklingstrecke der Defektelektronen hin, den Potentialschwankungen der betreffenden Elektrode. wobei nur .die Defektelektronenmengen, die durch Wiedervereinigung verloren@gehen, aus der betreffenden Elektrode nachzuliefern sind, während ein Verluststrom zur B- oder 0-Elektrode nicht in Frage kommt.Another embodiment of the invention is that nian several Contact boundaries of different semiconductors in the space charge boundary layer front B-electrode arranged one behind the other. In particular, there is a thin intermediate layer with a high F_. -Level on both sides with crystalline substance in contact with lower EL levels, so can defect electrons, which from a preferably in direct contact finite the electrode arranged in the intermediate layer flow into the intermediate layer. these Leave the layer neither after the B-electrode nor after the n-electrode. That The potential of these layers then follows, at least on transverse dimensions of the order of magnitude the decay path of the defect electrons, the potential fluctuations of the relevant Electrode. where only .the number of holes that are lost through reunification @, are to be replenished from the electrode concerned, while a leakage current to the B or 0 electrode is out of the question.

Auf diese Weise ist. ähnlich wie in Vakuumröhren, eine ziemlich stromlose Steuerung von Elektronenströmen durch quer zu dem Elektronenstrom angeordnete Flächen annähernd konstanten Potentials möglich, wobei neben der steuernden Zwischenschicht auch noch weitere Zwischenschichten mit festem Potential zur Beeinflussung des Ruhefeldes soNvie zur Abschirmung der Potentialschwankungen der B-Elektrode verwendet werden können. «'eitere .\nwendungen von Halbleitergrenzen der durch Fig. i gezeichneten Art ergeben sich daraus, daß bei nicht.allzu großem Niveauunterschied von E+ im. Grundkristall und der Fremdschicht von gewissen Feldstärken an mit einem zunehmenden Übergang von Defektelektronen aus dem Grundkristall in die Fremdschicht als Folge des wellenmechanischen Tunneleffekts zu rechnen ist. Erhält hierbei der Grundkristall einen hinreichend großen Gehalt an Defektelektronen abgebenden Störstellen, so wirkt er gegenüber der Fremdschicht wie eine durch Feldeinwirkung Defektelektronen abgebende Elektrode. der in einiger Entfernung die Elektrode B als durch Feldeinwirkung Elektronen abgebende I?lektrode gegenübersteht. Gelingt es nun, die Defektelektronen unmittelbar vor der Elektrode B und die Elektronen unmittelbar vor der Grenzfläche Fremdschicht - Grundkristall zu retardieren, so entsteht als Folge des gleichzeitigen Durchgangs beider Elektronenarten je ein besondererKathoden-und Anodenfall, während in der Mitte der Fremdschicht kleinereFeldstärken herrschen. Diese Ladungsverteilung begünstigt ihrerseits die Feldmission sowohl der Elektronen aus der Elektrode B wie der Defektelektronen aus der Grenzfläche Grundkristall - Fremdschicht. Derartige Anordnungen können nicht nur als extrem spannungsabhängige `'Widerstände, und damit als Spannungsregler, benutzt werden, sondern zeigenvon gewissen Feldstärken an sogar eine fallende Charakteristik, so daß sie zur Verstärkung und Schwingungserzeugung dienen können. Es handelt sich dabei um eine 2-Elektroden-Anordnung, bei der die 0-Elektrode in breiter Fläche Kontakt macht und aus einem Metall gewählt wird, das leicht Defektelektronen abgibt, während die Querabmessungen der B-Elektrode vorzugsweise in der Größenordnung der Fremdschichtdicke (Spitzenberührung) gewählt werden, tim die zur Vermeidung von lokalen Durchschlägen notwendige Kohärenz solcher Anordnungen zu gewährleisten. Die Freindschichtdicke wird zweckmäßig in Gier Größenordnung der Wiedervereinigungsstrecke (Abklingstrecke) der Defektelektronen gewählt.That way is. similar to vacuum tubes, a fairly currentless one Control of electron flows through surfaces arranged transversely to the electron flow approximately constant potential possible, in addition to the controlling intermediate layer also further intermediate layers with a fixed potential for influencing the resting field SoNvie are used to shield the potential fluctuations of the B-electrode can. Further applications of semiconductor boundaries of those drawn by FIG Type result from the fact that if the level difference of E + im. Basic crystal and the foreign layer of certain field strengths with an increasing Transition of defect electrons from the base crystal into the foreign layer as a result of the wave mechanical tunnel effect is to be expected. Receives the basic crystal a sufficiently large content of defect electron donating impurities, so acts He compared to the foreign layer like one that emits defect electrons as a result of the action of a field Electrode. at some distance the electrode B as electrons from the action of the field dispensing electrode faces. If it succeeds now, the defect electrons immediately in front of the electrode B and the electrons immediately in front of the interface of the foreign layer - To retard basic crystal, like that arises as a result of the simultaneous Passage of both types of electrons a special cathode and anode case, while smaller field strengths prevail in the middle of the foreign layer. This charge distribution For its part, it favors the field mission of both the electrons from electrode B. like the defect electrons from the interface between the base crystal and the foreign layer. Such Arrangements can not only be used as extremely voltage-dependent '' resistors, and thus as a voltage regulator, but even indicate certain field strengths a falling characteristic, causing them to amplify and generate vibrations can serve. It is a 2-electrode arrangement in which the 0 electrode makes contact over a wide area and is selected from a metal that easily emits holes, while the transverse dimensions of the B-electrode are preferred be chosen in the order of magnitude of the foreign layer thickness (tip contact), tim the coherence of such arrangements necessary to avoid local breakdowns to ensure. The free layer thickness is expediently in the order of magnitude of the greed Reunification path (decay path) of the defect electrons selected.

r11s Mittel für die in diesem Teil der Erfindung verlangte Retardierung der Elektronen bzw. Defektelektronen wird erfindungsgemäß eineAnreicherung der Fremdschicht mit Elektronen abgebenden Störstellen auf der Grundkristallseite, mit Defektelektronen abgebenden Störstellen auf der B-Seite vorgeschlagen, wobei die Wirkungsweise dieser Störstellen, die sich in dem betriebsmäßigen Feld hei schwachem Stromdurchgang überwiegend im ionisierten Zustand befinden sollen, in der früher beschriebenen Weise zu verstehen ist. Ein anderes Mittel, um dieDefektelektronen vorderB-Elektrode und/oder die Überschußelektronen vor der Grundkristallgrenze zu retardieren, besteht gemäß der Haupterfindung darin, daß weitere Zwischenschichten mit solchem E :.- bzw. E---Niveau eingeschaltet werden, das nur für die zu retardierende Elektronenart, dagegen nicht für die andere Elektronenart, eine Energieschranke entsteht.r11s means for the retardation required in this part of the invention of the electrons or holes becomes an enrichment of the foreign layer according to the invention with electron donating impurities on the base crystal side, with defect electrons emitting impurities proposed on the B-side, the mode of action of this Defects that are predominantly found in the operational field with weak current passage should be in the ionized state, to be understood in the manner described earlier is. Another means of removing the defect electrons in front of the B electrode and / or the excess electrons to retard before the basic crystal boundary consists, according to the main invention, in that further intermediate layers with such E: .- or E --- level are switched on, this only for the type of electron to be retarded, but not for the other type of electron, an energy barrier arises.

Selbstverständlich kann in' der zuletzt beschriebenen 2-Elektroden-Anordnung auch der Grundkristall durch eine direkt die Defektelektronen abgebende metallische Elektrode ersetzt werden. Doch scheint eine Halbleiterelektrode infolge ihres nicht ganz zu vernachlässigenden spezifischen Widerstandes gewisse Stabilisierungsvorteile ü1 bezug auf die lokale Durchschlagsgefahr zu besitzen. Auch ist hervorzuheben, daß in allen durch die Erfindung erfaßten Anordnungen die Rolle der Cberschuß- und Defektelektronen, der LTl>erschuß-und Defektstörstellen, und der positiven und negativen Potentiale gleichzeitig vertauscht werden kann.Of course, in 'the last-described 2-electrode arrangement also the base crystal by a metallic one which directly emits the defect electrons Electrode must be replaced. However, a semiconductor electrode does not appear due to it Wholly negligible specific resistance certain stabilization advantages ü1 with regard to the local risk of breakdown. It should also be emphasized that in all of the arrangements covered by the invention, the role of excess and Defects, the LTl> shot and defect sites, and the positive and negative Potentials can be swapped at the same time.

Der Hauptgedanke der Erfindung, den Aufenthalt einer raumladungsmäßig beeinflussenden Elektronenart relativ zu dem der beeinflußten Elektronenart im Beeinflussungsgebiet möglichst zu verlängern, kann endlich auch dadurch verwirklicht werden, daß die beeinflußte Elektronenart infolge eines in kurzer Strecke durchlaufenen starken Potentialabfalls überthermische Geschwindigkeiten erhält und dadurch ein durch passende Verteilung von positiven und negativen Störstellen erzeugbares schwachesGegenfeld zu überwinden verinag,welches die andere, nicht in derselben Weise beschleunigte Elektronenart vollkommen ztiriickitilt.The main idea of the invention, the stay of a space cargo influencing electron species relative to that of the influenced electron species in the area of influence to be extended as far as possible can finally also be realized by the fact that the influenced type of electron as a result of a strong one traversed in a short distance Potential drop is given over-thermal speeds and thereby a suitable Distribution of positive and negative impurities, weak counter-field that can be generated to overcome verinag, which did not accelerate the other in the same way Electron species completely neutralized.

Claims (13)

PATEI`TANSPRC'CIIEr i. Halbleiteranordnung finit Strömungsge-,bieten, in denen im Betriebszustand srnvohl Überschuß- wie Defektelektronen vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß in diesen Gebieten zwei Halbleiterkristalle aneinandergrenzen, deren Energieniveau E_ für Überschuß-.bzw. Ei- für Defektelektronen an der Berührungsfläche so gegeneinander verlagert sind, daß in Richtung des vorgeschriebenen Stromflusses nur für die eine Elektronenart eine erliebliche Energieschranke vorhanden ist. PATEI`TANSPRC'CIIEr i. Semiconductor arrangement finite flow areas, in which excess and defect electrons are present in the operating state, characterized in that two semiconductor crystals adjoin one another in these areas, the energy level E_ for excess. Eg for defect electrons on the contact surface are displaced against each other so that in the direction of the prescribed current flow there is only an acceptable energy barrier for one type of electron. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Paarbildungsarbeiten beider Kristalle erheblich verschieden sind, die absolute Lage des E_- bzw. E -Niveaus jedoch nahezu gleich ist. 2. Arrangement according to claim i, characterized in that the pairing works both crystals are significantly different, the absolute position of the E_ or E level however is almost the same. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, vorzugsweise parallele Grenzflächen der beanspruchten Art verwendet werden. . 3. Arrangement according to claim i, characterized in that that several, preferably parallel interfaces of the claimed type are used will. . Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleitergrenze der beanspruchten Art in einer an sich bekannten strombeeinflussenden 3-Elektroden-Anordnung zur Anwendung gelangt, in der eine vorzugsweise als Spitze ausgebildete beeinflussende Elektrode G Defektelektronen, eine ihr benachbarte, vorzugsweise ebenfalls als Spitze ausgebildete Beeinflussungselektrode B Überschußelektronen in den Halbleiter entsendet, der seinerseits .mit einer Grundelektrode O in Berührung ist, wobei die Grenze vorzugsweise nur vor der Elektrode B angeordnet ist und dadurch entsteht, daß zwischen Grundkristall und B-Elektrode eine vorzugsweise io-5 bis io-4 cm dicke Fremdschicht eingefügt ist, die für den Durchtritt der Elektronen aus B in den Grundkristall kein Hindernis bildet, dagegen die Defektelektronen am Abfließen nach der Elektrode B verhindert. Arrangement according to Claims i and 2, characterized in that the semiconductor boundary of the claimed type in a known current-influencing 3-electrode arrangement is used, in which one preferably designed as a tip influencing Electrode G Defect electrons, one adjacent to it, preferably also as a tip formed influencing electrode B sends excess electrons into the semiconductor, which in turn is in contact with a base electrode O, the boundary preferably being is arranged only in front of the electrode B and arises from the fact that between the base crystal and a foreign layer, preferably 10-5 to 10-4 cm thick, is inserted into the B-electrode is no obstacle to the passage of electrons from B into the basic crystal forms, on the other hand prevents the defect electrons from flowing away to the electrode B. Anordnung nach Anspruch 3 und ,4, dadurch gekennzeichnet, daß die Defektelektronen von G aus in eine Schicht gelangen, die beiderseits von Energieschranken für die Defektelektronen eingeschlossen ist. Arrangement according to Claims 3 and 4, characterized in that the defect electrons from G to get into a layer that is on both sides of energy barriers for the Defect electrons is included. 6. Anordnung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Schichten der in 5 beschriebenen Art verwendet werden, die jeweils mit weiteren vorzugsweise auf konstanter Spannung gehaltenen Defektelektronen abgebenden Hilfselektroden in Berührung stehen. Anordnung nach Anspruch 4 bis 6 mit Vertauschung der Rolle der Überschuß- und Defektelektronen. 6. Arrangement according to claim 3 to 5, characterized characterized in that further layers of the type described in 5 are used, the defect electrons, which are each kept at a constant voltage with further preferably are in contact with the emitting auxiliary electrodes. Arrangement according to claim 4 to 6 with interchanging the role of the excess and defect electrons. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, claß ein gut defekthalbleitender Grundkristall als Defektelektronen-Emissionselektrode für eine Fremdschicht verwendet wird, die gegenüber dem Grundkristall für die Defektelektronen eine Energieschranke bildet. g. arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that it is a good defect semiconductor Base crystal used as a hole emission electrode for an impurity layer which is an energy barrier for the defect electrons compared to the base crystal forms. G. Kombination der Anordnung nach Anspruch 8 mit einer Elektronen emittierenden li-Elektrode auf der anderen Seite der Fremdschicht, wobei die Dicke der Fremdschicht vorzugsweise von derselben Größenordnung wie die Fremdschichtdicke ist. i o. Combination of the arrangement according to Claim 8 with an electron-emitting one li electrode on the other side of the foreign layer, the thickness of the foreign layer is preferably of the same order of magnitude as the foreign layer thickness. i o. Anordnung nach Anspruch 9, wobei, vorzugsweise durch geeignete Verteilungverscbiedener Störstelleliarteli oder auch durch Benutzung weiterer Grenzflächen nach Anspruch i, für eine Retardierung der Defektelektronen. vor der R-Elektrode und/oder für eine Retardierung der (,rl)erschußelektronen vor der Grundkristallgrenze gesorgt wird, zu dem Zwecke, einen die Emission auf beiden Seiten steigernden und mit wachsender Stromstärke zunehmenden Anoden-@bzw. arrangement according to claim 9, wherein, preferably by suitable distribution of different interfering sites or by using further interfaces according to claim i, for a retardation of the defect electrons. in front of the R-electrode and / or for a retardation of the (, rl) shot electrons before the basic crystal boundary is taken care of for the purpose of raising the emission both sides increasing and with increasing current strength increasing anode @ or. Kathodenfall hervorzurufen, der von gewissen Stromstärken ab der Anordnung eine fallende Charakteristik verleiht. i i. Cause cathode fall, which of certain currents from the arrangement a gives falling characteristic. i i. Anordnung nach Anspruch i o, wobei jedoch der Grundkristall durch eine Defektelektronen abgebende Metallelektrode ersetzt ist. Arrangement according to claim i o, wherein however the base crystal is replaced by a metal electrode that emits holes is. 12. Anordnung nach Anspruch 8 bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle der Überschuß- und Defektelektronen vertauscht ist. 12. The arrangement according to claim 8 to i i, characterized in that the role the excess and defect electrons are interchanged. 13. Anordnung nach Anspruch i und folgenden, wobei jedoch die gleichzeitige Durchlässigkeit für die eine Elektronenart und Undurchlässigkeit für die in entgegengesetzter Richtung. strömende andere Elektronenart durch ein mittels geeigneter Störstellenraumladungen verwirklichtes rein elektrisches Feld erreicht ist, wobei die Durchlässigkeit dieses Feldgebietes für die eine Elektronenart durch vorausgehende überthermische Beschleunigung dieser Elektronenart erreicht wird. Angezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 153 123; schweizerische Patentschrift Nr. 203 236.13. Arrangement according to claim i and the following, wherein, however, the simultaneous permeability for one type of electron and impermeability for the one in the opposite direction. The other type of electrons flowing is achieved by a purely electric field created by means of suitable impurity space charges, the permeability of this field area for one type of electron being achieved by prior super-thermal acceleration of this type of electron. Cited publications: Austrian patent specification No. 153 123; Swiss patent specification No. 203 236.
DEP11610D 1948-10-02 1948-10-02 Semiconductor device Expired DE841174C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEP11610D DE841174C (en) 1948-10-02 1948-10-02 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEP11610D DE841174C (en) 1948-10-02 1948-10-02 Semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE841174C true DE841174C (en) 1952-06-13

Family

ID=7363575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEP11610D Expired DE841174C (en) 1948-10-02 1948-10-02 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE841174C (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT153123B (en) * 1935-12-21 1938-04-11 Philips Nv Process for the production of an electrode system with asymmetrical conductivity.
CH203236A (en) * 1936-08-13 1939-02-28 Philips Nv Electrode system with asymmetrical conductivity.

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT153123B (en) * 1935-12-21 1938-04-11 Philips Nv Process for the production of an electrode system with asymmetrical conductivity.
CH203236A (en) * 1936-08-13 1939-02-28 Philips Nv Electrode system with asymmetrical conductivity.

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006061994B4 (en) Charge compensation device with a drift path between two electrodes and method for producing the same
DE2910566C2 (en) Static induction semiconductor device
DE3002526C2 (en)
DE2829966C2 (en) Semiconductor memory device
DE102006009985B4 (en) Superjunction semiconductor device
DE2611338C3 (en) Field effect transistor with a very short channel length
DE3135269A1 (en) SEMICONDUCTOR ARRANGEMENT WITH REDUCED SURFACE FIELD THICKNESS
DE2852621C3 (en) Insulating layer field effect transistor with a drift path between gate electrode and drain zone
DE2444160A1 (en) RECTIFIER DIODE
DE2904424C2 (en) Thyristor controlled by field effect transistor
EP0002840A1 (en) Cathode-sided controlled thyristor having an anode layer comprising two adjacent regions of different conductivity
DE841174C (en) Semiconductor device
DE2617481C2 (en) Hall effect component
DE2329570B2 (en) Charge coupled device and method for making the same
EP0398120A1 (en) Semiconductor device
DE2648159A1 (en) THYRISTOR WITH EMITTER SHORT CIRCUITS AND USING THE SAME
DE2445079C3 (en) Storage field effect transistor
DE112020005062T5 (en) CAPACITOR-LESS DRAM CELL
DE2710701A1 (en) SEMICONDUCTOR COMPONENT
DE977684C (en) Semiconductor device
DE102006055151B4 (en) Semiconductor device with a semiconductor zone and method for its production
DE102006018234B4 (en) Method for producing a charge-trapping device with a dopant profile set by the implantation
DE2513207C2 (en) n-channel memory FET
DE2505821C3 (en) Method for operating an electronic memory produced using integrated technology
DE1464485A1 (en) Field effect transistor and process for its manufacture