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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 8. Mai 1954 Bekanntgemacht am 29. März 1956Registration date: May 8, 1954. Advertised on March 29, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

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.The invention relates to a device for storing or recording information, in particular to such a device with which electrical impulses are stored can, as well as a circuit arrangement using this device.

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.Electrical semiconductor elements are already known, for example those under the designation "Transistor", in which the electrical resistance of a thin semiconducting layer passes through a electric field perpendicular to this layer is changed. Such devices are for example by Bardeen and Shockley in the book "Electrones and Holes in Semiconductors" by D. Van Nostrand, New York, 1950, described. The phenomenon mentioned, which is exploited in the known devices is, however, has so far only been investigated in the case of semiconducting germanium and has so far not found any practical application. However, research has shown that tellurium, which contains P-type impurities (current conduction through positive holes), for exploitation the phenomenon mentioned is particularly suitable because thin layers are easily produced by vapor deposition can be produced.

Es sind weiter Schaltelemente bekanntgeworden, die aus einem Kondensator bestehen, dessen eineThere are also switching elements known which consist of a capacitor, one of which

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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 elektrischeElectrode is formed by a thin layer of tellurium. In this case - the dielectric material must which is used to build the capacitor. will withstand strong electric fields, 5 without breakdown occurring and also have a high dielectric constant. on the other hand the dielectric material is said to be such that thin platelets are easily made from it can be so that the needed electrical

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.ίο Field by creating a not too high one Voltage can be generated at the electrode opposite the tellurium. Mica and thin layers of lacquer, e.g. made of shellac, have proven useful for this purpose. Also Precautions must be taken to ensure that the electrodes do not have a rectifying effect on the Make contact with the tellurium. For example, graphite electrodes can be used, especially those that consist of a mass that consists of a colloidal graphite suspension is made. The Telliur used is mostly in a very pure form, and it therefore, P-type impurities such as antimony must be added to it. It's oll it should also be mentioned that the resistance of the tellurium layer increases when on the opposite one A positive voltage is applied to the electrode, and that, on the other hand, the resistance decreases, when a negative voltage is applied. Such amplifier devices work as a result their large input capacitance only at very low frequencies.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Speichern von einfachen Iniformationen, insbesondere von Impulsen, die die oben beschriebenen Effekte verwendet.The invention relates to a device for storing simple information, in particular of pulses, which uses the effects described above.

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.The device according to the invention consists of a capacitor which has a metallic electrode and a second electrode made of a thin layer of semiconductor with P-type impurities having. The dielectric of the capacitor used according to the invention as an information storage medium consists of a per se known ferroelectric substance. Funds are also available to apply an electrical potential to the metallic electrode, and means to the Change in potential of the semiconducting layer as a function of that which is applied to the first electrode Determine potential.

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".go Another feature of the invention consists in the use of tellurium as a semiconductor for the thin semiconducting layer, with additives, generate the P-type conductivity in. Telliur, e.g. B. Antimony ".

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.In the device according to the invention, barium titanate or a ceramic mass made of strontium and barium titanate is used as the dielectric. The mode of operation of the device according to the invention will be described in more detail using the circuit diagram. The circuit arrangement shown in the drawing is used to store electrical pulses using the capacitor according to the invention. This capacitor consists of a metallic electrode 1 and a second electrode 2 made of a thin tellurium layer. The dielectric 3 consists of a ferroelectric body, such as. B. barium titanate, or a ceramic mass that contains strontium titanate and barium titanate and has a dielectric constant of the order of 3000. The tellurium layer 2 is connected to the charging resistor 3 _a and the two batteries 4 and 5 in series. Of the batteries, the battery 4 is connected to the negative pole and the battery 5 is connected to the positive pole to the cellular layer. The switching elements are dimensioned in such a way that point 6 is normally at ground potential when there is no voltage at electrode 1. If a larger voltage is applied to the electrode 1, which fulfills the function of a control electrode, via the terminal 7, the resistance of the tellurium layer 2 changes, as has already been described, and this control effect also persists when the control voltage is applied to the Control electrode 1 disappears. The change in the resistance of the tellurium layer 2, which remains after the application of the expensive voltage, always corresponds to the maximum of the change in resistance due to the dielectric ferroelectric saturation. The circuit described can advantageously be used to store information. For this purpose, the voltage at point 6 is used to control a gate circuit, which is formed by resistors 9, 10 and 11 and the two asymmetrically conductive switching elements 12 and 13, which consist of germanium diodes. This gate circuit is arranged between the input connection 14 and the output connection 15. If, for example, a positive pulse is applied to terminal 7, the resistance of the tellurium layer increases and the potential at point 6 decreases. The rectifiers 12 and 13 then have a low impedance for the passage of signals such as e.g. B. pulses or alternating current signals, which come via a capacitor 16 from the terminal 14 and appear at the output 15. A pulse with the opposite sign at the connection 7 causes a return to the initial state, the tellurium layer 2 again assuming a low resistance, so that the earth potential occurs again at point 6, and the gate circuit is closed. The presence or absence of electrical pulses at connection 7 can therefore be determined by means of the device according to the invention. A plurality of such devices can also be connected to one another in order to register pulse groups which correspond to complex information.

Claims

PATENT CLAIMS: '

i. Device for storing or recording information, in particular in Form-characterized by electrical impulses

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by one electrode made of a metal layer, a second electrode made of a thin tellurium layer with impurities of the P-type and by a dielectric material arranged between these two electrodes, which consists of ferroelectric «! Substances, preferably barium titanate, or ceramic masses which contain barium titanate and strontium titanate.

2. Circuit arrangement using a device according to claim i, characterized in that that the tellurium layer (2) is connected in series with two power sources (4, 5) which rest with opposite poles on the tellurium layer, and that at one point this Series circuit (6), which is at ground potential in the idle state, a gate circuit of three Resistors (9, 10 and 11) and two rectifying Switching elements (12, 13) so connected is that when a positive or negative pulse is applied to the metal electrode (1) the device as a result of a change in the resistance of the tellurium layer (2) the gate circuit is opened or closed.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings