DEP0000058MA - Vorrichtung zur Verstärkung elektrischer Schwingungen durch Steuerung von Elektronen in einem Halbleiter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verstärkung elektrischer Schwingungen, bei der die Verstärkung durch Steuerung von Elektronen in einem Halbleiter bewirkt wird.

Es ist bekannt, dass zwei Metallelektroden, die in sehr geringem Abstand voneinander auf der Oberfläche eines Halbleiters, insbesondere eines Germaniumkristalls, angebracht sind, eine Vorrichtung ergeben, mit der beim Anlegen bestimmter Potentiale an die Elektroden eine Verstärkung elektrischer Schwingungen ermöglicht wird (siehe Bardeen und Brattain "Physical Review" 75 (1949) Nr. 8, Seite 1208 usw.).

Die Wirkung kann wie folgt beschrieben werden. Wird auf der Oberfläche des Halbleiters mit einer feinen Spitze Kontakt hergestellt, so sind die resultierenden Erscheinungen davon abhängig, ob dieser Elektrode ein positives oder negatives Potential gegeben wird. Sie sind auch von der Art des Halbleiters abhängig, der von der N-Type sein kann, bei der die Leitung durch Wanderung überschüssiger Elektronen erfolgt, oder von der P-Type, bei der die Leitung durch einen Mangel an Elektronen bewirkt wird.

Ist die Elektrode negativ und der Kristall von der N-Type, so fliesst ein schwacher Strom, indem Elektronen aus der Elektrode in den Halbleiter wandern. Ist die Elektrode positiv, so werden weit mehr Elektronen aus dem Halbleiter herausgesaugt und gleichzeitig wandern Gitterlücken in den Halbleiterkristall. Wenn der

Kristall von der P-Type und die Elektrode positiv wäre, so würde ein schwacher Strom von Löchern in den Kristall fliessen. Wäre die Elektrode negativ, so würden sowohl Löcher zum Kristall wandern als auch ein Elektronenüberschuss aus der Elektrode in Kristall fliessen.

Wird in der Nähe der positiven Elektrode beim Kristall der N-Type oder in der Nähe der negativen Elektrode beim Kristall der P-Type eine entgegengesetzt polarisierte Elektrode angebracht, so werden in dem mit dieser Elektrode verbundenen Kreis die elektrischen Erscheinungen (Strom, Spannung) in Abhängigkeit von denen in dem mit der ersten Elektrode verbundenen Kreis gesteuert. Die erste Elektrode wird manchmal als Emitter und die zweite als Kollektor bezeichnet. Der Abstand zwischen den Elektroden ist von der Grössenordnung von 0,05 mm.

Es ist sehr schwer, einen solchen Abstand zwischen den Elektroden zu verwirklichen und auch den wirksamen Teil des Kristalls gegenüber den Elektroden festzulegen.

Nach der Erfindung sind die beiden Elektroden und/oder der Halbleiter in Form einer Schneide ausgebildet.

Die Elektroden können dabei als leitende Schichten auf den Seitenflächen eines schneidenförmigen Isolierkörpers angebracht sein.

Die Erfindung wird an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert, welche durch Figuren in stark vergrössertem Masstab verdeutlicht sind.

Fig. 1 stellt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung dar, deren beide Elektroden in Form einer Schneide ausgebildet sind.

Die Figuren 2 und 3 stellen solche Vorrichtungen im Querschnitt, bzw. schaubildlich dar, bei denen auch der Halbleiter als Schneide ausgebildet ist. Die Schneiden liegen in diesen Fälle parallel, bzw. senkrecht zueinander.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt einer solchen Vorrichtung, bei dem nur der Halbleiter als Schneide ausgebildet ist.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt einer Abart dieser Bauarten, bei der die Elektroden als Schneide ausgebildet sind.

Fig. 5a ist ein Grundriss dieser Elektroden.

Fig. 6 ist ein Längsschnitt durch einen dabei verwendbaren Halbleiter.

Fig. 7 zeigt eine bauliche Ausführung einer Vorrichtung mit einem Halbleiter der in Fig. 6 dargestellten Gestalt.

In allen diesen Figuren ist der Halbleiter durch H, die Elektroden durch C und E, und der zwischen den Elektroden liegende Isolator durch I angedeutet.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 sind die Elektroden C und E als dünne Schichten mit Stärken von z.B. 5 (My) beiderseits eines schneidenförmigen Isolierkörpers I angebracht. Die Elektroden können z.B. aufgespritzt oder aufgeschmolzen sein. Sie können als ein Ganzes angebracht und darauf durch Abschleifen der Schneide getrennt werden. Gegebenenfalls kann der Isolierkörper an der Schneide, z.B. durch Aetzen, etwa ausgehöhlt werden, sodass die Elektroden etwas vorspringen. Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 hat der Halbleiter H eine flache Oberseite. Es ist aber auch möglich, diesen Halbleiter in Form einer Schneide zu gestalten, wie es in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, wobei dann die beiden Schneidekanten parallel zueinander (Fig. 2) oder senkrecht zueinander (Fig. 3) angebracht werden können.

Nach einer weiteren, in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist nur der Halbleiter als Schneide ausgebildet. Die Elektroden C und E liegen einander gegenüber in der Nähe der Schneidkante, sodass sie durch eine nur sehr dünne Schicht des Halbleiters voneinander getrennt sind.

Der als Schneide ausgebildete Teil kann in einer in sich geschlossenen Form hergestellt werden, wie es in den Figuren 5 und 5a dargestellt ist. Der Isolierteil hat hier die Form eines Kegels, der längs seiner Achse durchbohrt ist. Auf der Innen- und der Aussenoberfläche sind wieder leitende Schichten angebracht. Dabei kann gegebenenfalls der Mittelleiter massiv, als ein dünner Draht ausgebildet sein, wie es aus der Fig. 7 ersichtlich ist. Bei dieser Elektrodenform kann auch die Schneidkante am Halbleiter eines in sich selbst geschlossene Kurvenform aufweisen (Fig. 6).

Diese Teile können auf die in Fig. 7 dargestellte Weise in einem Halter angebracht werden. Dieser Halter besteht aus einem Keramikröhrchen 1, an dem zwei Metallröhrchen 2 und 3 festge- schmolzen sind. Im Oberende liegt der kegelförmige Isolierkörper I. Die Elektrode C steht dabei mit dem Rohrstück 2 in Verbindung und die Elektrode E ist bei 4 an einem Leiter 5 festgelötet. Der Halbleiter H wird mittels eines Stromzuführungsorgans 6, einer Feder 7 und einer Schraube 8 gegen die Elektroden gedrückt.

Claims (5)

1.) Vorrichtung zur Verstärkung elektrischer Schwingungen durch Steuerung von Elektronen in einem Halbleiter, bei der auf dem Halbleiter zwei Elektroden in sehr geringem Abstand voneinander angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elektroden und/oder der Halbleiter als Schneide ausgebildet sind.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden auf den Seitenflächen eines Isolierkörpers angebracht sind.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden dünne Beläge darstellen.

4.) Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Halbleiter als Schneide ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elektroden an der scharfen Kante senkrecht zu den Seitenflächen des Halbleiters angeordnet sind.

5.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide eine in sich geschlossene Kurvenform aufweist.