DE1464880B2 - Elektronische Schaltanordnung unter Verwendung von sperrschichtfreien Halbleiter-Schaltelementen - Google Patents
Elektronische Schaltanordnung unter Verwendung von sperrschichtfreien Halbleiter-SchaltelementenInfo
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Description
Die Hauptpatentanmeldung bezieht sich auf eine elektronische Schaltanordnung, die unter Verwendung
von sperrschichtfreien Halbleiter-Schaltelementen aufgebaut ist, welche beim Überschreiten eines
Schwellenwertes einer angelegten Spannung vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand schalten,
und schützt das Merkmal, daß mindestens zwei solcher Halbleiter-Schaltelemente in einem einzigen
Halbleiterkörper vereinigt sind.
Es sind bereits sperrschichtfreie Halbleiter-Schaltelemente bekannt, die beim Überschreiten eines
Schwellenwerts der angelegten Spannung vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand schalten.
Diese bestehen beispielsweise aus den Systemen Arsen und Tellur sowie Jod oder Brom oder Selen. An
diese Halbleiter-Schaltelemente sind zwei Elektroden angelegt.
Im Gegensatz zu Mehrschichtdioden mit ähnlicher Schaltfunktion hat ein sperrschichtfreies Halbleiter-Schaltelement
die Eigenschaft, daß nicht sein gesamter Körper vom hochohmigen in den niederohmigen
Zustand und wieder zurückschaltet, sondern lediglich ein bei jedem Einschaltvorgang neu entstehender
Pfad, der sich zwar mit zunehmender Stromstärke verbreitert, aber immer noch einen relativ kleinen
Querschnitt hat. Das außerhalb dieses Strompfades liegende Material bleibt daher hochohmig und dient
als Isolationswiderstand gegenüber den benachbarten Festkörperschaltern.
Im allgemeinen läßt es sich nicht vorhersagen, an welcher Stelle sich jeweils der Strompfad bildet. Sicher
ist nur, daß dieser Strompfad den kürzesten Weg zwischen den beiden Elektroden des zugehörigen Halbleiterkörpers
nimmt. Daher genügt es normalerweise, wenn die Elektroden so angeordnet sind, daß sich die
möglichen Strompfade zwischen zwei Elektroden nicht mit den möglichen Strompfaden zwischen benachbarten
Elektroden treffen können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Hauptpatentanmeldung wird vorgeschlagen, daß die Elektroden
streifenförmig ausgebildet und auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Halbleiterkörpers jeweils in parallelen Scharen derart angeordnet
sind, daß die beiden Scharen miteinander einen Winkel bilden.
Auf diese Weise ergibt sich eine elektronische Schaltanordnung in der Form eines Gitters, bei dem
jedes Halbleiter-Schaltelement durch die Kombination einer Streifenelektrode der einen Seite mit einer
Streifenelektrode der anderen Seite definiert ist. Eine solche Anordnung ist beispielsweise als Schaltungsmatrix geeignet, die durch Anlegen einer Spannung
an ein bestimmtes Elektrodenpaar einen genau definierten Schaltweg öffnet, besonders günstig ist die
Anordnung für zu speichernde elektrische Schaltverbindungen.
Eine solche Schaltanordnung läßt sich beispielsweise
sehr einfach dadurch herstellen, daß das Halbleitermaterial und die Elektroden einfach aufgedampft
werden. Auch das Flammenspritzen, die elektrolytische Abscheidung und die Kathodenzersteubung
kommen hierfür in Betracht. Eine besonders günstige Möglichkeit der Herstellung besteht darin,' daß der
Körper durch Erstarrenlassen einer Legierungsschmelze erzeugt und die Elektroden währenddessen
mit der Schmelze in Berührung gehalten werden.
Besonders interessant ist in diesem Zusammenhang die Anwendung von Halbleiterkörpern, die überwiegend
aus Tellur mit Zusätzen aus Elementen der Gruppen IV und V des Periodischen Systems bestehen.
Es handelt sich um sperrschichtfreie, häufig polykristalline, absolut symmetrische Halbleiter-Schaltelemente,
die hochbelastbar und sehr leicht herstellbar sind. Außerdem kann man ihren Schwellenwert
durch Wahl des Mischungsverhältnisses oder durch die Dicke des Körpers nach Belieben einstellen.
Als Beispiel sei ein Material genannt, das aus
ίο 67,5% Tellur, 25% Arsen und 7,5% Germanium
besteht. Die Herstellung kann durch Aufdampfen auf eine Metallplatte, durch Sintern, durch Erstarrenlassen
einer Legierungsschmelze od. dgl. erfolgen.
Die Halbleiterkörper dieser Zusammensetzung schalten beim Anlegen einer genügend großen Steuerspannung in den niederohmigen Zustand und etwa beim Nulldurchgang des Stromes in den hochohmigen Zustand zurück. Im Gegensatz dazu stehen Halbleiterkörper, die beim Abklingen des Stromes nicht in den hochohmigen Zustand zurückkehren, sondern erst beim Überschreiten eines Schwellenwerts des hindurchfließenden Stromes. Solche Speicherelemente können beispielsweise überwiegend aus Tellur und einem Element der Gruppe IV des Periodischen Systems erzeugt werden. Brauchbar ist z. B. eine Zusammensetzung von 90% Tellur und 10% Germanium.
Die Halbleiterkörper dieser Zusammensetzung schalten beim Anlegen einer genügend großen Steuerspannung in den niederohmigen Zustand und etwa beim Nulldurchgang des Stromes in den hochohmigen Zustand zurück. Im Gegensatz dazu stehen Halbleiterkörper, die beim Abklingen des Stromes nicht in den hochohmigen Zustand zurückkehren, sondern erst beim Überschreiten eines Schwellenwerts des hindurchfließenden Stromes. Solche Speicherelemente können beispielsweise überwiegend aus Tellur und einem Element der Gruppe IV des Periodischen Systems erzeugt werden. Brauchbar ist z. B. eine Zusammensetzung von 90% Tellur und 10% Germanium.
Die Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Schaltanordnung und
F i g. 2 eine Draufsicht auf F i g. 1 mit abgenommener Isolierschicht.
Auf einem Isolierkörper 1 sind mehrere parallele Elektrodenstreifen 2 angeordnet. Darüber ist eine
Schicht 3 aus sperrschichtfreiem Halbleiter-Schaltmaterial angeordnet. Es folgen mehrere parallele
Elektrodenstreifen 4 in einem Isoliermaterial 5. Die Schar der Streifen 2 steht senkrecht zu der Schar der
Streifen 4. Nimmt man an, daß an die beiden durch einen Pfeil in F i g. 2 gekennzeichneten Leiter eine
Spannung über dem Schwellenwert der Schicht 3 gelegt wird, so ergibt sich zwischen den beiden Elektroden
ein Bereich 6, in dem ein leitender Strompfad entstehen kann. Die einzelnen Bereiche 6 sind durch
immer hochohmig bleibendes Material voneinander getrennt.
Claims (5)
1. Elektronische Schaltanordnung, die unter Verwendung von sperrschichtfreien Halbleiter-Schaltelementen
aufgebaut ist, welche beim Überschreiten eines Schwellenwerts einer angelegten Spannung vom hochohmigen in den niederohmigen
Zustand schalten, wobei mindestens zwei Halbleiter-Schaltelemente in einem einzigen Halbleiterkörper
vereinigt sind, nach Patentanmeldung P 1 263 079.4-31, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektroden (2, 4) streifenförmig ausgebildet und auf zwei einander gegenüberliegenden
Seiten des Halbleiterkörpers (3) jeweils in parallelen Scharen derart angeordnet sind, daß
die beiden Scharen miteinander einen Winkel bilden.
2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper
(3) überwiegend aus Tellur mit Zusätzen aus
Elementen der Gruppen IV und V des Periodischen Systems besteht.
3. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (3)
überwiegend aus Tellur und einem Element der Gruppe IV des Periodischen Systems besteht.
4. Verfahren zur Herstellung der Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper und die Elektroden aufgedampft werden.
5. Verfahren zur Herstellung der Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper durch Erstarrenlassen einer Legierungsschmelze erzeugt
und die Elektroden währenddessen mit der Schmelze in Berührung gehalten werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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