DE1190506B - Optisch gesteuerte, mindestens vier Zonen von abwechselnd unterschiedlichem Leitungstyp aufweisende Schalt- oder Kippdiode - Google Patents
Optisch gesteuerte, mindestens vier Zonen von abwechselnd unterschiedlichem Leitungstyp aufweisende Schalt- oder KippdiodeInfo
- Publication number
- DE1190506B DE1190506B DES87803A DES0087803A DE1190506B DE 1190506 B DE1190506 B DE 1190506B DE S87803 A DES87803 A DE S87803A DE S0087803 A DES0087803 A DE S0087803A DE 1190506 B DE1190506 B DE 1190506B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- diode
- switching
- semiconductor
- arrangement according
- pnpn
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 46
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N gallium phosphide Chemical compound [Ga]#P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 claims description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 15
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/78—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/12—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
- H01L31/16—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources
- H01L31/167—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources the light sources and the devices sensitive to radiation all being semiconductor devices characterised by potential barriers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/12—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
- H01L31/16—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources
- H01L31/167—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources the light sources and the devices sensitive to radiation all being semiconductor devices characterised by potential barriers
- H01L31/173—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources the light sources and the devices sensitive to radiation all being semiconductor devices characterised by potential barriers formed in, or on, a common substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/72—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices having more than two PN junctions; having more than three electrodes; having more than one electrode connected to the same conductivity region
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/035—Diffusion through a layer
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
H03k
Deutsche Kl.: 21 al - 36/18
S 87803 VIII a/21 al 10. Oktober 1963 8. April 1965
Vierschichten-Kippdioden von pnpn-Typ können bekanntlich auf Grund ihrer thyratronartigen Kennlinie
mit besonderem Vorteil zur Erzeugung von Schalt- oder Kippvorgängen verwendet werden.
Dieser thyratronartigen Charakteristik einer pnpn-Schalt- bzw. Kippdiode entspricht es, daß zur Auslösung
des Schalt- oder Kippvorganges eine Art »Zündung« der Schaltdiode erforderlich ist, die den
Durchbruch des in Sperrichtung gepolten pn-Uberganges der Anordnung bewirkt. Entsprechendes gilt
für kompliziertere, d. h. mehr als vier Zonen von abwechselnd entgegengesetztem Leitungstyp aufweisende
Anordnungen dieser Art.
Der Durchbruch einer solchen Schalt- oder Kippdiode kann z. B. durch eine Art Steuerelektrode bewirkt
werden, die am bzw. an den in Sperrichtung gepolten pn-Übergängen wirksam ist, indem sie entweder
zur Zündung Ladungsträger in der Nähe des pn-Überganges injiziert oder diesen kapazitiv steuert.
Im zweiten Falle ist die Anordnung erfahrungsgemäß nicht besonders empfindlich, weil durch die Wirkung
des Dielektrikums, das zwischen dem Halbleiter und der Steuerelektrode angeordnet ist, ein beträchtlicher
Anteil der zur Steuerung aufgewandten Energie verlorengeht, selbst in dem Fall, in dem das Dielektrikum
aus einem ferroelektrischen Material, beispielsweise Bariumtitanat, besteht. Aber auch für die Erzielung
kurzer Schaltzeiten erweist sich eine solche Anordnung als gänzlich ungeeignet.
Unter Verwendung einer injizierenden Steuerelektrode würde man zwar eine höhere Empfindlichkeit
der Steuerung erreichen. Da jedoch bei einer solchen Anordnung notwendig der steuernde Primärkreis mit
dem zu schaltenden Sekundärkreis über den Halbleiter galvanisch gekoppelt ist, geht der Gewinn weitgehend
wieder verloren. Vor allem macht sich diese galvanische Kopplung bereits bei verhältnismäßig
einfachen Schaltungsanordnungen, z. B. in einer Brückenschaltung mit solchen Kippdioden, störend
bemerkbar. Um sie zu beseitigen, war man bisher zu komplizierten und kostspieligen schalttechnischen
Maßnahmen gezwungen, die die Gestehungskosten der Anordnung beträchtlich erhöhten. Die Erfindung
macht sich die bei Halbleiterbauelementen an sich bekannte Tatsache ihrer Strahlungsempfindlichkeit
zunutze, um die beschriebenen Nachteile beim Betrieb von Schaltdioden der beschriebenen Art zu vermeiden
bzw. zu reduzieren. Die Strahlungsempfindlichkeit der Halbleiterbauelemente gestattet nämlich eine
optische Steuerung durch Lichtsignale, beispielsweise Lichtimpulse. Da jedoch die üblichen Lichtquellen
wie Glüh- oder Glimmlampen relativ träge sind und Optisch gesteuerte, mindestens vier Zonen
von abwechselnd unterschiedlichem Leitungstyp aufweisende Schalt- oder Kippdiode
Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft, Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2
Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Hans-Norbert Toussaint, München -
daher zu beträchtlichen Schaltverzögerungen und damit langen effektiven Schaltzeiten führen würden,
sieht die Erfindung statt dessen die definierte Steuerung durch ein in dem zur Steuerung dienenden primären
Stromkreis geschaltetes, bei Erregung Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement vor. Die Erregung
dieses Halbleiterbauelementes geschieht vor allem, indem über das Strahlung emittierende Halbleiterbauelement
ein elektrischer Strom der erforderlichen Stärke geschickt wird. Da' das emittierende
Halbleiterbauelement zusammen mit dem den Schaltvorgang vermittelnden Halbleiterbauelement, beispielsweise
vom pnpn-Typ, in einem geschlossenen, insbesondere strahlungsundurchlässigen Gehäuse montiert
ist, wird gleichzeitig für eine definierte optische Kopplung zwischen den beiden Halbleiterbauelementen
sowie für maximale Empfindlichkeit vor allem dann gesorgt, wenn man die beiden Halbleiterbauelemente
möglichst nahe beieinander angeordnet hat. Diesen Ausführungen entsprechend bezieht sich
die Erfindung auf eine optisch gesteuerte, insbesondere mindestens vier Zonen von abwechselnd entgegengesetztem
Leitungstyp aufweisende Halbleiterdiodenanordnung zur Erzeugung von Schalt- oder
Kipp vorgängen. Diese Anordnung ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper
der Schaltdiode zusammen mit einem bei Erregung mittels eines elektrischen Stromes Strahlung
emittierenden Halbleiterbauelement in einem abgeschlossenen Gehäuse derart angeordnet ist, daß bei
Erregung des Strahlung emittierenden Halbleiterbauelementes der Schaltvorgang in der Schalt- bzw.
Kippdiode auf optischem Wege ausgelöst wird. Dabei wird verständlich, daß die Verwendung eines gegen
Strahlung undurchlässigen Gehäuses für die Anordnung vorteilhaft ist.
509 538/397
Die Verwendung eines Gehäuses mit strahlungsundurchlässigen Wänden ist nicht erforderlich, wenn
das Strahlung emittierende Halbleiterbauelement bevorzugt eine Strahlung emittiert, die im gewöhnlichen
Tageslicht bzw. im Lichte der üblichen künstlichen Lichtquellen nur wenig vorkommt und die Empfindlichkeit
der zu steuernden Schalt- oder Kippdiode für andere Strahlung durch an sich bekannte Mittel stark
reduziert ist. Halbleiterbauelemente, welche zur Erzeugung
der Strahlung bei einer Anordnung gemäß der Erfindung verwendet werden können, sind vor
allem Lumineszenzdioden und Laserdioden, an deren pn-übergang die erforderliche Strahlung erzeugt
wird. Solche Emissionsdioden geben bekanntlich bei Polung in Flußrichtung Lichtquanten ab, die bei
entsprechender Abstimmung der Intensität dieser Strahlung auf die Empfindlichkeit der pnpn-Kippdiode
diese schalten. Der Vorteil solcher Emissionsdioden ist vor allem darin zu suchen, daß sie praktisch
trägheitslos arbeiten. Infolgedessen ist die Zahl der je Zeiteinheit emittierten Photonen dem durch
die Diode fließenden Strom mit großer Genauigkeit proportional, so daß es z. B. möglich ist, die pnpn-Schaltdiode
im Rhythmus einer Frequenz zu schalten, die in der Größenordnung einiger Megahertz liegt.
In der F i g. 1 ist die Skizze eines Beispiels einer Anordnung gemäß der Erfindung im Längsschnitt
dargestellt. Das aus Grundplatte 1 und einem glockenförmigen Deckel 7 bestehende Gehäuse ist an vier
Stellen durch Leitungen unterbrochen. Wenn das Gehäuse, wie im Beispielsfalle, aus Metall besteht, so
sind mindestens drei dieser Durchführungen gegen das Gehäuse isoliert hindurchgeführt. Im Beispielsfalle
sind durch die Grundplatte 1 mittels zweier Durchführungen 2 und 3 zwei Zuleitungen 4 und 5
isoliert hindurchgeführt. Zwischen die oberen Enden der Zuleitungen 4 und 5 ist eine pnpn-Schalt- oder
Kippdiode 6 gelegt. Durch die glockenförmige Haube 7 des Gehäuses sind mittels zweier weiterer
Durchführungen 8 und 9 zwei weitere Zuleitungen 10 und 11 isoliert hindurchgeführt. Zwischen die
unteren Enden dieser Zuleitungen 10 und 11 ist die Emissionsdiode 12 gelegt. Ihr pn-übergang ist zweckmäßig
so orientiert, daß die Stelle, an der diese an die Oberfläche gelangt und von der die Strahlung
ausgeht, der pnpn-Schaltdiode zugekehrt ist. Der Abstand zwischen Kippdiode 6 und Emissionsdiode 12
ist bestimmt durch die zwischen den beiden Elementen zulässige Spannungsdifferenz. In der Praxis genügt
ein Abstand von etwa 1 cm; gegebenenfalls können die Elemente 6 und 12 in einem einzigen
Halbleiterkörper vereinigt sein, wie dies an Hand der Fig. 2 näher dargelegt ist. Um bei diesem Abstand
eine wirksame optische Kopplung zwischen den beiden Halbleiterbauelementen zu erzielen, wird gemaß
einer Weiterentwicklung der Erfindung vorgeschlagen, den durch die glockenförmige Haube 7 und
die Grundplatte 1 des Gehäuses gebildeten Raum 13 wenigstens näherungsweise die Form eines EUipsoides
zu geben und die Emissionsdiode in dem einen Brennpunkt, die Kippdiode in dem anderen Brennpunkt
des EUipsoides anzuordnen. Ferner empfiehlt es sich, wenn die Grundplatte 1 und die Haube 7
eine die Strahlung 14 der Emissionsdiode 12 gut reflektierende Innenfläche besitzen. Nach dem Zusammenbau
der Kippdiode 6 mit der Bodenplatte 1 sowie der Emissionsdiode 12 mit der Haube 7 werden
die Haube 7 und die Grundplatte 1 am Rand 15 in bekannter Weise, z.B. durch Schweißen, Löten,
Kaltschweißen oder Thermokompression, miteinander verbunden.
Die Strahlung der Emissionsdiode 12 muß natürlieh
in der Lage sein, im Halbleitermaterial derpnpn-Kippdiode
6 freie Ladungsträger zu erzeugen. Hierbei ist es besonders günstig, wenn die Bandbreiten
des Halbleiters, aus dem die Kippdiode 6 besteht, und des die Emissionsdiode 12 bildenden Halbleiters
in entsprechender Weise aufeinander abgestimmt sind. Infolgedessen empfiehlt es sich, wenn die
Energie der von der Emissionsdiode ausgesendeten Strahlung größer als der der Breite des verbotenen
Bandes ihres Halbleitermaterials entsprechende Energiebetrag ist. Deshalb ist es wiederum vorteilhaft,
wenn die Breite des verbotenen Bandes des die Emissionsdiode aufbauenden Halbleiters gleich bzw.
größer als die des die pnpn-Schaltdiode aufbauenden Halbleiters gewählt ist. Im allgemeinen wird man
mit Sicherheit die gewünschte Wirkung erzielen können, wenn das Halbleitermaterial der Emissionsdiode
dem der pnpn-Schaltdiode entspricht. So können z. B. sowohl Emissionsdiode als auch pnpn-Kippdiode
aus Galliumarsenid bestehen. Da die Bandbreite von Galliumarsenid größer als die von
Germanium und Silizium ist, folgt, daß die Frequenz des ausgestrahlten Lichtes auf jeden Fall in der Lage
ist, auch in Germanium- bzw. Silizium-pnpn-Dioden den Durchbruch zu zünden.
Eine andere geeignete Ausgestaltung sieht für die Emissionsdiode die Verwendung von Galliumphosphid,
z. B. eines Mischkristalls aus Galliumphosphid und Galliumarsenid — beispielsweise von
der Zusammensetzung GaAsP — als Halbleitermaterial vor. Die pnpn-Diode kann in diesem Fall ebenfalls aus Galliumphosphid oder aus Silizium bzw.
Germanium bestehen. Im allgemeinen ist es nicht schwierig, auf Grund der bekannten Eigenschaften
von Halbleitermaterialien geeignete Kombinationen anzugeben. Es empfiehlt sich ferner, wenn die strahlende
Diode als Laserdiode ausgebildet ist, da dann eine besonders gute optische Kopplung erreicht
wird.
Ebenfalls im Interesse einer guten optischen Kopplung
kann die Maßnahme dienen, strahlende Diode und pnpn-Diode in einem einzigen Halbleiterkörper
zu vereinigen. Eine diesbezügliche Ausführungsform ist in F i g. 2 dargestellt. Im Interesse einer möglichst
weitgehenden Entkopplung der in einem einzigen Halbleiterkörper vereinigten Halbleiterbauelemente
muß man durch Anwendung sogenannter »isolierender« pn-Übergänge dafür sorgen, daß kein Stromfluß
von dem die pnpn-Diode bildenden Teil des Halbleiterkörpers zu dem die Emissionsdiode bildenden
Teil des Halbleiterkörpers entstehen kann. Durch Anwendung sogenannter Hetero-pn-Übergänge kann
auch in diesem Falle eine besonders günstige Absorption der von der strahlenden Diode ausgesandten
Strahlung in dem die pnpn-Diode betreffenden Teil erreicht werden.
In F i g. 2 ist eine entsprechende, rotationssymmetrisch ausgebildete Vorrichtung dargestellt, die
man sich innerhalb eines Gehäuses montiert zu denken hat. Im Zentrum der Anordnung befindet
sich der die Schaltdiode betreffende Teil, der aus den Zonen nlS, plS, «25, p2S und den die beiden
äußeren Zonen ηIS und p2S sperrfrei kontaktierenden
Elektroden 20 und 19 besteht. Dieser ist von
1 190 5üb
einem ringförmigen, die Emissionsdiode, insbesondere Laserdiode, betreffenden Teil, bestehend aus
den Zonen nE und pE und den diese beiden Zonen ringförmig kontaktierenden Elektroden 17 und 18,
koaxial umschlossen.
Zwischen dem die Schaltdiode und dem die Emissionsdiode betreffenden Teil der Anordnung
sind sogenannte isolierende, ringförmige pn-Übergänge vorgesehen, die durch eine ringförmige, zwischen
den beiden p-leitenden Zonen pE und ρ 2 S angeordnete,
diese beiden Zonen vollständig voneinander trennende η-leitende Zone 16 gebildet werden.
Die Anordnung des bei Belastung in Sperrichtung vorgespannten pn-Übergangs der Schaltdiode (zwischen
den Zonen ρ IS und η 2 S) ist so getroffen, daß
die Strahlung (21) vom pn-übergang der Emissionsdiode (zwischen den Zonen nE und pE) auf möglichst
kurzem Weg ungeschwächt an diesen pn-übergang gelangen kann. Diesem Zweck dient auch die
besonders aus der F i g. 2 ersichtliche Ausgestaltung des Halbleiterkörpers, insbesondere die zwischen den
pn-Übergängen der Schaltdiode einerseits und der Emissionsdiode andererseits vorgesehene rillenförmige
Ausnehmung (22).
Es ist der heutigen Halbleiter-Präparationstechnik ohne weiteres möglich, auch im Falle der in F i g. 2
dargestellten Anordnung zu erreichen, daß die Schaltdiode einerseits, die Emissionsdiode andererseits
aus unterschiedlichem Halbleitermaterial besteht.
Claims (7)
1. Optisch gesteuerte, mindestens vier Zonen von abwechselnd unterschiedlichem Leitungstyp
aufweisende Schalt- oder Kippdiodenanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper
der Schaltdiode zusammen mit einem bei Erregung mittels eines elektrischen Stromes
Strahlung emittierenden Halbleiterbauelement in einem abgeschlossenen, insbesondere abgedunkelten
Gehäuse derart angeordnet ist, daß bei Erregung des Strahlung emittierenden Halbleiterbauelementes
der Schaltvorgang in der Schaltoder Kippdiode auf optischem Wege ausgelöst wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die beiden Halbleiterbauelemente
umschließende Schutzgehäuse strahlungsundurchlässig ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlung emittierendes
Halbleiterbauelement eine Emissionsdiode, insbesondere eine Laserdiode oder Lumineszenzdiode,
verwendet ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die
Emissionsdiode und die pnpn-Schaltdiode unmittelbar umgebende Gehäuseraum mindestens
angenähert die Form eines Ellipsoides — vorzugsweise mit reflektierenden Wänden — besitzt,
so daß die von der an dem einen Brennpunkt des Ellipsoides angeordneten Emissionsdiode ausgehenden
Strahlen auf die am anderen Brennpunkt des Ellipsoides sich befindende pnpn-Schaltdiode
konzentriert werden.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Emissionsdiode
und die pnpn-Schaltdiode aus unterschiedlichem Halbleitermaterial bestehen, insbesondere
derart, daß die Bandbreite des die Schaltdiode bildenden Halbleiters kleiner als das der
Emissionsdiode ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial
aus Galliumphosphid und/oder Galliumarsenid, gegebenenfalls auch aus Silizium und/oder Germanium besteht.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Emissionsdiode
und die pnpn-Schaltdiode in einem einzigen Halbleiterkörper — vorzugsweise in konzentrischer
Bauart — miteinander vereinigt sind und durch sogenannte isolierende pn-Übergänge elektrisch
voneinander getrennt sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 538/397 3.65 © Bundesdruckerei Berlin
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES87803A DE1190506B (de) | 1963-10-10 | 1963-10-10 | Optisch gesteuerte, mindestens vier Zonen von abwechselnd unterschiedlichem Leitungstyp aufweisende Schalt- oder Kippdiode |
NL6411616A NL6411616A (de) | 1963-10-10 | 1964-10-06 | |
CH1302664A CH433530A (de) | 1963-10-10 | 1964-10-07 | Anordnung mit einer steuerbaren Schaltdiode mit mindestens vier Zonen von abwechselnd unterschiedlichem Leitungstyp |
FR990759A FR1410815A (fr) | 1963-10-10 | 1964-10-08 | Composant à semi-conducteurs pour circuits à bascule ou de commutation |
SE12188/64A SE313837B (de) | 1963-10-10 | 1964-10-09 | |
GB41216/64A GB1071137A (en) | 1963-10-10 | 1964-10-09 | Improvements in or relating to semiconductor controlled rectifiers |
US402724A US3370174A (en) | 1963-10-10 | 1964-10-09 | Semiconductor latching switch with light-coupled triggering means |
BE654272A BE654272A (de) | 1963-10-10 | 1964-10-12 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES87803A DE1190506B (de) | 1963-10-10 | 1963-10-10 | Optisch gesteuerte, mindestens vier Zonen von abwechselnd unterschiedlichem Leitungstyp aufweisende Schalt- oder Kippdiode |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1190506B true DE1190506B (de) | 1965-04-08 |
Family
ID=7514044
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES87803A Pending DE1190506B (de) | 1963-10-10 | 1963-10-10 | Optisch gesteuerte, mindestens vier Zonen von abwechselnd unterschiedlichem Leitungstyp aufweisende Schalt- oder Kippdiode |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3370174A (de) |
BE (1) | BE654272A (de) |
CH (1) | CH433530A (de) |
DE (1) | DE1190506B (de) |
GB (1) | GB1071137A (de) |
NL (1) | NL6411616A (de) |
SE (1) | SE313837B (de) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DK114912B (da) * | 1964-07-15 | 1969-08-18 | R Relsted | Vælgerkobling med lysimpulsstyring til anvendelse i automatiske koblingsanlæg samt vælger og koblingsanlæg opbygget med den nævnte vælgerkobling. |
FR1518717A (fr) * | 1966-12-21 | 1968-03-29 | Radiotechnique Coprim Rtc | Perfectionnements aux diodes électroluminescentes |
US3459943A (en) * | 1967-02-06 | 1969-08-05 | Gen Electric | Silicon controlled rectifier gating circuits with a high frequency triggering voltage and photocells |
US3628039A (en) * | 1969-12-29 | 1971-12-14 | Dana Lab Inc | Electromagnetic radiation wave signal transmission apparatus |
US3697762A (en) * | 1970-12-14 | 1972-10-10 | Philips Corp | Photo electric switching device |
US3693060A (en) * | 1971-04-13 | 1972-09-19 | Philips Corp | Solid-state relay using light-emitting diodes |
GB1432697A (en) * | 1973-05-04 | 1976-04-22 | Standard Telephones Cables Ltd | Optically coupled semiconductive switching devices |
US3851173A (en) * | 1973-06-25 | 1974-11-26 | Texas Instruments Inc | Thermal energy receiver |
FR2272377B1 (de) * | 1974-05-24 | 1977-06-24 | Texas Instruments France | |
GB1517537A (en) * | 1975-07-16 | 1978-07-12 | Post Office | Lasers and photo-detectors |
US4040078A (en) * | 1976-05-11 | 1977-08-02 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Opto-isolators and method of manufacture |
US4143385A (en) * | 1976-09-30 | 1979-03-06 | Hitachi, Ltd. | Photocoupler |
US4596050A (en) * | 1984-04-26 | 1986-06-17 | Rogers Gordon W | Information processing system using optically encoded signals |
US5438210A (en) * | 1993-10-22 | 1995-08-01 | Worley; Eugene R. | Optical isolation connections using integrated circuit techniques |
US5808322A (en) * | 1997-04-01 | 1998-09-15 | Hewlett-Packard Company | Faster switching GaAs FET switches by illumination with high intensity light |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3096442A (en) * | 1959-01-02 | 1963-07-02 | Texas Instruments Inc | Light sensitive solid state relay device |
NL243305A (de) * | 1959-09-12 | |||
US3192387A (en) * | 1961-03-22 | 1965-06-29 | Robert M Goodman | Electro-optical device for producing a modulated voltage |
-
1963
- 1963-10-10 DE DES87803A patent/DE1190506B/de active Pending
-
1964
- 1964-10-06 NL NL6411616A patent/NL6411616A/xx unknown
- 1964-10-07 CH CH1302664A patent/CH433530A/de unknown
- 1964-10-09 SE SE12188/64A patent/SE313837B/xx unknown
- 1964-10-09 US US402724A patent/US3370174A/en not_active Expired - Lifetime
- 1964-10-09 GB GB41216/64A patent/GB1071137A/en not_active Expired
- 1964-10-12 BE BE654272A patent/BE654272A/xx unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US3370174A (en) | 1968-02-20 |
NL6411616A (de) | 1965-04-12 |
SE313837B (de) | 1969-08-25 |
GB1071137A (en) | 1967-06-07 |
BE654272A (de) | 1965-04-12 |
CH433530A (de) | 1967-04-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1190506B (de) | Optisch gesteuerte, mindestens vier Zonen von abwechselnd unterschiedlichem Leitungstyp aufweisende Schalt- oder Kippdiode | |
DE2364301A1 (de) | Mit einer spule geschaltete leuchtdiode | |
DE1513868B2 (de) | Einrichtung zur gleichzeitigen Zündung mehrerer in Reihe geschalteter Thyristoren | |
DE1464711C3 (de) | Diodenlaser | |
DE1817955A1 (de) | Laseranordnung aus zwei halbleiterlasern | |
DE2756703A1 (de) | Radarantennsystem, insbesondere fuer zeilenradar-anwendung | |
DE3119435A1 (de) | Schaltgeraet zur aenderung der polaritaet oder der magnetischen feldstaerke von ferromagnetischen koerpern, z.b. von permanentmagneten | |
DE1175792B (de) | Modulationsvorrichtung fuer einen optischen Sender oder Verstaerker mit einem selektiv fluoreszenten Medium | |
DE1200946B (de) | Optischer Sender oder Verstaerker | |
AT253567B (de) | Anordnung zum Koppeln zweier elektrischer Stromkreise | |
DE2062085C3 (de) | Elektronenstrahl-Abtastlaser | |
DE1217000B (de) | Photodiode | |
DE1269258B (de) | Halbleitereinrichtung zum Erzeugen kohaerenter Strahlung | |
DE1225700B (de) | Impulserzeugende Halbleitervorrichtung | |
DE1167445B (de) | Anregungslichtquelle mit optischem Sender oder Verstaerker (LASER) fuer kohaerentes Licht | |
DE1926459B2 (de) | Stosspannungsfeste halbleiterdiode | |
DE1180412B (de) | Informationsspeicheranordnung mit Halbleiter-elementen | |
DE2409784C3 (de) | Schwingungserzeuger aus einem optoelektronischen Paar | |
DE3431817A1 (de) | Lichtzuendbarer thyristor | |
DE2542833C3 (de) | Optischer Sender oder Verstärker (Laser) | |
DE1589538C3 (de) | Thyristor | |
DE1935698A1 (de) | Verfahren und Halbleitereinrichtung zum Erzeugen kohaerenter Infrarotstrahlung | |
DE1589318C (de) | Lichtemittierende Halbleitereinrichtung | |
EP0001756A1 (de) | Schaltungsanordnung zum Herabsetzen der Freiwerdezeit eines Thyristors | |
DE966599C (de) | Zusatzblitzgeraet fuer elektrisches Blitzlichtgeraet mit Gasentladungsroehre |