DE977395C - Spannungsabhaengiger Halbleiterkondensator mit einem oder mehreren pn-UEbergaengen - Google Patents
Spannungsabhaengiger Halbleiterkondensator mit einem oder mehreren pn-UEbergaengenInfo
- Publication number
- DE977395C DE977395C DES43713A DES0043713A DE977395C DE 977395 C DE977395 C DE 977395C DE S43713 A DES43713 A DE S43713A DE S0043713 A DES0043713 A DE S0043713A DE 977395 C DE977395 C DE 977395C
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- semiconductor
- semiconductor capacitor
- capacitor according
- frequency range
- voltage
- 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
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 34
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims description 13
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 title claims description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000009795 derivation Methods 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 claims description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 2
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000947853 Vibrionales Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- -1 oxy- Chemical class 0.000 description 1
- OOAWCECZEHPMBX-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);uranium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[U+4] OOAWCECZEHPMBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 1
- FCTBKIHDJGHPPO-UHFFFAOYSA-N uranium dioxide Inorganic materials O=[U]=O FCTBKIHDJGHPPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
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
-
- 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
- H01L29/92—Capacitors having potential barriers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
Im Hauptpatent 977 264 ist ein spannungsabhängiger Halbleiterkondensator mit einem oder
mehreren pn-Übergängen, z. B. Diode oder Transistor, unter Schutz gestellt, bei dem zwecks Erzeugung
einer gewünschten Abhängigkeit der Kapazität von der angelegten Steuerspannung die Störstellenkonzentration
mindestens auf einer Seite des pn-Überganges innerhalb der maximalen Raumladungszone
von einem gewissen relativen Maximum an mit zunehmender Entfernung vom Übergang nach der Gleichung
ε ο
ε ε
■2b
wieder abnimmt, wobei ε0 die Dielektrizitätskonstante
des Vakuums, ε die Dielektrizitätskonstante des verwendeten Halbleitermaterials
und ς die Störstellendichte in Abhängigkeit von der Entfernung b vom Symmetriepunkt des Übergangs
der einen zur anderen Leitfähigkeitszone bedeutet, ao g die Abhängigkeit der angelegten Steuerspannung
von der Kapazität und g' deren Ableitung nach
dem Argument —~ ist, um dann zwecks besserer
Ableitung wieder zuzunehmen.
Es war an sich, vor allem durch die deutschen Patente 884519 und 887061, bereits bekannt, als
spannungsabhängigen Kondensator in einer Abstimm- oder Verstärkerschaltung einen Trockengleichrichter
zu verwenden. Als Ausführungsbeispiel für hierbei zu verwendende Halbleitersubstanzen
waren in den genannten Patenten Oxy-
609 544ß
dationshalbleiter, wie ζ. Β. Kupferoxydul, Urandioxyd usw., und Reduktionshalbleiter, z. B. Zinkoxyd,
sowie Selen genannt.
Es ist zwar auch bekannt, daß Halbleiterbauelemente mit pn-Übergängen eine Spannungsabhängigkeit der Kapazität des pn-Überganges
aufweisen. Jedoch ist bisher nicht untersucht worden, wie der Bandabstand des verwendeten
Halbleitermaterials in den mathematischen Ausdruck für die Kapazität, insbesondere im Hinblick
auf das Frequenzverhalten dieser Kapazität, eingeht.
Gemäß dem Hauptpatent wurde zwar vorgeschlagen, Halbleitermaterial mit hohem Bandabstand,
wie z. B. Silizium oder Verbindungen zwischen Elementen der III. und V. Gruppe des
Periodischen Systems, zu verwenden.
Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung der gemäß dem Hauptpatent vorgeschlagenen Maßnahmen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß verschiedene Maßnahmen ergriffen
werden müssen, je nachdem, ob der spannungsabhängige Kondensator für hohe oder für niedrige
Frequenzen ausgelegt sein soll.
Gemäß der Erfindung ist der Bandabstand im Halbleiter am spannungsabhängigen pn-übergang
für die Anwendung im Hochfrequenzbereich größer als 0,7 e.V., besser größer als 0,8 e.V., und für die
Anwendung im Niederfrequenzbereich mindestens 0,8 e.V., besser größer als 1,0 e.V. Dies besagt, anschaulich
gesprochen, daß die im Hauptpatent gegebene Vorschrift des hohen Bandabstandes um so
schärfer gilt, je niedriger die Frequenz ist, für die der spannungsabhängige pn-übergang benutzt
werden soll. Dabei wird als Grenze zwischen Hoch- und Niederfrequenz der Bereich zwischen 10 und
100 kHz angesehen. Hiernach ist beispielsweise für Hochfrequenz noch gerade Germanium brauchbar,
während für Niederfrequenz noch gerade Silizium zu verwenden ist, während bei schärferen Anforderungen
für Hochfrequenz Silizium oder Silizium-Germanium-Verbindungen geeignet sind und für
Niederfrequenz gewisse Ani-Bv- oder An-BVI-Verbindungen
oder auch Verbindungen von Elementen der gleichen Gruppe des Periodischen Systems,
z. B. Siliciumkarbid u. dgl., zu bevorzugen sind, sofern sie höhere Bandabstände, möglichst höher als
1,0 e.V., aufweisen, wie z. B. Siliziumkarbid mit einer Bandbreite von 4,5 e. V.
Gemäß einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankens sind als weitere Bedingungen zusätzlich
anzustreben: Für hohe Frequenzen eine hohe Dielektrizitätskonstante des Halbleiters möglichst von
der Größenordnung 100 oder am besten über 1000 und/oder eine große Beweglichkeit der Ladungsträger
im Halbleiter. Je höher die Betriebsfrequenz, desto mehr Gewicht haben diese zusätzlichen Bedingungen.
Als weitere zusätzliche Bedingung gilt, daß bei
Als weitere zusätzliche Bedingung gilt, daß bei
fio der Verwendung für Hochfrequenz die ganze Halbleiteranordnung
einen möglichst geringen Bahnwiderstand besitzen soll, was beispielsweise durch geometrische Dimensionierung, d. h. durch Ausbildung
der Halbleiteranordnung als dünne Schicht zu verwirklichen ist. Die dünnen Schichten können
z. B. in an sich bereits vorgeschlagener Weise durch Bedampfen, Besprühen od. dgl. aus der Gasphase
und/oder durch chemischen oder physikalischen Niederschlag aus der flüssigen Phase gewonnen
werden.
Für die Verwendung für Niederfrequenz sind diese Bedingungen unter Umständen noch nützlich,
besonders für das Übergangsgebiet, jedoch weniger tragend. Als besonders für niedrige Frequenzen
wichtige Zusatzbedingung ist jedoch die Ausbildung des Halbleiters als Einkristall, welche im
übrigen auch für Hochfrequenz nützlich ist, wenngleich sie auch nicht mit derartiger Notwendigkeit
zu fordern ist wie für niedrige Frequenzen.
Die verschiedene Auswahl des Halbleitermaterials je nach dem Verwendungszweck für hohe oder
niedrige Frequenzen beruht auf der Erkenntnis, daß bei der Anwendung für den Hechfrequenzbereich
der Bahnwiderstand der ganzen Anordnung für den Verlustwinkel maßgebend ist, während bei
Anwendung für den niederen Bereich die oft durch Störeffekte bedingte Höhe des Sperrwiderstandes
entscheidend ist. Als solche Störeffekte kommen besonders Oberflächenleitungen, insbesondere die sogenannten
»Channel« in Frage. Diese bewirken jedoch nicht nur einen zusätzlichen Parallelschluß,
sondern vor allem auch zusätzliche Kapazitäten, welche sich besonders für Niederfrequenz sehr störend
bemerkbar machen. Der Bahnwiderstand läßt sich durch eine hohe Dotierung herabmindern. Um
die Channelwirkung herabzusetzen, ist es gemäß einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankens
angebracht, bei tiefen Temperaturen zu arbeiten, wodurch der Bahnwiderstand zusätzlich absinkt.
Gemäß den der Erfindung zugrunde liegenden Überlegungen kann die Maßnahme, den pn-übergang
während des Betriebes zu kühlen, bis zu einem gewissen Grade die Maßnahme, einen hohen Bandabstand
zu verwenden, ersetzen; d. h., bei niedriger Betriebstemperatur können die oben angegebenen
Grenzen für den Bandabstand herabgesetzt werden. Andererseits ist es auf jeden Fall vorteilhaft, sowohl
den Bandabstand hoch als auch die Betriebstemperatur niedrig zu gestalten.
Ferner sind zusätzlich die übrigen Maßnahmen gemäß dem Hauptpatent bezüglich der besonderen
Verteilung der Störstellenkonzentrationen anzuwenden. Gerade in diesem Fall der ausgeprägten
Dotierungsgradienten ist es in ebenfalls bereits vorgeschlagener Weise vorteilhaft, Halbleiter mit
großer Dielektrizitätskonstante zu wählen, beispielsweise eine Substanz, welche Perowskistruktur aufweist,
insbesondere Titanate. Hierfür kommen gegebenenfalls auch oxydische oder chalkogenidische
Halbleiter in Frage.
Claims (8)
- PATENTANSPRÜCHE: ι. Spannungsabhängiger Halbleiterkondensator mit einem oder mehreren pn-Übergängen, z. B. Diode oder Transistor, bei dem zwecks Erzeugung einer gewünschten Abhängigkeit derKapazität von der angelegten Steuerspannung die Störstellenkonzentration mindestens auf einer Seite des pn-Überganges innerhalb der maximalen Raumladungszone von einem gewissen relativen Maximum an mit zunehmender Entfernung vom Übergang nach der Gleichung2 6ίο wieder abnimmt, wobei e0 die Dielektrizitätskonstante des Vakuums, ε die Dielektrizitätskonstante des verwendeten Halbleitermaterials und ς die Störstellendichte in Abhängigkeit von der Entfernung b vom Symmetriepunkt des Überganges der einen zur anderen Leitfähigkeitszone bedeutet, g die Abhängigkeit der angelegten Steuerspannung von der Kapazität und g' derenAbleitung nach dem Argument ~- ist, um dannzwecks besserer Ableitung wieder zuzunehmen, nach Patent 977 264, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandabstand im Halbleiter am spannungsabhängigen pn-übergang für die Anwendung im Hochfrequenzbereich größer als 0,7 e.V., besser größer als 0,8 e.V., und für die Anwendung im Niederfrequenzbereich mindestens 0,8 e.V., besser größer als 1,0 e.V., ist.
- 2. Halbleiterkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine tiefe, unter, gegebenenfalls weit unter Zimmertemperatur liegende Betriebstemperatur angewandt ist.
- 3. Halbleiterkondensator nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter aus einer Legierung von Elementen der IV. Gruppe des Periodischen Systems, beispielsweise aus einer Silizium-Germanium-Legierung und/oder aus Siliziumkarbid, besteht.
- 4. Halbleiterkcndensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter aus AIJ-BVI-Verbindung großer Ladungsträgerbeweglichkeit besteht.
- 5. Halbleiterkondensator nach einem der Ansprüche ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter zur Verwendung im Hochfrequenzbereich eine hohe Dielektrizitätskonstante, möglichst von der Größenordnung 100 oder am besten über 1000, besitzt.
- 6. Halbleiterkondensator nach einem der Ansprüche ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter zur Verwendung im Hochfrequenzbereich einen niedrigen Bahnwiderstand besitzt.
- 7. Halbleiterkondensator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkondensator als sehr dünne Schicht ausgebildet ist.
- 8. Halbleiterkondensator nach einem der Ansprüche ι bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter — mindestens zur Verwendung im Niederfrequenzbereich — als Einkristall ausgebildet ist.In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 814487; schweizerische Patentschrift Nr. 213 131; Bergmann, »Lehrbuch der Fernmeldetechnik«,1939, S. 117 bis 121;Rost, »Kristalloden-Technik«, 1954, S. 48; Torrey — Whitmer, »Crystal Rectifiers«,1948, S. 62, 64, 92, 97 bis 100;
A. E. Ü. 8(1954), S. 223 bis 228, 363 bis 369, bis 504;Zeitschrift für Naturforschung, 7 a (1952), S. 744bis 749.In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 977 264.© 609 737/299 12.56 (609 544/3 3.66)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES43713A DE977395C (de) | 1956-12-20 | 1956-12-20 | Spannungsabhaengiger Halbleiterkondensator mit einem oder mehreren pn-UEbergaengen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES43713A DE977395C (de) | 1956-12-20 | 1956-12-20 | Spannungsabhaengiger Halbleiterkondensator mit einem oder mehreren pn-UEbergaengen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE977395C true DE977395C (de) | 1966-04-07 |
Family
ID=7484843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DES43713A Expired DE977395C (de) | 1956-12-20 | 1956-12-20 | Spannungsabhaengiger Halbleiterkondensator mit einem oder mehreren pn-UEbergaengen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE977395C (de) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH213131A (de) * | 1938-11-08 | 1941-01-15 | Sueddeutsche Apparate Fabrik G | Einrichtung mit Kondensatoren zum Steuern oder Abstimmen von Wechselstromkreisen. |
| DE814487C (de) * | 1948-06-26 | 1951-09-24 | Western Electric Co | Feste, leitende elektrische Vorrichtung unter Verwendung von Halbleiterschichten zur Steuerung elektrischer Energie |
| DE977264C (de) * | 1953-03-25 | 1965-08-12 | Siemens Ag | Spannungsabhaengiger Halbleiterkondensator |
-
1956
- 1956-12-20 DE DES43713A patent/DE977395C/de not_active Expired
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH213131A (de) * | 1938-11-08 | 1941-01-15 | Sueddeutsche Apparate Fabrik G | Einrichtung mit Kondensatoren zum Steuern oder Abstimmen von Wechselstromkreisen. |
| DE814487C (de) * | 1948-06-26 | 1951-09-24 | Western Electric Co | Feste, leitende elektrische Vorrichtung unter Verwendung von Halbleiterschichten zur Steuerung elektrischer Energie |
| DE977264C (de) * | 1953-03-25 | 1965-08-12 | Siemens Ag | Spannungsabhaengiger Halbleiterkondensator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69119820T2 (de) | Halbleiteranordnung mit verringten zeitabhängigen dielektrischen Fehlern | |
| DE2611338C3 (de) | Feldeffekttransistor mit sehr kurzer Kanallange | |
| DE112014001050B4 (de) | Transistor mit isoliertem gate und temperaturkompensation | |
| DE2913068A1 (de) | Heterostruktur-halbleiterkoerper und verwendung hierfuer | |
| DE2527621C3 (de) | Feldeffekt-Halbleiterbauelement | |
| DE19947020A1 (de) | Kompensationsbauelement mit variabler Ladungsbilanz | |
| DE1514018B2 (de) | Verfahren zum Aufbringen von Schutz- und Passivierungsschichten auf Halbleiterplättchen | |
| DE2414142A1 (de) | Spannungsveraenderliche kondensatoranordnung | |
| DE977395C (de) | Spannungsabhaengiger Halbleiterkondensator mit einem oder mehreren pn-UEbergaengen | |
| DE2812727A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines doppelheterostruktur-injektionslasers | |
| DE2460682A1 (de) | Halbleitervorrichtung | |
| DE2625856B2 (de) | ||
| EP0172327A2 (de) | Integrierbare Leistungstransistoranordnung | |
| DE112022000087T5 (de) | Halbleitervorrichtung | |
| DE2710701A1 (de) | Halbleiterbauelement | |
| DE977264C (de) | Spannungsabhaengiger Halbleiterkondensator | |
| DE2927662A1 (de) | Halbleiteranordnung | |
| DE3028820A1 (de) | Kapazitaetsvariationsdiode | |
| DES0043713MA (de) | ||
| AT243860B (de) | Temperaturstabilisiertes Halbleiterbauelement mit Tunnelübergang | |
| DE2255025C3 (de) | Fotoelektrisches Halbleiterbauelement | |
| DE1489198A1 (de) | Elektronisches Festkoerper-Schaltelement | |
| DE2857299C3 (de) | Anordnung zum verzögerten Umschalten eines aktiven Elementes | |
| DE1094884B (de) | Feldeffekt-Transistor mit einem Halbleiterkoerper aus zwei Zonen entgegengesetzten Leitfaehigkeitstyps und einer Nut zwischen den zwei ohmschen Elektroden und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE2553702A1 (de) | Katode fuer gunn-dioden |