DE855579C - Anordnung eines Halbleiters in Hohlrohrsystemen oder -Leitungen beliebigen Querschnittes - Google Patents

Description

• Anordnung eines Halbleiters in Hohlrohrsystemen oder -Leitungen beliebigen Querschnittes In letzter zeit sind unter dem Namen Transistor Anordnungen bekanntgeworden, die die Eigenart der Oberflächenschicht von Halbleitern, wie z. B. Germanium, für Verstärkungszwecke ausnutzen.
• Ein Prinzipschaltbild einer Halbleiterverstärkeranordnutig zeigt die Fig. i. An eine kleine Germaniumscheibe i ist zusammen mit einer Gleichstromvorspannung (Spannungsquelle 2) eine Signalspannung (Signalspannungsquelle 3) gelegt, und zwar so, daß der positive Pol der Vorspannungsquelle 2 über eine Kontaktspitze 4, die z. B. durch ein feines Wolframfädchen gebildet ist, an die Germaniumoberfläche geführt ist. Der Ausgangskreis, enthaltend eine Vorspannungsquelle 5 und den `'erbraucli-er 6, ist in der gleichen Weise an die Germaniumscheibe angeschaltet; bei ihn, liegt jedoch der negative Pol über eine Kontaktspitze 7 an der Germaniumoberfläche. Der Abstand der beiden Kontaktspitzen ist sehr gering und liegt in der Größenordnung von etwa 0,005' cm. Mit einer derartigen Anordnung lassen sich Verstärkerwirkungen erzielen, die etwa denen einer Verstärkerröhre entsprechen.
• Die Wirkungsweise der skizzierten Halbleiterverstärkeranordnung'hat man in folgender Weise zu erklären versucht: Durch den positiven Spitzem kontakt wird die Bildung von Störstellen in der Oberflächenschicht des Halbleiters angeregt. Diese breiten sich von der Spitze weg längs der Oberfläche nach allen Seiten aus und werden von dem negativen Spitzenkontakt angezogen. Sie vergrößern den Strom im Ausgangskreis.
• Der Einswirkungsbereich der positiven-. Kontaktspitze ist relativ klein und beschränkt sich auf die nächste Umgebung der Kontaktspitze. Aus diesem Grunde ordnet man die negative Kontaktspitze in unmittelbarer Nähe der positiven Kontaktspitze an. Andererseits ist der Abstand der Kontaktspitzen voneinander auch von Einfluß auf die übertragbare Frequenz. Bei einem Abstand der Kotutaktspitzen von o,oo5 cm soll die Anordnung. unter Verwendung von Germanium bis zu etwa io MHz verwendbar sein.
• Bei anderen unter dein Namen Fieldis.tor bekannten Halbleiterverstänkeranordnungen sitzen die Kontaktspitzen nicht unmittelbar - auf den Halbleiteroberflächen, auf, sondern sind in einem sehr geringen Abstand darüber angeordnet.
• Die Erfindung sieht vor, Halbleiteranordnungen so in Hohlrohrsysteme oder -leitungen beliebigen Querschnitts anzuordnen, daß an punkt-, linien-oder flächenförmigen Stellen eine Verstärkung bzw. Modulation der Hochirequenzwelle eintritt. Nähere Untersuchungen haben gezeigt, d.aß sich die angegebene Frequemzgrenze des Verwendunggbereichs von Halbleiterverstärkern bei Verkleinerung des Abstandes der Kontaktspitzen wesentlich nach oben verschieben läßt. Eine solche Verkleinerung läßt sich durch eine exakte mechanische Ausführung und. durch Führung bzw. definierte Lage der Kontaktspitzen erreichen. Weiterhin sind Halbleitermaterialien bekannt, z. B. Titanate, bei deren Verwendung sich bei den oben angegebenen Abständen noch bei weit höheren Frequenzen Verstärkerwirkungen erzielen lassen. Schließlich hat man auch die' Möglichkeit, den: Halbleiterverstärker bei geeigneten Temperaturen zu betreiben, bei denen sich eine Verstärkerwirkung bei noch höheren Frequenzen ergibt, z. B. bei Temperaturen, bei denen eine Supraleitung auftritt. Die Möglichkeit der Anwendung eines Halbleiterverstärkers für sehr hohe Frequenzen ist dadurch gegeben.
• Der Halbleiterverstärker gemäß der Erfindung kann beispielsweise in der Art des Schemas der Fig. 2 ausgeführt sein. Der Halbleiter i ist hier der Qu.ersdhnittsform des Hohlleiters angepaßt, z. B. ringförmig ausgebildet und, im lauge einer Hohlrohrleitung, z. B. in der Nähe eines Spannungsbauches angeordnet. Gegebenenfalls können eingangs- und/oder ausgangsseitig Phasenschieber vorgesehen sein, um auf das Optimum einzustellen. Der Halbleiter kann etwa den gleichen mittleren Durchmesser bzw. die gleichen mittleren Abmessungen aufweisen wie der Hohlrohrleiter, und die Hohlrohrleiterabschnitte 8° und 8b könmem, mit Schneiden oder Spitzen 4 und 7 auf verschiedenen Seiten des Halbleiters aufsitzen. Der Halbleiter i ist an -den .Kontaktstellen äußerst dünn: gehalten, beispielsweise können diese Stellen abgeschliffen sein, oder aber der Ring od. dgl. ist an diesen Stellen durchbrochen und eine äußerst dünne Halbleiterschicht wird auf eine diese Stellen, abdeckende entfernbare, z. 13, ablösbare Schicht aufgebracht, I z. B. aufgedampft oder aufgespritzt. Mit Vorteil wenden Halbleitermaterialien benutzt, die eine größere Schicb.tdicke zulassen. Die skizzierte Ausführungsform hat den besonderen Vorteil, daß die Gleichvorspannungen 2 und 5 von außen angelegt werden können und keine besonderen NTerblockungs-bzw. Durchführungsmaßnahmen getroffen werden müssen.
• Der Halbleiter kann ebenso auch einen größeren oder kleineren mittleren Durchmesser bzw. kleinere oder größere Abmessungen aufweisen wie der Hohlrohrleiter. In diesem Falle sind' idie Hohlrohrabschnitte mit einwärts oder auswärts gerichteten Schneiden oder Spitzen zu versehen, die auf -der gleichen Seite des Halbleiters aufsitzen.
• - An: die gemeinsame Grundelektrode und eine der anderen Elektroden kann z. B. in Reihe mit der Vo,rspannung 2 oder mit der Vorspannung 5 eine Modulationsspannung gelegt werden. Diese Modulationsspannung kann auch über eine besondere dritte Elektrode, die ebenfalls schneidenr oder spitzenförmig ausgebildet und den im Eingang bzw. Ausgang angeordneten Schneiden oder Spitzen dicht benachbart ist, zugeführt sein.
• Die innere Ringfläche kann beiderseits mit einem scheibenförmigen Widerstand ausgefüllt sein, um die Hohlrdhrleiterkreise mit dem Wellenwiderstand Z abzuschließen und Kopplungen zwischen Eingangs- und Ausgangskreis klein zu halten. Dieser Z-Abschluß kamt statt flächenförmig auch dreidimensional ausgebildet sein. Eine beispielsweise Ausführungsform ist in der Fig. 3 bei 9 angedeutet.
• In der Fig.4 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei , der die z. B. rechtedkförmigen Hohlrohrleitungsabschnitte 8° und 8b an -der Stelle des Kristallverstärkers verjüngt sind. Beispielsweise kann hier eine kleine Halbleiterscheibe im Inneren des Hohlrohrleiters, und zwar an der stark verjüngten Stelle angeordnet sein, auf deren einer Oberfläche die Hohlrohrabschnitte 811 und 8b mit Schneiden 'oder Spitzen 4 und! 7 aufsitzen. Die Gleichvorspannungen 2 und 5 sind an die Hohlrohrleitarabschnitte 8° bzw. 8b und an die gemeinsame Grundelektrode des Halbleiters geführt. Zwischen den Hohlrohrleitungsabschnitten und dem Kristall ist dabei insbesondere noch ein. kapazitiver Kurzschluß io für die, Hochfrequenz vorgesehen.
• In den Ausführungsbeispielen wunde nur der Fall betrachtet, daß die Anordnung in der Art eines Transistors aufgebaut ist. Die Anordnung gemäß der Erfindjung kann mit Vorteil aber auch in de!r Art eines Fieldistors ausgebildet sein.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung eines Halbleiters in Hohlrohrsystemen oder -leitengen beliebigen Querschnitts derart, daß an punkt-, liniert- oder flächenförmigen Stellen eine Verstärkung und%oder eine! Modulation der Hochfrequenzwelle eintritt.
2. 2. Halbleiteranordnung für Hohlrohrleitungen nach Anspruch i, @dadurch gekennzeichnet, daß sie bei geei,gneroen Temperaturen betrieben wird, bei denen sich eine Verstärkerwirkung bis zu sehr hohen Frequenzen ergibt.
3. 3. Hall)leiteranordnunig für Hohlrohrleitungen nach. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei Temperaturen betrieben wird, bei denen eine Supraleitung eintritt.
4. 4. Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, @daß ein der Querschnittsform des Hohlleiters angepaßter Halbleiter im Zuge einer Hohlrohrleitung angeordnet ist.
5. 5. Halbleiteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter etwa den gleichen mittleren Durchmesser bzw. die gleichen mittleren Abmessungen aufweist wie der Hohlrohrleiter und daß ,die HohJrohrleiterabschnitte mit Schneiden oder Spitzen auf verschiedenen Seiten des Halbleiters aufsitzen.
6. 6. Halbleiteranordnung nach Anspruch 4, da-,durch gekennzeichnet, daß der Halbleiter einen kleineren oder größeren mittleren ,Durchmesser bz«-. kleinere oder größere mittlere Abmessungen aufweist wie der Hohlrohr.leiter und daß die Hohlrohrleiterabschnitte mit einwärts oder auswärts gerichteten Schneiden oder Spitzen auf der gleichen Seite des Halbleiters aufsitzen.
7. 7. Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlrohrleiterabschnitte mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen sind. B. Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlrohrleiterabschnitte an der Einfügungsstelle :des Halbleiters verjüngt sind. g. Halbleiteranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine kleine, Halbleiterscheibe an der stark verjüngten Stelle im Inneren des Hohlleiters angeordnet ist und daß die Hohlrohrleiterabschnitte mit Schneiden oder Spitzen auf der gleichen Seite des Halbleiters aufsitzen. io. Halbleiteranordnung nach Anspruch ,dadurch gekennzeichnet, daB, zwischen: den Hohlrohrleitungsabschnitten und dein Kristall ein kapazitiver Kurzschluß vorgesehen ist.