DE1054543B - Halbleiterbauelement, dessen elektrischer Widerstand eine Funktion des ihn durchfliessenden Stromes ist - Google Patents

Description

Es sind Halbleiterbauelemente bekannt, deren Widerstand sich in Abhängigkeit von dem diese durchfließenden elektrischen Strom infolge ihrer Temperaturänderung verändert. Insbesondere besitzen diese Anordnungen vielfach eine negative Widerstands-Strom-Charakteristik. Diese Bauelemente werden als Heißleiter bezeichnet. Sie sind im allgemeinen aus oxydischen Halbleitern aufgebaut. Es gibt ferner Halbleiterwiderstände mit negativer Strom-Spannungs-Charakteristik, welche in der deutschsprachigen Literatur im allgemeinen als Varistoren bezeichnet werden und meistens auf der Grundlage von Siliziumcarbid aufgebaut sind.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement, dessen elektrischer Widerstand eine Funktion des ihn durchfließenden Stromes ist und das als Regel-, Schalt- oder sonstiges Übertragungs- oder Schwingungserzeugungsorgan verwendbar ist. Gemäß -der Erfindung ist vorgesehen, daß der Widerstand der Anordnung durch den Gaußeffekt im Halbleiter ge- ao steuert ist, der durch das auf den Halbleiter rückgekoppelte, durch den die Anordnung durchfließenden Strom hervorgerufene Magnetfeld erzeugt und bestimmt ist. Durch geeignete Dimensionierung und Formgebung des Halbleiterkörpers sowie durch geeignete Orientierung des Magnetfeldes zu ihm lassen sich gewünschte Strom-Widerstands-Charakteristiken erzeugen.

Es sind zwar Verfahren zur Verstärkung und Umformung von Wechselströmen und zur Erzeugung elektrischer Schwingungen bekannt, bei denen der sogenannte Halleffekt in der Weise benutzt wird, daß das durch die zu verstärkenden Ströme in. einer Spule erzeugte Magnetfeld auf eine stromdurchflossene leitende Fläche einer geeigneten Substanz wirkt und die dadurch erzeugte transversale, elektromotorische Kraft den verstärkten Strom liefert. Auf diese Weise wird ein Sechspöl geschaffen. An zwei seiner Klemmen 'liegt ein zur Erzeugung des Halleffektes unbedingt erforderlicher, mit eigener, einen konstanten Strom liefernden ■ Spannungsquelle" ausgestatteter Hilfsstromkreis. Unabhängig davon liegt an einem weiteren-Klemmenpaar der - steuernde Wechselstrom, so daß entsprechend seinen Schwankungen im eigens hierfür vorgesehenen Ausgangskreis dieser Schwankungen entsprechende Wechselspannungen induziert werden. Bei Verwendung als Oszillator ist"eine'weitere Oszillatorrückkopplung erforderlich.

Zum Unterschied hierzu wird gemäß der Erfindung ein neues, zweipoliges Bauelement angegeben, das keine Fremdstromspeisung benötigt. Bei der Anordnung gemäß der Erfindung stellt sich ein bestimmter Widerstand entsprechend der ge wählten Widerstands-Strom-Charakteristik, ähnlich Halbleiterbauelement,

dessen elektrischer Widerstand

eine Funktion des ihn durchfließenden

Stromes ist

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dr. Eberhard Groschwitz, München,
ist als Erfinder genannt worden

wie beispielsweise bei einer Heißleiter-oder Väristoranordnung, ein. . '.

Gemäß einer besonderen Ausbildung der Erfindung wird nicht der gesamte den Halbleiter durchfließende Sfrom, sondern nur. ein gegebenenfalls variabler Teil desselben zur Erzeugung des auf den Halbleiterkörper "steuernd wirkenden" Magneffeides benutzt. Dabei kann der zur Steuerung ausgenutzte.Teil: des "Stromes· durch bekannte Schaltmittel, beispielsweise nach Art eines Potentiometers, verändert werden, oder .es können selbsttätig wirkende Schaltmittel. in Form anderer Halbleiterbauelemente,· beispielsweise mittels einer VaristorahoTdnuing, ■ einer Herßleiterano>rdnuinig und/ oder einer 'Transisforanofdnung,.; zu diesem Zweck vorgesehen sein. Sofern der Halbleiter von" Wechselstrom -durchflossen- "ist," kann^ unter Umständen ein gleichgerichteter Strom zur Magnferfelderzeugung· benutzt-werden. Ferner ist es auch möglich;, daß das magnetische Fel'd nur auf 'einen- -— gegebenenfalls veränderbaren'—- Teil des Halbleiiterkörpers wirkt.

Das Halbleiterbauelement* nach der Erfindung ist in der Regeltechnik, Fernmeldetechnik und Schaltteehnik, gegebenenfalls auch in der Starkstromtechnik anwendbar, vor allem in den Fällen, in denen die gewünschten Widerstands-Strom-Charakteristiken durch einen Heißleiter oder eine Varistoranordnung nicht ohne weiteres hergestellt werden können. Die Anordnung nach der Erfindung hat insbesondere den Vorteil, daß sie weitgehend unabhängig-von Temperatureffekten ist, zumal dann, wenn das Magnetfeld primär von einem mit dem Halbleiterwiderstand zusammen-

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Claims (9)

geschalteten temperaturutiabhängigen Leiter erzeugt wird. Grundsätzlich kann die Halbleiteranordnung nach der Erfindung aus einem aus mehreren Windungen bestehenden drahtförmigen Halbleiter bestehen, welche derart zueinander orientiert sind, daß sie miteinander magnetisch in der Weise rückgekoppelt sind, daß mindestens in einem Teil des Halbleiterdrahtes der Gaußeffekt wirksam wird. Gemäß einer besonderen Ausbildung der Erfindung ist der mindestens in einer Dimension sehr dünne Halbleiterkörper, welcher beispielsweise Röhrchenform oder die Gestalt einer dünnen Platte besitzt, mit einem metallischen Leiter derart zusammengeschaltet, daß der metallische Leiter das den Gaußeffekt im Halbleiterkörper erzeugende Magnetfeld liefert. In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen des Bauelementes nach der Erfindung beispielsweise dargestellt, an Hand deren der Erfindungsgedanke näher erläutert sei. In Fig. 1 bedeutet 1 einen von einer Isolierschicht 2 aus Keramik, Kunststoff oder noch besser aus Ferrit umgebenen metallischen Leiter in Form eines Drahtes oder Kabels. Der Leiter 1 ist auf einem gewissen Teil seiner Länge von einem dünnen Mantel 3 aus einem halbleitenden Stoff, z. B. Germanium, Silizium oder einer A111 Bv-Verbindung, umgeben. Durch sperrfreie Kontakte sind der Leiter 1 und der Halbleiter 3 mittels einer leitenden Verbindung 4 hintereinandergeschaltet, und zwar so, daß sie in entgegengesetzten Richtungen, welche durch Pfeile angedeutet sind, vom 3" Strom durchflossen werden. Das magnetische Feld des metallischen Leiters 1 erzeugt in dem halbleitenden Mantel 3 einen merklichen Gaußeffekt, wenn der Mantel 3 nach Maßgabe der vorhandenen Stromstärken und Feldstärken geeignet dimensioniert ist. Der Widerstand des Halbleiters 3 wird auf diese Weise durch das magnetische Feld des Leiters 1 gesteuert. In dem Verbindungsweg 4 können unter Umständen erwähnte Schaltmittel, z. B. ein Varistor, Heißleiter und/oder veränderbarer ohmscher Widerstand, eingebaut sein, durch den die magnetische Steuerwirkung variiert werden kann. Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 sind die Verhältnisse insofern umgekehrt, als der als dünnes Röhrchen oder dünner Draht ausgebildete Halbleiterkörper 5 von einem mit ihm in Reihe liegenden und mehrere Drahtwindungen bildenden Leiter 6 umgeben ist. Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 3. Hier ist ein radial durchflossener scheibenförmiger Halbleiter 7 im Magnetfeld zweier leitender Spulen 8 und 9 angeordnet, welche miteinander und mit dem Halbleiter in geeigneter Stromrichtung in Serie geschaltet sind. Durch die Anordnung nach der Erfindung lassen sich gewünschte, für die verschiedenen Anwendungszwecke geeignete, Widerstands-Strom-Charakteristiken bzw. entsprechende funktionale Abhänigkeiten erzeugen. Insbesondere ist es z. B. möglich, Anordnungen mit negativer Charakteristik herzustellen, die in geeigneter Oszillatorschaltung zur Schwingungserzeugung ausnutzbar sind. Patentansprüche:

1. Halbleiterbauelement, dessen elektrischer Widerstand eine Funktion des ihn durchfließenden Stromes ist, als Regel-, Schalt- oder sonstiges Ubertragungs- oder Schwingungserzeugungsorgan, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand der Anordnung durch den Gaußeffekt im Halbleiter gesteuert ist, der durch das auf den Halbleiter rückgekoppelte, durch den die Anordnung durchfließenden Strom hervorgerufene Magnetfeld erzeugt und bestimmt ist.

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein — gegebenenfalls variabler — Teil des den Halbleiter durchfließenden Stromes zur Erzeugung des auf den Halbleiterkörper steuernd wirkenden Magnetfeldes ausgenutzt ist.

3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper mit einem das Magnetfeld erzeugenden metallischen Leiter in Serie und/oder parallel geschaltet ist.

4. Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Leiter und Halbleiter die Stromverteilung zwischen diesen beeinflussende Schaltelemente eingeschaltet sind.

5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper als dünnes Röhrchen oder dünne Platte bzw. Scheibe ausgebildet ist.

6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß ein stabförmiger Leiter innerhalb eines röhrchenförmigen Halbleiters gegen dieses isoliert angeordnet und mit diesem elektrisch derart hintereinander und/oder parallel geschaltet ist, daß die Stromrichtung in beiden zueinander entgegengesetzt ist.

7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der als dünnes Röhrchen oder dünner Draht ausgebildete Halbleiterkörper von einem mit ihm in Reihe und/oder parallel liegenden und eine oder mehrere Drahtwindungen bildenden Leiter mit entgegengesetzt gerichteten Magnetfeld umgeben ist.

8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein — gegebenenfalls radial durchflossener — scheibenförmiger Halbleiterkörper im Magnetfeld zwischen zwei leitenden Spulen angeordnet ist, welche miteinander und mit dem Halbleiter in geeigneter Stromrichtung zusammengeschaltet sind.

9. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisch gesteuerte Halbleiterteil gegen den steuernden Teil durch eine Ferritschicht getrennt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 310 012.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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