DE1066667B - - Google Patents

Description

, IrcL Eigenem 2 B JÄH. 1960

DEUTSCHES

T 15203 Vnic/21g

ANMELDETAG: 27.MAI1958

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER

AUSLEGESCHRIFT: 8. O KTO B E R 1959

Die Erfindung bezieht sich auf Unipolar-Feldeffekttransistoren von Kegel- oder Pyramidenform in der Mitte des Halbleiterstabes sowie auf Verfahren zur Herstellung solcher Transistoren.

In der bisherigen Technik-kennt—man—Unipolar-Feldeffekttransistoren mit der Form eines Zylinders oder eines Rechtkants. Am weitesten verbreitet sind diejenigen mit Zylinderform. Diese Transistoren bestehen im wesentlichen aus einem Stäbchen aus einem Halbleiter eines gewissen Leitungstyps, mit einem zylindrischen Teil von beschränktem Durchmesser, zwei Elektroden mit ohmschem Kontakt an den Stirnseiten dieses Stäbchens und einer sogenannten Kontaktengenelektrode, welche den eingeschnürten Teil umgibt und mit dem Halbleiter einen polarisierten Gleichrichterkontakt in Sperrichtung bildet, d. h. in dem Sinne, der sich dem Durchgang des Stromes zwischen der Elektrode und dem Halbleiter entgegensetzt. Läßt man in dieses Halbleiterstäbchen einen Strom eintreten, dann wird derselbe durch Anlegen eines elektrischen Potentials an die Einschnürung mit der sich daraus ergebenden Bildung eines elektrischen Feldes quer zu der Stromrichtung moduliert. Nach den gegenwärtig anerkannten Hypothesen ergibt sich diese Wirkung aus der Bildung von Raumladungen, die von der Oberfläche des Halbleiters, welche mit der Kontaktengenelektrode in Berührung steht, nach dem Inneren des Halbleiters zu gerichtet sind. Das Ausmaß dieser Ladungen ist unter sonst gleichen Verhältnissen um so größer, je höher die Feldstärke an der Oberfläche des Halbleiters ist. Wenn die Abmessung des eingeschnürten Teils des Hälbleiterstäbchens in Richtung des Feldes größer ist als die Ausdehnung der Raumladungen, dann ist das Halbleiterstäbchen außerhalb dieser Ladungen elektrisch neutral, und das elektrische Feld ist dann praktisch gleich Null. Man sieht also, daß elektrisches Feld und Raumladungen sich gegenseitig beeinflussen, d.h., das elektrische Feld ruft die Entwicklung der Ladung hervor, und es ist das Ausmaß der letzteren, welches die Entwicklung des elektrischen Feldes gestattet. Zwischen der Außenseite des Halbleiterstäbchens und dem Inneren desselben bildet sich eine Potentialdifferenz.

Die Modulierung durch das elektrische Feld des Leitkanal genannten leitenden Querschnitts des Stabchens und demzufolge des Widerstandes desselben, also des Stroms, welcher das Stäbchen bei an seine Endelektroden gelegter gegebener Spannung durchfließt, wird um so wirksamer sein, je größer, bei gleicher Potentialdifferenz und bei gleichem Halbleitertyp, die Ausdehnung der Raumladungen gegenüber dem Gesamtquerschnitt des eingeschnürten Teils ist. Wenn der eingeschnürte Teil des Stäbchens eine zylindrische Form hat, dann ist die Ausdehnung der Unipolar-Feldeffekttransistor mit einem ausgekehlten Halbleiterstab sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Anmelder: Dr. Stanislas Teszner₁ Paris

Vertreter: Dr. M. Eule, Patentanwalt, München 13, Kurfürstenplatz 2

Beanspruchte Priorität: Frankreicii vom 27. Mai und 6. November 1957

Dr. Stanislas Teszner₁ Paris, ist als Erfinder genannt worden

Raumladungszone infolge eines gegebenen elektrischen Feldes um 1/2" größer als bei gleichem Feld für den Fall, daß dieser eingeschnürte Teil die Form eines Rechtkants habe. Ferner entspricht eine gegebene Änderung in der Tiefe der Raumladungen einer quadratischen Änderung des eingenommenen Querschnitts. Schließlich kann man bei einem Unipolar-FeldefTekttransistor mit einer Kontaktenge von zylindrischer Form einen gegebenen Grad der Modulierung des Ausgangsstroms des Transistors erhalten bei einer S teuer spannung in der Größenordnung von einem Drittel derjenigen, welche erforderlich wäre, um den gleichen Grad der Modulierung mit einem Transistor zu erhalten, dessen Steuerelektrode, anstatt aus einem Ring, welcher einen eingeschnürten zylindrischen Teil umgibt, zu bestehen, aus zwei Metallschichten an den großen Seiten eines eingeschnürten Teils in der Form eines Rechtkants zusammengesetzt ist.

Die Kennlinienschar eines Unipolartransistors mit zylindrischer Kontaktengenelektrode, welcher bei verschiedenien Polarisationsspannungen der Kontaktenge den Anodenstrom als Funktion der Anodenspannung liefert, ist qualitativ ähnlich derjenigen einer Pentode klassischer Bauart, unterscheidet sich jedoch, quantitativ ganz erheblich. Bei einer Pentode ist nämlich die Gitterpolarisationsspannung z. B. von einigen

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Volt, welche notwendig ist, um den Anodenstrom zu sperren, im allgemeinen um' eine oder zwei Größenordnungen geringer als die normale Anodenspannung, z. B. einige hundert Volt, während ganz im Gegenteil bei einem Unipolartransistor mit zylindrischer Kontaktenge bzw. Einschnürung diese beiden Spannungen von der gleichen Größenordnung sind. Es folgt hieraus, daß bei gleichem Anodenstrom die Steilheit in dem letzteren Fall erheblich geringer ist als im ersteren.

Ein weiterer lästiger Mangel der Transistoren mit zylindrischer Einschnürung ist der nichtlineare Verlauf der Kennlinie für den Anodenstfom als Funktion der Spannung der Kontaktenge, wodurch bei erheblichen Ausgangsleistungen eine merkliche Verzerrung des verstärkten Signals hervorgerufen werden könnte.

Dieser Unterschied in den Kennlinien der Pentode und des Unipolartransistors mit zylindrischer Einschnürung ist im wesentlichen eine Folge des Unterschiedes der physikalischen Mechanismen in den beiden Fällen.^ ^/vTnlind"bei^^e^r Pentc>d'e das Gitter wie eine Sperre wirkt, die sich zwischen Anodie und Kathode aufbaut, bewirkt bei einem Unipolartransistor mit zylindrischer Kontaktenge die letztere zunächst die Einschnürung des Leitkanals an einer Stelle und dann, mit zunehmender Polarisation, allmählich auf die ganze Länge desselben. Untersucht man jedoch die Betriebsweise eines solchen Transistors, mit konstantem Querschnitt der Enge oder mit symmetrischer Änderung des Querschnitts zu beiden Seiten der Mittelebene der Enge, näher, dann bemerkt man, daß diese Verhältnisse nicht rationell sind, denn die auf den Leitkanal ausgeübte elektrische Beanspruchung ist weit entfernt davon, auf die ganze Länge des Kanals gleichmäßig zu sein.

. Man hat nunmehr festgestellt, daß diese Kennwerte beträchtlich verbessert werden können, wenn man der Kontaktenge einen Querschnitt gibt, der nicht konstant bleibt, sondern sich vielmehr von einem Ende zum anderen ändert, und zwar bei einem Stäbchen aus einem Halbleiter des η-Typs von der Kathode zur Anode, bei einem Stäbchen aus einem Halbleiter des p-Typs von der Anode zur Kathode zunimmt. Die Transistoren mit einer derartigen Kontaktenge werden mit Kegelkontaktengentransistoren bezeichnet.

Die Erfindung bezieht sich somit auf einen Unipolar^Feldeffekttransistor.-bestehend aus einem zylindrischen Stab aus Halbleitermaterial mit einer Auskehlung geringeren Durchmessers etwa in der Mitte des Stabes, zwei öhmschen Elektroden an den Endflächen des Stabes, welche die Kathode und die Anode bilden, einer ringförmigen rtichtohmschen Metallelektrode in der Auskehlung und einer solchen Polung der nichtohmschen Metallelektrode, daß kein Strom von dieser zu dem Halbleiterstab übertreten kann. Erfindungsgemäß hat die Auskehlung einen veränderlichen Querschnitt, der sich von einem Ende zu dem anderen gleichsinnig und stetig ändert, und die ringförmige nichtohmsche Metallelektrode ist am Boden sowie an den benachbarten Endteilen der Auskehlung angeordnet.

. Obwohl die vorliegende Erfindung besonders nützlich ist für die Umwandlung der Unipolartransistoren mit zylindrischer Kontaktenge in solche mit kegelförmiger Kontaktenge, ist sie doch ebenso anwendbar auf die Umwandlung von.Unipolartransistoren mit einer Kontaktenge in Form eines Rechtkants in solche mit einer Kontaktenge in der. Form einer Pyramide oder eines Sektors.

Die Erfindung soll nunmehr in den Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden, in welchen

Fig. 1 einen Unipolartransistor zylindrischer Form dies bisherigen Typs darstellt;

Fig:.2 zeigt, das Profil des Leitkanals eines Transistors zylindrischer Form unter gewissen Betriebsverhältnissen ;

Fig. 3 und 4 zeigen die Verteilung der Potentialdifferenz zwischen Kontaktenge und Leitkanal des gleichen Transistors unter gewissen Betriebsverhältnissen;

Fig. 5 zeigt einen Unipolar-Feldeffekttransistor mit kegelförmiger Kontaktenge;
Fig. 6 und 7 sind die Kennlinien des Transistors nach Fig. 5 bzw. desjenigen nach Fig. 1;

Fig. 8 bis 10 beziehen sich auf das Verfahren der Herstellung der Unipolar-FeldefFekttransistoren mit kegelförmiger Kontaktenge; schließlich beziehen sich die

Fig. 11 und 12 auf die Unipolar-Feldeffekttransistoren mit "pyramidenförmiger oder prismatischer Kontaktenge sowie auf deren Herstellungsverfahren. Die Fig. 1 gibt in einfachster Form das Schaltschema eines Spannungs- und Leistungsverstärkers in Gestalt eines Unipolartransistors wieder. In dieser Figur bedeutet 8 ein Halbleiterstäbchen mit einem eingeschnürten zylindrischen Teil 9. 1 ist die Kathode, 2 die Anode, 3 die Kontaktengenelektrode, 4 die Stromquelle für die Anodenspanniung, 5 die Ladungsimpedanz, 6 die Stromquelle für die Polarisation der Kontaktengenelektrode und 7 der Generator, welcher das zu verstärkende Signal erzeugt. Die Polarität der Polarisationsspannungsquelle 6 für die Kontaktengenelektrode wie auch die Schaltung dieser Quelle zwischen Kontaktengenelektrode und Kathode entsprechen dem Fall eines Halbleiters vom n-Typ, der hier als Beispiel genommen wird. Bei einem Halbleiter des p-Typs muß die Polarität der Stromquelle 6 umgekehrt sein, und diese letztere ist dann zwischen Kontaktengenelektrode und Anode zu schalten. Die Kontaktengenelektrode 3 ist ein kreisrunder Ring, und der eingeschnürte Teil 9 des Halbleiterstäbchens, besitzt einen kreisförmigen Querschnitt.

Die Fig. 2 zeigt das Profil des Leitkanals des Transistors nach Fig. 1. Die Kontaktenge hat eine Länge L und einen konstanten Querschnitt mit dem Durchmesser r₀ . Die Kurve 38 veranschaulicht die Änderung des DurchmessersHes^-Leitkanals zwischen r₀ und Null bei einer AnodenspannungF_a=J⁷¹ ₀, hierbei ist V₀ die Spannung bei völliger Abschnürung des Stroms, und einer Kontaktengenspannung V_g = O als Funktion der Abszisse χ eines Punktes des Leitkanals.

Fig. 3 zeigt die Verteilung des elektrischen. Potentials V längs des Leitkanals für den gleichen Transistor und unter den gleichen Verhältnissen, also V_a = V₀ und V_g = O. '

Die Fig. 4 zeigt die Verteilung des Potentials V längs des Leitkanals für den gleichen Transistor, jedoch für V_a=V₀ ixnd V_g=-V₀, entsprechend der völligen Sperre des Stroms. Man bemerkt, daß man, um am Kathodenende ein Potential V₀ zu erhalten, gezwungen war, die elektrische Beanspruchiung am Anodenende unnütz zu verdoppeln.

In der Praxis ist der Querschnitt der Kontaktenge infolge der vorherrschenden Verhältnisse der Fertigung niemals gänzlich konstant; es liegt nämlich der geringste Querschnitt etwa in .der Mitte der Kontaktenge und der stärkste Querschnitt an den beiden Enden. Immerhin ist. diese Änderung des Querschnitts

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praktisch symmetrisch zu beiden Seiten der Median- der Mittelebene symmetrischen Formgebung- (k = 1)

ebene der Kontaktenge, und der obenerwähnte Übel- ist erheblich.

stand wird dadurch, wenn auch nur. wenig, gemildert. Um den Gedankengang an einem konkreten Beispiel Nun kann man aber die Ungleichmäßigkeit in der festzulegen, werden nachstehend, lediglich zur ErVerteilung des Potentials längs des Leitkanals gemäß 5 läuterung, die Daten der Ausfühnung eines Transider vorliegenden Erfindung noch weiter vermindern, stors mit nichtzylindrischer Kontaktenge sowie die wenn man den Unipolar-Feldeffekttransistor derart dabei erhaltenen Ergebnisse angegeben, im Vergleich ausführt, daß der Querschnitt der Kontaktenge von mit denjenigen eines ähnlichen Transistors, jedoch einem Ende zum anderen zunimmt, und zwar von der mit zylindrischer Kontaktenge, beide hergestellt aus Kathode zur Anode in dem betrachteten Fall des Halb- io einem Germaniumstäbchen des η-Typs mit einem leiters vom η-Typ, von der Anode zur Kathode bei spezifischen Widerstand von ρ = 8 Ohm · cm. einem Halbleiter vom p-Typ. Kennwerte für die Ausführung der Vorrichtung Im folgenden soll als Beispiel, und um die Begriffe mit einer Kontaktenge, deren Querschnitt von der festzulegen, der Fall eines Halbleiters vom n-Typ be- Kathode zur Anode zunimmt.

handelt werden und die nachstehenden Ausführungen x_{5 Lä der K}ontaktengenelektrode 150 μ

sol en auch fur den Fal eines Halbleiters vom p-Typ _Dur°_{hmesser der Eng} ⁵ _{e an der} Kathode ... 54 μ

Gültigkeit haben, natürlich unter der Voraussetzung, _{Durchmesser der En}|_{e an der Anode 85} £

daß die Schaltung der Kontaktenge geändert und die ^ö .

Polarität der Polarisationsspannung umgekehrt wird. Kennwerte der Arbeitsweise:

Die Fig. 5 zeigt das Profil eines derartigen Tran- so _{s n bd vöm}

sistors, bei dem der Querschnitt der Kontaktenge von -Abschnürung V₀₁ = 40 Volt—

einem Ende zum anderen zunimmt. In dieser Jbigur y^ul _ ^qO Volt

bezeichnet die Zahl 62 die Kathode, 63 die Anode und Normale Betriebs- °²

64 die in der Kehle 65 aufgetragene Kontaktengen- spannungen V_af = 60 bis 70 Volt

elektrode. 25 V= —10 Volt

Die Wirkung einer derartigen Formgebung ist ^gf leicht zu verstehen. Die Spannung völliger Abschnü- Die Fig. 6 zeigt die Schar der statischen Kennlinien rung — V₀ — ist nicht mehr auf die ganze Länge des für den Strom T_a als Funktion der Anodenspan-Leitkanals konstant, sondern ändert sich vielmehr nung V_a für verschiedene Spannungen V_g an der Kon- und wird zu V₀ (x), wobei χ der Abstand des jeweili- 30 taktenge. Die Geraden 65 und 66 sind zwei Gerade der gen Punktes des Leitkanals mit Bezug auf eines seiner Ladung, entsprechend den maximalen AusgangsEnden ist. Ieistungen in der Klasse^ mit praktisch zu vernach-

Damit bei normaler Betriebsweise die elektrische lässigender Verzerrung für die beiden Betriebsspan-Beanspruchung des Leitkanals absolut rationell ist, nungen, nämlich

muß das Verhältnis der Spannungen völliger Ab- 35 F₀, = 60 Volt bzw. P₀, = 70 Volt, schnürung — K₀₁ und K₀₂ — am Ende des Jueitkanals

neben der Kathode bzw. am Ende des Leitkanal« Die entsprechenden Ladungswiderstände belaufen

, , _A j · -.τ 1 ••I_i · 11. -Λ. u ^voi sich auf 18 bzw. 23 Kiloohm. neben der Anode, ein Verhältnis, welches mit A= -=— _Tr , . . _ . . , j · ·

V₀₂ Diese Kurvenschar ist zu vergleichen mit derjeni-

bezeichnet werden soll, der nachstehenden Gleichung 40 gen nach der Fig. 7, welche einem ähnlichen Tranentsprechen: sistor bekannter Ausführung mit praktisch konstantem kreisförmigem Quierschnitt der Kontaktenge fega (1) entspricht.

"af ~i~ Vgf Dj_e Kennwerte für diesen Transistor sind die fol-

45 genden:

In dieser Gleichung ist V _f die Anodenspannung am _{L def} Kontaktengenelektrode 150 μ

Arbeitspunkt und V _f die Polarisationsspannung der Mindestdurchmesser der Kontaktenge .... 70 μ

entsprechenden„KQjqtakjtoigeneLektEode. Diese Bedin- — °_.

gung führt normalerweise zu verhältnismäßig gerin- KennwertederArbeitsweise:

gen Werten von k, da V_af etwa 5- bis IOmal großer 50 _{s der völli}

sein muß als V_gf. . Striktion V₀= 68 Volt

Immerhin kann dieselbe nur angenähert sein, und Normale Betriebs-

die Begrenzung ergibt sich aus der folgenden ein- spannungen ..." V_af= 50 bis 60 Volt

schrankenden Bedingung: Bei einer Polansationsspan- ^r y ₌_i5VoIt

nung von V_g = V₀₁ muß man die völlige Abschnürung 55 sf

des Leitkanals auf seiner ganzen Länge, mindestens Man bemerkt sofort die Überlegenheit des Tran-

an seinen beiden Enden sicherstellen. Daraus ergibt sistors mit nichtzylindrischer Kontaktenge, nämlich

sich eine erhebliche Zunahmie — mehr als 50% — bei

V₀₂ ^_ V_af + V_{01 6o} Verstärkung der Spannung —^ψ- sowie der Steilheit

^und (o\ mP

^ V₀₁ ^ ' ~dv~ ^e*^ne Zunahme der Ausgangsleistung und parallel

^Tflf+ Poi dazu eine merkliche Verminderung der Verzerrung. '^%

Hierbei beziehen sich m, M und P auf Punkte in den V_gf ist für den Betrieb in Klasse A kleiner als 65 Fig. 6 und 7. 0,5 V₀₁, und der Wert von k, der sich aus der Glei- Dieser Vorteil wird bestätigt, wenn man die Ar-

chung (2) ergibt, ist von der Größenordnung des beitsweise bei Hochfrequenz betrachtet und wenn man Doppelten desjenigen nach Gleichung (1). In der Tat parallel zu der Änderung des Widerstandes Anode— ist es nicht möglich, k über 0,25 hinaus noch weiter Kathode· die Änderung der. Kapazität Anode—Kazu verkleinern, und der Fortschritt gegenüber, der zu 70 thpde betrachtet. Es ist nämlich bekannt, -daß der

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größere Teil dieser Kapazität bei einem Halbleiter des η-Typs in der Nachbarschaft der Kathode, bei einem Halbleiter des p-Typs in der Nachbarschaft der Anode lokalisiert ist, und man versteht daher, daß unter sonst gleichen Verhältnissen bei einer gegebenen Änderung der Spannung an der Kontaktenge die Änderung der Kapazität um so größer sein wird, je kleiner — bei einem Halbleiter des η-Typs — der Durchmesser der Kontaktenge an der Kathode oder in der Nähe der letzteren ist.

Es soll nunmehr das Verfahren der Herstellung für Unipolar-Feldeffekttransistaren mit veränderlichem Querschnitt der Kontaktenge beschrieben werden.

Man hat festgestellt, daß, wenn man diem Profilierungsstrom einen das Stäbchen in nuir einer Richtung durchfließenden Steuerstrom überlagert, welcher genügend stark ist, um die Verteilung des Potentials längs des Stäbchens merklich zu modifizieren, eine Asymmetrie der die Kontaktenge bildenden Kehle erhalten wird. Überdies kann man die Asymmetrie praktisch nach Belieben einstellen,.indem man diesen Steuerstrom und somit die Steuerspannung an den Klemmen des Stäbchens beeinflußt.

Das Gesamtschaltungsschema der elektrischen Stromkreise für die gesteuerte Profilierung ist der Fig. 8 zu entnehmen.

Der gewöhnliche, nicht gesteuerte Profilierungsstromkreis setzt sich zusammen aus der Stromquelle 54, welche über das Potentiometer 55 und die Platinelektrode 53 die Düse 34 speist, welch letztere mittels des Strahls 67 das zu profilierende Stäbchen 68 angreift. Der Strom fließt zu beiden Seiten der Düse ab und durch das Stäbchen zu den Klemmen 45 und 46, von dort durch die Ausgleichs widerstände 51 und. 52 zu der gemeinsamen Klemme 50, welche an die positive Klemme der Stromquelle 54 angeschlossen ist. Der Steuerstromkreis umfaßt eine Stromquelle 69, welche über das Potentiometer 70 einen in nur einer Richtung fließenden Strom in das Stäbchen eintreten läßt, wobei der Strom in üblicher Weise von der Klemme 45 zu der Klemme 46 fließt. Das Stäbchen driefrt sich vor dem Strahl uim sich selbst.

Mari versteht, daß dlie Überlagerung des normalen Profilierungsstroms durch den Steuerstrom eine Modifikation in der Verteilung des Potentials in dem Stäbchen hervorruft. Insbesondere wird in der Figur der obere Teil von dem Strahl 67 zu der Klemmie 45 positiv, der untere Teil von dem..StrahL67_z.u_der Klemme 46 negativ polarisiert. Von da ab nimmt der Profilierungsstrom an jenem zu und an diesem ab.

Das dabei erhaltene Resultat ist in der Fig. 9 dargestellt; hier zeigen die Pfeile 71 und 72 den in dem Stäbchen fließenden Strom, der sich aus der Überlagerung dies Profilierungstroms 73 mit dem Steuerstrom ergibt, an. Die Stromfäden des resultierenden Profilierungs troms werden angedeutet durch die Pfeile 74, deren Größe ungefähr proportional zu der Stärke dieses Stroms ist.

Man bemerkt eine asymmetrische Verteilung des Stroms und infolgedessen eine ausgeprägte Asymmetrie der Kehle, deren Profil, anstatt zylindrisch zu sein, kegelstumpfförmig wird, ohne daß die Länge der Kehle zunimmt-und ohne daß die Qualität der Glättung beeinträchtigt wird. Ebenso bemerkt man in der Figur eine ausgesprochene Asymmetrie der Lippen 75 und 76 des Strahls 67.

Man kann in der Praxis den Grad der Steigung des Konus, also den Kegelwinkel, nach Belieben einstellen, indem man den Steuerstrom und' damit die Spannung an den Klemmen des Stäbchens beeinflußt. Indessen 667

muß man hier bemerken, daß es, damit die Wirkung auch merklich wird, wesentlich ist, daß die Spannung, auf die halbe Länge des Stäbchens bezogen, genügend hoch ist, und zwar absolut als auch relativ mit Bezug auf den Spannungsabfall infolge des Profiiierungsstroms. Es folgen weiter unten genaue Zahlenangaben hierüber.

Die elektrolytische Ablagerung der kegelförmigen Kontaktengenelektrode kann nach dem Verfahren erfolgen, wie es bereits beschrieben worden ist, und zwar ohne Überlagerung eines Steuerstroms. Will man jedoch die Metall ablagerung auf einen gewissen Teil des Kegels beschränken, dann kann dieselbe nach dem Verfahren erfolgen, für welches die Fig. 10 das Schaltschema angibt.

Dieses Schaltscfaema ist ähnlich demjenigen von Fig. 8, jedoch sind die Polaritäten hier umgekehrt. Der elektrolytische Auftrag erfolgt mittels der Düse 35, und der Elektrolyt 77 wird dürch die Platinelektrode 56 unter Spannung gesetzt. Der Steuerstrom wirkt auf die Umrisse der Ablagerung ein,..denn durch die Polarisation der Oberfläche des Arbeitsstückes kann der elektrolytische Niedierschlag zvt einer Seite der Düse unterbunden werden und bildet sich dann nur an der anderen Seite. Nimmt man den Fall des zylindrischen Stäbchens nach Fig. 5 mit der kegelstumpfförmigen Kehle 65, wobei der Steilrand der Kehle an der Seite der Kehle 45 gelegen ist, dann wird der elektrolytische Niederschlag 64 durch die Regelung des Steuerstroms auf jede beliebige Strecke des Teils mit sanfter Neigung der Kehle beschränkt.

Um den Gedankengang festzulegen, wird nachstehend ein konkretes Ausführungsbeispiel für einen Transistor mit kegelförmiger Kontaktenge angegeben.

Stäbchen aus Germanium des η-Typs, mit einem spezifischen Widerstand von 4 Ohm · cm, 0,5 mm Durchmesser, 2 mm Länge, an beiden Enden mit angelöteten Metallzwingen versehten.

Profilierung durch einen Strahl von 0,02 n-Schwefelsäure bei einem Profilierungsstrom von 1,5 Milliampere.

Düse mit einer Austrittsöffnung von 150 μ Durchmesser, welche eine Länge der Kehle von etwa 250 μ ergibt.

Auftragsleistung des Elektrolyten: ungefähr 1 cm³/sec.

Steuerstrom zwischen etwa 20 und 11 Milliampere schwankend, wobei die SpannungJbis-auf 20Jy_olt-_ansteigt. Von dem Augenblick an, in dem diese Spannung erreicht ist, hält man dieselbe konstant und läßt dann den Strom allmählich bis auf 11 Milliampere abfallen, worauf der Strom abgestellt wird; ungefähre Dauer des Vorganges: 8 Minuten.

Man erhält hierbei die allgemeine Form, wie sie in der Fig. 9 dargestellt ist, mit einem Durchmesser des Bodens der Kehle von 45 μ, einem Durchmesser des Kegels in einem Abstand von 100 μ von dem Boden der Kehle von etwa 120 μ und in einem Abstand von 50 μ von dem Boden der Kehle von etwa 75 μ.

Der Gesamtwideristand des Stäbchens, der sich hauptsächlich auf die Kehle konzentriert, beläuft sich auf etwa 2500 Ohm, woraus sich bei Abwesenheit des Steuerstroms zu beiden Seiten der Düse ein Spannungsabfall von

1,5 · IQ-³ 2500 2 2

ergibt, d. h. etwa 1 Volt, was gering ist im Verhältnis zu der halben Steuerspannung von 10 Volt.

Claims (6)

1. Elektrolytischer Auftrag ebenfalls durch den Strahl eines Elektrolyten in Form einer Lösung von In₂(SO₄)₃ mit, einer Konzentration von 12 g/Liter Wasser unter Zusatz von Schwefelsäure, so daß ein P_a-Wert von etwa 2,5 erreicht wird.

   Düse mit einer Austrittsöffnung von 90 μ; Auftragsleistung des Elektrolyten etwa 0,1 cm³/sec, bei einem Galvanisierungsstrom von etwa 100 μΑ. Dauer des Vorganges: 2 Minuten.

   Steuerstrom mit einer Stärke von 1 Milliampere bei einer Spannung von etwa 2 Volt. Man erhält dabei die allgemeine Form nach Fig. 5, bei einer Länge des aufgetragenen Indiumringes von etwa 50 μ, gleich 40% derjenigen, die man bei Abwesenheit des Steuerstrams erhält. ■ *5

   Die Fig. 11 zeigt einen Transistor von prismatischer Form mit einem Plättchen 10 in der Form eines Rechtkants, in welchem man eine Auskehlung 11 in der Form eines Pyramidenstumpfes erzeugt hat; an der schmälsten Stelle desselben hat man auf elektrolytischem Wege einen gut begrenzten Metallauftrag 12

   —angebracht

   Der Transistor nach Fig. 11 kann durch ein ähnliches Verfahren erhalten werden wie es unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 10 beschrieben wurde, as jedoch erteilt man hier dem Plättchen an Stelle einer Drehbewegung wie bei dem Stäbchen eine hin- und hergehende Bewegung vor der Düse, parallel zu der Seite 13 bis 14. Man kann den Transistor auch nach dem folgenden Verfahren der Fig. 12 herstellen:

   Man nimmt ein unbewegliches Plättchen 15 in Form eines Rechtkants, dessen nicht zu behandelnde Teile 16 vorher mit einer Substanz überzogen werden, beispielsweise mit einem Celluloselack. Der Profilierungsstrom wird durch die Klemmen 17 und 18 einem Ring 19, vorzugsweise aus Platin, welcher den auszuhöhlenden Teil des Plättchens umgibt, zugeführt; er fließt zu beiden Seiten durch die Elektroden 20 und 21 und durch die Ausgleichswiderstände 22 zu der Klemme 18, die an den positiven Pol einer Gleich- *° stromquelle angeschlossen ist. Der Steuerstrom tritt durch die Klemme 23 ein und durch die Klemme 24 aus.

   Das Plättchen und die Elektroden tauchen in einen mit dem Elektrolyten angefüllten Bottich 25 ein, in dem man den Elektrolyten vorzugsweise in Umlauf versetzt. Der Elektrolyt kann entweder sauer sein, z. B. aus der obenerwähnten Schwefelsäure bestehen, öder auch basisch, z. B. KäliläTlge^hTiireiner Konzentration von 0,02 bis 0,05 n-KOH. 5<>

   Ebenso verfährt man bei dem elektrolytischen Auftrag, bei dem man natürlich den bisher verwendeten Elektrolyten durch eine Lösung eines Salzes des aufzutragenden Metalls ersetzen muß, so z. B. In₂(SO₄)₃ in der oben angegebenen Zusammensetzung, und bei dem man die Polaritäten beider Stromquellen umkehrt und wohlverstanden die Stromstärke einstellt. Senkt man den p_H-Wert bis auf etwa 2,1, dann kann man überdies den gleichen Elektrolyten für das Profilieren und für den elektrolytischen Auftrag verwenden.

   Patentansprüche:

   I_i Unipolar-FeldeffekttransistOT', bestehend aus einem zylindrischen Stab aus Halbleitermaterial mit einer Auskehlung geringeren Durchmessers etwa in der Mitte des Stabes, zwei ohmschen Elektroden an den Endflächen des Stabes, welche die Kathode und die Anode bilden, einer ringförmigen nichtohmschen Metallelektrode in der Auskehlung und einer solchen Polung der nichtohmschen Metallelektrode, daß nur ein Strom, der vernachlässigt werden kann, von dieser zu dem Halbleiterstab übertreten kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskehlung einen veränderlichen Querschnitt hat, der sich von einem Ende zu dem anderen gleichsinnig und stetig ändert, und daß die ringförmige nichtohmsche Metallelektrode am Boden sowie an den benachbarten Endteilen der Auskehlung angeordnet ist.
2. 2. Unipolar-Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskehlung-Kegel f ornr hat:
3. 3. Unipolar-Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskehlung Pyramidenform hat.
4. 4. Unipolar-Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial des Stabes vom η-Typ ist und daß der Querschnitt der Auskehlung von der Kathode aus gesehen in Richtung auf die Anode zunimmt.
5. 5. Unipolar-Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial des Stabes vom p-Typ ist und daß der Querschnitt der Auskehlung, von der Anode aus gesehen, in Richtung auf die Kathode zunimmt.
6. 6. Verfahren zur Herstellung von UnipolarFeldeffekttransistoren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ohmsche Elektroden an die Endflächen eines Halbleiterstabes angelötet werden, daß bei Drehung des Stabes um sich selbst vor einem aus einer Düse austretenden Strahl eines Profilierungs- und Polierelektrolyten, der auf ein zu dem Stab negatives Potential gebracht wurde, ein Profilierungsstrom so durch die beiden Hälften des Stabes zu beiden Seiten der Auftreffstelle des Strahls geleitet wird, daß durch Anlegen eines steuernden Gleichstroms mit einer Stromstärke des Mehrfachen von derjenigen des P rofi 1 ier ungs s t roms zwischen^-"den beiden Endelektroden des Stabes in dem Stab eine kegelförmige Ausliehlung erzeugt wird, daß der Strahl des Elektrolyten gegenüber dem Stab dann auf ein positives Potential gebracht wird, um auf galvanoplastischem Wege auf dem Boden der Auskehlung und auf dem daneben befindlichen kegelförmigen Teil derselben eine Metallelektrode in der Form eines dünnen Häutchens aufzutragen.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 890 847.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen