DEP0036615DA - Halbleiter-Verstärkeranordnung - Google Patents

Description

Hai öle iter-Ver staerfceranordnung.

In letzter üwit ^ind unter dem |iä<nen "Transistor" Anordnungen bekanntgeworden^ die do Eigenart de*· Obsrilaeehenschiclit voa Halbleiter*-!, \ie z.B. Germanium, fuer Vers t&er&ungszv/ecke ausn«t£oa.

Siu Prinaip-SchaltDilci einer Halfcleiter-VerstaerjseraaordmiQg zeigt die Fig. 1. An eine kleine Genaaniumseheibe 1 ist susÄßr men ίύ,ζ einer GleicUstroavorspannung (Spannungsquelle 2) eine Sl^nalspannung ^Signals^annungs^uelle 3) gelegt und zwar so, dass der positive. Pol der Vorspannuiigs%uelle S^ueber eine Kotir ta .tt spit se -±, die z.3, durch ein reizte Wolfraiifaedehen gebildet 1st, an die Germaniumoberflaeche gefuehrt ist» Der Ausgangsiireii;, enthaltend eine Vprspannuiigsquelle 5 und den Verbraucher 6, ist ia der gleichst Weise an die Geriaaniumscheibe angeschaltut; bei ihm liegt jedoch der negative Pol ueber eine liontaktspitze 7 an aer" Gtriraniuaioijerfiaeche. Der Abstand der fcei&en Kontaktspitzen ist sehr gering und liegt in der Groessenordnung von etwa 0,005 ca». Mit einer derartigen Anordnung lassen sich Veraiaerkerwirliungen erzielen^ die etwa deiien einer Verstaerkerentsprechen.

Die Wirkungsweise der skizzierten Halbleitex^Yerstaerkeraasordnung. hat iaan Xn folgender V.^reise zu eriilaeren versucht. Durch öfen positiven Spitaenlconta-vt wird die Bildung von Stoersteller* in 4er Objerflasc ht3nsch^cht dos Salbleiters angeregt. Diese breitea sich von der Spitze weg laengs der Oberflaeche nach allen Saite» aus uad werden von dem negativen Spitsenliontakt angezogen, gie vcrgroessern den Stroü* im Ausgangsisreis.

Der Eiiiwirkungsbereieh ^fifpöSitiven Kontakt spitze ist relativ Ideiit uujd. jesciraerut s3to|i &q£ die naecnste Urageaung der "on· 't anspitze. A^ Cieseiä Örissito ordnet uau die negative iior.t&litspitse^xan. .mderers«lts iäi'der, Abstand der kontakt spitzen vz>*xijci:£; ;■ :.uch von ßagiiubas auf die ileoer tragbare frequenz. B-χ δχΛυ-i i*Ji,u..>ia der jvonta^tspitzen von 0,G05 cm ist die An*- oru^un^ '.uhüu^ \\ :-./öadung von Ger.aaniuui beispielsweise bis etwa lü MIij vex vfCJuj-r.

GöJUiC-62 Cte--r Er^'x-uiuni si»-i ier EinganeSitreis und der g c eiiie-r ti£L-.jleitör /e^staerÄeranordnung als ioaxi&ls Syausgebildet und djr ~z Ibloiter zwischün den beiden_r ein<Mi

Ku£olilt,lter aufweisenden Systemen angeordnet uad dea EucGleiter leitüim vcrbuadan. Ea. ist so eine induktive iiapazitxve iCopplurig zwischen Eingangs- und Ausgangskreiß gCähfciia ver&iaaen und diu Anordnung ra lcoaxiale Kreise i schaltöar. Bamit wird aucb die Joe_&llclik€tit geschvi-ffea, aen ilibtbis zu calir hoasn Frequenzen zU verw^i

Bei don Ausrutthrun^sbülspiölfen nach den Figuren 2 und 3 sind dis. Zuleituiagea au den ^c*ital;tspitz,en 4 -and 7 als I&nenleitör und 9 ssseier koaxialer Systeme *ait einem gemeinsamen Eu&ckleitex 10 ausgebiidtit. Jei Figur £ v/eist dar Halbleiter 1 eine Bohrung Ii cd er dor^iöichen auf, durch die die Kontaktspitze eines der beiden Cystcae, z.B. dxe Konuai:tapitze 7, hindur^äeefuehrt i^it> sodass c Le beiden .Cuatalctspitzen auf der gleichen Seite des Halbleiters «^!greifen* Bei der Ausfuehrung nach figur S ist der Halbleiter 1 so au? einer lait den EueaJxlelter verbundenen Boh^ibe bez?/. eineu ütog aufgebracht,, dass seine Obarilaeche fuer die udxitalctspitzea dos Bingangsr und des Ausgangsltreises zugaf?nf;-üeh *st. B^i beiden ..osfUburungsforuen ist der Aufbau nocja Xfot voeliig äoaxicl; ia hier .:eid2 ivcatalitspitsen auf der gleichen Qberflae^ionscitc der Halbleiterscheibe angreifen.

.Sine voellig koaxiale Auvrcaun^ ist, iz. Figur 4 dargestellt, dieser AnorJnusg siti,ea dia ^orioalitspitaon auf verschiedenen S3iwa der conk.cAitrxr-a a;i{;eordndt^n Halbleiterscheibe 1 auf, v;oöei die Halbleiters jheijs ?;<snigstens an dieser Stelle so d giah&lten iufc dass u₄o negativ voi_fecspa.inte ^rIon.tais;tspit3ö 7 sich ooch innernai^> öc? Isin^ir^ n^sberoicxis a.3r positiv vorgespaiiateii Kontakt spitze χ bu^

üiu die HaXbIc LterschitJj.0 a.i den iicaia^cs-cailen ausrfeiclie;id άω& au halteu u^d trotiücjn eine guiuegeaat* Festigkeit des Halblei t§rs zu gewaex-i-rleisten, aj^fienlt οε nidi, dio Hlblit^r;

χ) in unmittelbarer liaehe dei positiv^.:

nach der Mitte au stetig zu ver juengen, wie dies beispielsweise in Figur ϊ, dargestellt ist. In Figur 5 ist die ringfoermige. HalMeiter scheibe 1 in eine konzentrische Me tall scheibe 11 bzw. inetaillsiurto Scheibe eingesetzt, die die leitende Verbindung .'2UxU ge-icirsaiiiGn Aussenleiter 10 ueberrämnit. Zwischen Halbleiter ■und .LoaxialGia ;Uv; je nie it er kann. aber, auch ein ringscheibenfoer^igor Viiderstand von der Groesse des Welienwiderstandes des koaxialen. Systems angeordnet sein., um dieses reflexionsfrei abzuschliossen. Diü Innüiileiter 8 und 9 sind unter Zwischenschaltung von. Manschetten 13 durch Isolierscheiben.12 gehaltürt. Die Halterung der Innenleiter kann allgemein in der Art der aus der koaxialen Leitung stechnik bekannten Abstandshalter ausgeführt sein. ■ .

•Wie die Figur 6 im Ausschnitt zeigt_? besteht auch die &oegilc..ikeitv den mittleren Teil der Halbleiterscheibe 'durch eine sehr duemie Platte und den aeusseren Teil-durch einen wesentlich staarkeren Ringteil au-bilden. In diesem Fall wird man zweckinaessig die halbleiter scheibe' an der verduermten Stelle, durch eine, eine Bohrung fuer-üie Kontaktspitzexi 4 und 7 aufv/eiserjde Iö-olicrscheibe 14 versteifen.

Bei Anordnung der Kontaktspitzen auf der gleichen Seite des Halbleiters ist es schwierig₇ den Abstand der Kontaktspitzen ■wesentlich kleiner als Ο,,ϋΟδ cm au.machen und so den moeglichen ' Frequonabureich zu erhoehen. Bei Anordnung der Kontakt spit sen ■s.i:f verschiedenen Seiten der Halbleiterscheibe koennen jedoch leicht wesentlich geringere 'Abstaende erreicht werden.. Es ist lediglich erforderlich,, an den betreffenden Stellen die Halbleiterschicht sehr cluenn zu gestalten. Das kann nnn beispielsweise gemaess der weiteren Erfindung dadurch erreichen, dass der mittlere du.er.me Teil der Halbleiterscheibe aufgedampft, aufgespritzt oder in aehnlicher, e ine sehr duenne Schichtdickegewährleistenden Weise auf einen aeusseren ringfoermigen Teil aufgebracht wird, SKafee^^eAd^pe-^^i^d-ie^aiaf-g^feT^^

Die Haibleiter-Verstaerkeranordnung gemaess der Erfindung ist. nicht nur fuer einfache; Verstaerker, sondern in gleicher Weise auch fuer andere, z.B. Gegentakt-Verstaerkeranordnungen, anwendbar.

Ein Beispiel fuer einen mehrstufigen Verstaerker zeigt die Fig.?, τ/ο die Hintereinanderschaltung zweier verstaerkender Systeme angenonmien ist.

In der Figur 7 sind die Bezeichnungen, soweit sie bei den frueheren Figuren bereits benutzt sind,, fuer das erste System die gleichen; fuer das zweite System sind sie durch leifuegung eines ' gekennzeichnet.

Die gleichstrommaessige Trennung der einzelnen Felder ist durch Einschaltung von Kondensatoren in den Innenleiter und/oder Aussenleiter erreicht. Insbesondere werden konzentrisch ausge-Diläete K0.rjdGn.3at or en benutzt _y wie'dies⁵ im Auss-onleiter bei 18 und 18» und,im¹Innenleiter bei 19 angedeutet ist. Die scheiben-T. oerißig^ii Kondensatoren 18 und 18' haben innere Belegungen 16 und 1*'Λ .. t.'ie nut den Halbleitern 1 und. 1» leitend verbunden sind. DiQ aeu;^j,.'o:--:i ßelograigen worden durch ringscheibenfoermige Ansäet,?,*.; d-ir, R110 α Gleiter 10 ^, 10 _o und 1O₃ gebildet. Der Kondensator lu.im luaGiiieitor ist" beispielsweise .als rohrfoermiger'Kondensator au3_tjo'f"ii3iirt. Die Dielektrika sind bei den Kondensatoren 10 ii..id 19 dar besseren Uebersieht halber nicht eingezeichnet, ebenso nicht u.ie besonderen Einzelheiten, die aus der Kondensa-■'torentechnik als bekannt, vorausgesetzt werden koennen.

Die Glelchstromvorsparxr.ung der Halbleiter erfolgt einerseits ueber die Könta+ctspitzen 4, 7 bezw. 4', 7', andererseits b die inneren. Belegungen 15 und 15^f der Scheibenkondensatoiien lö \ana 13' « In. die Gleichstromzuleitungen koennen Hochfrequenzarra SeIn 16, 17 fcezT». 16', 17' eingeschaltet sein und zwar sind d-iu se 2W3ckmaessi^erweisG in Bohrungen der Innenleite-r untergebracht. Die Herausfuehrung der Gleichstromzuleitung aus dem Innenlelter und dem AussexiLeiter kann z.B. unter Verwendung von Glasperleneinschaslzungen und Durclifuehrungskondensatoreh (im Aussenleiter) Qder dergleichen erfolgen.

Claims (6)

1. Patentaas orueche

   Halbleiter-'-Versbaorkeranordnung., bei welcher eine Signalspa· · nnng uebor eine positiv vorgespannte Kontaktspitze der Oberflaeche eines Halblöiters, z.B. einer German! umscheibe, zugefuehrt ist und ueber eine weitere in unmittelbarer Naehe de" eisten r.ontal-tspitse angreifende negativ vorgespannte ¹WeItO-", Kcntakts-rtre die Ausgangsspannung abgenommen ist, dadurch CeLennnb.'. Ixnetj dass Eins ings- "¹^d Ausgangskreis als koaxiale r>j"ste/ii ausgebildet sind ua3 der Halbleiter zwischen den beiden* elit3-i gemeinsamen Rneskleiter aufweisenden Systemen angeordnet und mit dem Rue ableiter leitend verbunden ist.
2. 2. EnIi-le I tor V erS/taerker anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet _} dass der Halbleiter eixie Bohrung oder dergl. au^eist, durch welche dia „Icivtaktspitac eines der beiden Systeme hiiidurchgefuejirc ist, scdass die beiden -Contaktspitzen auf der gleichen Seite de} Halbleiters angreifen.
3. 3. fialblfcⁱiter-Verstaer'l:eranordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der .lalbleiter so auf einer «it dem Rueckleiter vGi?burj«ienen, fn-heibe besw. einem Steg aufsitzt, dass seine Obeiflaochofuer aje JContaktspitzen des Eingangs- und Ausgangskreises zugaen^lich ist.
4. 4. Halblciter-Vors^aei-keranordnung nach Patentanspruch 1„ dadurch gfli.eimzej.oanöt, dass die konzentrisch angeordnete Halbleiterscheile rait dem ,Kueckleiter unmittelbar oder ueber eine konzentris umleitende Scheibe leitend verbunden ist und dass die KontaktspiGaen auf verschiedenen Seiten der Halbleiterscheibe aufcitzer... wobei die Ralblöiterscheibe wenigstens an dieser Stelle so dueitn gehalten ist, dass sich die negativ vorgespannte Kontakt .spitze noch innerhalb des Einwirkungsbereichs der positiv vüi-ga'spannten Kontaktspitze befindet.
5. 5* Halbleiter-Verstaerkeranordnung nac ι Patentanspruch 4> ^dadurch gekennzeichnet, dass sich die Halbleiterscheibe nach der Ui^b zu stetig verjuengt. _{
6. 6. Halbleiter-Verstaerkeranordnung iia>h Patentanspruch 4, dad ure«.. te.tennzeichnet, dass der mittlere Teil der Halbleiterscheibe urch eine sehr duenne Platte und der aeussere Teil durcli eiii«n wesentlich staerkeren Hingteil gebildet ist.

   Patentanmeldung ρ 5«^f>615 \rxila/21a²U»

   Fatenfcanapriicbe,

   7« Halbleitej^Verstärkeranojidnuiig «i»eh Aaep^uofa. 6, dadurch ge~ kann a si eh net, dass Μ© H&lbleltetfscheibe sei der verdunsten stelle durch eiaa_t ei&e Bohrung für öle Kontaktspitze aufwels©Q,d© Isolieuscheibe versteift ist*

   8» Halbleibe3vV©rsfcärkea?aaorättmig »ach eiaea ä®v Äaeprdeht 4 bis 6» dadaseeli gekennzeichnet« dass d«r mittlere äüaa® feil der Halb!©ifcerßcheibe .aufgedampft;, aufgeepyitat od@r la ähnlicher, eine s©'to diiaat üchichtdiak© g©wühi?leist@ädaß Weis© auf einen

   aufgebracht 1st«

   9* Ualbl©it@r-?erBfcäi?keraaordaung nach eiaem de» Aaspi?^jacii@_} dadurch gaicaana«lehnet, dass gwiso'iiea Halbleiter und koaa;ial@ffl Aussenleitev ein

   ά®ν Gross© <ä©s .jeilönwiderßtfoades des ist»

   nacft elftem der voi?h®£geiH*ödeft Ansprüche» gekenaaeichaat durch die &»■'-erdung in schaltungea«

   nach eiaem der äuuch die Äavmadaag la

   aaöb Aaspruob 11, _s dass aufelneadegfolgendo

   teotize®.tfiseil ausg@bild@tor iCoadensatorea gleich st ffofflffiä^alg öetx'eaat sind»

   aaeh. äaepvuch 12» dadurch ge-, dass im Autssenlelter scheibenförmige Kondensatoren angeordnet sind, deren aussei?© Bsleguiag durch ©eiiöiben föraig© Au&ätze d@s Auasenloiters gebildet slad ani dsss dl© tieleguag mit dem Halbleiter leitend verbuadea ist«

   Anspruch lg oäesp 1J,

   , äass 1© Ifjaealsiter sotefoÄBlg susäüacießsatorea sageorößet

   15· HalbXöit#r»?erstä3?kerao.oräiiöag each Anspruch 1J_?

   azelcnßet« äess die Glsicksfcifomaafüferüög $öa Halbleiter die in&ere Äelegüisg öee ©eh.eibeefd2?arlg|©& erfolgt»

   oder 12* dadurch gekeaaseichaetj öass In die Sleiclistroiakrals© Böchfreq&easäiFOsgsölß ©iageeelialtet siad₉ die ia Boh äer laaeuXeltex matergebraclit sind»