Halbleiteranordnung mit mindestens drei wie bei der Vakuumverstärkerröhre
wirkenden Elektroden Inder Patentanmeldung S 32766 VIII c/21 g ist eine Halbleiteranordnung
mit mindestens drei wie bei der Vakuumverstärkerröhre als Anode, Kathode und Steuergitter
wirkenden Elektroden, die an zwei flächenförmigen Grenzschichten mit entgegengesetzten
Sperrrichtungen und einem zwischen diesen befindlichen Halbleitermittelteil geringer
Dicke liegen, innerhalb dessen auf Grund der an die Elektroden gelegten Spannungen
im Wege des Anodenstromes ein Potentialwall erzeugt ist, und bei der eine derart
geringe Dicke des Halbleitermittelteils von weniger als etwa 10 p, und durch eine
solche Ab- bzw. Zunahme der Donatoren- b.zw. Akzeptorendichte innerhalb desselben
von einer Elektrode bis zur gegenüberliegenden verwendet ist, daß der Potentialwall
von einem wesentlichen Teil der den Anodenstrom bildenden Ladungsträger oder von
praktisch allen diesen Ladungsträgern durch den Tunneleffekt, gegebenenfalls unter
Mitwirkung thermischer Energie, überwunden werden kann.Semiconductor arrangement with at least three as in the case of the vacuum amplifier tube
acting electrodes In the patent application S 32766 VIII c / 21 g is a semiconductor device
with at least three as the anode, cathode and control grid, as in the case of the vacuum amplifier tube
acting electrodes, which are at two planar boundary layers with opposite
Blocking directions and a semiconductor center part located between them less
Thickness lie within which due to the voltages applied to the electrodes
in the way of the anode current, a potential wall is generated, and one such
small thickness of the semiconductor center portion of less than about 10 p, and by a
such decrease or increase in donors or Acceptor density within it
from one electrode to the opposite is used that the potential wall
of a substantial part of the charge carriers forming the anode current or of
practically all of these charge carriers through the tunnel effect, possibly under
Contribution of thermal energy, can be overcome.
Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform gemäß einem Ausführungsbeispiel
besteht darin, daß ein Halbleiterkristall, beispielsweise aus Germanium, drei Zonen
unterschiedlicher Leitfähigkeit aufweist, wobei zwei Zonen beispielsweise mit n-Leitfähigkeit
eine zwischen beiden Zonen verlaufende, mittlere Zone von beispielsweise p-Leitfähigkeit
begrenzen. Der zu verstärkende Strom fließt zwischen zwei Elektroden 2 und 4, die
an die Leitfähigkeitsbereiche angelegt sind und als Kathode und Anode dienen, während
die Steuerung der Anordnung durch eine als Gitter wirkende Steuerelektrode 3 bewirkt
wird, die an der mittleren Leitfähigkeitszone p liegt. Die Anordnung hat den Vorteil,
daß sie in Analogie zu den bekannten Elektronenröhrenanordnungen arbeitet.A particularly expedient embodiment according to an exemplary embodiment
consists in the fact that a semiconductor crystal, for example of germanium, has three zones
having different conductivity, with two zones, for example, with n-conductivity
a middle zone of, for example, p-conductivity, running between the two zones
limit. The current to be amplified flows between two electrodes 2 and 4, the
are applied to the conductivity areas and serve as cathode and anode while
the control of the arrangement is effected by a control electrode 3 acting as a grid
which lies at the middle conductivity zone p. The arrangement has the advantage
that it works in analogy to the known electron tube assemblies.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das Halbleitermaterial, die Betriebstemperatur
des Halbleitermaterials und die geometrische Dicke des den Potentialwall auf Grund
seiner Raumladungen erzeugenden Bereiches aufeinander so abgestimmt sind, daß die
Steuerwirkung des Potentialwalls ein Optimum erreicht und dabei die Temperatur so
gewählt ist, daß iin Falle der thermischen Überwindung die Dicke des Potentialwalls
in bzw. unterhalb der Größenordnung der Diffusionslänge der Ladungsträger liegt.According to the invention it is provided that the semiconductor material, the operating temperature
of the semiconductor material and the geometric thickness of the potential wall due to
its space charge generating area are coordinated so that the
Control effect of the potential wall reaches an optimum and thereby the temperature so
it is chosen that in the case of thermal overcoming the thickness of the potential wall
is in or below the order of magnitude of the diffusion length of the charge carriers.
Gemäß einer besonderen Ausbildung des Erfindungsgedankens kann auch
eine der Leitfähigkeitszone ein Intrinsic-Bereich sein, dergestalt, daß beispielsweise
die mittlere Zone ein Intrinsic-Bereich und die beiden äußeren Zonen n- oder p-Bereiche
sind. Schließlich sind noch weitere Kombinationen von Bereichen unterschiedlicher
Dotierung möglich, wodurch sich in Abhängigkeit von der Konzentration der Akzeptoren
bzw. Donatoren an den Übergängen gewünschte Potentialverhältnisse erzielen lassen.
Bei Verwendung von Intrinsic-Bereichen kommt man unter Umständen mit verhältnismäßig
niedrigen Temperaturen aus. Es ist sogar unter Umständen möglich, bei Wahl geeigneter
Materialien und entsprechender Anordnung der Zonen verschiedener Leitfähigkeit zu
einem Optimum der Wirkungsweise der Halbleiteranordnung zu gelangen. Es läßt sich
auch durch geeignete Dotierung ein gewünschter Temperaturgang der Kenngrößen erzielen.
Mindestens die mittlere Zone der Halbleiteranordnung besitzt gemäß einer weiteren
Ausbildung des Erfindungsgedankens eine auf das verwendete Halbleitermaterial abgestimmte
Dicke, welche von der Größenordnung der durch das Halbleitermaterial bedingten Diffusionslänge
der Ladungsträger ist.According to a special embodiment of the concept of the invention can also
one of the conductivity zones can be an intrinsic area, such that, for example
the middle zone an intrinsic area and the two outer zones n or p areas
are. Finally, other combinations of areas are different
Doping possible, which depends on the concentration of the acceptors
or donors can achieve desired potential ratios at the transitions.
When using intrinsic areas, you may come across with proportionate
low temperatures. It is even possible under certain circumstances, if a suitable choice is made
Materials and appropriate arrangement of the zones of different conductivity too
to achieve an optimum of the mode of operation of the semiconductor arrangement. It can be
also achieve a desired temperature response of the parameters through suitable doping.
At least the middle zone of the semiconductor arrangement has a further one
Formation of the inventive concept tailored to the semiconductor material used
Thickness, which is of the order of magnitude of the diffusion length caused by the semiconductor material
the load carrier is.
Silizium ist beispielsweise ein Halbleitermaterial, bei dem zweckmäßig
eine erhöhte Betriebstemperatur angewandt wird. Bei Germanium ergibt sich der Vorteil,
daß die Betriebstemperatur nur wenig über Zimmertemperatur zu liegen braucht.For example, silicon is a semiconductor material in which it is expedient
an increased operating temperature is applied. With germanium there is the advantage
that the operating temperature only needs to be slightly above room temperature.
Besonders zweckmäßig ist die Verwendung von Materialien mit hoher
Ladungsträgerbeweglichkeit, wie sie vorzugsweise Halbleiterstoffe besitzen, welche
aus Elementen der III. und V. oder II. und VI. Gruppe des Periodischen Systems bestehen.
Auch solche Halbleiter, welche im Flußspat- oder Antiflußspatgitter kristallisieren,
sind von Vorteil.The use of materials with a high
Charge carrier mobility, as they preferably have semiconductor materials, which
from elements of III. and V. or II. and VI. Group of the Periodic Table.
Also those semiconductors which crystallize in the fluorspar or anti-fluorspar lattice,
are beneficial.