DE969464C

DE969464C - Transistor mit einem halbleitenden Koerper, z.B. aus Germanium

Info

Publication number: DE969464C
Application number: DEN8831A
Authority: DE
Inventors: Pieter Johannes Wilhel Jochems
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1953-05-01
Filing date: 1954-04-29
Publication date: 1958-06-04

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistor, der aus einem halbleitenden Körper besteht, an dem eine Basiselektrode und mindestens zwei andere Elektroden befestigt sind, d. h. mindestens eine Emitterelektrode und eine Kollektorelektrode. Zwischen dem Körper und einer Emitterelektrode oder Kollektorelektrode liegen Grenzschichten; zwischen dem Körper und der Basiselektrode ist eine solche Grenzschicht im allgemeinen nicht vorgesehen. Der Körper ist zumeist ein Einkristall.

Es ist bekannt, daß, wenn eine Emitterelektrode und die Basiselektrode in einen Stromkreis aufgenommen werden, eine Änderung des Stromes I_e in diesem Kreis eine Änderung des Stromes J_c in einem zweiten Kreis, in den die Basiselektrode und eine Kollektorelektrode aufgenommen sind, herbeiführt.

Das Verhältnis dieser Änderungen bei konstanter Spannung E_e im Kollektorkreis ist der Strom-

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verstärkungsgrad α = —J=-, der vorzugsweise so groß

9 Ie

wie möglich sein soll.

Die Erfindung zielt insbesondere darauf ab, den Stromverstärkungsgrad insbesondere bei großen Werten von I_e und I_e zu steigern, und fußt auf der Erkenntnis, daß unter Umständen ein beträchtlicher Teil des der Emitterelektrode zugeführten Stromes zur Basiselektrode abfließen und infolgedessen nicht zum Beeinflussen des Kollektorstromes beitragen kann; sie schafft Mittel, um diesen Verlust stark zu beschränken.

Auch kann die Erfindung zur Verringerung des sogenannten Ruhestromes im Kollektorkreis führen,

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d. h. des Kollektorstroms bei einem Emitterstrom gleich Null und bei konstanter Kollektorspannung.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistor

mit einem halbleitenden Körper, z. B. aus Germanium, auf dessen einer Fläche eine Basiselektrode und auf dessen anderer, gegenüberliegender Fläche mindestens eine Emitter- und eine Kollektorelektrode befestigt sind. Erfindungsgemäß befindet sich in mindestens einer bis zur Außenoberfläche des halbleitenden

ίο Körpers erstreckenden Höhlung Isolierstoff, und über der Höhlung an der Halbleiteroberfläche ist eine Emitter- oder Kollektorelektrode so angeordnet, daß ihre Ränder die Halbleiteroberfläche berühren.

Solch ein Isoli erteil zwingt also den Strom, eine bestimmte Richtung zu wählen, und verkleinert den nicht nützlich wirksamen Teil dieser Emitterelektrode oder Kollektorelektrode.

Ein solcher Isolierteil besteht zweckmäßig aus einer Höhlung im halbleitenden Körper, z. B. aus einer Bohrung oder einem Sägeschnitt.

Die Emitterelektrode oder Kollektorelektrode sind vorzugsweise von der Diffusionsart, die z. B. durch das Aufschmelzen bestimmter Metalle auf den halbleitenden Körper entstehen. Bei solchen Emitterelektroden und Kollektorelektroden, die eine verhältnismäßig große Oberfläche haben, gibt es nämlich vielfach Teile, die nicht zur Nutzwirkung des Transistors beitragen.

Die Erfindung ist insbesondere von Bedeutung für Transistoren von verhältnismäßig großen Leistungen, deren Emitterelektroden und Kollektorelektroden eine große Oberfläche haben und z. B. in an sich bekannter Weise abwechselnd nebeneinanderliegen.

Die Erfindung wird an Hand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. ι ist ein Schnitt eines Transistors mit einer Emitterelektrode und einer Kollektorelektrode.

Fig. 2 ist ein Schnitt eines Transistors mit einer Anzahl von solchen Emitterelektroden und Kollektorelektroden.

Die Fig. 3 und 5 sind schaubildliche Darstellungen eines halbleitenden Körpers, und

die Fig. 4, 6 und 7 sind Schnitte von hiermit hergestellten Transistoren.

Der Transistor nach Fig. 1 besteht aus einem halbleitenden Körper 1, der z. B. aus einem Einkristall des n-Typ-Germaniums hergestellt ist und der an einer Basiselektrode 2 festgelötet ist. An diesem Körper sind eine Emitterelektrode 3 und eine Kollektorelektrode 4 befestigt, die beide aus einer Menge aufgeschmolzenen Indiums bestehen können. Das Germanium wird hierdurch örtlich bei 5 in p-Typ-Germanium umgewandelt, wie doppeltschraffiert dargestellt. An der Grenze der beiden Germaniumarten befinden sich Grenzschichten. Unterhalb der Emitterelektrode 3 ist ein Isolierteil in Form einer Höhlung 6 vorgesehen. Hierdurch wird ein Teil 7 der Oberfläche der Emitterelektrode 3 untätig, wodurch die verbleibende aktive Oberfläche die Kollektorelektrode 4 verhältnismäßig stärker beeinflußt. Ein Teil der Berührungsfläche der Emitterelektrode und des halbleitenden Körpers, der links von der Höhlung 6 liegt, wird aber noch dazu Veranlassung geben, daß ein I Teil des Emitterstroms nahezu keinen Einfluß auf die Kollektorelektrode ausübt.

Noch günstiger ist es daher, Isolierteile unterhalb einer Emitterelektrode anzubringen, die sich zwischen zwei Kollektorelektroden befindet.

Fig. 2 zeigt einen Transistor, der mit zwei Emitterelektroden 3 und drei Kollektorelektroden 4 ausgestattet ist. Unterhalb einer jeden Emitterelektrode und Kollektorelektrode ist eine Höhlung 6 vorgesehen, so daß alle Oberflächenteile der Emitterelektroden, die mit dem halbleitenden Körper in Berührung stehen, einer Kollektorelektrode zugewandt sind, und der die (parallel zu schaltenden) Emitterelektroden durchfließende Strom einen verhältnismäßig starken Einfluß auf den die (ebenfalls parallel zu schaltenden) Kollektorelektroden durchfließenden Strom auszuüben vermag. Auch sind die wirksamen Oberflächen der Kollektorelektroden im wesentlichen den Emitterelektroden zugewandt, so daß ein direkter Stromweg von den Kollektorelektroden zur Basiselektrode so viel wie möglich vermieden ist, wodurch der Kollektorruhestrom verringert wird.

Die Form der Isolierteile wird zum Teil von den Eigenschaften des halbleitenden Materials abhängen. Besteht dieses aus Germanium, so ist es z. B. durch Sägen oder Bohren bearbeitbar.

Durch Sägen kann man in der von der Basis- go elektrode abgewandten Oberfläche des halbleitenden Körpers eine Anzahl parallele Rillen 8 entsprechend Fig. 3 anbringen. Der obere Teil dieser Rillen wird mit länglichen Indiumstreifen 9 gefüllt. Dieses Metall wird durch Erhitzen mit dem Germanium zusammenfließen und darin zum Teil hineindiffundieren (Fig. 4). Um zu verhüten, daß das Indium die Rillen völlig füllt, kann der Boden dieser Rillen mit Isolierstoff, z. B. SiO₂, bedeckt werden.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem in einem flachen halbleitenden Körper 10 eine Anzahl Öffnungen 11 gebohrt sind (Fig. 5). Diese können sich bis zur Basiselektrode 2, entsprechend Fig. 6, oder sich auch durch diese Basiselektrode erstrecken, entsprechend Fig. 7. In jeder Öffnung ist ein Indiumtropfen eingeschmolzen, und die Tropfen können abwechselnd als Emitterelektrode bzw. Kollektorelektrode geschaltet werden. Wenn der Transistor nach dem Aufschmelzen der Emitterelektrode und Kollektorelektrode geätzt werden muß, gebührt jenen Bauanordnungen der Vorzug, bei denen Isolierteile in Form von Höhlungen Anwendung finden, die sich bis zur Außenfläche des Körpers erstrecken, also nicht die nach Fig. 6. In den erstgenannten Fällen kann die Ätzflüssigkeit in die Höhlung (Höhlungen) eindringen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

I. Transistor mit einem halbleitenden Körper, z. B. aus Germanium, auf dessen einer Fläche eine Basiselektrode und auf dessen anderer, gegenüberliegender Fläche mindestens eine Emitter- und eine Kollektorelektrode befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich in mindestens einer bis zur Außenoberfläche des halbleitenden Körpers erstrek-

kenden Höhlung Isolierstoff befindet und daß über der Höhlung an der Halbleiteroberfläche eine Emitter- oder Kollektorelektrode so angeordnet ist, daß ihre Ränder die Halbleiteroberfläche berühren.
2. Transistor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhlung aus einer Bohrung besteht.
3. Transistor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhlung aus einem Sägeschnitt besteht.
4. Transistor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Höhlung unterhalb einer Emitterelektrode befindet, die zwischen zwei Kollektorelektroden liegt.
5. Transistor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich je eine Höhlung unterhalb einer Anzahl von Emitter- und Kollektorelektroden befindet, die abwechselnd nebeneinanderliegen.
6. Transistor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter- und Kollektorelektroden eine längliche Form haben.
7. Transistor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterelektroden und/oder die Kollektorelektroden von der Diffusionsart sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 814 487;
USA.-Patentschrift Nr. 2 595 497.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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