DEP0036615DA

DEP0036615DA - Semiconductor amplifier arrangement

Info

Publication number: DEP0036615DA
Authority: DE
Inventors: Karl Dr. Thalmayer
Original assignee: Siemens and Halske AG
Current assignee: Siemens and Halske AG
Publication date: 1951-02-15

Description

Hai öle iter-Ver staerfceranordnung.Shark oil iter amplifier arrangement.

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. In the last time it became known under the "transistor" arrangement, the characteristic of the * · Obsrilaeehenschiclit voa semiconductors * - !, \ ie eg germanium, for versatility zv / 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. Siu Prinaip-SchaltDilci a Halfcleiter-VerstaerjseraaordmiQg shows the Fig. 1. On a small Genaanium disk 1 is susÄßr men ίύ, ζ a GleicUstrovorspann (voltage source 2) a Sl ^ nalspannung ^ signals ^ approach ^ uelle 3) placed in such a way that the positive. Pole of the preload source via a Kotir ta .tt spit se - ±, which is formed, for example, by an irritated Wolfraiifaedehen, is led to the germanium surface "The output iris, containing a Vprspannuiigsquelle 5 and the consumer 6, is generally connected to the Geriaanium disk in the same way; with him , however, the negative pole lies over a lion's clock tip 7 at aer "Gtriraniuaioijerfiaeche. The distance between the fcei & en contact tips is very small and is in the order of magnitude of about 0.005 approx.

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.The mode of action of the sketched half-litex ^ Yerstaerkeraasordnung. has iaan Xn following V. ^r else tries to eriilaeren. Oven-positive Spitaenlconta-vt stimulates the formation of disruptive elements in 4-part objerflasc ht3nscht dos Salbleiters. These widths away from the tip along the surface towards all strings and are attracted by the negative peaking rate, they increase the stroke in the starting rice.

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. The effective contact point is relatively idiosyncratic. jesciraerut s3to | i & q £ the next urageaung of the "on · 't anspitze. A ^ Cieseiä Örissito also arranges the negative iior.t & litspitse ^x . .mderers« lts iäi'der, distance between contact points vz> * xijci: £; ; ■: .uch from ßagiiubas to the ileoer portable frequency. B-χ δχΛυ-ii * Ji, u ..> ia the jvonta ^ tspitzen of 0, G05 cm is the an * - oru ^ un ^ '.uhüu ^ \ \: -. / öadung from Ger.aaniuui for example to about 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<MiGöJUiC-62 Cte- r Er ^ 'x-uiuni si »-i ier einganeSitreis and the gc eiiie-r ti £ L-.jleitör / e ^ staerÄerordnung as ioaxi & ls Syaus formed and djr ~ z Ibloiter between the two _r a <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^iKu £ olilt, older systems arranged uad dea EucGleiter leitüim vcrbuadan. Ea. such an inductive capacitive circuit is interconnected between the input and output circuit and the arrangement of coaxial circuits is switched. Bamit is also used the Joe _& llclik € tit geschvi-ffea, aen ilibtbis zu calir hoasn frequencies for use

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.With the Ausrutthrun ^ sbülspiölfen according to Figures 2 and 3, dis. Zuleituiagea au den ^ c * ital; tspitz, en 4 -and 7 as I & nenleitör and 9 sseier of coaxial systems * a with a common Eu & ckleitex 10 trained. In each figure there is a hole in the semiconductor 1, through which the contact tip of one of the two cystic cysts, e.g. the cone tip 7, the rear end, leads so that the two cystic cusps on the same side of the semiconductor «^! grasp a boh? /. oneu ütog upset, that his Obarlaeche for the udxitalctspitzea dos Bingangsr and the output legacy access; -üeh * st. B ^ i both ..osfUburungsforuen the structure is nocja Xfot voeliig äoaxicl; ia here.: attack eid2 ivcatalitspitsen on the same Qberflae ^ ionscitc of the semiconductor wafer.

.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^.Sine completely coaxial Auvrcaun ^ is, iz. Figure 4 illustrates this AnorJnusg siti, ea dia ^ orioalitspitaon on different S3iwa the conk.cAitrxr-a a; eordndt ^ n semiconductor wafer 1 on, v; i {oöei the semiconductor jheijs;? <Snigstens at this point so d Giah & soldering iufc that u ₄ o negative voi _fe cspa.inte ^r Ion.tais; tspit3ö 7 sich ooch innernai ^> öc? Isin ^ ir ^ n ^ sberoicxis a.3r positive vorgespaiiateii contact tip 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;üiu die HaXbIc LterschitJj.0 a.i den iicaia ^ cs-cailen ausrfeiclie; id άω & au halteu u ^ d trotiücjn a guiuegeaat * solidity of the semicon t§rs to be guaranteed, aj ^ fienlt οε nidi, dio Hlblit ^ r;

χ) in unmittelbarer liaehe dei positiv^.:χ) in the immediate liaehe dei positive ^ .:

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. ■ .to taper steadily towards the middle, as shown, for example, in Figure ϊ . In Figure 5 is the annular. HalMeiter disk 1 is inserted into a concentric metal disk 11 or inetaillsiurto disk, which covers the conductive connection .'2UxU ge-icirsaiiiGn outer conductor 10. Between semiconductors ■ and .LoaxialGia; Uv; never he can. But, also a ring-disk-shaped resistance of the size of the wave resistance of the coaxial. System be arranged. To complete this reflection-free. The Innüiileiter 8 and 9 are with the interposition of. Sleeves 13 held by insulating washers. 12. The holder of the inner conductor can generally be designed in the manner of the spacers known from coaxial line technology. ■.

•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.• As Figure 6 shows in detail _? there is also the & oegilc..i keitv the middle part of the semiconductor wafer 'by a very thin plate and the outer part by a much stronger ring part. In this case, the semiconductor disk will expediently be stiffened at the digested point through a hole for contact tips 4 and 7 on each oil disk 14.

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^^With the arrangement of the contact tips on the same side of the semiconductor, it is difficult to ₇ Ο ,, ϋΟδ cm au.machen the distance between the contact tips ■ substantially less than, and thus to increase the possible 'Frequonabureich. When arranging the contact spit sen ■ si: but for different sides of the wafer can be easily achieved significantly lower 'distances .. It is very cluenn to make only necessary ,, at the place where the semiconductor layer. This can be achieved, for example, according to the further invention in that the middle part of the semiconductor wafer is vapor-deposited, sprayed on or applied in a similar way to an outer ring-shaped part, ensuring a very thin layer thickness, 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. The semiconductor amplifier arrangement according to the invention is. not just for simple ones; Amplifier but in the same way can also be used for others, e.g. push-pull amplifier arrangements.

Ein Beispiel fuer einen mehrstufigen Verstaerker zeigt die Fig.?, τ/ο die Hintereinanderschaltung zweier verstaerkender Systeme angenonmien ist.An example of a multi-stage amplifier is shown in Fig.?, Τ / ο the series connection of two amplifying systems is assumed.

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.In FIG. 7, the designations, insofar as they have already been used in the earlier figures, are for the first system same; for the second system they are marked by adding a '.

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.The DC separation of the individual fields is achieved by connecting capacitors in the inner conductor and / or outer conductor. In particular, concentric dilations K0.rjdGn.3at or en are used _y like this ⁵ in the Aus-onleiter at 18 and 18 "and, in the ¹ inner conductor at 19 is indicated. The disk T. oeriziger ^ ii capacitors 18 and 18 'have internal assignments 16 and 1 *' Λ .. t.'ie only the semiconductors 1 and. 1 »are conductively connected. DiQ aeu; ^ j,. 'O: -: i ßelograigen has been made by annular disc-shaped sowing,?, * .; d-ir, R110 α sliders 10 ^, 10 _o and 1O ₃ formed. The capacitor lu.im luaGiiieitor is "for example. As a tubular condenser au3 _t jo'f". For the sake of clarity, the dielectrics are not shown in the capacitors 10 and 19 for the sake of clarity, nor are the special details that can be assumed to be known from capacitor technology.

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.The Glelchstromvorsparxr.ung the semiconductors takes place on the one hand over the Könta + ctspitzen 4, 7 resp. 4 ', 7', on the other hand b the inner ones. Allocations 15 and 15 ^{f of} the disk condensations Lö \ ana 13 '"In. the direct current leads can be high frequency arrays 16, 17 fcezT ». 16 ', 17' must be switched on and that is, the 2W3ckmaessi ^ erweisG are housed in bores in the inner conductor. The direct current feed line can be led out of the inner conductor and the outer conductor using, for example, glass bead enclosures and conduction capacitors (in the outer conductor) or the like.

Claims

Patentaas orueche

Semiconductor -'- Versbaorker arrangement., In which a signal voltage over a positively biased contact tip of the surface of a half-conductor, for example a German! umscheibe, is supplied and via another in the immediate vicinity of the "eisten r.ontal-tspitse attacking negatively biased ¹ WeItO-", contact-rtre the output voltage is decreased, thereby CeLennnb. '. Ixnetj that one ings- " ¹ ^ d output circuit is designed as a coaxial r>j" ste / ii, ua3 the semiconductor is arranged between the two systems that have common Rneskleiter and is conductively connected to the rue conductor.

2. Enii-le I tor V ERS / taerker arrangement according to claim 1 characterized that the _{semiconductor}} eixie bore or the like. Eist au ^ through which dia "Icivtaktspitac one of the two systems is hiiidurchgefuejirc, the two -Contaktspitzen scdass on the same page de} semiconductor attack.

3. fialblfc ⁱ iter-Verstaer'l: er arrangement according to patent claim 1, characterized in that the .lalbleiter so on a "it the return conductor vGi? Burj" ienen, fn-heibe besw. sits on a bridge so that its upper surface is accessible to the contact tips of the input and output circuit.

4. Half-liter vor ^ aei-ker arrangement according to claim 1 “thereby gfli.eimzej.oanöt that the concentrically arranged semiconductor wedges rait dem, Kueckleiter is connected directly or via a concentric diverting disc and that the Contact spiGaen on different sides of the semiconductor wafer aufcitzer ... with the Ralblöiter wafer at least on this one The point is kept so thin that the negatively biased contact tip is still within the effective area of the positive vüi-ga's tensioned contact tip is located.

5 * semiconductor amplifier section nac ι claim 4> ^ characterized in that the semiconductor wafer that after Ui ^ b steadily tapers. _{

6. Semiconductor amplifier arrangement iia> h patent claim 4, dad ure «.. te.tennzeich that the middle part of the semiconductor wafer A very thin plate and the outer part is formed by a much stronger hanging part.

Patent application ρ 5 « ^f > 615 \ rxila / 21a ² U»

Fatenfcanapriicbe,

7 "half-litej ^ amplifieranojidnuiig" i "eh Aaep ^ uofa. 6, characterized ge ~ can be a si eh net that Μ © H & lbleltetfscheibe is the site through evaporate EIAA _t ei e hole for oils contact tip aufwels © Q, d © Isolieuscheibe is stiffened *

8 »Halbibe3vV © rsfcärkea? Aaorättmig» ach eiaea ä®v Äaeprdeht 4 to 6 »dadaseeli marked« that the middle äüaa® for the half! © ifcerßcheibe. Vaporized ;, aufepyitat od @ r la similar, a s © 'to diiaat üchichtdiak © g © wühi? Leist @ ädaß Weis © on one

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9 * Ualbl © it @ r-? ErBfcäi? Keraaordaung after eiaem de »Aaspi? ^j acii @ _} thereby gaicaana «rejects that gwiso'iiea semiconductors and koaa; ial @ ffl outer conductors

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aaeh. äaepvuch 12 »by the fact that disc-shaped capacitors are arranged in the back plate, the exterior of which is formed by © eiiöiben föraig © Au & ätze d @ s Auasenloiter slad ani dsss dl © tieleguag is connected to the semiconductor as a conductor«

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