DE836826C

DE836826C - Halbleiter-UEbertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE836826C
Application number: DEW3583A
Authority: DE
Inventors: William Gardner Pfann
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1949-10-11
Filing date: 1950-09-14
Publication date: 1952-04-17
Also published as: NL154165C; BE495936A; US2570978A; GB700244A; FR1020414A

Description

Dk' Erfindung betrifft Halbleiter-Übertragungsvorrichtutigcn für Signale.

Vorrichtungen dieser Art sind bereits vorgeschlagen und können zur Durchführung verschiedener elektrischer Funktionen verwandt werden, w it ζ. B. Verstärkung, Erzeugung und Modulation von elektrischen Signalen. Sie enthalten im allgemeinen einen Körper aus Halbleitermaterial mit zwei gleichrichtenden Kontakten, die mit Steuerelektrode und Abnahmeelektrode bezeichnet werden, und mit einem großflächigen, im wesentlichen Ohmschen Anschluß, der mit Grundelektrode bezeichnet wird. Die Steuerelektrode oder die Abnahineclektrode oiler auch beide können entweder einen Spitzenkontakt oder eine als PN-Verbindung bezeichnete S|>errschicht zwischen den Halbleiterzonen von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp aufweisen. Steuerelektrode und Abnahmeelektrode besitzen gegen die Grundelektrode eine geeignete Vorspannung, und zwar die Steuerelektrode mit ao gleichsinnigem Vorzeichen und. die Abnahmeelektrode mit gegensinnigem Vorzeichen. Hierdurch wird der Wechselstromwiderstand der Steuerelektrode relativ niedrig und der der Abnahmeelektrode ; relativ hoch.

Wenn der Halbleiterkörper aus Material vom N-Typ besteht, so vollzieht sich die Leitung im Innern grundsätzlich durch Elektronen. Der Steuerelektrodenstrom ist in erster Linie durch ·. Löcher und der Abnahmeelektrodenstrom in erster Linie durch Elektronen bestimmt. Der Widerstand der Abnahmeelektrode wird verringert dadurch,

daß Löcher von der Steuerelektrode zur Abnahmeelektrode hin angezogen werden. Wenn der Halbleiterkörper aus Material vom P-Typ besteht, treten an der Steuerelektrode Elektronen in den Körper hinein und werden zur Abnahmeelektrode hin angezogen. Der Steuerelektrodenstrom ist in erster Linie durch Elektronen und der Abnahmeelektrodenstrom hauptsächlich durch Löcher bestimmt. Bei Vorrichtungen, die als Verstärker verwendet

ίο werden, kann der Eingang am Kreis zwischen Steuerelektrode und der Grundelektrode und der Ausgangs- bzw. Belastungskreis zwischen Abnahmeelektrode und Grundelektrode angeschaltet werden. Verstärkte Abbilder der Eingangssignale erscheinen dann im Ausgangs- bzw. Belastungskreis. Die Verstärkung kann als Leistungsverstärkung mit oder ohne Stromverstärkung erfolgen.

Die Stromverstärkung ist einer Stromvervielfachung zuzuschreiben, die durch den Faktor a ge-

ao messen wird, welcher definiert ist durch

δΙ

öi

wenn die Abnahmeelektrodenspannung konstant ist. /₍. bedeutet hierbei den Abnahmeelektrodenstrom und I_e den Steuerelektrodenstrom. Die Erklärung dafür, daß der Stromvervielfachungsfaktor größer als eins sein kann, besteht darin, daß ein Ladungsträger, der zur Abnahmeelektrode fließt und dort eingefangen wird, mehr als einen Ladungtsr träger im Abnahmeelektrodenstrom hervorbringt. Insbesondere kann z. B. bei einem Körper aus Germanium vom N-Typ das Einfangen von Löchern ein Fließen von zusätzlichen Elektronen von der Abnahmeelektrode zum Germanium zur Folge haben.

Ein allgemeiner Gegenstand der Erfindung ist es. die Arbeitscharakteristiken von Halbleiter-Übertragungsvorrichtungen für Signale zu verbessern.

Insbesondere ist es Gegenstand der Erfindung, die Stromverstärkung bei solchen Vorrichtungen zu erhöhen, den Eingangswiderstand zu vergrößern und die Arbeitsweise solcher Vorrichtungen als Verstärker und Schwingungserzeuger zu verl >essern.

Bei einem Beispiel der Erfindung enthält eine Halbleiter-Übertragungsvorrichtung für Signale einen Körper aus Halbleitermaterial, z. B. aus Germanium, der zwei aneinanderstoßende Zonen von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp besitzt, d. h. eine P-Zone und eine N-Zone, die durch eine Grenzschicht bzw. Verbindungsstelle getrennt sind. Ferner 1>esitzt der Körper eine Grundelektrode an einer oder an beiden Zonen und ein Paar gleichrichtende Kontakte auf den zwei Zonen zu beiden Seiten der Grenzschicht bzw. Verbindungsstelle.

Ein Merkmal der Erfindung ist es, daß beide gleichrichtende Kontakte eine Vorspannung besitzen, und zwar in bezug auf die jeweilige Zone mit gegensinnigem Vorzeichen. Das heißt, der gleichrichtende Kontakt auf der P-Zone hat eine positive Vorspannung, und der gleichrichtende Kontakt auf der N-Zone hat eine negative Vorspannung. Der Strom, der durch den Kontakt mit positiver Vorspannung fließt, wird vorherrschend von Löchern gebildet, während der Strom,, der durch den Kontakt mit negativer Vorspannung fließt, in erster Linie aus Elektronen zusammengesetzt ist. Infolge der Vorspannungen an diesen beiden Kontakten wird jeder Kontakt diejenigen Ladungsträger anziehen, die am anderen Kontakt in den Halbleiterkörper eintreten, so daß in dieser Hinsicht jeder Kontakt als Steuerelektrode für den anderen wirkt. Die Ladungsträger, die jeder Kontakt vom anderen erhält, verringern seinen Widerstand und vergrößern infolgedessen den Strom.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung wird der Körper und die gleichrichtenden Kontakte so ausgeführt und angeordnet, daß die Raumladungsgebiete an den gleichrichtenden Kontakten über einen großen Bereich bis in die Nähe der Grenzschicht bzw. Verbindungsstelle reichen. Hierdurch werden nur diejenigen Ladungsträger, die von einem Kontakt ausgehen, durch die Grenzschicht bzw. Verbindungsstelle hindurch zum anderen Kontakt gezogen, so daß eine wesentliche Stromerhöhung erreicht wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist bei einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art ein zusätzlicher gleichrichtender Kontakt auf einer der Zonen vorgesehen. Dieser Kontakt ist mit den anderen verbunden, um als Steuerelektrode zu dienen. Er ist mit einer Vorspannung mit gegensinnigem Vorzeichen versehen, wodurch ein hoher Eingangs\viderstand entsteht.

Bei einem anderen Beispiel der Erfindung enthält eine Übertragungsvorrichtung einen Körper aus Halbleitermaterial, z. B. aus Germanium, der Zonen vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp besitzt. Die beiden Zonentypen sind abwechselnd angeordnet, und die Zonen stoßen so zusammen, daß P N-Grenz sch ich ten bzw. Verbindungsstellen zwischen den angrenzenden Zonen entstehen. An jeder Zone ist eine gleichrichtende Abnahmeelektrode vorgesehen. Auf einer Zone ist eine Eingangssteuerelektrode angebracht. Ein dritter, im wesentlichen Ohmscher Anschluß am Halbleiterkörper, der mit Grundelektrode bezeichnet wird, ist ebenfalls vorgesehen.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung sind die verschiedenen Abnahmeelektroden mit einer Vorspannung mit gegensinnigem Vorzeichen in bezug auf die jeweilige Zone versehen, wobei die Vorspannung einen hohen Widerstand bewirkt. Auf diese Weise arbeitet jede Abnahmeelektrode als Steuerelektrode für die nächstfolgende Steuerelektrode hinsichtlich der Eingangssteuerelektrode.

Jedes Paar aufeinanderfolgender Abnahmeelek- i»o troden ergibt bei dem Zusammenwirken eine Ver- , vielfachung des Stromes. Auf diese Weise wird ein zwischen Eingangssteuerelektrode und Grundelektrode aufgedrücktes Signal der Reihe nach an jeder Abnahmeelektrode verstärkt, wodurch eine iss große Gesamtverstärkung für die Anordnung er-

reicht wird. Die Verstärkung an jeder Stufe, d. h. zwischen jedem Abnahmeelektrodenpaar, kann so bemessen werden, daß die Gefahr einer Instabilität gering ist.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung können bei einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art Mittel vorgesehen werden, die einer oder mehreren der Abnahmeelektroden getrennt eine Vorspannung verleihen, um jede gewünschte Anzahl von Abnahmeelektroden mit der Eingangssteuerelektrode zusammenarbeiten zu lassen. Hierbei erreicht man eine getrennte Schaltung der einzelnen Ausgangskreise auf den Eingangskreis.

Die Erfindung und ihre oben erläuterten und weiteren Merkmale werden klarer und vollständiger verständlich mit Hilfe der folgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung, zusammen mit den zugehörigen Zeichnungen.

Fig. ι zeigt ein Schaltbild, das die grundlegenao den Elemente und den allgemeinen Aufbau einer Übertragungsvorrichtung für Signale gemäß der Erfindung darstellt;

Fig. 2 A bis 2 D sind Schaubilder, die später erläutert werden. Sie erklären gewisse Einzelheiten der physikalischen Arbeitsweise von Vorrichtungen gemäß der Erfindung;

Fig. 3 und 4 sind Schaltbilder von typischen Vorrichtungen zur Schwingungserzeugung gemäß dieser Erfindung;

Fig. 5, 6 und 7 sind Schaltbilder ähnlich der in Fig. i, die verschiedene Abänderungen der Vorrichtungen nach Fig. 1 darstellen;

Fig. (S zeigt als Beispiel ein Schaltbild einer anderen Ausführung der Erfindung, bei der die Kontakte und der Halbleiterkörper so angeordnet sind, daß ein möglichst gutes Verhältnis zwischen Raumladungsgebieten und der PN-Grenzschicht bzw. Verbindungsstelle hergestellt ist;

Fig. 9 stellt das allgemeine Zusammenwirken der hauptsächlichen Elemente in einer Vorrichtung gemäß der Erfindung dar, die für den Gebrauch als Verstärker geeignet ist;

Fig. 10 bis 13 stellen verschiedene Ausführungen der Erfindung dar, l>ei denen die zusätzliche Steuerelektrode auf einer der Zonen des Halblei terkörpers angebracht ist;

Fig. 14 zeigt als Beispiel ein Schaltbild einer anderen Ausführung einer Übertragungsvorrichtung für Signale, die ähnlich der in Fig. 10 bis 13 gezeigten ist, und die durch einen hohen Eingangswiderstand gekennzeichnet ist;

Fig. 15 zeigt im Aufriß eine Abänderung des in Fig. 14 gezeigten Halbleiterkörpers;

Fig. 16 zeigt ein perspektivisches Bild eines Halbleiterkörpers mit seinen Kontakten, der als Verstärker, wie er in Fig. 14 dargestellt ist, verwendet werden kann;

Fig. 17 zeigt in einem Schaltbild die grundsätzlichen Elemente und ihre Anordnung für einen vielstufigen Verstärker, der eine weitere Ausführung der Erfindung darstellt;

Fig. 18 und 19 zeigen perspektivische Ansichten, die zwei Formen von Halbleiterkörpern mit ihren Spitzemkontakten zeigen, die in der Vorrichtung nach Fig. 17 verwandt werden können;

Fig. 20 und 211 zeigen Grundriß und Aufriß einer Übertragungsvorrichtung einer anderen Ausführung gemäß der 'Erfindung, die insbesondere alls Vielfachsc'hälter verwandt werden kann;

Fig. 22 ist ein Schaltbild, das zeigt, in welcher Weise die Vorrichtung nach Fig. 20 und 21 arbeiten kann;

Fig. 23, und 24 zeigen Grund- und Aufriß einer Übertragungsvorrichtung ähnlich der in Fig. 20 und 21, die jedoch eine andere Anordnung der Zonen im Halbleiterkörper besitzt;

Fig. 25 und 26 zeigen im Grundriß und Schnitt eine andere bezeichnende Ausführung der Erfin^ dung, bei der die P-Zonen in der Form von Inseln im N-Typ-Halbleiterkörper angeordnet sind;

Fig. 27 und 28 sind im Aufriß und Grundriß einer weiteren Ausführung der Erfindung, bei der angrenzende Zonen von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp an entgegengesetzten Oberflächen des HalWeiterkörpers angeordnet sind.

In den Zeichnungen sind die Halbleiterkörper um der größeren Klarheit willen in stark vergrößertem Maßstab gezeichnet. Typische Abmessungen des Blocks aus Halbleitermaterial von ausgeführten Vorrichtungen liegen in der Größen-Ordnung von 1,27 mm Länge, 1,27 mm Breite und 0,5 mm Dicke.

Beispiele von Halbleitermaterialien, die in gemäß der Erfindung ausgeführten Vorrichtungen verwendet 'werden können, sind Germanium und SiIicium. Angrenzende Zonen von Material vom P- und N-Typ, die in einer Verbindungsstelle bzw. Grenzschicht zusammenstoßen, können aus Germanium durch geeignete Wärmebehandlung oder durch Bombardement mit Deutronen oder α-Teilchen aus einem homogenen Körper aus Material des N-Typs in bekannter Weise hergestellt werden.

Im folgenden wird auf die Zeichnungen näher eingegangen. Die Übertragungsvorrichtung für Signale, die in Fig. 1 dargestellt ist, enthält zwei Zonen 2o^4 und 20 B vom P- bzw. N-Leitfähigkeitstyp, wie in der Figur angegeben. Die beiden Zonen 2O^4 und 20 B stoßen an der Verbindungsstelle bzw. Grenzschicht 21 zusammen. Die eine Seite der N-Typ-Zone hat einen großflächigen, im wesentlichen Ohmschen Stromanschluß 212, z. B. eine Platte aus Rhodium oder Kupfer. Ein Paar Spitzenkontakte 1 und 2, welche z.B. aus Phosphorbronze sein können, liegen auf einer Fläche des Halbleiterkörpern zu beiden Seiten und in unmittelbarer Nähe der Grenzschicht 211 auf. Zum Beispiel kann der Abstand zwischen den Spitzenkontakten ι und 2 von der Größenordnung von wenigen hundertste! Millimetern sein.

Ein Stromkreis wird zwischen dem Spitzen- iao kontakt 1 und der Platte 22 angeschlossen und enthält einen Widerstand, der im allgemeinen ein Ohmscher Widerstand 23 ist,-und eine Stromquelle 24, die den Spitzenkontakt 1 positiv gegenüber der Grundelektrode vorspannt. Ein zweiter Stromkreis ias ist zwischen dem Spitzenkontakt 2 und der Grund-

elektrode 22 angeschlossen. Er besteht aus einem Widerstand, der im allgemeinen ein Ohmscher Widerstand 25 ist, und einer Stromquelle 26, die den Spitzenkontakt 2 negativ gegenüber der Grundelektrode 22 vorspannt. Es sei besonders betont, daß die beiden Kontakte 1 und 2 eine Vorspannung mit gegensinnigem Vorzeichen in bezug auf die Zone, auf der sie aufliegen, besitzen. Die Ströme iti den beiden Stromkreisen fließen in den Richtungen, wie sie durch die Pfeile Z₁ und I₂ angegeben sind, wobei die Richtung des Stroms in der herkömmlichen Weise angenommen ist, d. h. entgegengesetzt der Elektronenbewegung.

Der Strom, der durch den Spitzenkontakt 1 in die P-Typ-Zone 20/4 fließt, besteht zum großen Teil aus Löchern, während der von der N-Typ-Zone 20 5 zum Spitzenkontakt 2 fließende Strom im wesentlichen gan^ aus Elektronen besteht. Es sei bemerkt, daß wegen der Polarität der Vor-Spannung an den Spitzenkontakten jeder Spitzenkontakt die Ladungsträger (Löcher oder Elektronen) anzieht, die in der Nähe des anderen Spitzenkontakts vorhanden sind. Das heißt, die Löcher werden vom Spitzenkontakt 2 angezogen, während die Elektronen zum Spitzenkontakt 1 hin angezogen werden.

Daher wirkt jeder der Spitzenkontakte 1 und 2

wie eine Steuerelektrode der anderen gegenüber.

Wenn der Strom I₁ größer wird, wächst die Zahl der Löcher, die in den Halbleiterkörper durch den Spitzenkontakt 1 treten. Einige von diesen Löchern fließen zum Spitzenkontakt 2 und werden von diesem eingefangen, wodurch der Elektronenstrom durch den Spitzenkontakt 2 ansteigt. Einige der Elektronen in der Nähe des Spitzenkontakts 2 fließen zum Spitzenkontakt 1 und werden von ihm eingefangen.

Wie weiter oben ausgeführt, bewirkt die Ansammlung von Löchern am Spitzenkontakt 2 ein Fließen von zusätzlichen Elektronen an diesem Spitzenkontakt, wobei sich eine Elektronenvervielfacliung ergibt. Auf ähnliche Weise kann die Ansammlung von Elektronen am Spitzenkontakt 1 ein Fließen von zusätzlichen Löchern in der Nähe des Spitzenkontaktes 1 bewirken, wobei ebenfalls eine Stromvervielfachung entsteht.

Der Vorgang wiederholt sich und kann zur Schwingungserzeugung führen von einer Frequenz, die durch die Impedanzen 23 und 25 und durch die Impedanz durch den Körper zwischen den Spitzenkontakten 1 und 2 bestimmt ist. Jedoch kann eine Stabilitätsbedingung leicht aufgestellt werden. Die Bedingunigen, die erfüllt werden müssen, um Stabilität zu erhalten, werden aus fdlgender Ableitung ersichtlich:

Der Strarnvervielfachungsfaktor für den FaU, daß Kontakt 2 als Abnahmeelektrode und Kontakt ι als Steuerelektrode betrachtet wird, kann ausgedrückt werden durch

re j I

a₂₁ = I j-y E₂ = konstant.

[0 Z₁J

/:, ist die Spannung zwischen Kontakt 2 und der Grundelektrode 22. Ähnlich kann der Stromvervielfachungsfaktor für den Fall, daß Kontakt 1 als Abnahmeelektrode und Kontakt 2 als Steuerelektrode betrachtet wird, ausgedrückt werden durch

öl ÖL

il

Ti₁ = konstant.

fürK^

wobei

AI₂^a₂₁AI₁ =

= ta

12/

E₁ ist die Spannung zwischen Kontakt ι und Grundelektrode 22. Die beiden Faktoren a₂₁ und a₁₂ können, aber müssen nicht notwendigerweise gleich sein.

Über einen gewissen Strombereich können diese Faktoren als konstant betrachtet iwerden. Es sei zunächst angenommen, daß die Impedanzen 23 und 25 Null sind, dann ist das Verhältnis der Änderung von I₂ zur Änderung von I₁

AI₂ ^¹ ^ AI₁

Für eine Einheitszunahme von J₁ werden die Werte von ZlZ₁ und AI₂

Daher muß K gleich oder größer als eins sein, um Selbsterregung der Vorrichtung zu bekommen. Durch eine ähnliche Ableitung folgt, daß, wenn die Impedanzen 23 und 25 positiv sind, die Bedingung für Selbsterregung lautet, daß K größer als eins sein muß.

Der geforderte Wert von K kann in jeder Vorrichtung erreicht werden durch besondere Behandr lung einer der beiden Kontakte 1 und 2. Im allgemeinen ist α bei einem nicht formierten Spitzenkontakt kleiner als eins. Jedoch kann durdh geeignete Formierung des Kontakts 2, welcher auf der N-Typ-Zone 20 B aufliegt, O₂₁ größer als eins gemacht werden.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung, ,wie sie in Fig. ι dargestellt ist, soll durch Betrachtung der Felder im Halbleiterkörper an und in der Nahe der Oberfläche dieses Körpers, auf der die Spitzenkontakte aufliegen, erklärt werden. Diese sind dargestellt in den Fig. 2 B und 2 C. Sie sind senkrecht aufgetragen. Die Abszisse entspricht der in der Fig. 2 A. Diese Figur stellt den oberen Teil des Halbleiterkörpers in der Vorrichtung der Fig. 1 dar. In Fig. 2 B und 2 C ist die obere Linie C die untere Begrenzung des Leitungsbandes und die untere Linie F die obere Begrenzung des gefüllten Bandes im Halbleiter.

Fig. 2B zeigt die Energieverteilung für den Fall, daß die Vorspannung an den beiden Spitzen-

kontakten r und 2 Null ist. Wie ersichtlich, gibt es verschiedene ausgezeichnete Gebiete im Körper /.wischen den Spitzenkontakten, nämlich das Raumladungsgebiet .V um jeden Kontakt herum, das Gebiet B mit dem Feld quer durch die PN-Grenzschicht l)z\v. Verbindungsstelle und das Zwischen¹ gebiet /. Wenn 1>eide Spitzenkontakte die Vorspannung Null lx'sitzen, fließt kein Strom zwischen den lK'iden Kontakten, und das Feld in den Zwischengebietcn / ist Null, wie aus Fig. 2B hervorgeht.

Wenn die Spitzenkontakte eine Vorspannung wie in Fig. ι besitzen, ist die Ladungsverteilung von der Art, wie sie in Fig. 2 C gezeichnet ist. Wie diese Figur zeigt, reicht jedes Raumladungsgebiet S bis zum Gebiet der Grenzschicht bzw. Verbindungsstelle II. Dies ist zeichnerisch in Fig. 2D dargestellt, wo die allgemeine Form des Raumladungsgebietes durch die Flächen S gezeichnet ist. Das

ao Feld in der Nähe der Oberfläche des Halbleiters (Linie A-A in Fig. 2 D) ist offensichtlich so beschaffen, daß die Löcher von der Zone2O^4 durch die PX-Verbindungsstelile zum Kontakt 2 und die Kiektronen von der Zone 20 B durch die Verbindungsstelle zum Kontakt 1 fließen.

Wie weiter oben ausgeführt, bewirken die Löcher, die zum Kontakt 2 fließen, ein Anwachsen der Zahl der Elektronen, die an diesem Kontakt frei werden, und ein entsprechendes Anwachsen der Zahl der Elektronen, welche zum Kontakt 1 fließen, und gleichzeitig ein Anwachsen der Zahl der Löcher, die an letzterem Kontakt frei werden. Der ■ Prozeß der Stromvervielfachung an beiden Kontakten wiederholt sich wechselseitig.

Selbstverständlich kann in einer Vorrichtung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, die Ausgangsspannung an einer oder an beiden Impedanzen 23 und 25 abgegriffen werden. Weitenhin sei bemerkt, daß die Spannungsänderungen an diesen beiden Impedanzen um i8o° phasenverschoben sind. Daher können die Ausgangssignale an den beiden Impedanzen für Gegentaktschaltungen verwendet werden, wie später noch beschrieben ist.

Ferner kann die Ausgangsspannung der Vorrichtung durch einen Lichtstrahl von veränderlicher Intensität moduliert werden, der auf die Grenzschicht bzw. Verbindungsstelle 21 gerichtet ist, wie durch den Pfeil L in Fig. 1 angedeutet ist. Ein solcher Lichtstrahl erzeugt an der Oberfläche des Halbleiterkörpers Elektronen-Löcher-Paare, deren Anzahl proportional der Lichtintensität ist. Auf diese Weise verändern sich die Elektronenuiifl Löcherströme zu den entsprechenden Kontakten mit der Intensität des Lichtstrahls.

Verschiedene Abänderungen der grundlegenden Anordnung, wie sie in Fig. 1 dargestellt und weiter οΙκΊΐ beschriel>en ist. sind in Fig. 5, 6 und 7; gezeigt, wolx'i Abänderungen grundsätzlich in der Anordnung des Grundelektronenanschlusses, der Zonen und der Grenzschicht möglich sind. Bei der Ausführung der Erfindung, die in Fig. 5 gezeigt ist, sind zwei Grundelektroden 22 A und 22B an den entgegengesetzten Seiten des Halbleiterkörpers vorgesehen, d. h. beide Zonen haben einen Grundelektrodenanschluß.

Bei der Ausführung der Erfindung nach Fig. 6 hat die F'-Typ-Zone 20 A die Form einer Insel im N-Typ-Körper 20 B. Die P-Typ-Insel 20 A kann z. B. durch Bombardement der Oberfläche des N-Typ-Körpers mit Deutroneri oder α-Teilchen hervorgebracht werden. Die Grundelektrode kann an der den Spitzenkontakten 1 und 2 entgegengesetzten Fläche angebracht werden.

Die Ausführung der Erfindung, dargestellt in Fig. 7, ist ähnlich der in Fig. 1 mit Ausnahme davon, daß die Basiselektrode 22 auf der den Spitzenkontakten 1 und 2 entgegengesetzten Seite des Halbleiterkörpers angebracht ist.

Fig. 3 zeigt einen Schwingungserzeuger, der eine weitere Ausführungsform der Erfindung darstellt. Hier enthält der Stromkreis zwischen dem. Spitzen^ kontakt 2 und der Grundelektrode 22 eine Selbstinduktion 27 und ejne Kapazität 28, die die Frequenz bestimmen, iwobei der Kapazität 28 ein geeigneter Widerstand parallel geschaltet ist. Die Ausgangsspannung kann entweder an der Selbstinduktion 27 oder an der Kapazität 28 abgenommen werden. Der Widerstand 23 im Stromkreis mit dem Spitzenkontakt 1 kann weggelassen oder zur Regelung der Ausgangsspannung benutzt werden.

Bei dem Schwingungserzeuger nach Fig. 4 ist der frequenzbestimmende Schwingungskreis aus Selbstinduktion 217 und Kapazität 28 zwischen den Spitzenkontakten 1 und 2 in Serie mit der Stromquelle 24 geschaltet; diese versieht die Kontakte 1 und 2 mit einer Vorspannung, die ein gegensinniges Vorzeichen wie die entsprechenden Zonen 20A oder 20 B des Halbleiterkorpers hat. Wie in der Vorrichtung nach Fig. 3 kann beim Schwingungserzeuger nach Fig. 4 die Ausgangsspannung entweder an der Selbstinduktion 27 oder an der Kapazität 28 abgenommen werden.

Wie aus Fig. 2 D hervorgeht, ändert sich das Feld in der Nähe der Grenzschicht bzw>. Verbindungsstelle 21 mit dem Abstand von der Oberfläche, auf der die Spitzenkontakte 1 und 2 aufliegen. Auf und in unmittelbarer Nähe der Oberfläche, ζ. B. im Gebiet oberhalb der Linie A-A, ist die Feldstärke verhältnismäßig groß, während sie im Gebiet in der Nähe der Linie B-B verhältnismäßig klein ist. Im Gebiet in der Nähe der Linie B-B kann das Feld Löcher aus dem P-Gebiet 20 A zum N-Gebiet 20B und Elektronen in umgekehrter Richtung ziehen. Jedoch wird dieser Ladungsträgerfluß verhältnismäßig wenig Einfluß auf die Änderung der Ströme^ und I₂ haben, um so mehr als die meisten Ladungsträger im Körper des Halbleiters entstehen und aus ihm kommen werden.

Es ist für eine möglichst gute Wirkungsweise wünschenswert, daß nur Ladungsträger, die in der Nähe der Spitzenkontakte 1 und 2 entstehen, durch die Grenzschicht 21 zum anderen Spitzenkontakt gezogen werden. Das kann erreicht werden, wenn sich die Rauml'adungsgebiete S an den Spitzenkontakten über einen großen Bereich der Grenz-

schichtzone B nähern. Eine Ausführung zur Erreichung dieser Bedingung ist in Fig. 8 dargestellt. Bei der in dieser Figur dargestellten Vorrichtung liegen die Spitzenkontakte ι und 2 in einer Linie und befinden sich an den entgegengesetzten Seiten des Halbleiterkörpers, und zwar in der Weise, daß, wie die Figur zeigt, die Raumladungsgebiete 5" große Ausdehnung in der Nähe der Verbindungsstelle bziw. Grenzschicht 21 besitzen. Bei der Ausführung nach 'Fig. 8 soll der Körper sehr dünn sein, wobei ein Zwischenraum von etwa ο,τ mm zwischen Kontakt 1 und 2 anzustreben ist.

Die Schaltung der Vorrichtung, wie sie in Fig. 9 dargestellt ist, ist ähnlich der in Fig. 5, doch enthält sie eine !Stromquelle 30, die zwischen die Grundelektrodeni22^ und 22B geschaltet ist, wobei mit der Stromquelle 30 eine Signalquelle 31 in Reihe geschaltet ist. Wie dargestellt, ist die Stromquelle 30 so gepolt, daß Löcher vom P-Typ-Gebiet

ao 2O*4 in die N-Typ-Zone 20B gezogen werden und umgekehrt Elektronen von der Zone 20B durch die Grenzschicht 21 hinduroh in die P-Zone2oA Die von der Stromquelle 31 stammenden Signale modulieren sowohl die Löcher als auch die Elektronenströme. Vorteilhafterweise soll, um den Fluß eines großen Teiles der Ladungsträger von einem Kontakt zum anderen zu sichern, die Dicke des Halbleiterkörpers an der Grenzschicht klein sein, z. B. kann die Dicke des Körpers in diesem Gebiet in der Größenordnung von 1,27 mm 'liegen. Das kann erreicht werden entweder dadurch, daß der Körper selbst so dünn gemacht wird, oder dadurch, daß die Dicke des Körpers in der Nähe der Verbindungsstelle bzw. Grenzschicht 21 verringert wird. Gegenphasige Ausgangsspannungen entstehen an den' Punkten X.

Die Vorrichtung, die in Fig. 10 dargestellt ist, enthält vier Elektroden und ist, wie ersichtlich, der in Fig. ι gezeigten ähnlich. Jedoch enthält sie zusätzlich einen dritten Spitzenkontakt 3, z. B. aus Phosphor-Bronze, der auf der N-Zone 20 B aufliegt und sich in der Nähe des Spitzenkontaktes 2 befindet. 'Der Kontakt 3 besitzt durch die Gleichstromquelle 32 eine kleine Vorspannung mit gleichsinnigem Vorzeichen mit der Vorspannung des Kontaktes 1. Die Signale werden durch die Eingangsstromquelle Ji zwischen dem Kontakt 3 und der Grundelektrode 22 aufgedrückt.

Der Spitzenkontakt 3 arbeitet als Steuerelektrode in bezug auf den Kontakt 2, wobei eine Änderung des Steuerelektrodenstroms I₃ eine größere Änderung des Stromes I₂ hervorbringt, d. h. es wird eine Stromverstärkung bewirkt. Die Wechselwirkung zwischen den Kontakten 1 und 2, wie sie weiter oben beschrieben wurde, hat eine weitere Stromverstärkung zur Folge. Wenn die Impedanzen oder Widerstände 23 und 25 gleich sind, z. B. Null oder positiv, und a₁₂ gleich eins ist, entstehen an den Punkten X gleiche und gegenphasige Spannungen.

Diese können in bekannter Weise für Gegentaktverstärker verwendet werden.

Um eine möglichst große Stromverstärkung zu erreichen, sollte a₂₃ groß und K₂₁ = a_2l a₁₂ etwas j kleiner als eins sein. Der Gesamtvervielfachungsfaktor, ax, kann ausgedrückt werden durch

ατ =

AI₃ ι K₂₁

Bei der Vorrichtung nach Fig. 10 ist zu bemerken, daß der Kontakt 3 mit dem Kontakt 1 eine gleichsinnige, während die Kontakte 1 und 2 eine gegensinnige Vorspannung besitzen. Auf diese Weise ist der Eingangswiderstand niedrig und der Ausgangswiderstand hoch, wodurch sowohl eine Leistungsverstärkung als auch eine Stromverstärkung erreicht wird.

Die Fig. in, 12 und 13 stellen Abänderungen der Vorrichtung nach Fig. 10 und dem oben Beschriebenen dar und sind ihr grundsätzlich ähnlich. Der Hauptunterschied besteht in der Anbringung der Grundelektrode, z. B. an einer oder beiden Zonen, an beiden Zonen und der Grenzschicht, an beiden Zonen, aber nicht an der Grenzschicht usrw. Im einzelnen sind bei der Vorrichtung der Fig., 11 zwei Grundelektroden 22^4 und 22B vorgesehen; in der Vorrichtung der Fig. 12 ist die P-Zone 20 A eine Insel im N-Körper 20B, und die Grundelektrode 22 befindet sich an der den Kontakten entgegengesetzten Fläche des Körpers 20B; in der Vorrichtung der Fig. 13 befindet sich die Grund¹ elektrode 22 auf der den Kontakten entgegengesetzten Fläche des Halibleiterkörpers.

Die Vorrichtungen nach Fig. 10 bis 13 sind, ähnlich wie die nach Fig. 1 und deren Abänderungen, richtempfindlich, d. h. der Ausgangsstrom kann durch einen auf die PN-Verbindungsstelle bzw. Grenzschicht gerichteten Lichtstrahl beeinflußt werden. Auf diese Weise können diese Vorrichtungen als Photoverstärker arbeiten, wobei die Stromquelle 31 wegfällt, oder sie können als Modulatoren verwendet werden, wobei sowohl die Stromquelle 31 als auch der Lichtstrahl zur Beeinflussung des Ausgangsstroms verwandt werden kann.

Für einige Anwendungen, z. B. für Verstärker, ist es vorteilhaft, daß das Verhältnis vom Eingangszum Ausgangswiderstand der Vorrichtung groß ist. Der große Stromvervielfachungsfaktor, der mit der Vorrichtung gemäß dieser Erfindung zu erhalten ist, macht die Erreichung dieser Forderung ohne wesentliche Opfer an Leistungsgewinn möglich.

Besonders läßt sich, wie in Fig. 14 dargestellt, ein hoher Eingangswiderstand dadurch erreichen, daß die Steuerelektrode 3 an der entgegengesetzten Seite der Grenzschicht 21 wie die zugehörige Abnahmeelektrode 1 angeordnet wird und daß die Steuerelektrode 2 eine Vorspannung mit gegensinnigem Vorzeichen erhält. Um eine !möglichst große Stromvervielfachung in der Anordnung nach Fig. 14 zu bekommen, soll, wie bei den Anordnungen nach Fig. 10 bis 13, K₂₁ wenig kleiner als eins sein.

Die PN-Grenzschichten bzw. Verbindungsstellen in Vorrichtungen mit hohem Eingangswiderstand nach Fig. 14 können verschieden oder Teile ein und las derselben Grenzschicht sein. Zum Beispiel enthält

der Halbleiterkörper bei der Ausführung, wie sie in Fig. 15 dargestellt ist, drei Zonen 20 A, 20B und 20 C, welche zwei PN-Verbindungsstellen bzw. Grenzschichten 21 und 21 A bilden, wobei jeder Spitzenkontakt auf der jeweiligen Zone aufliegt und mit gegensinnigem Vorzeichen vorgespannt ist, wie in der Figur angegel>en. Bei der Ausführung nach Fig. 16 besitzt der Halbleiterkörper nuj eine Grenzschicht bzw. Verbindungsstelle 21, wobei sich die Spitzenkontakte 3 und 2 auf der einen Seite und der Kontakt 1 auf der anderen Seite der Verbindungsstelle befinden. Die drei Kontakte sind mit Vorspannungen von gegensinnigem Vorzeichen versehen, wie in Fig. 16 angegeben. Der mehrstufige Verstärker nach Fig. 17 enthält einen Halbleiterkörper oder eine Scheibe 50 von Material des i\^T-Leitfähigkeitstyps, welche zwei Zonen oder Inseln vom Material des P-Leitfähigkeitstyps enthält, wobei jede Zone eine PN-Verbindungssteile bzw. Grenzschicht 53 bzw. 54 mit dem Körper 50 bildet. Auf der einen Seite des Körpers liegt eine Mehrzahl von Spitzenkontakten auf, z. 15. aus Phosphor-Bronze, bezeichnet mit E und ι bis 4, wol>ei die Kontakte 2 und 4 auf den P-Typ-Zonen 51 und 52 und die Kontakte E, 1 und 3 auf dem N-Körper 50 aufliegen.

Der Körper 50 l>esitzt auf der den Spitzenkontakten entgegengesetzten Ol>erfläche einen großflächigen Ohmschen Anschluß 55, mit Grundelektrode bezeichnet, welcher z. B. ein plattierter Rhodiumül>erzug sein kann. Der Spitzenkontakt E arbeitet als Steuerelektrode und besitzt durch die Gleichstromquelle 56 eine Vorspannung mit gleichsinnigem Vorzeichen, wobei die Vorspannung z. B. die Größenordnung von 1 Volt oder Bruchteilen von ι Volt beträgt. In Reihe mit der Stromquelle 56 ist die Eingangssignalstromquelle 57 gelegt. Jeder der Spitzenikontakte 1 bis 4 besitzt eine Vorspannung mit gegensinnigem Vorzeichen mit Bezug auf die Zone, auf der er aufliegt. Diese Vorspannung wird durch die Gleichstromquelle 58 bzw. 59 erzeugt. An diese ist er über einen besonderen Widerstand 60 angeschlossen, wobei Parallelkondensatoren 61 und 62 vorgesehen sind, wie die Figur zeigt. Im einzelnen ist zu bemerken, daß die Kontakte 1 und 3, welche auf dem N-Typ-Körper aufliegen, eine negative Vorspannung mit Bezug auf die Grundelektrode 55 besitzen, während die Kontakte 2 und 4, die auf den P-Typ-Zonen 51 und 52 aufliegen, eine positive Vorspannung gegenüber der Grundelektrode 55 haben. Die Vorspannungen der Spitzenkontakte 1 bis 4 können in der Größenordnung von 10 bis 100 Volt liegen, während die Vorspannung der Kontakte 2, 3 und 4 so ausgelegt ist, daß der Kontakt 3 negativer als der Kontakt 1 in bezug auf den Kontakt 2 ist und der Kontakt 4 positiver als der Kontakt 2 in bezug auf den Kontakt 3. Der Ausgangskreis kann an den Kontakten 3 und 4 über Sperrkondensatoren 63 angeschlossen werden.

Bei dieser Ausführung der Vorrichtung wird ein Signal mit Hilfe der Stromquelle 57 zwischen der Steuerelektrode E und der Grundelektrode 55 aufgedrückt, und in der Nähe der Steuerelektrode E treten Löcher in den Körper 20 ein. Diese Löcher werden vom Kontakt 1 angezogen und bewirken ein Anwachsen des Stroms, der durch diesen Kontakt fließt, wobei eine Stromvervielfachung oder -verstärkung erzielt wird. Elektronen aus der Nälhe des Spitzenkontakts 1 durchqueren die Grenzschicht 53 und treten in die P-Zone 5.1 ein und fließen zum Kontakt 2.

Diese Elektronen beeinflussen das Feld in der Zone 51 in der Nachbarschaft des Kontakts 2, wobei eine weitere Stromvervielfachung oder -ver-Stärkung erzielt wird. Auf ähnliche Weise ergibt der Ladungsträgerfluß von der Zone 51 durch die Grenzschicht 53 zur Nachbarschaft des Kontakts 3 und von der Nachbarschaft des Kontakts 3 durch die Grenzschicht 54 zur P->Zone 52 eine Strormver-Stärkung oder -Vervielfachung an den Spitzenkontakten 3 und 4. Das hat zur Folge, daß das Eingangssignal nacheinander von der Steuerelektrode £ zum Spitzenkontakt 1 dann zu den folgenden Kontakten 2, 3 und 4 übertragen wird. Wie weiter oben ausgeführt, wird durch die Wechselwirkung zwischen den Spitzenkontakten 3 und 4 eine zusätzliche Stromvervielfachung oder -verstärkung erzielt. Bei geeigneter Wahl der Größen können an den Kontakten 3 und 4 gleiche verstärkte Ströme erzielt werden, deren Phase um i8o° verschoben ist. Diese Ströme können über den Ausgangskreis für Gegentaktverstärkung verwandt werden. Die Stromvervielfachung, die an den zwei aufeinanderfolgenden Spitzenkontakten A und B erhalten wird, ist durch den Faktor ο ausgedrückt, welcher definiert ist durch

= l^dlA)

\δΙ_Β)

E_A = konstant

ß = konstant,

wobei / den Strom durch den entsprechenden Kontakt und E das Potential des Kontakts bedeutet. Es ist nicht notwendig, daß a_AB = a_BA ist. Der Wert α eines jeden Kontakts kann durch Formierung des Kontakts beeinflußt werden. Zum Beispiel kann a_ce größer als eins sein, wenn die Abnahmeelektrode c auf einem Körper aus N-Typ-Germanium geeignet formiert ist, während a_ec im wesentlichen Null sein kann, wobei mit e die Steuerelektrode bezeichnet ist.

Die Größe der Gesamtstromverstärkung, die mit einer Vorrichtung nach Fig. 17 erreichbar ist, möge in folgendem Beispiel für den Fall, daß die Widerstände 60 Null sind, abgeschätzt werden. Wenn ⁰E X = «12 = ^a2S ⁼ °»

a_lE = a._n = O₃₂ = 2,

a₃₄ = 0,9 und a_i3 = 1 ist,
so ist der Gesamtverstärkungsfaktor

Wenn die Widerstände 60 positiv sind, so wird

der Gesamtverstärkungsfaktor α₄£ etwas kleiner als «So sein. Es kann deshalb abgeschätzt werden, daß mit einer Vorrichtung, wie sie in Fig. 17 dargestellt ist, sehr große Stromverstärkungen erzielt werden können, und weiter, daß, insofern die Verstärkung pro Stufe beeinflußt werden kann, eine sehr große Gesamtverstärkung ohne Gefahr einer Instabilität zu erreichen ist.

Die Verbindungsstellen bzw. Grenzschichten 53 und 54 zwischen P-Zonen und N-Typ-Körper sind lichtempfindlich. Auf diese Weise kann das Signal moduliert werden, indem man einen Lichtstrahl oder Lichtstrahlen auf die Oberfläche des Körpers 50, die die Kontakte tragen, richtet, an den Gebieten, wo die Grenzschichten die Oberfläche treffen.

Der Halbleiterkörper in der Anordnung nach Fig. 17 kann verschiedene Formen haben. Zum Beispiel erstreckt sich in der Form, wie sie in Fig. 18 dargestellt ist, die P-Zone5i quer durch den N-Typ-Körper 50, und die Steuerelektrode und die Spitzenkontakte 1 und 3 liegen auf der einen Seite der Grenzschicht bzw. Verbindungsstelle 53 auf, während die Spitzenkontakte 2 und 4 sich auf der anderen Seite befinden. Alle Spitzenkontakte können einen Abstand in der Größenordnung von 5otausendstel Millimeter von der Sperrschicht haben.

In einer anderen Form, in Fig. 19 dargestellt, ist die Grundelektrode 55 an einer Seitenfläche des Körpers angebracht, und die Grenzschicht 53 erstreckt sich durch den ganzen Körper, ihn in die N- und P-Zone 50 und 51 aufteilend. Die Steuerelektrode E und die Spitzenkontakte 1 und 3 sind auf einer Seite der Grenzschicht 53 und die Kontakte 2 und 4 auf der anderen Seite dieser Grenzschicht oder Verbindungsstelle angeordnet. Der Abstand Kontakt-Grenzschicht kann so groß sein wie in der Vorrichtung nach Fig. 18. Wie weiter oben ausgeführt, gehen in einer Vorrichtung gemäß Fig. 17 die an der Steuerelektrode aufgedrückten Signale der Reihe nach durch die Spitzenkontakte 1 bis 4. Grundsätzlich kann das Signal von einem Kontakt zum folgenden, der auf einer Zone mit entgegengesetzter Leitfähigkeit aufliegt, übertragen werden oder übergehen, aber das Signal kann nicht von einem Kontakt zu einem folgenden vom selben Leitfähigkeitstyp übergehen. Daher kann der letzte Kontakt, auf den ein Signal übertragen wird oder übergeht, dadurch festgelegt werden, daß die Vorspannung der Kontakte beeinflußt wird. Zum Beispiel wird ein Signal, das an der Steuerelektrode E angelegt ist, bei der Vorrichtung gemäß Fig. 17 nicht den Spitzenkontakt 2 passieren können, wenn die Vorspannung am Kontakt 3 weggenommen wird. Dieses Merkmal kann für eine Vielfachschaltung verwendet werden.

Eine Ausführungsart, die für den Gebrauch ais Vielfachschalter geeignet ist, ist in den Fig. 20 und 21 dargestellt. Sie besitzt zwei Reihen von P- und N-Zonen im Halbleiterkörper, wobei eine Zone in jeder Reihe von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp und die angrenzenden Zonen der beiden Reihen ebenfalls von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp sind, wie aus dieser und aus weiteren Figuren ersichtlich. Die Steuerelektrode E liegt auf einer Endzone einer Reihe auf, im Beispiel der Fig. 2O auf der Zone oben links. Die Zonen tragen die einzelnen Spitzenkontakte 1 bis 10. Die Spitzenkontakte sind in Fig. 20 durch Punkte angedeutet.

Εΐηε Art, wie die Vorrichtung nach Fig. 20 und 21 arbeiten kann, ist in Fig. 22 gezeigt. Das Eingangssignal wird zwischen der Steuerelektrode E und der Grundelektrode 55 aufgedrückt, wobei die Steuerelektrode durch die Stromquelle 56 eine Vorspannung mit gleichsinnigem Vorzeichen erhält. Jeder der Kontakte 1 bis 10 kann mit Hilfe der Schalter 64 oder 65 über einen geeigneten Widerstand 60 an die Vorspannungsquelle 58 oder 59 angeschaltet werden, die ihm eine Vorspannung mit gegensinnigem Vorzeichen in bezug auf seine Zone, auf der er aufliegt, verleiht. Geeignete Ausgangskreise werden an die Zonen angeschlossen, auf denen die Spitzenkontakte mit geraden Nummern aufliegen.

Es wird klar sein, daß jeder Ausgangskreis mit der Steuerelektrode verbunden werden kann, indem gewisse Spitzenkontakte eine geeignete Vorspannung erhalten, um eine Kette von angrenzenden Zonen herzustellen, über die das Signal von der Steuerelektrode übertragen wird. Zum Beispiel wird ein Eingangssignal von der Quelle 57 auf einen am Spitzenkontakt 2 angeschlossenen Ausgangskreis übertragen, wenn die Spitzenkontakte 1 und 2 eine Vorspannung erhalten. Eine Verbindung zwischen Steuerelektrode E mit den an den Spitzenkontakten 4, 6, 8 und 10 angeschlossenen Ausgangskreisen kann durch Anlegen einer Vorspannung an die Kontakte hergestellt werden, die in folgender Tabelle angegeben sind:

Ausgangskontakt

ίο

Vorspannung an die Kontakte

i. 3. 4

t. 3. 5, 6

i. 3, 5, 7. 8

r. 3. 5, 7. 9- ^Io

Andererseits könnten die Kontakte JS, 1, 3, 5, 7 und 9 aber auch dauernd an der Vorspannung liegen, und die Übertragung auf eine oder mehrere der Ausgangsklemmen 2, 4, 6, 8 und 10 könnte durch Anlegung einer Vorspannung an den oder die gewünschten Ausgangsklemmen bewirkt werden.

Bei der Ausführung der Erfindung, wie sie in den Fig. 23 und 24 dargestellt ist, sind mehrere P- und N-Typ-Zonen schachbrettartig angeordnet. Die Steuerelektrode liegt auf der Zone, mit der der Spitzenkontakt 5 verbunden ist, auf. Ein Signal kann von der Steuerelektrode zu einer der Zonen übertragen oder geschaltet werden, dadurch, daß außer dem Spitzenkontakt 5 ein oder zwei geeignete Spitzenkontakte eine Vorspannung erhalten.

Zum Beispiel kann das Signal zu der Zone übertragen oder geschaltet werden, mit der der Spitzenkontakt 2 verbunden ist, dadurch, daß die Spitzenkontakte 2 und 5 eine Vorspannung erhalten, die der zugehörigen Zone entgegengerichtet ist. Ebenso kann das Signal zum Kontakt 3, durch eine geeignete Vorspannung an den Spitzenkontakten 2, 3 und 5 übertragen oder geschaltet werden. Beide Zonentypen, d. h. entweder die N-Zonen oder die P-Zonen, können eigene Ausgangskreise besitzen, die mit den aufliegenden Kontakten verbunden sind.

Andererseits können die Ausgangskreise an Spitzenkontaktpaaren angeschlossen werden, um im Ausgang Spannungen für Gegentaktschaltung. zu erhalten. Zum Beispiel können die Kontakte 1 und 2, 3 und 6 usw. für die Gegentaktschaltung verwendet werden. Es sei darauf hingewiesen, daß eine Verstärkung in jeder Stufe durchgeführt werden kann, in welcher das Signal übertragen oder geschaltet wird, wie oben beschrieben.

Die Vorrichtung, die in Fig. 23 dargestellt ist, kann auch in anderer Art und Weise verwendet werden. Zum Beispiel kann die Steuerelektrode auf einer der Zonen mit den Kontakten 2, 5 oder 8 aufliegen, wobei diese Zonen eine dauernde Vorspannung besitzen. Die Übertragung auf einen oder mehrere der Kontakte 1, 3, 4, 6, 7 und 9, die dabei als Ausgangsklemmen dienen, kann durch eine Vorspannung an den gewünschten Kontakt oder Kontakten bewirkt werden.

Die Vorrichtung, die in Fig. 25 und 26 dargestellt ist, ist eine Abänderung der in Fig. 23 und 24 dargestellten und weiter oben beschriebenen Vorrichtung. Bei der Ausführung nach Fig. 25 und 26 haben die P-Zonen 210 die Form von Inseln im N-Typ-Körper 200. Selbstverständlich können in l>eliebiger Weise N-Zonen in einem P-Typ-Körper verwendet werden.

Eine andere Ausführung der Erfindung, ähnlich der in Fig. 20 und 21 gezeigten, sieht eine größere Zahl von einzelnen Ausgangskreisen vor, auf die das Signal von der Steuerelektrode E übertragen wird, wie in Fig. 27 und 28 dargestellt. Der HaIbleiterkörper 200 t>esitzt an zwei gegenüberliegenden Seiten Teile, bei denen P- und N-Zonen auf eine in Fig. 20 gezeigte A'rt und Weise angeordnet sind. Die Zonen in den beiden Teilen sind so angeordnet, daß jede P-Zone an dem einen Teil einer N-Zone in dem anderen Teil gegenübersteht und an sie angrenzt. Das Signal kann von der Steuerelektrode E zu jeder Zone auf dem einen Teil, in Fig. 271 auf dem linken Teil, übertragen werden, in der Art und Weise, wie aus den obigen Ausführungen zu Fig. 20 und 21 ersichtlich ist. Es kann ferner auf die entsprechende Zone auf dem anderen Teil übertragen werden, d. h. auf dem rechten Teil in Fig. 27, dadurch, daß die geeignete Vorspannung an die Gegenzone angelegt wird. Auf diese Weise kann

z. B. in einer l>esonderen Vorrichtung, die, wie die in Fig. 27 und 28 dargestellte, acht Zonen an jedem Teil besitzt, das an der Steuerelektrode aufgedrückte Signal auf jede der acht Zonen auf den entgegengesetzten Teil übertragen oder geschaltet werden. Ausgangskreise können an jedem der Spitzenkontakte angeschlossen werden, auf die das Signal übertragen wird.

Obgleich besondere Ausführungen dieser Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, sind diese nur als Erläuterungen zu verstehen. Weitere Abänderungen sind ausführbar, ohne vom Sinn und Geist dieser Erfindung abzuweichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Übertragungsvorrichtung mit einem festen Körper aus Halbleitermaterial, der zwei oder mehr Zonen von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp enthält, wobei zwei angrenzende Zonen entgegengesetzter Leitfähigkeit an einer Sperrschicht zusammenstoßen, und mit einer Grundelektrode am Körper, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zone wenigstens einen gleichrichtenden Kontakt besitzt und daß an jedem gleichrichtenden Kontakt Mittel zum Anlegen einer Vorspannung mit gegensinnigem Vorzeichen in bezug auf die entsprechende Zone angeschlossen sind.

2. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit zwei Zonen von entgegengesetzter Leitfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichrichtenden Kontakte, die auf jeder Zone aufliegen, Spitzenkontakte sind, die auf den entsprechenden Zonen in unmittelbarer Nähe der Grenzschicht aufliegen.

3. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerelektrode mit einer der Zonen verbunden ist und ein Eingangskreis zwischen der Steuerelektrode und der Grundelektrode angeschlossen ist.

4. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel an der Steuerelektrode vorgesehen sind, die der Steuerelektrode eine Vorspannung in gegensinniger Richtung in bezug auf die Zone, auf der die Steuerelektrode aufliegt, verleihen.

5. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch' 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein abgestimmter Kreis an die gleichrichtenden Kontakte geschaltet ist.

6. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein abgestimmter Kreis zwischen die Grundelektrode und einen der gleichrichtenden Kontakte geschaltet ist und ein zweiter Kreis zwischen die Grundelektrode und den anderen gleichrichtenden Kontakt geschaltet ist, wobei jeder Kreis die entsprechenden Vorspannungsmittel enthält. iao

7. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der abgestimmte Kreis Vorspannungsmittel aufweist, die eine Spannungsquelle enthalten, die so gepolt ist, daß sie den entsprechenden gleichrichtenden »*5 Kontakten eine Vorspannung von gegensinnigem

Vorzeichen in bezug auf die entsprechende Zone verleihen.

8. Übertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper die Form einer Scheibe hat, mit zwei quer verlaufenden Zonen, wobei die Grundelektrode am Rande der Scheibe angebracht ist und die gleichrichtenden Anschlüsse als beiderseitige Kontaktreihen ausgeführt sind.

ίο

9. Übertragungsvorrichtung nach einem der

Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundelektrode aus zwei Teilen besteht, von denen jeder mit der entsprechenden Zone verbunden ist, und daß die Mittel, die den entsprechenden gleichrichtenden Kontakten ihre Vorspannung verleihen, mit dem Teil der Grundelektrode verbunden sind, der zu der entsprechenden Zone gehört, und daß Mittel vorgesehen sind, die ein Signal zwischen den bei-

ao den Teilen der Grundelektrode aufdrücken.

10. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode mit der Zone vom N^Leitfähigkeitstyp verbunden ist.

11. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit einer P-Zone zwischen zwei N-Zonen, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichrichtenden Kontakte an der P-Zone und an einer der N-Zonen Abnahmeelektroden sind und daß der gleichrichtende Kontakt an der anderen N-Zone eine Steuerelektrode ist.

12. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch i¹, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichrichtenden Kontakte paarweise angeordnet sind und daß jedes Paar dicht zusammen auf den entsprechenden Zonen des Körpers steht und daß eine Steuerelektrode nahe bei einem Kontakt eines Paares mit dem Körper verbunden ist.

13. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche gleichrichtende Kontakte auf jeder entsprechenden Zone aufliegen, so daß die Gesamtzahl der gleichrichtenden Kontakte auf jeder Zone gleich ist, wobei jeder gleichrichtende Kontakt einer Zone in der Nähe des entsprechenden gleichrichtenden Kontakts der anderen Zone unmittelbar an der Grenzschicht liegt, und daß eine Steuerelektrode in der Nähe eines gleichrichtenden Kontakts mit dem Körper verbunden ist.

14. Übertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen in einer Reihe angeordnet sind, wobei die Steuerelektrode am einen Ende der Reihe angeschlossen ist, ein Eingangskreis zwischen die Steuerelektrode und die Grundelektrode geschaltet ist und ein Ausgangskreis an den gleichrichtenden Kontakt am anderen Ende der Reihe angeschaltet ist.

15. Übertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen in einer Reihe angeordnet sind, eine Steuerelektrode auf einer der Zonen wirkt, ein Eingangskreis zwischen Steuerelektrode und Grundelektrode angeschlossen ist und eine Mehrzahl von Ausgangskreisen angeschaltet ist, jeder am jeweiligen gleichrichtenden Kontakt.

16. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung an den aufeinanderfolgenden gleichrichtenden Kontakten, angefangen von dem Ende der Reihe, an dem die Steuerelektrode aufliegt, größer wird mit gegensinnigem Vorzeichen.

17. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die ein am Eingangskreis aufgedrücktes Signal zu jedem ausgewählten gleichrichtenden Kontakt auf einem Weg durch die Zonen bis zur jeweiligen Zone übertragen, mit Hilfe einer Vorspannung zwischen Steuerelektrode und dem ausgewählten gleichrichtenden Kontakt.

18. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper zwei angrenzende Reihen von angrenzenden Zonen aufweist, wobei die angrenzenden Zonen in jeder Reihe vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp sind und die angrenzenden Zonen der beiden Reihen ebenfalls vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp sind.

19. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus Germanium besteht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

3929 4.