DEI0008634MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 8. Mai 1954 Bekanntgemacht am 29. März 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Speichern bzw. Aufzeichnen von Informationen, insbesondere auf eine solche Vorrichtung, mit der elektrische Impulse gespeichert werden können, sowie auf eine Schaltungsanordnung unter Verwendung dieser Vorrichtung.

Es sind bereits elektrische Halbleiterelemente bekannt, beispielsweise solche unter der Bezeichnung »Transistor«, bei welchen der elektrische Widerstand einer dünnen halbleitenden Schicht durch ein auf dieser Schicht senkrecht stehendes elektrisches Feld verändert wird. Solche Vorrichtungen sind beispielsweise von Bardeen und Shockley in dem Buch »Electrones and Holes in Semiconductors« von D. Van Nostrand, New York, 1950, beschrieben. Die genannte Erscheinung, welche bei den bekannten Vorrichtungen ausgenutzt wird, wurde jedoch bisher nur bei halbleitendem Germanium untersucht und hat bisher zu keiner praktischen Anwendung geführt. Durch Untersuchungen wurde jedoch festgestellt, daß Tellur, welches Verunreinigungen vom P-Typ enthält (Stromleitung durch positive Löcher), zur Ausnutzung der genannten Erscheinung besonders geeignet ist, da'leicht dünne Schichten durch Aufdampfen hergestellt werden können.

Es sind weiter Schaltelemente bekanntgeworden, die aus einem Kondensator bestehen, dessen eine

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Elektrode durch eine dünne Tellurschicht gebildet wird. In diesem Fall -muß das dielektrische Material, welches zum Aufbau des Kondensators verwendet . wird, starke elektrische Felder aushalten, 5 ohne daß ein Durchschlag auftritt, und außerdem eine hohe Dielektrizitätskonstante besitzen. Andererseits soll das dielektrische Material so beschaffen sein, daß daraus leicht dünne Plättchen hergestellt werden können, so daß das benötigte elektrische

ίο Feld auch schon durch Anlegen einer nicht zu hohen Spannung an die dem Tellur gegenüberliegende Elektrode erzeugt werden kann. Glimmer und dünne Lackschichten, z.B. aus Schellack, haben-sich für diesen Zweck als brauchbar erwiesen. Auch müssen Vorkehrungen getroffen sein, damit die Elektroden keinen gleichrichtenden Effekt an dem Kontakt mit dem Tellur erzeugen. Es können beispielsweise Graphitelektroden verwendet werden, insbesondere auch solche, die aus einer Masse bestehen, welche aus einer kolloidalen Graphitaufschwemmung hergestellt ist. Das verwendete Telliur liegt meist in sehr reiner Form vor, und es müssen diesem daher Verunreinigungen vom P-Typ, beispielsweise Antimon, zugesetzt werden. Es «oll noch erwähnt werden, daß der Widerstand) der Tellurschicht ansteigt, wenn an der gegenüberliegenden Elektrode eine positive Spannung anliegt, und daß 'Umgekehrt sich der Widerstand vermindert,, wenn eine negative Spannung angelegt wird. Derartige Verstärkereinrichtunigen arbeiten infolge ihrer großen Eingangskapazität nur bei sehr niedrigen Frequenzen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Speichern von einfachen Iniformationen, insbesondere von Impulsen, die die oben beschriebenen Effekte verwendet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Kondensator, der eine metallische Elektrode und eine zweite Elektrode aus einer dünnen Schicht eines Halbleiters mit Verunreinigungen vom P-Typ aufweist. Das Dielektrikum des erfinidungsgemäß als Informationsspeicher verwendeten Kondensators besteht aus einer an sich bekannten ferroelektrischen Substanz. Weiterhin sind Mittel vorhanden, um an die metallische Elektrode ein elektrisches Potential anzulegen, und Mittel, um die Potentialänderung der halbleitenden Schicht in Abhängigkeit von dem an der ersten Elektrode anliegendien Potential festzustellen.

go Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Verwendung von Tellur alls Halbleiter für die dünne halbleitende Schicht, und zwar mit Zusätzen, die P-Typ-Leitfähigkeit in. Telliur erzeugen, wie z. B. Antimon".

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird als Dielektrikum Bariumtitanat oder eine keramische Masse aus Strontium und Bariumtitanat verwendet. An Hand der Schaltskizze soll die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen .Vorrichtung näher beschrieben werden. Die in der Zeichnung dargestellte Schaltungsanordnung dient zum Speichern von elektrischen Impulsen unter Verwendung des erfindungsgemäßen Kondensators. Dieser Kondensator besteht aus einer .metallischen Elektrode 1 und einer zweiten Elektrode 2 aus einer dünnen Tellurschicht. Das Dielektrikum 3 besteht aus einem ferroelektrischen Körper, wie z. B. Bariumtitanat, oder einer keramischen Masse, die Strontiumtitanat und Bariumtitanat enthält und eine Dielektrizitätskonstante in der Größenordnung von 3000 aufweist. Die Tellürschicht 2 liegt mit dem Ladewiderstand 3_a und den beiden Batterien 4 und 5 in Reihe. Von den Batterien ist die Batterie 4 mit dem negativen Pol und die Batterie 5 mit dem positiven Pol an die Telliurschicht angeschlossen. Die Schaltelemente sind so bemessen, daß sich der Punkt 6 normalerweise auf Erdpotential befindet, wenn an der Elektrode 1 keine Spannung anliegt. Wenn über Anschluß 7 eine größere Spannung an die Elektrode 1, welche die Funktion einer Steuerelektrode erfüllt, angelegt wird, so ändert sich der Widerstand der Tellurschicht 2, wie dies bereits beschrieben wurde, und dieser Steuereffekt bleibt auch weiter bestehen, wenn die Steuerspannung an der Steuerelektrode 1 verschwindet. Die Veränderung des Widerstandes der Tellurschicht 2, welche nach Anlegen der S teuer spannung bestehen bleibt, entspricht stets dem Maximum der Widerstandsänderung infolge der dielektrischen ferroelektrischen Sättigung. Die beschriebene Schaltung kann vor- go teilhaft zur Speicherung von Informationen verwendet werden. Zu diesem Zweck wird die Spannung am Punkt 6 zur Steuerung einer Torschaltung verwendet, die durch die Widerstände 9, 10 und 11 und die beiden unsymmetrisch leitenden Schaltelemente 12 und 13, die aus Germaniumdioden bestehen, gebildet wird. Diese Torschaltung ist zwischen dem Eingangsanischluß 14 und dem Ausgangsanschluß 15 angeordnet. Wenn nun beispielsweise am Anschluß 7 ein positiver Impuls angelegt wird, so steigt der Widerstand der Tellurschicht an und das Potential bei Punkt 6 verringert sich. Die Gleichrichter 12 und 13 haben dann eine niedrige Impedanz für den Durchgang von Signalen, wie z. B. Impulsen oder Wechselstromsignalen, welche über einen Kondensator 16 vom Anschluß 14 her kommen und so am Auegang 15 erscheinen. Ein Impuls mit entgegengesetztem Vorzeichen am Anschluß 7 bewirkt eine Rückkehr zum Ausgangszustand, wobei die Tellurschicht 2 wieder einen niedrigen Widenstand annimmt, so daß bei Punkt 6 wieder das Erdpotential auftritt, und die Torschaltung geschlossen wird. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann daher das Vorhandensein oder die Abwesenheit von elektrischen Impulsen am Anschluß 7 festgestellt werden. Es können auch mehrere derartige Vorrichtungen .miteinander verbunden sein, um Impulsgruppen, die einer komplexen Information entsprechen, izu registrieren.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: '

   i. Vorrichtung zum Speichern bzw. Aufzeichnen von Informationen, insbesondere in Form-von elektrischen Impulsen, gekennzeichnet

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   durch eine Elektrode aus einer Metallschicht, eine zweite Elektrode aus einer dünnen Tellurischicht mit Verunreinigungen vom P-Typ und durch ein zwischen diesen beiden Elektroden angeordnetes dielektrisches Material, das aus ferroelektrisch«! Stoffen·, vorzugsweise Bariumtitanat, oder keramischen Massen, welche Bariumtitanat und Strontiumtitanat enthalten, besteht.
2. 2. Schaltungsanordnung unter Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch-gekennzeichnet, daß die Tellurschicht (2) mit zwei Stromquellen (4, 5) in Reihe geschaltet ist, die mit entgegengesetzten Polen an der Tellurschicht anliegen, und daß an einem Punkt dieser Reihenschaltung (6), der im Ruhezustand auf Erdpotential liegt, eine Torschaltung aus drei Widerständen (9, 10 und 11) und zwei gleichrichtenden Schaltelementen (12, 13) so angeschlossen ist, daß bei Anlegen eines positiven oder negativen Impulses an die Metallelektrode (1) der Vorrichtung infolge Änderung des Widerstandes der Tellurschicht (2) die Torschaltung geöffnet oder geschlossen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen