DE3140754A1 - Electronic component consisting of an electron gun and a semiconductor diode - Google Patents

Abstract

An electronic component consisting of an electron gun (1) and a semiconductor diode (6) which are mounted in a vacuum tube has a current gain of 2000 and achieves an efficiency of 92 to 97% depending on switching frequency. The semiconductor diode (6) consists of a 1.2 mu m thick, heavily doped p-type layer (12), a 45 mu m thick, lightly doped p-type layer (13) separated from a 70 mu m thick, lightly doped n-type layer (15) by the p-n junction (14), and a 5 mu m thick, heavily doped n-type layer (16). <IMAGE>

Description

Elektronisches Bauelement bestehend aus einer Electronic component consisting of a

Elektronenkanone und einer Halbleiterdiode Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Bauelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Electron gun and a semiconductor diode The invention relates to an electronic component according to the preamble of claim 1.

Ein solches Bauelement ist bekannt aus Solid State Technology (Juli 1974), S. 31-35. Dort wird ein elektronisches Bauelement beschrieben, mit einer planaren Triodenanordnung als Elektronenkanone. Die Elektronen werden erzeugt von einer Glühkathode und beschleunigt bis zu Energien von 12 bis 15 keV. Der Elektronenstrahl zielt auf eine in Sperrichtung gepolte Diode, welche entweder eine pn-Schichtendiode oder eine Schottky-Diode ist. Dieser Strahl erzeugt dann in der Diode Elektron-Loch-Paare. Ueber die Diode ist eine Spannung von 400 Volt über einen Lastwiderstand von 100au angelegt. Der Strom im Lastkreis ist direkt proportional zur in der Diode freigemachten Ladung. In einer anderen Anordnung wird der Strahl zwischen zwei Platten elektrisch abgelenkt und kann somit hochfrequent moduliert werden. Es werden dann zwei Dioden statt einer verwendet.Such a component is known from Solid State Technology (July 1974), pp. 31-35. There an electronic component is described with a planar triode arrangement as an electron gun. The electrons are created by a hot cathode and accelerates up to energies of 12 to 15 keV. The electron beam aims at a diode with reverse polarity, which is either a pn-layer diode or a Schottky diode. This beam then creates electron-hole pairs in the diode. Across the diode is a voltage of 400 volts across a load resistance of 100au created. The current in the load circuit is directly proportional to that freed in the diode Charge. In another arrangement the beam becomes electrical between two plates deflected and can therefore be modulated at high frequencies. There will then be two diodes used instead of one.

Eine solche Vorrichtung kann Spannungen bis auf + 100 Volt bei einem Lastwiderstand von 50 ~ verstärken. Die Bandbreite geht von Gleichspannung bis 300 MHz. Die Vorrichtung ist luftgekühlt; andere Typen für grössere Leistungen sind mit flüssiger oder mit Pressluft-Kühlung ausgestattet.Such a device can handle voltages up to + 100 volts at one Reinforce load resistance of 50 ~. The range goes from DC to 300 MHz. The device is air-cooled; other types are for greater power equipped with liquid or compressed air cooling.

Die hier verwendete Diode besteht aus einer dünnen hochdotierten p-Schicht (0.3 #m), welche in eine schwachdotierte n-Schicht von 50 pm Dicke hineindiffundiert ist. Auf der anderen Seite dieser n-Schicht befindet sich eine dicke, hochdotierte n-Schicht. Die hochdotierte p-Schicht erstreckt sich nur unweit über das bestrahlte Gebiet hinaus. Ausserhalb dieses Gebietes ist auf der Dioden-Anordnung eine SiO 2-Schicht aufgebracht. Darüber liegt dann eine Aluminium Schicht, welche auch das bestrahlte Gebiet überdeckt.The diode used here consists of a thin, highly doped p-layer (0.3 #m), which diffuses into a weakly doped n-layer with a thickness of 50 μm is. On the other side of this n-layer is a thick, highly doped one n-layer. The highly doped p-layer only extends not far over the irradiated Area beyond. Outside this area there is an SiO on the diode arrangement 2-layer applied. Then there is an aluminum layer on top, which also does that irradiated area covered.

Die Dicke dieser Schicht ist im bestrahlten Gebiet dünner, und ausserhalb dicker, um dort eine abschirmende Wirkung zu erzielen.The thickness of this layer is thinner in the irradiated area, and outside thicker in order to achieve a shielding effect there.

Es werden aber Sekundärelektronen und Röntgenstrahlen erzeugt, welche in unmittelbarer Nähe des bestrahlten Gebietes Elektron-Loch-Paare in der SiO2-Schicht erzeugen. Die Elektronen wandern hinaus, die Löcher bilden bei Zimmertemperatur eine positive Ladung, welche die Sperrspannung von 300 bis 400 Volt bis auf ungefähr 120 Volt reduziert.But secondary electrons and X-rays are generated, which in the immediate vicinity of the irradiated area, electron-hole pairs in the SiO2 layer produce. The electrons migrate out, the holes form at room temperature a positive charge that increases the reverse voltage from 300 to 400 volts down to approximately 120 volts reduced.

Dies findet schon nach einigen Betriebsstunden statt. Um diese Probleme zu beheben, wird auf die SiO2-Schicht zunächst eine Glasschicht aufgebracht. Eine weitere Verbesserung besteht darin, dass eine zusätzliche, kegelförmige Metallabschirmung auf die Aluminiumschicht um das bestrahlte Gebiet aufgebracht wird. Zusätzlich wird die hochdotierte p-Schicht an den Rändern dicker gefertigt.This takes place after a few hours of operation. To these problems To remedy this, a layer of glass is first applied to the SiO2 layer. One Another improvement is that there is an additional, conical metal shield is applied to the aluminum layer around the irradiated area. Additionally will the highly doped p-layer made thicker at the edges.

Ein wesentlicher Nachteil der obigen Bauelemente ist, dass die Betriebsweise bei hohen Leistungen zu übermässigen Verlusten in der Halbleiterdiode führt, da der Laststrom bei anliegender Restspannung geführt werden muss, um unerwünschte Speicherladungen in der Diode zu verhindern. Ein anderer Nachteil ist, dass der Rand der Diode speziell ausgebildet werden muss, um eine ausreichende Sperrfähigkeit zu erreichen.A major disadvantage of the above components is that the mode of operation leads to excessive losses in the semiconductor diode at high powers, since the load current must be carried with residual voltage applied in order to avoid undesired To prevent storage charges in the diode. Another disadvantage is that the Edge of the diode must be specially designed to have sufficient blocking capability to reach.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein aus einer Elektronenkanone und einer Halbleiterdiode bestehendes elektronisches Bauelement aufzubauen, das zum Schalten elektrischer Leistungen von 10 kW oder mehr bei Frequenzen bis zu 100 kHz geeignet ist.The invention is based on the object of an electron gun and to build an electronic component consisting of a semiconductor diode, the for switching electrical outputs of 10 kW or more at frequencies up to 100 kHz is suitable.

Diese Aufgabe wird bei einem Bauelement der eingangs genannten Art erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is performed with a component of the type mentioned at the beginning solved according to the invention by the features of claim 1.

Die wichtigsten Vorteile der Erfindung sind, dass im eingeschalteten Zustand fast keine Durchlassspannungen auftreten, und daher sehr hohe Ströme geführt werden können. Aufgrund der hier vorgeschlagenen Dimensionierung können die Schaltverluste sehr klein gehalten werden, so dass das Bauelement bis zu Frequenzen im 100 kHz Bereich betrieben werden kann.The main advantages of the invention are that im switched on State almost no forward voltages occur, and therefore very high currents are carried can be. Due to the dimensioning proposed here, the switching losses can be kept very small, so that the component can operate at frequencies in the 100 kHz Area can be operated.

Nachfolgend wird anhand von Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt: Fig 1 einen schematischen Aufbau des erfindungsgemässen Bauelementes Fig. 2 das Dotierungsprofil der Halbleiterdiode Fig. 3 den Aufbau der Halbleiterdiode Fig. 4 eine praktische Ausführungsform des erfindungsgemässen Bauelementes.An exemplary embodiment of the Invention explained in more detail. It shows: FIG. 1 a schematic structure of the inventive Component Fig. 2 the doping profile of the semiconductor diode Fig. 3 the structure of the Semiconductor diode FIG. 4 shows a practical embodiment of the component according to the invention.

In Fig. 1 wird der schematische Aufbau des Bauelementes gezeigt. Es besteht aus einer Elektronenkanone 1, welche eine Kathode 2, ein Gitter 3 und eine Anode 4 umfasst, sowie eine Halbleiterdiode 6. Diese wird auf ihrer anodenseitigen Oberfläche mit dem Elektronenstrahl e bestrahlt.In Fig. 1 the schematic structure of the component is shown. It consists of an electron gun 1, which has a cathode 2, a grid 3 and a Anode 4 includes, as well as a semiconductor diode 6. This is on its anode-side Surface irradiated with the electron beam e.

In der Figur 2 wird das Dotierungsprofil der Halbleiterdiode 10 im bestrahlten Gebiet gezeigt. Dabei bezeichnet die Abszisse 10 den Abstand von der anodenseitigen Oberfläche der Halbleiterdiode 6 ausserhalb des bestrahlten Gebietes in um, und die Ordinate 11 die Differenz zwischen Majorität und Minoritätsladungsträgern iNA#'NDi pro cm3. Eine hochdotierte p-Schicht 12 und eine schwachdotierte p-Schicht 13 sind durch den pn-Uebergang 14 von der schwachdotierten n-Schicht 15 und der hochdotierten n-Schicht 16 getrennt.In FIG. 2, the doping profile of the semiconductor diode 10 is shown in irradiated area shown. The abscissa 10 denotes the distance from the the anode-side surface of the semiconductor diode 6 outside the irradiated area in µm, and the ordinate 11 is the difference between the majority and minority charge carriers iNA # 'NDi per cm3. A heavily doped p-layer 12 and a lightly doped p-layer 13 are through the pn junction 14 from the lightly doped n-layer 15 and the highly doped n-layer 16 separated.

Die hochdotierte n-Schicht 16 besitzt in ihrem Maximum mindestens 1019 Donatoren/cm3, und eine Dicke von 2 bis 10 pm.The highly doped n-layer 16 has at least its maximum 1019 donors / cm3, and a thickness of 2 to 10 µm.

Dotierung und Dicke der schwachdotierten n-Schicht 15 sind derart, dass die Sperrspannung der Halbleiterdiode 6 mehr als 500 V beträgt, speziell 0,5 bis 1,5 kV. Beispielsweise kann hierfür die Dotierung (1.0 r 0.5) 1015cm 3,und die Dicke 20 bis 100 pm betragen.Doping and thickness of the lightly doped n-layer 15 are such that that the reverse voltage of the semiconductor diode 6 is more than 500 V, especially 0.5 up to 1.5 kV. For example, the doping (1.0 r 0.5) 1015 cm 3, and the Thickness can be 20 to 100 µm.

In der Figur 3 wird der Aufbau der Halbleiterdiode 6 gezeigt.The structure of the semiconductor diode 6 is shown in FIG.

Sie weist eine Vertiefung auf, in welcher die anodenseitige Oberfläche durch die Elektronen e bestrahlt wird. Des weiteren weist sie im bestrahlten Gebiet eine höher dotierte p-Schicht 12, eine niedriger dotierte p-Schicht 13, einen pn-Uebergang 14, eine niedriger dotierte n-Schicht 15, und eine höher dotierte n-Schicht 16 auf. Die Kontaktmetallisierungen 17a, 17b sind 1.0 pm dick. Bei der Metallisierung 17a beträgt die Dicke im bestrahlten Gebiet 0.1 - 0.3 um.It has a recess in which the anode-side surface through which electrons e is irradiated. It also points in the irradiated area a more highly doped p-layer 12, a less doped p-layer 13, a pn junction 14, a lower doped n-layer 15, and a more highly doped n-layer 16. The contact metallizations 17a, 17b are 1.0 μm thick. In the case of the metallization 17a the thickness in the irradiated area is 0.1-0.3 µm.

In Figur 4 wird eine praktische Ausführungsform des Bauelementes gezeigt. Sie besteht aus der Elektronenkanone, die die Kathode 2, das Gitter 3, und die Anode 4 umfasst, sowie aus der Halbleiterdiode 6. Anschlussbolzen 18 sind in einem Glasisolator 19 eingefasst. Die Anode 4 wird über das Rohr 20 mit Wasser gekühlt.A practical embodiment of the component is shown in FIG. It consists of the electron gun, the cathode 2, the grid 3, and the anode 4 includes, as well as from the semiconductor diode 6. Terminal bolts 18 are in a glass insulator 19 bordered. The anode 4 is cooled with water via the tube 20.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Bauelementes ist wie folgt: Die Elektronenkanone 1 ist an eine Hochspannungsquelle 5 angeschlossen. Damit werden in der Elektronenkanone 1 mit triodenartigem Aufbau schnelle Elektronen e mit einer Energie von 10 keV bis 20 keV erzeugt (Fig. 1). Die Intensität wird von einem Gitter 3 gesteuert. Die Anodenseite der Halbleiterdiode 6 wird von den Elektronen bestrahlt, welche pro Elektron einige Tausend Elektron-Loch-Paare erzeugen. Die Halbleiterdiode 6 ist in Sperrichtung an die Spannungsquelle 8 über den Lastkreis 7 und den Lastwiderstand 9 angeschlossen. Durch die Dotierung werden in der Diode elektrische Felder hervorgerufen, in denen die Ladungsträger getrennt werden, so dass ein entsprechender Strom durch die Diode 6 und den Lastkreis 7 fliesst.The operation of the component according to the invention is as follows: the Electron gun 1 is connected to a high voltage source 5. So be in the electron gun 1 with a triode-like structure fast electrons e with a Energy of 10 keV to 20 keV generated (Fig. 1). The intensity is from a grid 3 controlled. The anode side of the semiconductor diode 6 is irradiated by the electrons, which generate several thousand electron-hole pairs per electron. The semiconductor diode 6 is in the reverse direction to the voltage source 8 via the load circuit 7 and the load resistor 9 connected. The doping creates electric fields in the diode, in which the charge carriers are separated so that a corresponding current flows through the diode 6 and the load circuit 7 flow.

Die Halbleiterdiode 6 soll die erzeugten freien Ladungsträger mit möglichst hohem Wirkungsgrad trennen. Zu diesem Zweck wird ein inneres Feld von ausreichender Stärke benötigt. Die Ladungstrennung erfolgt in einem Diffusionsfeld, welches durch die dünne hochdotierte p-Schicht 12 erzeugt wird (Fig. 2). Lage und Stärke dieses Feldes ist von momentanen Strom- und Spannungswerten praktisch unabhängig. Das Diffusionsfeld erstreckt sich über einen Bereich zwischen 008 pm und 1.6 ,um unter der Oberfläche und beträgt etwa 1700 Vom 1. In Tiefen über etwa 1.6 pm sind keine inneren Felder von Bedeutung mehr vorhanden, so dass der Strom hier durch Diffusion weiterfliesst. Die Diffusionsstärke ist somit proportional zum Konzentrationsgradienten an freien Ladungsträgern, was bedeutet, dass mit steigendem Strom auch die Menge an gespeicherter Ladung im Bauelement zunimmt. Die Zeitabhängigkeit der Speicherladung Q kann durch die Gleichung Q IG 1 I -T beschrieben werden. IG entspricht darin dem Strom, welcher aus der Generationszone ins Innere des Bauelementes fliesst, während I den Strom im Lastkreis darstellt. t ist die mittlere Lebensdauer der Ladungsträger.The semiconductor diode 6 is intended to share the generated free charge carriers Separate as high an efficiency as possible. For this purpose an inner field of sufficient strength is required. The charge separation takes place in a diffusion field, which is generated by the thin, highly doped p-layer 12 (FIG. 2). Location and The strength of this field is practically independent of instantaneous current and voltage values. The diffusion field extends over a range between 008 μm and 1.6 μm below the surface and is about 1700 dated 1. At depths above about 1.6 pm are no more inner fields of importance exist, so that the current flows through here Diffusion continues to flow. The diffusion strength is therefore proportional to the concentration gradient of free charge carriers, which means that as the current increases, so does the amount of stored charge in the component increases. The time dependency of the storage tank charging Q can be described by the equation Q IG 1 I -T. IG corresponds to that Current that flows from the generation zone into the interior of the component, while I represents the current in the load circuit. t is the mean life of the charge carriers.

Die Schaltgeschwindigkeit, und damit die Verluste, sind stark abhängig vom Arbeitspunkt des Bauelements. Bei starker Uebersteuerung wird der Stromanstieg schneller. Dabei steigt die gespeicherte Ladung während langer Zeit (bis etwa 1 Trägerlebensdauer) praktisch linear an, und ist am Ende des Ansteuerpulses umso grösser, je länger dieser gedauert hat. Diese Ladung fliesst praktisch vollständig ab, bevor der pn-Uebergang 14 frei geworden ist und Spannung aufnehmen kann, so dass nut sehr geringe Ausschaltverluste erzeugt werden. Das Schaltverhalten wird auch durch den Abstand des pn-Uebergangs 14 beeinflusst. Bei geringerer Dicke der schwachdotierten p-Schicht 13 erhöht sich die Einschaltgeschwindigkeit, da das Volumen über der Diffusionsstrecke bis zur Grenze der Raumladungszone schneller mit Ladungsträgern gefüllt ist. Im bestrahlten Gebiet ist deshalb eine 60 ym dicke Vertiefung in der schwachdotierten p-Schicht 13 vorgesehen (Fig. 3). Diese p-Schicht 13 ist hier 45 dick.The switching speed, and thus the losses, are highly dependent from the operating point of the component. If the overdrive is severe, the current will rise more quickly. The stored charge increases for a long time (up to about 1 Carrier lifetime) practically linearly, and is even more so at the end of the control pulse bigger, the longer it lasted. This charge flows almost completely before the pn junction 14 has become free and can take up voltage, so that only very low switch-off losses are generated. The switching behavior is also influenced by the distance between the pn junction 14. If the thickness of the lightly doped p-layer 13 increases the switch-on speed, since the volume faster with charge carriers over the diffusion path to the limit of the space charge zone is filled. In the irradiated area there is therefore a 60 .mu.m thick depression in the lightly doped p-layer 13 is provided (Fig. 3). This p-layer 13 is 45 here thick.

Der Widerstand der schwachdotierten n-Schicht 15 beträgt etwa 10 cm, was, zusammen mit der dicken schwachdotierten p-Schicht 13 (welche grösser oder gleich 10 pm sein sollte), einer Durchbruchspannung von etwa 1 kV entspricht. Bei dieser Spannung reicht die Raumladungszone nur etwa 28 Xum in die schwachdotierten p-Schicht 13 hinein. Die Kontaktmetallisierung 17a sollte möglichst dünn gewählt werden, muss jedoch über eine ausreichende Leitfähigkeit verfügen um den Strom verlustfrei ableiten zu können. Schichtdicken zwischen 0.1 jim und 0.3 pm haben sich als günstig erwiesen.The resistance of the lightly doped n-layer 15 is about 10 cm, what, together with the thick, lightly doped p-layer 13 (which is larger or should be equal to 10 pm), corresponds to a breakdown voltage of about 1 kV. at of this voltage, the space charge zone extends only about 28 µm into the lightly doped zone p-layer 13 into it. The contact metallization 17a should be selected to be as thin as possible must, however, have sufficient conductivity in order to run the electricity without loss to be able to derive. Layer thicknesses between 0.1 μm and 0.3 μm have proven to be favorable proven.

Die Dicke der hochdotierten p-Schicht 12 beträgt etwa 1.2 um, gemessen von der Si-Oberfläche. Diese Dicke ist der Eindringtiefe von Elektronen im Energiebereich von 10 -15 keV angepasst. Die schwachdotierte n-Schicht ist 70 dick, die hochdotierte n-Schicht ist etwa 5 um dick.The thickness of the highly doped p-layer 12 is about 1.2 µm, measured from the Si surface. This thickness is the penetration depth of electrons in the energy range adjusted from 10 -15 keV. The lightly doped n-layer is 70 thick, the heavily doped n-layer is about 5 µm thick.

Die schnellen Elektronen e zur Ansteuerung des Bauelements werden in einer Vakuumröhre beschleunigt, in welcher die Halbleiterdiode 6 als Teil der Anode integriert ist (Fig. 4).The fast electrons e are used to control the component accelerated in a vacuum tube in which the semiconductor diode 6 is part of the Anode is integrated (Fig. 4).

Ein Gitter 3 zwischen Kathode 2 und Anode 4 dient zur Steuerung des Elektronenstromes, der im Pulsbetrieb möglichst schnell ein- und ausgeschaltet werden muss. Die Röhre ist axial aufgebaut und besitzt keine weiteren Einrichtungen zur Strahlfokussierung. Sie ist auf einen Betriebsdruck von etwa 10 5 Torr evakuiert: Infolge der hohen inneren Verstärkung von 2 - 3000 genügt für einen Laststrom von 100 A bereits ein Elektronenstrom von 50 mA.A grid 3 between cathode 2 and anode 4 is used to control the Electron stream that can be switched on and off as quickly as possible in pulse mode got to. The tube is constructed axially and has no further facilities for Beam focusing. It is evacuated to an operating pressure of about 10 5 Torr: Due to the high internal gain of 2 - 3000 is sufficient for a load current of 100 A already produces an electron current of 50 mA.

Die Glühkathode 2 kann auch durch eine sogenannte kalte Kathode ersetzt werden, welche nach dem Prinzip der Feldemission arbeitet. Mit Hilfe spezieller Aetztechniken hergestellte Mikroemitter, mit einer Packungsdichte bis 106/cm2, bilden eine Kathode 2, welche einen Strom in der Grössenordnung von 10 A/cm2 emittiert. Dieser Strom wird durch eine integrierte Elektrode gesteuert, so dass das Gitter 3 überflüssig wird.The hot cathode 2 can also be replaced by a so-called cold cathode which works on the principle of field emission. With the help of special Form microemitters manufactured using etching techniques, with a packing density of up to 106 / cm2 a cathode 2, which emits a current in the order of magnitude of 10 A / cm2. This current is controlled by an integrated electrode, making the grid 3 becomes superfluous.

Das Gitter 3 ist ein Tantal-Becher mit stirnseitiger Oeffnung von 5 mm Durchmesser, und umschliesst die Kathode 2.The grid 3 is a tantalum cup with an opening at the front 5 mm in diameter and encloses the cathode 2.

Die Oeffnung ist durch ein Lochgitter mit 70 °Ó Transparenz überdeckt. Zur elektrischen Kontaktierung sind das Gitter 3 und die Kathode 2 an Durchführungen angeschlossen, welche mit den Anschlussbolzen 18 verbunden sind. Der Glasisolator 19 dient dabei gleichzeitig als Röhrensockel. Der Kathoden-Gitter-Abstand beträgt etwa 1 mm und der Gitter-Anoden-Abstand etwa 15 mm. Das Gitter 3 und die Kathode 2 befinden sich auf negativer Spannung von 10 bis 20 kV, weshalb bei der Gittersteuerung eine Potentialtrennung eingebaut ist.The opening is covered by a perforated grille with 70 ° Ó transparency. For electrical contacting, the grid 3 and the cathode 2 are on bushings connected, which are connected to the connecting bolts 18. The glass insulator 19 also serves as a tube base. The cathode-grid distance is about 1 mm and the grid-anode distance about 15 mm. The grid 3 and the cathode 2 are on a negative voltage of 10 to 20 kV, which is why the grid control electrical isolation is built in.

Die Schaltung wird deshalb zur Erzeugung negativer Gitterspannungspulse (kleiner als -150 V) über ein Lichtleiterkabel an die Signalquelle angekoppelt (nicht gezeichnet).The circuit is therefore used to generate negative grid voltage pulses (less than -150 V) coupled to the signal source via a fiber optic cable (not drawn).

Zur Ableitung der Verlustwärme (hauptsächlich Anodenverlust- leistung der Röhre) ist in der Anode 4 eine Wasserkühlung eingebaut, welche über die Kühlwasserrohre 20 angeschlossen ist.To dissipate the heat loss (mainly anode loss power the tube), a water cooling system is built into the anode 4, which via the cooling water pipes 20 is connected.

Das elektronische Bauelement erreicht einen Wirkungsgrad von 92 bis 97 ,0 je nach Schaltfrequenz, bei einer Stromverstärkung von 2000.The electronic component achieves an efficiency of 92 to 97.0 depending on the switching frequency, with a current gain of 2000.

Bezeichnungsliste 1 Elektronenkanone 2 Kathode 3 Gitter 4 Anode 5 Hochspannungsgerät 6 Halbleiterdiode 7 Lastkreis 8 Spannungsquelle 9 Lastwiderstand 10 Abstand bis zur p-Kante der Halbleiterdiode 11 Differenz zwischen Majoritäts- und Minoritätsladungsträgern 12 hochdotierte p-Schicht 13 schwachdotierte p-Schicht 14 pn-Uebergang 15 schwachdotierte n-Schicht 16 hochdotierte n-Schicht 17a obere Kontaktmetallisierung 17b untere Kontaktmetallisierung 18 Anschlussbolzen 19 Glasisolator 20 KühlwasserrohreDescription list 1 electron gun 2 cathode 3 grid 4 anode 5 High voltage device 6 semiconductor diode 7 load circuit 8 voltage source 9 load resistance 10 Distance to the p-edge of the semiconductor diode 11 Difference between majority and minority charge carriers 12 highly doped p-layer 13 lightly doped p-layer 14 pn junction 15 lightly doped n-layer 16 highly doped n-layer 17a upper Contact metallization 17b lower contact metallization 18 connecting bolts 19 glass insulator 20 cooling water pipes

Claims (8)

Patentansprüche ()l. Elektronisches Bauelement bestehend aus einer Elektronenkanone (1) und einer Halbleiterdiode (6), welche in einer Vakuumröhre angeordnet sind, wobei die Halbleiterdiode (6) aus einer hochdotierten p-Schicht (12), einem pn-Uebergang (14), einer schwachdotierten n-Schicht (15) und einer hochdotierten n-Schicht (16) besteht, und wobei die p- Schicht (12) unter Elektronenbeschuss steht, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der hochdotierten p-Schicht (12) und dem pn-Ueber#ang (14) eine schwachdotierte p- Schicht (13) angeordnet ist, und dass der pn-Uebergang (14) mindestens 10 Zum von der anodenseitigen Oberfläche der Halbleiterdiode (6) entfernt ist. Claims () l. Electronic component consisting of a Electron gun (1) and a semiconductor diode (6), which are in a vacuum tube are arranged, wherein the semiconductor diode (6) consists of a highly doped p-layer (12), a pn junction (14), a lightly doped n-layer (15) and a highly doped one n-layer (16) consists, and wherein the p-layer (12) is under electron bombardment, characterized in that between the highly doped p-layer (12) and the pn-Ueber # ang (14) a lightly doped p-layer (13) is arranged, and that the pn junction (14) at least 10 to the anode-side surface of the semiconductor diode (6) away. 2. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hochdotierte p-Schicht (12) in 1019 3 ihrem Maximum mindestens lûl9 Akzeptoren pro cm und eine Dicke von 0.1 pm bis 1.5 Jum besitzt. 2. Electronic component according to claim 1, characterized in that that the highly doped p-layer (12) in 1019 3 its maximum at least lûl9 acceptors per cm and a thickness of 0.1 pm to 1.5 jum. 3. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schwachdoti&rte p-Schicht (13) eine Dicke von 10 ;im bis 70 pim besitzt und ein zum pn-Uebergang (14) leicht abfallendes Profil hat, wobei die 3 mittlere Dotierung (1.0 f 0.5) 1015 Akzeptoren pro cm3 beträgt. 3. Electronic component according to claim 1, characterized in that that the weakly doped p-layer (13) has a thickness of 10 μm to 70 μm and a profile that slopes slightly towards the pn junction (14), the 3 being middle Doping (1.0 f 0.5) is 1015 acceptors per cm3. 4. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierung und Dicke der schwachdotierten n-Schicht (15) derart sind, dass die Sperrspannung der Halbleiterdiode mehr als 500 V beträgt. 4. Electronic component according to claim 1, characterized in that that the doping and thickness of the lightly doped n-layer (15) are such that the reverse voltage of the semiconductor diode is more than 500 V. 5. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hochdotierte n-Schicht (16) in ihrem Maximum mindestens 1019 Donatorenpro cm3 und eine Dicke von 2 bis 10 ym besitzt. 5. Electronic component according to claim 1, characterized in that that the highly doped n-layer (16) in its maximum at least 1019 donors per cm3 and a Has a thickness of 2 to 10 ym. 6. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronenkanone (1) eine Vakuumtriode ist.6. Electronic component according to claim 1, characterized in that that the electron gun (1) is a vacuum triode. 7. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterdiode (6) die Anode der Elektronenkanone (1) ist.7. Electronic component according to claim 1, characterized in that that the semiconductor diode (6) is the anode of the electron gun (1). 8. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronenkanone (1) eine Vakuumdiode ist, welche eine nach dem Prinzip der Feldemission arbeitende Kathode besitzt.8. Electronic component according to claim 1, characterized in that that the electron gun (1) is a vacuum diode, which one according to the principle the field emission cathode has.