DE960655C - Kristalltriode oder -polyode - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 28. MÄRZ 1957

S 30582 VIII c 121 g

Kristalltrioden oder -polyoden, sogenannte Transistoren, weisen, wenn sie mit Spitzenkontakten ausgerüstet sind und beispielsweise in der Form des sogenannten Α-Transistors aufgebaut sind, verschiedene Nachteile auf. Es ist fertigungstechnisch verhältnismäßig schwierig, zwei oder noch mehr Spitzenelektroden in einem gegenseitigen Abstand von ungefähr 0,05 mm auf einer bestimmten Fläche des Halbleiters anzuordnen und die einmal festgelegten Abstände und Druckverhältnisse, unter denen die Spitzen aufliegen, beizubehalten. Man kann deswegen häufig Instabilitäten derartiger Transistoren beobachten, außerdem zeigt sich aber auch, daß inbesondere die Kollektorelektrode empfindlich gegenüber Einwirkungen von Atmosphärilien auf die umgebende Halbleiteroberfläche ist.

Es gibt nun auch eine andere Art von Transistoren, die sogenannten Flächentransistoren, bei denen die geschilderten Nachteile nicht auftreten; diese sind jedoch zur Zeit in größerem Umfange noch nicht herstellbar, da es äußerst schwierig ist, die p- oder n-Übergangszone einwandfrei herzustellen und zu kontaktieren.

Es ist ferner bekannt, die Vorteile beider Ausführungsarten miteinander zu verknüpfen. Zu diesem Zweck sind die Basis- und Kollektorelek-

trode als sperrschichtfreie Flächenkontakte an einen Halbleiter mit p-n-Übergang und die Emitterelektrode bzw. -elektroden als Spitzenkontakt in der Nähe der p-n-Übergangszone ausgebildet. Für die Wirkungsweise dieses Transistors ist es gleichgültig, ob die Emitterelektrode auf den p-leitenden oder den η-leitenden Teil des Halbleiters aufgesetzt wird; es ist in jedem Falle nur die richtige Vorspannung zu beachten. Die Emitterelektrode muß immer in Flußrichtung vorgespannt sein. Die Erfindung bezieht sich auf eine Kristalltriode oder -poiyode, bei der die Basis- und Kollektorelektroden als sperrschichtfreie Flächenkontakte an einem Halbleiter mit p-n-Übergang, der sich über den ganzen Querschnitt des Halbleiters zwischen Basis- und Kollektor elektrode erstreckt, und die Emitterelektrode als ein- oder mehrfache. Spitze in der Nähe der p-n-Übergangszone an der Halbleiteroberfläche ausgebildet sind.

Gemäß der Erfindung läßt sich bei diesen Kristallpolyoden eine besonders gute Steuerwirkung dadurch erzielen, daß die p-n-Übergangsfläche schräg zur Flußrichtung zwischen Basis- und Kollektorelektrode verläuft bei einer Emitteranordnung an einer solchen Stelle der Halbleiteroberfläche, an der die n- und p-Teile des Halbleiters keilförmig aneinanderstoßen. Halbleiteranordnungen gemäß der Erfindung weisen gegenüber den bisher bekannten Anordnungen erheblich größere Stromverstärkungen auf. Die Herstellung derartiger Halbleiter bereitet keinerlei Schwierigkeiten. Für den Aufbau der Polyoden gemäß der Erfindung bedient man sich beispielsweise des Germaniums oder Siliziums als Halbleiter. Die Schrägstellung der p-n-Übergangsfläche ist als solche an sich bereits für eine Photodiode bekannt, um die auf die Oberfläche einfallende Strahlung wirksam auszunutzen. In der deutschen Patentschrift 812 091 ist ebenfalls eine schräg gestellte p-n-Übergangsfläche beschrieben. Der dort behandelte Verstärker ist jedoch mit einer den p- und η-Bereich gemeinsam überdeckenden Basis ausgestattet, wodurch sich eine andere Wirkungsweise der Anordnung ergibt als bei der Triode gemäß der Erfindung, bei der die Basis nur an einen der beiden Bereiche entgegengesetzten Leitungstypus angeschlossen ist.

Um eine möglichst große Steuerwirkung zu erzielen, ist es zweckmäßig, die Fläche des p-n-Überganges nicht zu groß zu gestalten. Es zeigte sich, daß Anordnungen mit Flächen des p-n-Überganges bis zu ι mm² brauchbar sind.

Die Anordnung gemäß der Erfindung läßt insbesondere wegen der Vergrößerung der Steuerfläche auch die Möglichkeit zu, mehrere Emitterelektroden anzubringen. Diese können im Falle einer Triode sämtlich parallel geschaltet sein oder aber auch in einer entsprechenden Schaltung nach Art einer Mischgitterröhre Verwendung finden. Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die verschiedenen Emitterelektroden längs des p-n-Übergangs gleichmäßig zu verteilen und sie gegebenenfalls auch auf den verschiedenen Leitfähigkeitsteilen des Halbleiters anzubringen.

Es zeigte sich weiterhin, daß der Abstand der Emitterelektroden vom p-n-Übergang nicht so kritisch ist wie bei der bekannten A-Transistorenausführung. Es wurden brauchbare Ergebnisse mit Abständen von 20 ... 200 μ erzielt.

Die Herstellung des Halbleiters mit p-n-Übergang kann in einer der bekannten oder vorgeschlagenen Arten erfolgen; beispielsweise ist es sinnvoll, auf ein kurzes Stäbchen aus einem Halbleiter mit bestimmtem Leitfähigkeitstyp einen weiteren Teil mit entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp aufwachsen oder ankristallisieren zu lassen und die Enden des Stäbchens mit sperrschichtfreien Kontakten zu versehen, so wie man normalerweise einen Flächenrichtleiter herstellt.

In der Zeichnung sind an Hand von zwei Figuren schematische Beispiele der Verstärkerelemente gemäß der Erfindung wiedergegeben.

In der Fig. 1 ist gezeigt, wie die p-n-Übergangszone, mit m bezeichnet, schräg zur Fluß richtung zwischen Basis- und Kollektorelektrode verläuft. Infolge des keilförmigen Aneinanderstoßens des n- und p-Teiles ist durch die Emitterelektrode r eine größere Steuerwirkung zu erreichen. Der umgekehrte Fall liegt bei der Fig. 2 vor, bei welcher die Emitterelektrode j auf dem p-leitenden, keilförmigen Teil des Halbleiters aufliegt, bei dem die p-n-Übergangszone ί ebenfalls schräg zur Flußrichtung zwischen Basis- und Emitterelektrode verläuft.

Transistoren der Art gemäß der Erfindung zeigten einen gewünschten hochohmigen Ausgang, vollkommene Stabilität in Schaltungen und etwa 2ofache Leistungsverstärkung, die über einen Bereich von 5 bis 50 Volt Kollektorspannung nahezu konstant ist.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Kristalltriode oder -poiyode, bei der die Basis- und Kollektorelektroden als sperrschichtfreie Flächenkontakte an einem Halbleiter mit p-n-Übergang, der sich über den ganzen Querschnitt des Halbleiters zwischen Basis- und Kollektorelektrode erstreckt, und die Emitterelektrode als ein- oder mehrfache Spitze in der Nähe der p-n-Übergangszone an der Halbleiteroberfläche ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die p-n-Übergangsfläche schräg zur Flußrichtung zwischen Basis- und Kollektorelektrode verläuft bei einer Emitteranordnung an einer solchen Stelle der Halbleiteroberfläche, an der die n- und p-Teile des Halbleiters keilförmig aneinanderstoßen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die p-n-Übergangsfläche konkav zum Kollektor gekrümmt ist.

3. Kristalltriode oder -poiyode nach An- lao spruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterelektrode auf dem p-leitenden Teil des Halbleiters mit negativer Vorspannung aufgesetzt ist.

4. Kristalltriode oder -poiyode nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Emitterelektrode auf dem η-leitenden Teil des Halbleiters mit positiver Vorspannung aufgesetzt ist.

5. Kristalltriode oder -polyode nach einem der Anspräche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des p-n-Überganges die Größenordnung bis ι qmm besitzt.

6. Kristalltriode oder -polyode nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterelektrode aus mehreren, gegebenenfalls aus parallel geschalteten, unter Umständen längs des p-n-Überganges gleichmäßig verteilten Spitzen besteht.

7. Kristalltriode oder -polyode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Emitterelektrode bzw. der Elektroden vom p-n-Übergang an der Halbleiteroberfläche 20 ... 200 μ beträgt.

8. Kristalltriode oder -polyode nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter mit p-n-Übergang Stäbchenform besitzt.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 502 488, 2 588 254; deutsche Patentschriften Nr. 836826, 812 091.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

©609 650/394 9.56 (609 845 3. 57)