DE1099081B

DE1099081B - Spacistor with a reverse biased pin semiconductor body and with an injecting electrode and a non-injecting modulator electrode on the i-zone

Info

Publication number: DE1099081B
Application number: DEG27053A
Authority: DE
Inventors: Erik Mauritz Pell
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1958-05-15
Filing date: 1959-05-14
Publication date: 1961-02-09

Description

Spacistor mit einem in Sperrichtung vorgespannten pin-Halbleiterkörper und mit einer injizierenden Elektrode und einer nicht injizierenden Modulator-Elektrode auf der i-Zone Die Erfindung betrifft asymmetrisch leitende Halbleiteranordnungen, insbesondere solche Halbleiteranordnungen, die im allgemeinen als »Spacistoren« bezeichnet werden.Spacistor with a reverse biased pin semiconductor body and having an injecting electrode and a non-injecting modulator electrode on the i-zone The invention relates to asymmetrically conductive semiconductor arrangements, in particular those semiconductor arrangements, which are generally called "spacistors" are designated.

Ein Flächentransistor, die am meisten gebräuchliche Halbleiteranordnung zum Übertragen von Signalen, enthält zwei Zonen vom einen Leitfähigkeitstyp, die von einer dünnen Zone des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps getrennt sind, die von zwei dichtbenachbarten pn-Übergängen begrenzt wird. hiinoritätsträger werden in der mittleren Zone oder Basiszone von der einen Zone mit dem entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp injiziert, die als Emitterzone bezeichnet wird. Der Stromdurchgang in der Emitterschaltung, einem Kreis mit geringer Impedanz, setzt den Stromfluß im Ausgangs- oder Kollektorkreis fest. Da der Kollektorkreis ein Kreis mit hoher Impedanz ist, kann eine Spannungs- und Leistungsverstärkung erzielt werden. Ein Nachteil des Transistors besteht darin, daß er eine niedrige Eingangsimpedanz hat.A junction transistor, the most common semiconductor device for transmitting signals, contains two zones of one conductivity type, the separated by a thin zone of the opposite conductivity type, the is limited by two closely adjacent pn junctions. Become a minority in the middle zone or base zone from one zone to the opposite Conductivity type injected, which is called the emitter zone. The passage of electricity in the emitter circuit, a circuit with low impedance, sets the current flow fixed in the output or collector circuit. Because the collector circle is a circle with high Impedance, voltage and power gain can be achieved. A The disadvantage of the transistor is that it has a low input impedance.

Der Spacistor nutzt andererseits nur einen pn-Übergang aus, der die Zone der einen von der des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps trennt. Eine mit einer Stromquelle verbundene Kontaktelektrode ist an der Zone mit dem einen Leitfähigkeitstyp vorhanden. Eine Ausgangs- oder Kollektorelektrode ist mit der Zone mit dem entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp verbunden. An dem pn-Übergang ist eine Vorspannung in der Sperrichtung angelegt, damit ein breites Raumladungsgebiet entsteht. Ein Raumladungsgebiet ist an allen pn-Übergängen vorhanden und durch eine fast völlige Abwesenheit von positiven oder negativen Leitungsträgern gekennzeichnet. In einem Spacistor verbreitert die entgegengesetzte Vorspannung, die an dem Raumladungsgebiet angelegt ist, in starkem Maße das Raumladungsgebiet.The spacistor, on the other hand, only uses a pn junction, which the Zone separating one from that of the opposite conductivity type. One with A contact electrode connected to a current source is at the zone with the one conductivity type available. An output or collector electrode is with the zone with the opposite Conductivity type connected. There is a reverse bias at the pn junction laid out so that a broad space charge area is created. A space charge area is present at all pn junctions and due to an almost complete absence of positive ones or negative cable carriers. In a spacistor, the opposite bias applied to the space charge region in strong Measure the space charge area.

Zwei Kontaktelektroden an dem verbreiterten Raumladungsgebiet vervollständigen den Spacistor. Eine Injektorelektrode und eine Modulatorelektrode sind nämlich an dem Raumladungsgebiet angebracht. An der Injektorelektrode liegt eine Vorspannung, so daß Träger des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps injiziert werden. An der Modulatorelektrode liegt eine Vorspannung, die die injizierten Träger zurücktreibt, die von der Ausgangselektrode gesammelt werden. Zwischen der mit der Stromquelle verbundenen Elektrode und der Modulatorelektrode wird ein Eingangssignal angelegt. Ein Ausgangssignal wird dann an einer Belastung im äußeren Kreis zwischen der Ausgangselektrode und der Stromquelle abgegriffen. Die Halbleiteranordnung arbeitet infolge einer Modulation des Stroms, der in dem Kreis zwischen den Injektor-und Ausgangselektroden fließt, mit Signalen, die an der Modulatorelektrode angelegt werden. Zu den Vorteilen des Spacistors gehören seine hohe Eingangsimpedanz und verbesserte Hochfrequenzeigenschaften.Complete two contact electrodes on the widened space charge area the spacistor. Namely, an injector electrode and a modulator electrode are on attached to the space charge area. There is a bias voltage on the injector electrode, so that carriers of the opposite conductivity type are injected. At the Modulator electrode is a bias voltage that drives back the injected carrier, collected by the output electrode. Between the one with the power source connected electrode and the modulator electrode, an input signal is applied. An output signal is then applied to a load in the outer circle between the output electrode and the power source tapped. The semiconductor device operates as a result of a Modulation of the current flowing in the circuit between the injector and output electrodes flows, with signals applied to the modulator electrode. To the advantages The Spacistor includes its high input impedance and improved high frequency properties.

Ein Ziel der Erfindung ist eine Halbleiteranordnung, bei der der Eingangs- und Ausgangskreis dieses bekannten Spacistors mit Injektor- und Modulatorelektrode, die stark kapazitiv gekoppelt sind, entkoppelt werden, so daß beim Betrieb mit hohen Frequenzen keine äußeren Entkopplungskreise verwendet zu werden brauchen.An object of the invention is a semiconductor device in which the input and output circuit of this well-known spacistor with injector and modulator electrode, which are strongly capacitively coupled, are decoupled, so that when operated with high Frequencies do not need to use external decoupling circuits.

Die Erfindung bezieht sich somit auf einen Spacistor mit einem in Sperrichtung vorgespannten pin-Halbleiterkörper mit einer injizierten Elektrode mit einem in Flußrichtung vorgespannten, vorgelagerten Übergang auf der i-Zone und mit einer nicht injizierenden und zur Modulation verwendeten Elektrode mit einem in Sperrichtung vorgespannten, vorgelagerten Übergang in der Nähe der injizierenden Elektrode auf der i-Zone. Erfindungsgemäß ist zur weiteren Entkopplung von Eingangs- und Ausgangskreis eine dritte, nicht injizierende Elektrode mit einem in Sperrichtung vorgespannten, vorgelagerten Übergang zwischen den ersten beiden Elektroden und dem am Ausgangskreis gelegenen pi- bzw. ni-Übergang des Halbleiterkörpers angebracht.The invention thus relates to a spacistor with an in Reverse biased pin semiconductor body with an injected electrode with an upstream transition on the i-zone and with a non-injecting electrode used for modulation with a reverse-biased, upstream junction near the injecting one Electrode on the i-zone. According to the invention, for further decoupling of input and output circuit a third non-injecting electrode with one in the reverse direction prestressed, upstream transition between the first two electrodes and attached to the pi- or ni-junction of the semiconductor body located at the output circle.

Die Erfindung wird durch die Beschreibung der Fig. besser verständlich. Fig. 1 ist ein Schaltbild eines Spacistors gemäß der Erfindung; Fig. 2 ist eine Auftragung der Spannung innerhalb des Spacistors nach Fig. 1; Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform des Spacistors nach Fig. 1.The invention will be better understood from the description of the figures. Fig. 1 is a circuit diagram of a spacistor according to the invention; Fig. 2 is a plot the voltage within the spacistor according to FIG. 1; Fig. 3 is another embodiment of the spacistor according to FIG. 1.

In Fig. 1 ist ein Spacistor mit der zugehörigen Schaltung gemäß der Erfindung zu sehen. Der Spacistor nach Fig: 1 enthält einen Halbleiterkörper 1 mit einem p-Bereich 2 und einem n-Bereich 3, die durch ein breites eigenleitendes Gebiet 4 getrennt sind. Eine mit einer Stromquelle verbundene Elektrode 5 befindet sich am p-Bereich 2. Eine Ausgangselektrode 6 ist am n-Bereich 3 angebracht. Eine Emitterelektrode 7, die in diesem Falle von einem mit einem Donator legierten Kontakt gebildet ist, ist an dem eigenleitenden Gebiet 4 relativ dicht neben dem pi-Übergang 8 angebracht, der die Bereiche 2 und 4 trennt. Eine Modulatorelektrode 9, die ein mit einem Akzeptor legierter Kontakt ist, befindet sich ebenfalls an dem eigenleitenden Gebiet 4 relativ dicht am pi-Übergang B. Eine Pufferelektrode 10, die ebenfalls ein mit einem Akzeptor legierter Kontakt ist, ist zwischen der Emitterelektrode 7 und der Modulatorelektrode 9 einerseits und dem n-Bereich 3 andererseits an dem eigenleitenden Bereich 4 angeschlossen. Was für Donatoren und Akzeptoren für den Halbleiterkörper benutzt werden, ist allgemein bekannt. Es sind z. B. die Elemente der Gruppe III des Periodischen Systems Akzeptoren und die Stoffe der Gruppe V Donatoren für Germanium, Silizium und Siliziumkarbid, dagegen sind die Elemente der Gruppe II und VI Akzeptoren bzw. Donatoren für intermetallische Mischungen oder Verbindungen der Gruppen III und V.In Fig. 1 is a spacistor with the associated circuit according to the Invention to see. The spacistor according to FIG. 1 contains a semiconductor body 1 with a p-region 2 and an n-region 3, which are covered by a wide intrinsic area 4 are separated. An electrode 5 connected to a power source is located on the p-region 2. An output electrode 6 is attached to the n-region 3. An emitter electrode 7, which in this case is formed by a contact alloyed with a donor, is attached to the intrinsic area 4 relatively close to the pi-junction 8, which separates areas 2 and 4. A modulator electrode 9, which is one with an acceptor is alloyed contact is also located on the intrinsic region 4 relative close to the pi-junction B. A buffer electrode 10, which is also one with an acceptor is alloyed contact is between the emitter electrode 7 and the modulator electrode 9 on the one hand and the n-area 3 on the other hand connected to the intrinsic area 4. What are used for donors and acceptors for the semiconductor body is general known. There are z. B. the elements of group III of the periodic table acceptors and the substances of group V donors for germanium, silicon and silicon carbide, on the other hand, the elements of group II and VI are acceptors or donors for intermetallic Mixtures or compounds of groups III and V.

An dem pin-Übergang des Halbleiterkörpers liegt eine Vorspannung in der Sperrichtung, so daß im wesentlichen kein Stromdurchgang von der mit der Stromquelle verbundenen Elektrode 5 zur Ausgangselektrode 6 stattfindet. Die Emitterelektrode 7 hat gegenüber der mit der Stromquelle verbundenen Elektrode 5 eine positive Vorspannung. An der Modulatorelektrode 9 und der Pufferelektrode 10 liegt jeweils eine positive Vorspannung gegenüber der Elektrode 5. Die tatsächliche Vorspannung an der betreffenden Elektrode ist jedoch nicht durch die angelegten Vorspannungen darstellbar, da die wesentliche Eigenschaft der Vorspannung, die an einer speziellen Elektrode angelegt ist, nicht das Potential gegenüber der mit der Stromquelle verbundenen Elektrode oder der Ausgangselektrode ist, sondern das Potential der speziellen Elektrode gegenüber dem Halbleiterkörper ist, mit dem die Elektrode an einem bestimmten Punkt in Berührung steht. Da der Spacistor mit einer Injektion von Trägern, im Falle der Fig. 1 mit einer Injektion von Elektronen, aus der Injektorelektrode 7 und mit der Sammlung dieser Elektronen an der Ausgangselektrode6 arbeitet, muß an der Injektorelektrode7 eine Vorspannung in Durchlaßrichtung gegenüber dem Punkt des Halbleiterkörpers liegen, mit dem die Elektrode in Berührung steht. Außerdem müssen die Modulatorelektrode 9 und die Pufferelektrode 10 eine Vorspannung in Sperrichtung gegenüber dem Punkt des Halbleiterkörpers aufweisen, mit dem sie in Berührung stehen.A bias voltage is applied to the pin junction of the semiconductor body the reverse direction, so that there is essentially no passage of current from that to the power source connected electrode 5 to output electrode 6 takes place. The emitter electrode 7 has a positive bias voltage with respect to the electrode 5 connected to the power source. A positive electrode is located on the modulator electrode 9 and the buffer electrode 10 Electrode bias 5. The actual bias at the relevant However, the electrode cannot be represented by the applied biases, since the essential property of the bias voltage applied to a special electrode is not the potential with respect to the electrode connected to the power source or the output electrode, but the potential of the specific electrode opposite is the semiconductor body with which the electrode is in contact at a certain point stands. Since the Spacistor with an injection of carriers, in the case of Fig. 1 with an injection of electrons, from the injector electrode 7 and with the collection of these electrons working at the output electrode6 must go to the injector electrode7 a bias is in the forward direction with respect to the point of the semiconductor body, with which the electrode is in contact. Also need the modulator electrode 9 and the buffer electrode 10 have a reverse bias with respect to the point of the semiconductor body with which they are in contact.

Die genauen Verhältnisse zwischen den Potentialen, die an den Elektroden 7, 9 und 10 angelegt sind, kann man besser an Hand der Fig. 2 verstehen. Fig. -2 zeigt eine Auftragung des Spannungsgradienten über dem Halbleiterkörper 1 der Fig. 1. Wie man- aus der Fig. 2 erkennen kann, ist das Potential im p-Bereich 2 im wesentlichen das Bezugspotential, bis der pi-1Jbergang 8 erreicht wird. Hier tritt ein Potentialanstieg auf. Wenn nicht an den Elektroden 7, 9 und 10 eine Vorspannung angelegt wäre, würde ein langsamer linearer Anstieg des Potentials im eigenleitenden Gebiet 4 auftreten, wie er durch die gestrichelte Linie A angegeben ist, bis man zu dem ni-Übergang 11 gelangt, an dem die gesamte angelegte Spannung erreicht sein würde. Das tatsächliche Potential im Gebiet 4 mit den. an den Elektroden angelegten Potentialen ist durch die Kurve B der Fig. 2 dargestellt. Aus der Kurve B kann man erkennen, daß am Punkt b1 eine positive Vorspannung, die an der Injektorelektrode liegt und etwas geringer als das Potential des Punktes des Halbleiterkörpers ist, mit dem die Elektrode in Berührung steht, einen Abfall des Potentials bewirkt. Da die Injektorelektrode 7 ein Donatorkontakt ist und gegenüber dem Halbleiterkörper, mit dem sie in Berührung steht, negativ ist, liegt der hierdurch gebildete Übergang an einer Vorspannung in Durchlaßrichtung, so daß die Injektion von Elektronen in das eigenleitende Gebiet 4 hinein erleichtert wird.The exact relationships between the potentials on the electrodes 7, 9 and 10 can be better understood with reference to FIG. Fig. -2 shows a plot of the voltage gradient over the semiconductor body 1 of FIG. 1. As can be seen from FIG. 2, the potential in the p-region 2 is essentially the reference potential until the pi-j transition 8 is reached. There is an increase in potential here on. If a bias were not applied to electrodes 7, 9 and 10, would a slow linear increase in potential occurs in intrinsic area 4, as indicated by the dashed line A, until one comes to the ni-junction 11 arrives at which the total applied voltage would have been reached. The real one Potential in area 4 with the. potentials applied to the electrodes is through the curve B of FIG. 2 is shown. From curve B one can see that at point b1 a positive bias voltage which is applied to the injector electrode and is somewhat lower than the potential of the point of the semiconductor body with which the electrode in Touching it causes a drop in potential. Since the injector electrode 7 is a donor contact and opposite the semiconductor body with which it is in contact stands, is negative, the transition formed by this is due to a bias in the forward direction, so that the injection of electrons into the intrinsic area 4 is facilitated into it.

An der Kurve B kann man erkennen, daß das Potential des eigenleitenden Gebietes ansteigt, wenn man weiter in das Innere des Kristalls hinein vorschreitet und sich von dem p-Bereich 2 und dem Punkt b1 entfernt, daß aber nicht wieder das durch die gestrichelte Linie A angegebene Potential erreicht wird, das bei einer Abwesenheit der an den Elektroden 7, 9 und 10 angelegten Vorspannungen erreicht werden würde. Das Potential innerhalb des Halbleiterkörpers steigt weiterhin an, bis der Punkt b2 erreicht ist, an dem die Modulatorelektrode 9 angeordnet ist. Die Modulatorelektrode 9 ist genauso wie die Injektorelektrode 7 positiv gegenüber dem p-Bereich2 und der mit der Stromquelle verbundenen Elektrode 5 vorgespannt, ist aber nur so weit positiv, daß die Modulatorelektrode 9 gegenüber dem Punkt des Halbleiterkörpers negativ ist, mit dem sie in Berührung steht. Hierdurch wird das Potential des Halbleiterkörpers ein wenig gesenkt, wie durch die Vertiefung an der Stelle b2 angedeutet ist. Da die Modulatorelektrode ein Akzeptorkontakt ist, bewirkt die Tatsache, daß sie sich auf einem negativen Potential gegenüber dem Punkt des Halbleiterkörpers befindet, mit dem sie in Berührung steht, daß an ihr eine Vorspannung in Sperrichtung liegt. Infolgedessen ist die Modulatorelektrode 9 daran gehindert, einen Elektronenstrom abzuführen, der in das eigenleitende Gebiet 4 aus der Injektorelektrode 7 injiziert ist.On curve B one can see that the potential of the intrinsic Area increases as one proceeds further into the interior of the crystal and moves away from the p-region 2 and the point b1, but not that again indicated by the dashed line A potential is reached at a Absence of the bias voltages applied to electrodes 7, 9 and 10 is achieved would be. The potential within the semiconductor body continues to rise, until the point b2 is reached, at which the modulator electrode 9 is arranged. the Just like the injector electrode 7, the modulator electrode 9 is positive with respect to the p-region 2 and the electrode 5 connected to the power source is biased but only so far positive that the modulator electrode 9 opposite the point of the semiconductor body negative with which it is in contact. This increases the potential of the semiconductor body lowered a little, as indicated by the indentation at point b2. There the modulator electrode is an acceptor contact, causes the fact that it is is at a negative potential compared to the point of the semiconductor body, with which it is in contact that it is biased in the reverse direction. As a result, the modulator electrode 9 is prevented from a flow of electrons which injects into the intrinsic area 4 from the injector electrode 7 is.

Wenn man um ein weiteres Stück in das eigenleitende Gebiet 4 hineingeht und von dem p-Bereich 2 aus am Punkt b, vorbeigeht, nimmt das Potential des eigenleitenden Gebietes noch einmal langsam zu, erreicht aber nicht das Niveau, das innerhalb des eigenleitenden Gebietes vorhanden sein würde, wenn keine Vorspannungen an den Elektroden 7, 9 und 10 liegen würden. Dieser Zustand dauert so lange an, bis ein Punkt b3 erreicht wird., an dem die Pufferelektrode 10 angeordnet ist. An der Isolationselektrode 10 liegt ein positives Potential gegenüber der mit der Stromquelle verbundenen Elektrode 5. Diese Spannung ist jedoch derart gewählt, daß sie sich etwa unter dem Potential des Punktes des Halbleiterkörpers befindet, mit dem die Elektrode in Berührung steht, so daß sie tatsächlich negativ gegenüber dem Halbleiterkörper ist. Infolgedessen fällt das Potential an ihr unmittelbar auf einen möglichst kleinen Wert am Punkt b3 ab. Da die Pufferelektrode 10 einen Akzeptorkontakt aufweist und negativ gegenüber dem Halbleiterkörper ist, mit dem sie in Berührung steht, liegt an dem Übergang zwischen dem Kontakt 10 und dem eigenleitenden Gebiet 4 eine Vorspannung in Sperrichtung. Genauso wie an der Elektrode 9 ist dieser Zustand erforderlich, damit die Elektrode keinen Elektronenstrom abfuhrt und den Durchgang der Elektronen nicht nachteilig beeinflußt, die von der Injektorelektrode 7 injiziert und vom Bereich 3 gesammelt werden. Im Hinblick auf diese beiden Vorspannungen sei erwähnt, daß die relativen Werte der Vorspannungen und das Potential des Halbleiterkörpers, mit dem die Elektroden in Berührung stehen, derart gewählt sind, daß das Positiverwerden der Elektroden gegenüber dem Halbleiterkörper beim Anlegen kurzer Signale nicht ausreicht, die Elektroden positiv gegenüber dem Halbleiterkörper zu machen, so daß Elektronen von den Elektroden angezogen werden.If you go a little further into the intrinsic area 4 and passing from the p-region 2 at point b, decreases the potential of the intrinsic Area again slowly, but does not reach the level that is within the intrinsic area would be present if there were no bias voltages on the electrodes 7, 9 and 10 would be. This state continues until a point reaches b3 on which the buffer electrode 10 is arranged. At the isolation electrode 10 is a positive potential with respect to the electrode connected to the power source 5. However, this voltage is chosen so that it is approximately below the potential the point of the semiconductor body with which the electrode is in contact, so that it is actually negative with respect to the semiconductor body. Consequently the potential at it falls immediately to the smallest possible value at the point b3 from. Since the buffer electrode 10 has an acceptor contact and is negative with respect to the semiconductor body with which it is in contact a bias voltage at the transition between the contact 10 and the intrinsic region 4 in reverse direction. Just like on electrode 9, this state is necessary, so that the electrode does not dissipate a current of electrons and the passage of electrons does not adversely affect the injected from the injector electrode 7 and from the area 3 can be collected. With regard to these two biases it should be mentioned that the relative values of the bias voltages and the potential of the semiconductor body, with which the electrodes are in contact are chosen so that the positive of the electrodes with respect to the semiconductor body when applying short signals sufficient to make the electrodes positive with respect to the semiconductor body, so that Electrons are attracted to the electrodes.

Wenn man weiter nach innen innerhalb des eigenleitenden Gebietes 4 von dem p-Bereich 2 aus vorschreitet, steigt das Potential des Halbleiterkörpers, wie durch die Kurve B angegeben ist, bis zu einem Maximum an, das an dem in-Übergang 11 erreicht und im gesamten n-Bereich 3 im wesentlichen konstant beibehalten wird.If you go further inwards within the intrinsic area 4 advances from the p-region 2, the potential of the semiconductor body increases, as indicated by curve B, up to a maximum at that at the in-transition 11 is reached and is maintained essentially constant in the entire n-range 3.

In einem speziellen Beispiel für den zuvor beschriebenen Spacistor, bei dem die Vorspannungen so ausgewählt sind, daß sie die zuvorgenannten Bedingungen einhalten, kann der Halbleiterkörper 1 ein monokristallines Gußstück aus Silizium von etwa 3 mm Länge sein. Das breite eigenleitende Gebiet 4 kann annähernd 1,25 mm dich sein. Der p-Bereich 2 kann mit 1018 Atomen pro cm3 Bor imprägniert sein und einen spezifischen Widerstand von 0,02 Ohm - cm aufweisen. Der n-Bereich 3 kann mit annähernd 1018 Atomen pro cm3 Lithium imprägniert sein und weist einen spezifischen Widerstand von 0,02 Ohm -cm auf. Eine Sperrspannung von 100 V ist zwischen der Elektrode 5 und der Ausgangselektrode 6 von einer Gleichspannungsquelle, z. B. einer Batterie 12, hergestellt. Fast die gesamte Spannung ist dem eigenleitenden Gebiet 4 aufgeprägt, dessen elektrisches Potential sich von dem Bezugspotential des p-Bereichs 2 und des pi-Übergangs 8 bis zu einem maximalen positiven Potential des n-Bereichs 3 am in-Übergang 11 ändert. Die Injektorelektrode 7 liegt 0,125 mm vom pi-Übergang 8 entfernt. Die Modulatorelektrode 10 ist in einem Abstand von annähernd 0,25 mm von der Injektorelektrode 7 in Längsrichtung des eigenleitenden Gebietes 4 entfernt angeordnet. Die Pufferelektrode 10 liegt etwa 0,65 mm von der Modulatorelektrode 9 in Längsrichtung des eigenleitenden Gebietes 4 entfernt.In a specific example of the spacistor described above, in which the bias voltages are selected such that they comply with the aforementioned conditions, the semiconductor body 1 can be a monocrystalline casting made of silicon approximately 3 mm in length. The wide intrinsic area 4 can be approximately 1.25 mm. The p-region 2 can be impregnated with 1018 atoms per cm3 boron and have a specific resistance of 0.02 ohm-cm. The n-area 3 can be impregnated with approximately 1018 atoms per cm3 of lithium and has a specific resistance of 0.02 ohm - cm. A blocking voltage of 100 V is applied between the electrode 5 and the output electrode 6 from a DC voltage source, e.g. B. a battery 12 made. Almost the entire voltage is impressed on the intrinsic region 4, the electrical potential of which changes from the reference potential of the p-region 2 and the pi-junction 8 to a maximum positive potential of the n-region 3 at the in-junction 11. The injector electrode 7 is 0.125 mm away from the pi-junction 8. The modulator electrode 10 is arranged at a distance of approximately 0.25 mm from the injector electrode 7 in the longitudinal direction of the intrinsically conductive region 4. The buffer electrode 10 is about 0.65 mm away from the modulator electrode 9 in the longitudinal direction of the intrinsic region 4.

Wenn auch die Injektor-, die Modulator- und die mit der Spannungsquelle verbundenen Elektroden in einer Reihe angegeben sind, ist diese geometrische Anordnung nicht unbedingt notwendig. Es ist lediglich erforderlich, daß die Modulatorelektrode 9 sich an einer Stelle befindet, an der sie den Trägerstrom vom Injektor zur Ausgangselektrode beeinflußen kann. Sie könnten sich z. B. am Punkt 7' der Fig. 1 senkrecht gegenüber der Elektrode 7 befinden. Die Pufferelektrode 10 braucht lediglich an einer Stelle angeordnet zu sein, an der ein an ihr angelegtes Potential eine innere Rückkoppelung vom Ausgangskreis zum Eingangskreis verhindert.Even if the injector, the modulator and the voltage source connected electrodes are indicated in a row, this geometric arrangement is not absolutely necessary. It is only necessary that the modulator electrode 9 is at a point where it carries the carrier flow from the injector to the output electrode can influence. You could e.g. B. at point 7 'of FIG. 1 perpendicularly opposite the electrode 7 are located. The buffer electrode 10 only needs at one point to be arranged at which a potential applied to it an internal feedback from the output circuit to the input circuit.

Um die elektrischen Vorspannungen in der zuvor beschriebenen Weise aufrechtzuerhalten, wird von einer Spannungsquelle, z. B. einer Batterie 13, an die Injektorelektrode 7 ein positives Potential von 9,9 V geliefert. Damit die Modulatorelektrode 9 das richtige Potential gegenüber dein eigenleitenden Gebiet 4 aufweist, mit dem sie in Berührung steht, wird ein positives Potential von 15 V von einer Spannungsquelle, z. B. einer Batterie 14, zugeführt, die in einem Zweig zwischen der Modulatorelektrode 9 und der mit der Spannungsquelle 12 verbundenen Elektrode 5 liegt. Von einer Batterie 15 wird eine `'orspannung von 30 V an die Pufferelektrode 10 geliefert. Passende elektrische Eingangssignale werden einem Eingangswiderstand 16 über Anschlüsse 17 und 18 zugeführt, der eine Modulationsspannung zwischen der Modulatorelektrode 9 und der Eingangselektrode 5 aufdrückt. Eine Ausgangsspannung wird an einem Ausgangswiderstand 19 über Klemmen 20 und 21 abgenommen, die mit der Ausgangselektrode 6 und der Eingangselektrode 5 in Verbindung stehen.To adjust the electrical biases in the manner previously described to maintain is from a voltage source, e.g. B. a battery 13, on the injector electrode 7 supplied a positive potential of 9.9 volts. So that the modulator electrode 9 has the correct potential with respect to your intrinsic area 4 with which it is in contact, a positive potential of 15 V is obtained from a voltage source, z. B. a battery 14, which is in a branch between the modulator electrode 9 and the electrode 5 connected to the voltage source 12. From a battery 15 a voltage of 30 V is supplied to the buffer electrode 10. Suitable electrical input signals are transmitted to an input resistor 16 via connections 17 and 18, which is supplied with a modulation voltage between the modulator electrode 9 and the input electrode 5 pushes on. An output voltage is applied to an output resistor 19 removed via terminals 20 and 21, those with the output electrode 6 and the input electrode 5 related.

Es ist wesentlich, das eigenleitende Gebiet 4 viel breiter als die Raumladungsgebiete der bisherigen Spacistoren zu machen. Zur Ausbildung eines derartig breiten eigenleitenden Gebietes kann ein bereits vorgeschlagenes Verfahren, bei dem Störstellen als Ionen durch Feld- und Wärmeeinwirkung wandern, Verwendung finden. Gemäß diesem vorgeschlagenen Verfahren wird ein pn-Übergang in einem Halbleiterkörper unter Verwendung eines schnell diffundierenden, äußerst beweglichen Aktivators für den Halb leiten auf der einen Seite des pn-Übergangs hergestellt. An den auf diese Weise hergestellten pn-Übergang wird dann eine Vorspannung in Sperrichtung gelegt, mit der ein elektrisches Feld von etwa 105 V/cm am Übergang aufgedrückt wird. Das Gerät wird dann auf eine solche Temperatur erhitzt, daß die äußerst beweglichen Aktivatorionen auf der einen Seite des Übergangs unter der Wirkung des elektrischen Feldes zu wandern beginnen, so daß es zur Bildung eines sehr breiten eigenleitenden Gebietes am Übergang kommt.It is essential that the intrinsic area 4 is much wider than that To make space charge areas of the previous spacistors. To form such a a method that has already been proposed can be used for a wide intrinsic area where impurities migrate as ions through the action of fields and heat, are used. According to this proposed method, a pn junction is created in a semiconductor body using a fast diffusing, extremely agile activator for the half conductors are made on one side of the pn junction. To the one on this A pn junction produced in this way is then biased in the reverse direction, with which an electric field of about 105 V / cm is imposed at the transition. That The device is then heated to such a temperature that the extremely mobile Activator ions on one side of the transition under the action of the electrical Field to wander, so that it leads to the formation of a very broad intrinsic Area at the transition.

Äußerst bewegliche Ionen sind für dieses Verfahren Lithiumionen in Silizium oder Siliziumkarbid und die üblichen Donator- und Akzeptor-Verunreinigungen für Hochtemperaturhalbleiter, z. B. Siliziumkarbid, Bor, intermetallische Mischungen oder Verbindungen der Gruppen III-V, z. B. Aluminiumphosphid, Galliumarsenid und Indiumantimonid, sowie die üblichen Donatoren und Akzeptoren für intermetallische Mischungen oder Verbindungen der Gruppen II-VI, z. B. Zinktellurid und Kadmiumtellurid.Extremely mobile ions are essential for this process Silicon or silicon carbide and the usual donor and acceptor impurities for high temperature semiconductors, e.g. B. silicon carbide, boron, intermetallic mixtures or compounds of groups III-V, e.g. B. aluminum phosphide, gallium arsenide and Indium antimonide, as well as the usual donors and acceptors for intermetallic Mixtures or compounds of groups II-VI, e.g. B. zinc telluride and cadmium telluride.

Wie bereits erwähnt, ist es für die Arbeitsweise des Spacistors bedeutsam, daß ein breites eigenleitendes Gebiet innerhalb des Halbleiterkörpers herbeigeführt wird. Der hier benutzte Begriff »breites eigenleitendes Gebiet« bedeutet ein eigenleitendes Gebiet, dessen Dicke größer als die Dicke ist, die in einem beliebigen, gegebenen Halbleiterkörper mit vorgegebenem spezifischem Widerstand und vorgegebener Verunreinigung durch Herstellung eines Rauinladunesgebietes an einem zugehörigen pn-Übergang erzielbar ist. Für einen möglichst günstigen Betrieb des Spacistors und eine leichte Fertigung sollte diese Breite vorzugsweise jedoch mindestens 0,5 mm betragen.As already mentioned, it is important for the functioning of the Spacistor, that brings about a wide intrinsic area within the semiconductor body will. The term "broad intrinsic area" used here means an intrinsic area Area whose thickness is greater than the thickness in any given one Semiconductor body with a given specific resistance and a given impurity achievable by creating a Rauinladunesgebietes at an associated pn-junction is. For the cheapest possible operation of the Spacistor and easy production however, this width should preferably be at least 0.5 mm.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform des Spacistors nach Fig. 1 zu sehen. Der alleinige Unterschied gegenüber dem Spacistor nach Fig. 1 besteht darin, daß die Injektorelektrode 7 kein n-Donatorkontakt am eigenleitenden Gebiet ist, sondern als Punktkontakt z. B. aus Platin, Platin-Ruthenium oder aus Wolfram ausgebildet ist, wie er z. B. bei Punktkontakttransistoren und -dioden benutzt wird. Da die alleinige Funktion der Elektrode 7 darin besteht, Träger in den Körper des Gerätes zu injizieren und da solche Punktkontakte in an sich bekannter Weise Elektronen oder Defektelektronen in ein eigenleitendes Gebiet injizieren, läßt dieser Austausch sich einfach durchführen.FIG. 3 shows another embodiment of the spacistor according to FIG. 1 to see. The only difference compared to the spacistor according to FIG. 1 is in that the injector electrode 7 has no n-donor contact on the intrinsic area is, but as a point contact z. B. made of platinum, platinum ruthenium or tungsten is designed as he z. B. is used in point contact transistors and diodes. Since the sole function of the electrode 7 is carrier to inject into the body of the device and since such point contacts are known per se Inject electrons or holes in an intrinsic area, this exchange can be carried out easily.

Wenn auch bei dem Spacistor nach den Fig.1 und 2 angegeben ist, daß die Zone 2 ein p-Material und die Zone 3 ein n-Material enthält und die Injektion der Elektronen in der Nähe der Zone 2 stattfindet, kann diese Anordnung auch umgekehrt werden, so daß zwei Arten Geräte ohne wesentlichen Unterschied in ihrer Arbeitsweise entstehen. Zum Beispiel kann die Zone 2 nach Fig. 1 einen n-Halbleiter und die Zone 3 einen p-Halbleiter enthalten. In diesem Fall würde die Injektorelektrode 7 ein Akzeptor- oder Punktkontakt, die Modulatorelektrode 9 ein. Donatorkontakt und die Pufferelektrode 10 ein Donatorkontakt sein. Dann kann der Spacistor mit einer Injektion von positiven Löchern (Defektelektronen) aus der p-Injektorelektrode 7 arbeiten, und die Löcher wandern dann zur p-Zone 3. Wenn ein derartiger Austausch stattfindet, würde die Polung der Batterien 12 bis 15 umgekehrt werden müssen, damit der Spacistor in der Sperrichtung vorgespannt ist, aber die relative Größe der Spannungen würde dieselbe sein.Even if it is indicated in the spacistor according to FIGS. 1 and 2 that zone 2 contains a p-material and zone 3 contains an n-material and the injection of the electrons takes place in the vicinity of zone 2, this arrangement can also be reversed so that two types of equipment without any significant difference in the way they work develop. For example, the zone 2 of FIG. 1 can be an n-semiconductor and the zone 3 contain a p-type semiconductor. In this case, the injector electrode 7 would be a Acceptor or point contact, the modulator electrode 9 a. Donor contact and the Buffer electrode 10 can be a donor contact. Then the Spacistor can with one injection work from positive holes (defect electrons) from the p-injector electrode 7, and the holes then migrate to p-zone 3. When such an exchange takes place, the polarity of batteries 12 to 15 would have to be reversed in order for the spacistor to work is biased in the reverse direction, but the relative magnitude of the stresses would be the same.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Spacistor with a biased in the reverse direction pin semiconductor body with an injecting electrode, with one in the direction of flow prestressed, upstream transition on the i-zone and with a non-injecting one and electrode used for modulation with a reverse biased, upstream junction near the injecting electrode on the i-zone, thereby characterized in that for further decoupling of the input and output circuit a third, non-injecting electrode with a reverse biased electrode upstream Transition between the first two electrodes and the one at the output circuit pi- or ni-junction of the semiconductor body is attached.

2. Spacistor according to claim 1, characterized in that the zone upstream of the injecting electrode from the same and the zones upstream of the two non-injecting electrodes of the opposite conductivity tpp are like the zone at the starting circle of the semiconductor body.

3. Spacistor according to claim 1 or 2, characterized in that that the injecting and the adjacent non-injecting electrodes are arranged closer to the pi- or ni-junction located at the input circle. In Considered publications: German Auslegeschriften No. 1007 887, 1025 994; Proc. IRE, Vol. 45, 1957, Issue 11, pp. 1475 to 1483; Radio and Television, Volume 7, 1958, No 7, pages 216 to 218.