DE1034272B - Unipolartransistor-Anordnung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Unipolartransistor-Anordnung mit einem halbleitenden Grundkörper, die hinsichtlich der zur Elektronenröhre analogen Wirkungsweise auch als Analog-Transistor-Anordnung bezeichnet wird.

Schicht- und Spitzentransistoren sind diejenigen Transistorarten, auf die durchweg Bezug genommen wird, wenn von Transistoren die Rede ist, und die am meisten Verwendung finden; daneben gibt es jedoch noch eine weitere Art, die unter dem Namen »Unipolartransistor« bekannt ist und die auch als analog wirkende Art bezeichnet wird, weil ihre Wirkungsweise in stärkerem Maße der einer Elektronenröhre ähnelt. Bei einer Unipolartransistor-Anordnung benutzt man einen Kristall, der aus einem Halbleitermaterial mit p-Halbleitung oder n-Halbleitung besteht und an den an zwei gegenüberliegenden Seiten eine Spannung angelegt wird, um einen Strom hindurchfließen zu lassen.

Man kann diesen Stromfluß durch den Kristall steuern, indem man auf den parallel zur Flußrichtung liegenden Flächen des Kristalls eine den Stromweg umschließende Elektrode so anbringt, daß diese von den erwähnten Elektroden Abstand hat.

Die Elektrode ist mit dem Kristall durch Auflegieren verbunden. Sie bildet entlang ihrer Legierungsfläche eine Zone mit einer der Eigenschaft des Grundkristalls entgegengesetzten Halbleitercharakteristik. Entsprechend der an dieser Elektrode angelegten Steuerspannung verändert die Zone der entgegengesetzten Halbleitercharakteristik ihre Ausdehnung in Richtung auf das Halbleiterinnere, wodurch sich der Durchtrittsquerschnitt für den erwähnten Stromfluß und damit der Durchlaßwiderstand des Kristalls ändert. Die Wirkungsweise ist somit der einer Elektronenröhre ähnlich.

Bei den bisherigen Ausführungen hat sich die Herstellung eines gleichmäßig guten Kontaktes zwischen Kristall und Steuerelektrode, insbesondere an^J den scharfen Ecken, als technisch schwierig erwiesen. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diesen Nachteil zu vermeiden.

Gemäß der Erfindung wird bei einem Halbleiterkörper, dessen Länge und Breite beträchtlich größer als seine Dicke sind und der parallele Seitenflächen aufweist, auf einer Seitenfläche eine Anzahl von Legierungselektroden in an sich bekannter Weise ringförmig und konzentrisch aufgebracht. Die mittlere dieser ringförmigen Elektroden und die auf der anderen Seite des Kristalls konzentrisch gegenüberliegende, ebenfalls kreisringförmige Elektrode gleichen Durchmessers bilden die gemeinsamen Steuerelektroden des Transistors, während eine kleine und eine größere ringförmige Elektrode, die nur die eine

Unipolartransistor -Anordnung

Anmelder:

General Motors Corporation,
Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. W. Müller-Bore, Patentanwalt,
Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 17. August 1954

Edward George Roka, Kokomo, Ind. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Steuerelektrode konzentrisch in einem gewissen Abstand umgeben, die gesteuerten Elektroden darstellen.

Es werden also die Steuerelektrodeu ebenso wie die Ein- und Ausgangselektroden ausschließlich auf ebenen Flächen aufgebracht, wodurch die Herstellung vereinfacht und ein gleichmäßiger Kontakt gewährleistet wird.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels nachstehend beschrieben und durch die Zeichnungen veranschaulicht.

Fig. 1 ist die perspektivische Ansicht eines Unipolartransistors herkömmlicher Art;

Fig. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Unipolartransistor gemäß der Erfindung;

Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2; Fig. 4 ist ein Schaltbild und zeigt die Anschlüsse

• eines Unipolartransistors gemäß der Erfindung in einer Schaltung.

Der bekannte Unipolartransistor nach Fig. 1 besteht aus einem Kristall 2 aus halbleitendem Material, z. B. η-leitendem Germanium, das unter der Elektrode 12 eine Zone mit p-leitendem Verhalten aufweist. Bei Anlegen einer Spannung an die Zuleitungen 8 und 10 erfolgt ein Stromdurchgang durch den Kristall.

Metallisch leitende Kontakte 4 und 6, die bei einem Kristall aus η-Silizium oder η-Germanium aus Zink, Antimon und anderem Metall bestehen können, sind an den gegenüberliegenden Enden des Kristalls auflegiert oder auf andere Weise aufgebracht und ihrerseits mit den Zuleitungsdrähten 8 und 10 verbunden. 4 und 6 stellen die gesteuerten Elektroden dar. Eine

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Claims (3)

ring- oder bandförmige, flächenhafte Steuerelektrode 12., beispielsweise aus Aluminium, ist fest um den Mittelteil des Kristalls 2 herumgelegt und erfüllt die Funktion des Gitters in einer Elektronenröhre, indem sie den Stromdurchgang durch den Kristall entsprechend dem an ihr liegenden Potential beeinflußt. Wenn die ringförmige Steuerelektrode ordnungsgemäß arbeiten und der Transistor im Betrieb stabil sein soll, müssen die Seiten des Ringes bei 14 mit dem Kristall legiert werden; die Ecken müssen genügende Tiefe haben, um eine ununterbrochen leitende Auflage des Ringes auf dem Kristall zu ermöglichen, und der Ring muß auf seiner ganzen Länge gut daran haften; Bedingungen, die schwierig zu erfüllen sind. In dem in Fig. 2 und 3 dargestellten Unipolartransistor trägt der Halbleiterkristall 16 auf einer Seite, fest mit ihm verbunden, drei voneinander getrennte Zonen aus leitendem Material. Die innerste Zone 18 ist kreisrund und wird konzentrisch von zwei in radialem Abstand angeordneten kreisrunden so Ringen 20 und 22 umschlossen; diese können aber auch irgendeine andere Gestalt haben, solange sie die inneren Zonen umschließen. Die im Zentrum liegende Zone 18 und der äußerste Ring 22 stellen metallisch leitende Anschlußkontaktflächen dar und können beispielsweise aus Zink, Kobalt oder einem ähnlichen Stoff bestehen; der dazwischenliegende Verbindungsring 20 kann aus Aluminium hergestellt sein und ist dem Kristall auflegiert. Auf der gegenüberliegenden Seite des Kristalls 16 sitzt, genau auf den Ring 20 ausgerichtet und aus demselben Stoff wie dieser bestehend, ein zweiter auf den Kristall auflegierter Ring 24. Es ist klar, daß ein Stromdurchgang durch den Kristall von der Kontaktzone 18 zu. der Zone 22 zwischen den Ringen 20 und 24 und den an diesen entstandenen Zonen, entgegengesetzter Halbleitercharakteristik hindurchtreten muß und daß daher das Potential an diesen Ringen einen solchen Stromdurchgang steuern wird. Die Anschlüsse der einzelnen Stromkreise an den Kristall 16 sind in Fig. 4 dargestellt. Hier ist der Leiter 26 gewöhnlich mit den Verbindungsringen 20 und 24 verbunden, der Leiter 28 ist unmittelbar mit dem metallischen Ring 22 verbunden, und ein Eingangskreis liegt zwischen den Leitern 26 und 28. Ein Belastungskreis 30 und eine als Batterie 32 dargestellte Kraftquelle sind zwischen die Kontakte 18 und 22 geschaltet. In der vorliegenden Konstruktion haben die Zonen 18, 20, 22 und 24 sämtlich ebene Flächen, die auf einer relativ großen Tragfläche aufliegen, mit der sie sich gut verbinden; es entsteht eine gute Haftung, wobei scharfe Ecken vermieden sind. Der Stromdurchgang durch den Kristall von Zone 18 zur Zone 22 erfolgt ganz zwischen den Ringen 20 und und wird durch das Potential an diesen Ringen gesteuert. Die dargestellte Konstruktion kann statt als Unipolartransistor auch als bipolarer Schicht- oder p-n-Verbind.ungstransistor verwendet werden, wenn man die Elektroden anders schaltet, so daß die mittlere Steuerelektrode auf der einen Seite so angeschlossen wird, daß sie als Emitterelektrode und die entsprechende Elektrode auf der Rückseite als Kollektorelektrode wirkt. Irgendeine andere Elektrode oder andere Elektroden können als Basiselektrode beim Betrieb als Schichttransistor benutzt werden. Ρλ Τ ΕΝTANS P ΠCCHE:

1. Unipolartransistor-Anordnung mit ainem halbleitenden Grundkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper, dessen Länge und Breite beträchtlich größer als seine Dicke sind und parallele Seitenflächen aufweist, eine Anzahl von Legierungselektroden trägt, die in an sich bekannter Weise ringförmig und konzentrisch angeordnet sind, wobei aber auf der einen. Seite eine ringförmige Elektrode (20) mittleren Durchmessers und eine entsprechende Elektrode (24) gleichen Durchmessers auf der gegenüberliegenden Seite die gemeinsamen S teuer elektroden bilden, während eine kleine und eine größere ringförmige Elektrode (18 und 22), die nur die eine Steuerelektrode konzentrisch in einem gewissen Abstand umgeben, die gesteuerten Elektroden darstellen.

2. Unipolartransistor-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Elektrode (18) ein Kreisring mit dem Innendurchmesser Null ist.

3. Unipolartransistor-Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei η-leitendem monoatomarem Halbleiter die innere Elektrode (18) sowie die äußere Elektrode (22), die gesteuert werden, aus Zink oder Kobalt sind, •während die mittlere Steuerelektrode (20) und die entsprechende Steuerelektrode (24) auf der gegenüberliegenden Seite aus Aluminium sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift. Nr. 2 672 528; Ptoc. IRF, Bd_; 40 (1952), S. 1327; Torrey-Whitmer, Crystal rectifiers, New York, 1948, S. 365.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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