DE1035789B - Schrittschalteinrichtung mit einem Halbleiterkoerper und mit einer Reihe von abwechselnd leitenden Wegen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Impulsübertragungseinrichtungen, insbesondere auf halbleitende Einrichtungen und damit zusammenarbeitende Schaltanordnungen, die zur Bearbeitung von Informationen geeignet sind.

Halbleitende Übertragungsemrichtungen, die eine Reihe von Zonen des Halbleiterkörpers enthalten, welche durch Anlegen geeigneter Signale einzeln und nacheinander in einen leitenden Zustand gebracht werden können und welche viele der Funktionen von Gas-Schrittschaltröhren, einschließlich der Zähl-, Verschlüsselungs- und Entschlüsselungsröhren durchführen, sind, zusammen mit Betätigungs- und Verbrauchskreisen bereits bekannt. Solche Übertragungseinrichtungen enthalten jeweils einen Halbleiterkörper mit einer Vielzahl von Zonen mit verschiedenem Leitfähigkeitstyp, und eine der Zonen ist allen leitenden oder Schrittschaltabschnitten gemeinsam. Die übrigen Zonen sind zueinander in kritischer Weise angeordnet. Bei einigen der bekannten Übertragungseinrichtungen ist die Anordnung von diskreten Zonen auf gegenüberliegenden Flächen einer gemeinsamen Zone erforderlich, ferner eine Vielzahl von Anschlüssen an der gemeinsamen Zone, die oftmals in bezug auf jeden Schaltabschnitt kritisch angeordnet sind und schließlich einzelne Elektroden an den diskreten gegenüberliegenden Zonen. Hierdurch werden die Halbleiteranordnungen und die vollständigen Übertragungseinrichtungen etwas kompliziert und schwierig herzustellen.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, Halbleiter-Übertragungseinrichtungen und Verbrauchskreise der obigen 3 ο Art zu vereinfachen und zu verbessern. Zusätzliche Aufgaben bestehen in der Erleichterung der Herstellung von Halbleiter-Schrittschalteinrichtungen in der Vergrößerung des Verhältnisses der Impedanz bei eingeschaltetem Zustand zur Impedanz bei ausgeschaltetem Zustand der einzelnen Schrittabschnitte solcher Einrichtungen und in der Möglichkeit der Durchführung der Impulsübertragungsfunktionen bei höheren Frequenzen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schrittschalteinrichtung mit einem Halbleiterkörper, z. B. aus Silizium, Germanium oder Silizium-Germanium-Legierungen, und mit einer Reihe von abwechselnd leitenden Wegen. Erfindungsgemäß weist eine erste Zone des Halbleiterkörpers einen bestimmten Leitfähigkeitstyp auf, eine zweite Zone grenzt an die erste Zone an und weist einen Leitfähig- ⁴^ keitstyp auf, der demjenigen der ersten Zone entgegengesetzt ist, die erste und die zweite Zone des Halbleiterkörpers ist allen abwechselnd leitenden Wegen gemeinsam, weiterhin grenzt eine Vielzahl von dritten Zonen an die zweite Zone an und weist den Leitfähigkeitstyp der ersten Zone auf, ferner grenzt eine Vielzahl von vierten Zonen mit dem Leitfähigkeitstyp der zweiten Zone jeweils an eine der dritten Zone an und jeweils eine dritte und eine vierte Zone gehören zu einem der leitenden Wege, Schrittschalteinrichtung mit einem

Halbleiterkörper und mit einer Reihe

von abwechselnd leitenden Wegen

Anmelder:

Western Electric Company, Incorporated, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. Dr. R. Herbst, Rechtsanwalt,
Fürth (Bay.), Breitscheidstr. 7

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. April 1956

Ian Munro Ross, New Providence, N. J. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

an jeder vierten Zone ist eine Elektrode angebracht, und schließlich ist eine Elektrode an der ersten Zone angebracht, die den gesamten dritten Zonen gegenüberliegt.

Diese Schrittschalteinrichtungen mit vier Zonen weisen ein großes Verhältnis der hohen Impedanz zur niedrigen Impedanz auf, das infolge einer Änderung des Stromvervielfachungsfaktors der Abschnitte als Funktion der Ladungsträgerdichte in den beiden Zwischenzonen auftritt. Ein vollkommener Übergang der Leitung zwischen benachbarten Abschnitten ist sichergestellt, indem die gemeinsame Zwischenzone so angeordnet ist, daß die Ladungsträgerdichte innerhalb des nichtleitenden Abschnittes, der dem leitenden Abschnitt benachbart ist, größer als innerhalb irgendeines anderen nichtleitenden Abschnittes ist. Hierdurch wird der nächste Abschnitt so vorbereitet, daß seine Stromvervielfachung höher als diejenige der anderen nichtleitenden Abschnitte ist und deshalb bei Anlegen eines geeigneten Signals vorzugsweise vor den anderen Abschnitten leitet.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht in einer Halbleiteranordnung mit einer relativ großflächigen p-n-Verbindung, die nur in einem kontrollierten beschränkten Teil ihrer Oberfläche in einen Zustand guter Leitfähigkeit gebracht werden kann. Eine andere Ausbildung besteht in der Verwendung einer Vielzahl von Steuerelementen in Verbindung mit einem Halbleiterkörper, der eine großflächige p-n-Verbindung aufweist, so daß der beschränkte gut leitende Teil der Verbindung in der Lage innerhalb der Verbindung verschoben werden kann. Insbesondere kann die großflächige Verbindung als Emitter für Minder-

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heitsladungsträger arbeiten, der in Verbindung· mit einer Annahmen, um den Emissionskonzentrationsvorgang der

Vielzahl von Kollektoren für Ladungsträger als Emitter Erfindung zu erklären;

in der Nähe gewisser Kollektoren unwirksam gemacht Fig. 6 zeigt das Verhältnis des radialen Stroms I_r zum

werden kann, während er in der Nähe gewisser anderer Gesamtstrom I₀ im Kontakt der Anordnung der Fig. 5,

Kollektoren Ladungsträger emittiert. 5 abhängig vom Verhältnis des radialen Abstands r von

Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht in der der Mitte des Kontakts zum Durchmesser α des Kontakts; Verwendung eines beschränkten leitenden Teils einer Fig. 7 ist eine perspektivische Darstellung einer Übergroßflächigen p-n-Verbindung als örtlicher Emitter für tragungseinrichtung mit einer Reihe von Schrittschalt-Minderheitsladungsträger in eine Zone des Halbleiter- abschnitten, die in sich selbst geschlossen ist, wobei die körpers, die mit einer Vielzahl von Kollektoren mit p-n- io Übertragungseinrichtung mit einem schematischen Kreis Verbindungen im Eingriff steht, die jeweils so eingerichtet verbunden ist, bei dem alle Eingänge und Ausgänge auf sind, daß sie einen bevorzugten Teil für die Sammlung Erde bezogen sind;

und einen Übergangsteil aufweisen, der einem bevor- Fig. 8 zeigt eine Form einer Entschlüsselungseinrich-

zugten Teil benachbart ist. Durch Anlegen geeigneter tung gemäß der Erfindung.

Signale an die Kollektoren wird die Emission gegenüber 15 Es wird nun auf die Zeichnungen eingegangen. In einem bevorzugten Teil eines Kollektors konzentriert und Fig. 1 ist eine Halbleiterübertragungseinrichtung 10 darzuerst zu einem Teil der großflächigen Verbindung der gestellt, die als Schrittschalteinrichtung mit vier Abdem Ubergangsteil des nächsten Kollektors gegenüber- schnitten arbeitet. Diese Übertragungseinrichtung beliegt, weitergeführt und dann zu einem Teil der dem steht aus einem Körper aus Halbleitermaterial, wie bevorzugten Teil dieses nächsten Kollektors gegenüber- 20 Silizium, Germanium oder Silizium-Germanium-Legieliegt. rungen, der die Schrittschaltabschnitte A, B, C und D

Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht in enthält. Jeder Abschnitt enthält vier aneinander angren-

einem geometrischen Aufbau einer Halbleiterübertra- zende Zonen 11,12,13 und 14 mit abwechselnd entgegen-

gungseinrichtung, welche eine schnellere Umschaltung gesetztem Leitfähigkeitstyp, die als p-n-p-n-Anordnungen

eines leitenden Weges ermöglicht, so daß Signale mit 35 dargestellt sind, wenn selbstverständlich auch bei geeig-

Megahertzgeschwindigkeit angelegt werden können. Die- neter Umkehr der Polaritäten in der angeschlossenen

ser geometrische Aufbau ermöglicht eine Verringerung Schaltung eine n-p-n-p-Anordnung verwendet werden

der Kompliziertheit der Anordnung so weit, daß die An- kann. Die Zonen 11 und 12, die dazwischenliegende n-p-

ordnung zwei Zonen erhält, die allen Schrittschalt- Verbindung 15, die n-p-Verbindung 16 zwischen den

abschnitten gemeinsam ist und nur einen Kontakt an 30 Zonen 12 und 13 und der Kontakt 19 an der Zone 11

diesen beiden Zonen, der allen Schrittschaltabschnitten sind für jeden Schrittschaltabschnitt einzeln vorgesehen

gemeinsam ist. und wirken bei jedem Abschnitt in der gleichen Weise.

Eine andere Ausbildung besteht in einer Schrittschalt- Deshalb sind diese Elemente mit Indexbuchstaben be-

schaltung, bei der die Schritt- oder Eingangssignale und zeichnet, die den Abschnittsbezeichnungen entsprechen,

die Ausgangssignale so eingerichtet sind, daß sie relativ 35 Die Zonen 13 und 14, die dazwischenliegende n-p-Verbin-

zur Erde erscheinen. dung 17 und der großflächige leitende Kontakt 18 an der

Eine andere Ausbildung der Erfindung besteht darin, Zone 14 sind allen Schrittschaltabschnitten gemeinsam, daß in einer Übertragungseinrichtung eine Vielzahl von Im Betrieb hat jeder Abschnitt eine bistabile Kenn-Schrittschaltabschnitten in einer Anordnung vereinigt linie, wie sie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Diese werden, die wechselnde Stromwege aufweist, so daß ein 40 Kennlinie eines Halbleiterelements mit vier Zonen, wie aus einer Vielzahl von Ausgängen ausgewählter Ausgang es die aus Ua, 12^, 13 und 14 zusammengesetzte p-n-p-nerregt werden kann. Eine Abart dieser Kombination Anordnung darstellt, rührt von einer Änderung der besteht darin, daß Signalmittel so eingerichtet werden, Stromvervielfachung in einer oder in beiden Zwischendaß sie Impulsfolgen in erste und zweite Impulseingänge zonen 12^ und/oder 13 als Funktion des Stroms in der umwandeln, deren Impulse das Vorhandensein bzw. 45 Einheit her, wobei sich der Strom von einem niedrigen Nichtvorhandensein von Impulsen in der ursprünglichen Wert, welcher eine Kennlinie O-G in Fig. 3 mit hoher Folge darstellen. Wenn jeder dieser beiden Impulsein- Impedanz bei niedrigen Strömen ergibt in einen hohen gänge an einen von zwei abwechselnden Wegen in der Wert und niedrige Impedanz entlang der Kennlinie J-K Anordnung angeschlossen ist, wird die Impulsfolge durch bei hohen Strömen ändert. Eine Erklärung für diese ErErregung des den Kode darstellenden Ausgangs ent- 50 scheinung besteht darin, daß die Zwischenzonen Ladungsschlüsselt. träger-Rekombinationszentren enthalten, welche bei nie-

Die obigen sowie weitere Ausbildungen der Erfindung drigen Strömen unbesetzt sind und welche bei hohen werden an Hand der folgenden ins einzelne gehenden Strömen wenigstens teilweise besetzt werden können. Erläuterung und der Zeichnungen voll verständlich Somit bleibt unterhalb einer kritischen Ladungsträgerwerden : 55 dichte in diesen Zonen ein größerer Teil der in die Zonen

Fig. 1 zeigt einen Aufriß einer Anordnung von in einer eintretenden Ladungsträger in den Zentren stecken und Reihe liegenden Schrittschaltabschnitten bei einer Form geht nicht durch die Zone zu der in Sperrichtung vorgevon Übertragungseinrichtung gemäß der Erfindung, zu- spannten gleichrichtenden Verbindung I64 über. Im Hinsammen mit einem Schema einer Form von Betätigungs- blick auf das Nichtvorhandensein von Ladungsträgern und Verbrauchskreis; 60 _ZUr Änderung der Impedanz der Verbindung zeigt das

Fig. 2 zeigt die Emissionsdichte der Ladungsträger an Element seine Sperrimpedanz und läßt ungefähr den

der gleichrichtenden Grenzschicht der Einrichtung der Sättigungsstrom der Verbindung durch, bis ein Potential

Fig. 1, welche sich entlang der Anordnung der Schritt- angelegt wird, das die Durchschlagsspannung übersteigt,

schaltabschnitte dieser Einrichtung erstreckt, aufgetragen Bei höheren Ladungsdichten in den Zwischenzonen des

auf dem Weg entlang dieser Grenzschicht; 65 Elements wird ein größerer Teil der Rekombinations-

Fig. 3 und 4 sind graphische Darstellungen der Span- Zentren besetzt und ein größerer Anteil eines eingeführten

nung, abhängig vom Strom für einzelne Schrittschalt- Ladungszuwachses an der in Sperrichtung vorgespannten

kennlinien dieser Abschnitte; Verbindung gesammelt. Es steht eine Anzahl von Mitteln

Fig. 5 zeigt einen Aufriß eines Teils eines Schrittschalt- zur Vergrößerung der Ladungsdichte in den Zwischenabschnittes im Schnitt unter gewissen vereinfachenden 70 zonen auf den Sättigungspegel zur Verfügung, unter

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anderem das Überschreiten des Durchschlagspotentials größerung der Zone 12b nach links. Die Diffusion in an der in Spernchtung vorgespannten Verbindung, das Zone 12s nach links ist vernachlässigbar, da die seit-Erzeugen von Trägern mit Licht oder Wärme an dieser liehen Abmessungen der Verbindung 15b im Vergleich Verbindung oder in anderen Teilen des Halbleiters oder zur Minderheitsträger-(Löcher-) Diffusionslänge in der das Einführen ausreichender Träger in die Zonen von 5 Zone 12b groß sind. Da kein elektrischer Kontakt zur einer Außenquelle. Dieses letztgenannte Verfahren kann Zone 13 besteht, muß ein Strom der gleichen Größe wie vorteilhafterweise bei der vorliegenden Einrichtung ver- der Löcherstrom I_P, welcher in diese Zone durch die Verwendet werden, um den vollkommenen Übergang eines bindung 16b eintritt, durch die Verbindung 17 gehen. Der Leitungsweges von einem Abschnitt zum nächstfolgenden seitliche Widerstand der Zone 13 bewirkt, daß ein evenin der Anordnung zu bewirken. io tueller seitlicher Löcherstrom einen Spannungsabfall er-

Es sei z. B. eine aus Silizium hergestellte Einrichtung zeugt, welcher die Vorspannung in Flußrichtung an der betrachtet. Siliziumeinrichtungen mit vier Zonen zeigen Verbindung 17 herabsetzt. Die Vorspannung an der Verdiese Änderung der Stromvervielfachung α mit dem bindung 17 ist daher eine umgekehrte Funktion des AbStrom vermutlich infolge des Vorhandenseins von sättig- stands von einer Projektion der Verbindung 15ß durch baren Rekombinationszentren in den Zwischenzonen. 15 den Körper der Übertragungseinrichtung 10. Durch die Diese Zentren können durch Zusetzen von Eisen zum Verbindung 17 werden die Elektronen mit einer Dichte Silizium, von Nickel zum Germanium oder durch Ver- geführt, die der Vorspannung in Flußrichtung entspricht Schiebungen in im wesentlichen jedem Halbleiter durch und damit mit einer Verteilung, wie sie in Fig. 2 darge-Beschießung mit Teilchen hoher oder mittlerer Energie stellt ist. Der Konzentrationsgrad der Elektronenerhalten werden (Teilchen mit einer Energie, die einige 20 emission von der Verbindung 17 hängt von dem spezihunderttausend Elektronenvolt übersteigt). Eine Silizium- fischen Widerstand der Zone 13 und dem durch die EinAnordnung dieser Art kann durch Diffusionsverfahren richtung fließenden Gesamtstrom ab.
hergestellt werden, so daß der spezifische Widerstand und Der Leitungsweg in der Übertragungseinrichtung 10 die Dicke der vier Zonen derart ist, daß die Außen- kann vom Abschnitts zum Abschnitte umgeschaltet zonen 11 und 14 gute Emitter für Minderheitsträger in 25 werden, indem der Schalter 21 vom Kontakt 25, der mit ihre angrenzenden Zwischenzonen 12 und 13 sind und den Abschnitten B und D verbunden ist, zum Kontakt 26 daß die Zonen 12 und 13 einen Minderheitsträger-Trans- umgelegt wird, der mit den Abschnitten A und C verportfaktor β aufweisen, der ein merklicher Bruchteil von bunden ist. Wenn dieser Schaltvorgang schnell durchEins ist, wenn die Ladungsträgerdichte ausreicht, um geführt wird, z. B. mit einem Schaltintervall, das geringer einen Teil der vorhandenen Rekombinationszentren auf- 30 als eine Elektronenlebensdauer in der Zone 13 ist, und zufüllen. kurz im Vergleich zur Laufzeit der Elektronen durch diese

Eine Einrichtung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, die Zone hat die Elektronendichte in der Zone 13 eine Verein α aufweist, das eine Funktion des Stroms ist und teilung, die im allgemeinen der Emissionsverteilung der deren Abschnitt B über einen Schalter 21, einen gemein- Fig. 2 entspricht, wenn ein Potential an den Abschnitt C samen Widerstand 22 und eine Spannungsquelle 23 an 35 angelegt ist. Jede Zone 12 und die zugehörige Verbindung 16 einen Kreis mit einer Belastung 20b angeschlossen ist, sind seitlich über die Verbindung 15 hinaus verlängert, so kann in einen Zustand mit niedriger Impedanz oder einen daß sie einen Abstand von dem Teil der Zone 12 und leitenden Zustand versetzt werden, wie er bei 5 in Fig. 3 der Verbindung 16 unmittelbar unter der Verbindung 15 dargestellt ist. Die Spannungsquelle 23 ist so gepolt, daß des vorangegangenen Abschnitts in der Rangordnung sie die äußeren Verbindungen 15b und 17 in Flußrichtung 40 haben und diesen dicht benachbart sind. Wenn man somit vorspannt und die innere Verbindung 16b in Sperrich- den Teil unter der Verbindung 15 als den bevorzugten tung vorspannt, indem der Kontakt 19b positiv in bezug Leitungsweg für jeden Abschnitt betrachtet, kann die auf den Kontakt 18 gemacht wird. Die Belastungslinie Verlängerung jedes Abschnitts über diesen bevorzugten der Fig. 3 ist durch den Wert der Belastung 20b des Weg hinaus als Startgebiet betrachtet werden. Wenn das Widerstandes 22 und der Spannungsquelle 23 bestimmt. 45 Potential der Quelle 23 von den Abschnitten B und D Andererseits kann dieser Abschnitt bei den gleichen Ver- zu den Abschnitten A und C übertragen wird, hört die bindungen seinen Zustand mit hoher Impedanz im Emission von der Verbindung 15b und dem Teil der Punkt α der Fig. 3 annehmen. Für die Erläuterung des Verbindung 17b unterhalb 15b auf. Die Emitterver-Übergangs zwischen den Schaltabschnitten sollen im bindungen 17 und 15 der Abschnitte A und C versuchen Augenblick der Vorgang und die Mittel zum Versetzen 50 leitend zu werden. Wenn das angelegte Potential nicht des Elements in seinen leitenden Zustand außer acht ge- ausreicht, um den Durchschlag der Verbindung 16 dieser lassen werden und nur die Wirkung dieses Zustands Abschnitte herbeizuführen, und zwar geringer als Vb in betrachtet werden. Fig. 3 ist, bleibt die gesamte Anordnung im Zustand mit

Die Zone 13 hat einen merkbaren seitlichen ohmschen hoher Impedanz. Jedoch ist bei der Lebensdauer der Widerstand (in der Größenordnung von 100 Ohm pro 55 Ladungsträger in der Zone 13 und bei der Dichteverteilung cm²) so daß die Elektronenemission an der Verbindung 17 der Fig. 2 der Abschnitt C zum Leiten vorbereitet, ohne unter der Verbindung 15b in der Weise konzentriert ist, den Durchschlag der Verbindung 16c infolge der unter daß die Dichte der Elektronenemission entlang der Ver- dem Startteil von 16c während des Leitens des Abbindung 17 die in Fig. 2 dargestellte Form annimmt. Schnitts B emittierten Elektronen herbeizuführen. Diese Wenn die Minderheitsträger Transportfaktoren β in den 60 Elektronen werden durch die Kurve links von M-N in Zonen 12b und 13 die gleiche Größenordnung haben, Fig. 2 dargestellt. Da im wesentlichen keine Elektronenwird ein merkbarer Bruchteil des Gesamtstroms, der emission an der Verbindung 17 in der Nähe der Abdurch die in Sperrichtung vorgespannte Verbindung 16b schnitte A und D vorhanden ist, haben die Stromgeht, durch Löcher getragen. Dieser Löcherstrom wird Spannungs-Kennlinien für diese Kontakte die in Fig. 3 auf der Verbindung 15b emittiert und diffundiert an der 65 dargestellte Form. Somit bringt der Anschluß der Quelle 23 Zone 12b in der Art, daß er an der Verbindung 16_B auf an den Abschnitt A diesen nicht in seinen Zustand mit einer Fläche konzentriert wird, die im allgemeinen einer geringer Impedanz. Die Ladungsträger im Startteil des Vergrößerung der Verbindung 15_B entspricht. Die Ver- Abschnitts C reichen nicht aus, um zu bewirken, daß bindung 16b hat eine seitliche Ausdehnung, die derjenigen dieser Abschnitt in seinen Zustand mit niedriger Impedanz der Verbindung 15b entspricht, mit Ausnahme der Ver- 70 kommt und leitet. Als ideale Einrichtung betrachtet,

7· 8

arbeitet der Abschnitt C entlang der Linie O-J-K mit Schalters 21 zum Kontakt 25 bewirkt, daß die Leitung

niedriger Impedanz, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. In der zum Abschnitt D gemäß dem obigen Zyklus übergeht,

Praxis jedoch folgen die Abschnitte oftmals der Kenn- während der Abschnitt B und alle anderen, an den

linie O'-J'-K' der Fig. 4, bei der eine Spannungsspitze wie Kontakt 25 angeschlossenen und genügend weit von dem

sie bei L zu sehen ist, beim Anlegen der Spannungsquelle 5 bevorzugten Leitungsweg des Abschnitts C entfernten

an einen vorbereiteten Abschnitt überschritten werden Abschnitte gesperrt sind.

muß, um ihn in seinen Zustand mit niedriger Impedanz Die qualitativ bestimmten Parameter für eine Schritt-

zu bringen. schaltanordnung sind behandelt worden. Nun wird eine

Die Vorbereitungswirkung kann gemäß der von praktische Ausführung der Erfindung geschildert, jedoch

Shockley für Einrichtungen mit vier Zonen vor- i° wird die folgende Diskussion als Hilfe beim Aufbau von

geschlagenen Theorie als teilweise Auffüllung der Re- Schrittschaltgebieten mit den geeigneten technischen

kombinationszentren zwischen einem Teil der Kollektor- Abmessungen für die allgemeine Anwendung bei einer

verbindung 16_C und dem darunterliegenden Gebiet der Anordnung gegeben, bei der die Ausdehnung der Zonen 13

Verbindung 17 durch Elektronen erklärt werden, die in und 14 relativ zu den Zonen 11 und 12 in einer Richtung

der Zone 13 vorhanden sind, gekoppelt mit dem Anziehen *5 unendlich ist. Selbstverständlich stellt ein linearer

einiger dieser Elektronen zur Verbindung 16_C, um deren geometrischer Aufbau weit weniger strenge Forderungen

Sperrstrom zu vergrößern. Da diese Vorbereitungswirkung an die Anordnung und ermöglicht, daß der Übergang der

nur in einem beschränkten Bereich des bevorzugten Leitung mit einem größeren Spielraum im Aufbau

Leitungswegs eintritt, vereinigt sie die Merkmale der verwirklicht wird. Eine solche Geometrie wird erreicht,

Vorbereitung des nächsten Nachbarabschnitts mit dem- a° indem die Zone 13 auf ein fortlaufendes Band beschränkt

jenigen der Sperrung aller anderen parallel geschalteten wird, das sich entlang der Reihe der Leitungswege

Abschnitte. Ein Kriterium für den Übergang des Leitungs- erstreckt. Dieser Vorteil des linearen geometrischen

wegs von Abschnitt zu Abschnitt ist die Nähe des vor- Aufbaus besteht in der Beschränkung der Emissions-

bereiteten Teils eines Abschnitts zum leitenden Weg eines konzentration an der Verbindung 17 im wesentlichen auf

vorangegangenen Abschnitts. Zum Beispiel soll der »5 die lineare Abmessung.

Leitungsübergangs-oder Startteil 27 der Zone 15c in bezug Wie oben geschildert wurde, entsteht der Emissionsauf seinbevorzugtes Leitungsgebiet28desvorangegangenen konzentrationseffekt durch das Fließen eines Löcher-Abschnitts in der Anordnung auf der Zone 13 seitlich so Stroms I_v in der p-Zone 13 der Fig. 1. Es ist vernünftig, dicht liegen, wie es das Herstellungsverfahren erlaubt. anzunehmen, daß der Strom I_p durch die Verbindung 16 Eine Sicherheit, daß die Leitung zu einem besonderen Weg 3° in gleichmäßiger Verteilung über die Fläche mit dem übertragen wird, erhält man, indem man alle Teile anderer Radius α geht, entsprechend einer Projektion der Vermit dem vorbereiteten Abschnitt parallel liegender bindung 15 auf die Fläche der Zone 13 und daß kein Abschnitte von dem leitenden Weg so weit trennt, daß Strom durch die Verbindung außerhalb des Radius α geht, eine Wechselwirkung innerhalb der Übertragungsein- Dieser Löcherstrom breitet sich dann radial aus und richtung vermieden wird. Insbesondere soll die Trennung 35 vereinigt sich mit einem Bruchteil β der an der Verdieser anderen Abschnitte von dem leitenden Weg groß bindung 17 emittierten Elektronen. Demnach würde eine im Vergleich zur seitlichen Ausdehnung der Träger- vollständige Lösung des Effekts der Emissionskonzenemission der Verbindung 17 über die Ausdehnung der tration das β in der Zone 13 umfassen, und die Lösung Verbindung 15 des leitenden Weges hinaus sein (s. z. B. würde kompliziert, da von β bekannt ist, daß es eine Fig. 2). Die Abmessungen für eine besondere Anordnung 40 Funktion des Stroms in der Zone 13 ist. Da jedoch β als von leitenden Abschnitten und ihre Anordnung zu- merklicher Bruchteil von Eins in beiden Mittelzonen 12 einander kann berechnet werden, wie in dem besonderen und 13 angenommen ist, kann eine vernünftige Lösung des unten gebrachten Beispiel dargestellt ist. Problems erhalten werden, wenn man annimmt, daß der

W^Tenn einmal der Zustand mit niedriger Impedanz an Strom an der Verbindung 16 vollkommen von Löchern

einem Teil der Verbindung 16_C hergestellt ist, besteht er 45 getragen wird, d. h. I_p = /. Das Problem wird dann auf

so lange, wie die Quelle genügend Strom liefert. Da die dasjenige einer unendlichen p-n-Verbindung 17 zurück-

Impedanz des Abschnitts C auch eine Funktion der von geführt, wobei die n-Typ-Zone 14 eine Äquipotentialfläche

der Verbindung 15_C über die Zone 12_C diffundierenden ist, die p-Typ-Zone 13 einen merkbaren spezifischen

Löcher ist, und die Dichte der über die Verbindung 16_C Widerstand hat und ein kreisförmiger ohmscher Kontakt 57

verteilten Löcher größer unterhalb der Verbindung 15c 5° mit dem Radius α an dem p-Typ-Gebiet hergestellt ist.

als auf dem restlichen Teil der Zone ist, veranlaßt die Diese Anordnung ist in Fig. 5 dargestellt.

Herbeiführung eines Zustands mit niedriger Impedanz Es sei angenommen, daß der spezifische Widerstand des

im Startteil des Abschnitts C einschließlich des Gebiets27c p-Typ-Materials ρ Ohm pro Quadratzentimeter beträgt,

einen Löcherstrom von der Verbindung 15c, der die daß am Radius r das Potential an der Verbindung in

Impedanz des unmittelbar darunterliegenden Teils des 55 Flußrichtung V_r ist und daß der gesamte radiale Strom

Abschnitts C einschließlich des Gebiets 28c auf einen im p-Typ-Material /_r beträgt. Wenn man annimmt, daß

kleineren Wert herabsetzt, als ihn der Rest des Abschnitts I_s der Sättigungsstrom pro cm² der p-n-Verbindung ist,

aufweist. Der Strom geht deshalb entlang der Ver- kann man nun die beiden Gleichungen bezüglich I_r, V_r

bindung 17 zu dem bevorzugten Leitungsweg unterhalb und I anschreiben,

der Verbindung 15c über und konzentriert sich in dieser 60

Fläche infolge der günstigeren Vorspannung in Fluß- dl_r _ _{? bVr} ,, ^v

richtung in diesem Teil der Verbindung 17 in diesem Weg $_r ~ ^π »^r\^e ~ I · \ )

und damit der größeren Minderheitsladungsträgerlieferung .

an jeder Seite der Verbindung 16_C. Wenn der Abschnitt C ^wobei

seinen stabilen Zustand erreicht, erzeugt er die gleiche 65 Emissionsform von der Verbindung 17, wie sie für den Abschnitt B dargestellt ist, so daß Elektronen in die

Startteile des Gebiets 13 und der Verbindung 16 des ^und

Abschnitts D eingeführt werden. Hierdurch wird der ° ^vr ₌ __ S^If . (2)

Abschnitt D so vorbereitet, daß das Umschalten des 70 br 2nr

b =	q
ÖVr	KT
Qlr

10

Wenn der Widerstand an der p-Typ-Zone klein ist, erhält man

Eine vollständige Lösung dieser Gleichung ist nicht möglich, jedoch kann man eine praktische Lösung erhalten, indem man annimmt, daß in Gleichung (2) I_r als /„konstant ist, die Gleichung (2) fijr d}e Verteilung F lös.t und dieses Ergebnis zur Lösung von Gleichung (1) 5 für Fälle, bei denen die Verbindung in Flußrichtung vor-

verwendet. Wenn

ist, dann ist

or

ρ Ig 2m

wobei

V_r =V_a für r = a

Einsetzen von V_r in Gleichung (1) ergibt

br

e»^Fe-

wobei

2π

Integrieren führt zu
I_r e^bV

2πΙ,

Ir 2πΙ_$

r* ·

+ C₁.

Um C₁ auszurechnen, wird die Grenzbedingung I_r = 0 bei V_r = 0 angenommen. Dann erhält man aus Gleichung (3):

I_r = 0 und V_r = 0 zu r = α e ^Q .

Einsetzen der Gleichung (4) zur Berechnung von C₁ ergibt

Ir e^w"

Wenn man die Tatsache benutzt, daß I_r = I_a bei r = α ist, kann man Gleichung (5) verwenden, um einen Wert für V_a zu erhalten. Damit ist

2πα I_s
Einsetzen dieses Wertes in Gleichung (5) ergibt

Die Gleichung (7) bestimmt die Verteilung des seitlichen Stroms im p-Typ-Material. Der gesamte durch den Kontakt mit dem Radius α fließende Strom ist gleich I« plus einem Strom J₀, der direkt zur Verbindung fließt.

gespannt ist, wird dies zurückgeführt auf

wobei C₁ eine Integrationskonstante ist. Eine einfache Lösung der Gleichung (4) erhält man, wenn Q > 1 ist. Bei einem typischen interessierenden Fall ist ρ = lOOOß/cm², und Ig liegt in der Größenordnung von 10 Milliampere. Wenn man b mit 40 annimmt, erhält man Q = 60.

Wenn Q > 1 ist, kann die Gleichung (4) vereinfacht werden zu

Einsetzen von e^br« aus Gleichung (6) ergibt

⁷O — Q

I 2

Eliminieren von I_a aus den Gleichungen (7) und (9) führt zu

2 [y

(10)

und

2π

Es sei bemerkt, daß I_r gleich dem Strom ist, der an der Verbindung von r bis Unendlich emittiert wird. I_r ist somit der Strom, der durch einen konzentrischen Kontakt mit dem inneren Radius r und einem großen äußeren Radius gesammelt werden könnte. Es sei ferner bemerkt, daß I₀ der Strom ist, der direkt an dem p-Typ-Gebiet in den Kpntakt mit dem Radius α fließt. Bezüglich einer Schrittschalteinrichtung ergibt somit Gleichung (10) den Strom, der bei Radien emittiert wird, die größer als r sind, wenn ein Strom I₀ in einem Kontakt mit dem Radius α fließt.

Fig. 6 zeigt eine aus der Gleichung (10) erhaltene

graphische Darstellung von ~ in Abhängigkeit von —

I₀ a

mit Q als Parameter. Für einen wirksamen Übergang in einer Schrittschalteinrichtung muß I_r größer als der Ausschaltstrom It einer einzelnen Einheit sein, wie er in

Fig. 4 dargestellt ist. Das Verhältnis —'- bestimmt dann,

wieviel größer der Betriebsstrom sein muß als der Mindeststrom, um den Übergang zu erhalten. Leistungsbetrachtungen machen es wünschenswert, den Betriebsstrom klein zu halten, deshalb sollen Einrichtungen, wie

sie zur Zeit hergestellt werden, auf Werte von -~ größer

als 0,01 beschränkt werden. Ein wünschenswerter Wert für dieses Verhältnis ist etwa 0,1. Fig. 6 zeigt, daß der

Übergangseffekt für die kleinsten Werte von — am

größten ist. Der minimale Wert von —, der erhalten

werden kann, ist durch praktische Betrachtungen bezüglich der Größe bestimmt, r — α kann bequemerweise 0,025 mm betragen. Ein vernünftiger Wert für α ist etwa

0,254 mm. Die Betrachtungen führen zu Werten von —

von etwa 1,1. Ein wünschenswerter Betriebsbereich ist damit auf das in Fig. 6 gestrichelt gezeichnete Kästchen beschränkt. Eine typische Reihe von Betriebsparametern

I r

würde wie folgt lauten: -=^gleich 0,1, — gleich 1,1 und Q

Iq Λ

gleich 10.

Für Anwendungen bei Zählern ist es oftmals zweckmäßig, eine Anordnung, welche die obigen Bemessungsprinzipien verkörpert, mit einer geschlossenen Reihe von Schrittschaltabschnitten herzustellen, wie sie bei der Übertragungseinrichtung 70 der Fig. 7 dargestellt ist.

Eine Einrichtung mit dieser Gestalt kann in bequemer

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Weise als Ringzähler gemäß bekannten Verfahren ver- auf der 1:1: 1-Achse durch langsames Drehen des Keims wendet werden. Der dargestellte Kreis schaltet den beim Herausziehen aus der Schmelze gewachsen ist. Die Leitungsweg bei jedem angelegten Signalimpuls zwei Ab- größeren Scheibenflächen wurden poliert und geätzt, um schnitte weiter, wobei die Leitung zum nächsten Nach- die Dicke auf etwa 0,063 mm herabzusetzen und in einen barabschnitt der Reihe übergeht, während der Impuls 5 Diffusionsofen mit offener Röhre gebracht und auf etwa angelegt wird und zu einem zusätzlichen Abschnitt 1350° C 1 Stunde lang gehalten, während in die Oberweitergeht, wenn der Impuls entfernt wird. Diese An- fläche Antimon eindiffundiert wurde. Es wurde das Ordnung ist insbesondere insofern vorteilhaft, daß sowohl Dampfdiffusionsverfahren angewendet, bei dem Antimon Eingang als auch Ausgang mit Bezug auf die Erde an- auf 900° C erhitzt wird, und mit Wasserdampf gesättigter gelegt werden und damit die verschiedenen Teile der io Stickstoff durch die Heizkammer und den Ofen hindurch-Übertragungseinrichtung mit relativ stabilen Poten- geleitet wird, um Antimondampf aufzunehmen und an tialen versehen werden. dem erhitzten Silizium vorbeizuführen. Die Scheibe wurde Die Batterie 71 und der Widerstand 72 ergeben in dann mit 5° C je Minute auf 750° C abgekühlt, 16 Stunden Verbindung mit den Belastungswiderständen 73 und 74 bei 750° C geglüht und dann mit 5° C je Minute auf 300° C eine Belastungslinie für die Schrittschaltabschnitte 1 und 3 15 abgekühlt, bevor sie aus dem Ofen entfernt wurde, um mit vier Gebieten in der gleichen Weise, wie sie oben ge- eine möglichst große Minderheitsträgerlebensdauer zu schildert wurde und in Fig. 3 dargestellt ist. Nachdem ein erhalten.

Leitungsweg im Abschnitt 1 hergestellt ist, erzeugt ein Das durch dieses Verfahren entstehende Stück enthielt Strom durch die Belastung 73, die irgendeine bequeme eine innere p-Typ-Schicht von 0,051 mm Dicke, die die Anzeige-Einrichtung, z. B. eine Lampe, oder ein Span- ao Zwischenzone 80 bei der vollständigen Anordnung wurde nungsteiler sein kann, ein Signal, das anzeigt, daß die und die mit einer n-Typ-Haut von 0,64 mm Dicke über-Zählung in der Start- oder Nullposition ist. Die einzelnen zogen war, deren eine Fläche die Außenzone 79 und Werte der Belastungen 73 und 74 sind im Vergleich zum deren andere Fläche die Zonen 81, 82, 83 und 84 in der gemeinsamen Widerstand 72 klein, so daß der Spannungs- Übertragungseinrichtung 70 war, ferner einen äußeren abfall an ihnen im leitenden Zustand nicht ausreicht, um 25 Oxydfilm. Das Oxyd wurde durch Eintauchen der Scheibe die Durchschlagsspannung Vb der übrigen parallel in Flußsäure entfernt, und es wurden metallische Filme liegenden Abschnitte zu erreichen. Somit können die an auf die n-Typ-Haut aufgedampft. Die Scheibe wurde den einzelnen Belastungen entstehenden Spannungen als dann in eine (nicht dargestellte) saubere Molybdänvor-Anzeige benutzt werden, welcher Abschnitt leitend ist, richtung eingesetzt, welche bei wenigen Mikron entgast ohne das Sperrmerkmal des Kreises zu beeinträchtigen. 30 war und 10 Minuten lang bei 600° C und 2-10~^emm Die Schrittschaltabschnitte 2 und 4 sind über einen Quecksilbersäule ausgeheizt war. Es wurde dann Alugemeinsamen Widerstand 75 mit solcher Größe an Erde an- minium bis zu einer Tiefe von 0,0025 mm an den vier geschlossen, daß die—zusammen mit dem Widerstand72 Quadraten von 0,51 mm aufgedampft, welche die Zonen und der Quelle 71 entstehende — Belastungslinie nor- 86, 87, 88 und 89 und die darauf befindlichen Elektroden malerweise verhindert, daß diese Abschnitte in einen 35 90, 91, 92 und 93 bildeten. Ein Goldfilm von 0,0013 mm, Zustand mit hohem Strom kommen. der 0,1 % Antimon enthielt, wurde dann auf der gesamten

Wenn ein Impuls, der so gepolt ist, daß er die äußeren gegenüberliegenden Fläche der Scheibe aufgedampft, um Verbindungen eines Vierzonenabschnitts in Flußrichtung den Kontakt 95 zu bilden. Das Stück wurde dann bei vorspannt, über den Kondensator 77 und den Leiter 78 700° C in einer Wasserstoffatmosphäre legiert und mit an die Abschnitte 2 und 4 anlegt, und der eine Spannung 4° einer Geschwindigkeit von weniger als 2° C je Minute für liefert, die größer als der durch den Strom in 73 ent- die ersten 300° C abgekühlt. Die Legierung bildete einen stehende Spannungsabfall ist, und einen Strom, der größer allmählichen Übergang vom Metall über den entarteten als der in dem leitenden Abschnitt 1 fließende Strom Halbleiter zum Halbleiter auf beiden Scheibenflächen, so ist. Der Abschnitt 2 in den Zustand mit hohem Strom daß sich ohmsche Kontakte mit niedrigem Widerstand und der Abschnitt 3 kehrt zu seinem Zustand mit ⁴S ergaben. Ferner wurde das Silizium unterhalb des Aluniedrigem Strom zurück. Dieser Übergang zum Ab- miniums bis zu einer Tiefe von etwa 0,0005 mm in p-Typ schnitt 2 ist sichergestellt, da die Diffusion von Trägern umgewandelt, um die Zonen 86, 87, 88 und 89 zu bilden, in die gemeinsame Zwischenzone 80 und zur Verbindung wobei 0,006 mm n-Typ-Material für die Zonen 81, 82, 83 96 zwischen dieser Zone und den einzelnen Zwischen- und 84 übrigblieb.

zonen 82 des Abschnitts 2 den Abschnitt 2 in einen Zu- 5° Die n-Typ-Schicht, aus der die Zonen 81, 82, 83 und 84 stand gebracht hat, der weniger Spannung und Strom gebildet wurden, wurde dann am Umfang der Scheibenzur Umschaltung in den Zustand mit niedriger Impedanz fläche selektiv mit Wachs abgedeckt. Dieses Umfangserfordert. Der Strom im Abschnitt 1 wird durch den band ,wurde dann mit einer Wolframspitze geritzt, so Impulsstrom im Widerstand 72 gelöscht, so daß das Po- daß eine Unterbrechung von 0,051 mm an der Trennung tential an diesem Abschnitt unter den Pegel V₈ kommt, 55 zwischen den vier Gebieten entstand. Ein Ätzmittel aus der zur Aufrechterhaltung des Zustands mit niedriger 25 Teilen Salzsäure und 15 Teilen Flußsäure, das so verImpedanz erforderlich ist. Der Strom im Abschnitt 2 dünnt war, daß es 0,0023 mm je Minute abätzte, wurde bleibt bis zum Ende des Eingangsimpuls aufrechterhalten, dann auf die abgedeckte Fläche etwa 4 Minuten lang in welchem Augenblick der Abschnitt 3 in den Zustand aufgebracht, um die vier Zonen 81, 82, 83 und 84 zu mit hohem Strom kommt, da er bei Rückkehr der Schal- ⁵° trennen.

tung in den Ruhezustand infolge der Vorbereitungs- An den vier legierten Aluminiumflecken 90, 91, 92

wirkung des Impulsstroms im Abschnitt 2 besser zum und 93 wurde dann ein Kontakt hergestellt, indem als

Leiten vorbereitet ist als der Abschnitt 1. Diese Arbeits- Druckkontakte aufgesetzte Mikrospitzen verwendet

weise kann selbstverständlich auf jede Anzahl von Kon- wurden, als Kontakt mit den goldlegierten Gebieten 95

takten ausgedehnt werden. 65 wurde ein Goldbelagstück benutzt.

Ein Zähler mit vier Abschnitten und vier Zonen je Die in obiger Weise hergestellte Einrichtung zeigte eine

Abschnitt, wie er in Fig. 7 dargestellt ist, wurde wie folgt Durchschlagsspannung für die Schrittschaltabschnitte von

hergestellt: etwa 50 Volt und erforderte Einschaltströme It von etwa

Eine Scheibe von 6,35 mm² wurde von einem p-Typ- 2 Milliampere und Mindestspannungen von 1 bis 2 Volt.

Silizium-Einkristall mit 10 Ohm-cm abgeschnitten, der 70 Wenn der Abschnitt 1 leitend wurde und 200 Milliampere

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durchließ, erhöhte sich der Sättigungsstrom des Ab- die einen Impuls und keinen Impuls anzeigen, vorzuschnitts 2 auf 2 Milliampere. Durch Anlegen von etwa bereiten.

5 Volt kam die Stufe 2 in ihren Zustand mit niedriger In dem Beispiel ist die Zahl 5 durch den bei P-Q geImpedanz, während die Stufe 4 in dem Zustand mit hoher zeichneten binären Kode dargestellt. Wenn der Start-Impedanz blieb. 5 abschnitt 114 leitend wird, werden die Abschnitte 115 Eine Schrittschalteinrichtung, welche eine dreiziffrige und 116 vorbereitet. Der erste Impuls 101 erzeugt einen binäre Zahl entschlüsselt, ist in Fig. 8 dargestellt. Diese Impuls 105, in dem einen Impuls anzeigenden Leiter 110, Einrichtung hat eine Vielzahl von Schrittschaltab- um die Leitung zum wegbahnenden Abschnitt 115 zu schnitten, die jeweils die gleiche Vierzonenanordnung in übertragen. Die Leitung geht zum Übergangsabschnitt der Papierebene der Fig. 1 aufweisen. Dieser Schritt- i° 117 über, wenn der Impuls 105 aufhört. Das keinen schaltkreis hat die gleiche Form wie derjenige der Fig. 7; Impuls anzeigende Signal 102 erzeugt einen Impuls 106 er ist insofern geändert, als ein Signaleingangskreis vor- im keinen Impuls anzeigenden Leiter 111, um die Leitung gesehen ist, der zwischen kennzeichnenden Elementen des vom Abschnitt 117 zum Abschnitt 118 und von da zum angelegten Signals unterscheidet, z. B. Teilen mit ver- Abschnitt 119 zu übertragen, wenn dieser Impuls aufhört, schiedener Polarität, verschiedener Größe oder verschie- 15 Der Impuls 112 erzeugt einen entsprechenden Impuls 113 dener Frequenz, und der diese kennzeichnenden Elemente in dem einen Impuls anzeigenden Kreis, um die Leitung verwendet, um Signale in aus einer Vielzahl von Signal- im Abschnitt 120 einzuleiten. Der Leitungsweg geht zum kreisen ausgewählten Kreisen zu erzeugen, welche be- Abschnittjl21 über, wenn der Impuls aufhört, und bewirkt, sondere Schrittschaltabschnitte oder Leitungswege in der daß ein Strom in R₅ fließt und damit das Signal ent-Übertragungseinrichtung versorgen. Die Übertragungs- so schlüsselt.

einrichtung ist so aufgebaut, daß alternative Wege für Bei der vorangegangenen Schilderung ist ein anfäng-

jede zweite Reihe von Schrittschaltabschnitten zur Ver- licher Zustand der Leitung in einem Abschnitt angefügung stehen und daß jeder Signalzuführungskreis mit nommen. In der Praxis kann die Leitung durch eine einem Abschnitt in der Reihe verbunden ist, so daß der Anzahl von Mitteln eingeleitet werden, z. B. kann der Fortschaltweg durch die Anordnung durch selektives auf- 25 Startabschnitt A der Fig. 1, der Abschnitt 1 der Fig. 7 einanderfolgendes Anlegen von Signalen der \?erschie- oder der Abschnitt 114 der Fig. 8 in den leitenden Zudenen Quellen gewählt wird. stand oder den Zustand mit niedriger Impedanz gebracht

Es sei eine binäre Zahl betrachtet, die als Impulszug, werden, in dem der Pegel der Ladungsträger in der Nähe wie er bei P-Q der Fig. 8 dargestellt ist, erscheint, bei der in Sperrichtung vorgespannten inneren Verbindung der ein positiver Impuls 101 das Vorhandensein einer 30 genügend erhöht wird, um die effektive Anzahl von ReZiffer und ein negativer Impuls 102 das Nichtvorhanden- kombinationszentren in den dieser Verbindung benachsein einer Ziffer darstellt. Wenn dieses Signal in einen harten Zonen und ihre Impedanz herabzusetzen, während Impulsformierungskreis 103 gegeben wird, der aus zwei eine Quelle mit dem Abschnitt verbunden wird, die eine Sperrschwingern bestehen kann, von denen der eine einen Mindestspannung und einen Mindeststrom liefert. Dies positiven Ausgangsimpuls 105 bei einem positiven Ein- 35 kann dadurch geschehen, daß eine so große Spannung gangsimpuls 101 und keinen Ausgang bei einem negativen an die Verbindung angelegt wird, daß für einen kurzen Eingangsimpuls liefert, während der andere einen posi- Augenblick ein Lawinendurchschlag eingeleitet wird, intiven Ausgangsimpuls 106 bei einem negativen Eingangs- dem eine Hilfsspannung in den zu jedem Abschnitt geimpuls 102 und keinen Ausgangsimpuls bei einem posi- hörenden Leiter eingeschaltet wird. Diese Hilfsspannung tiven Eingangsimpuls erzeugt, sind zwei Impulse an den 40 wird im Kreis 103 der Fig. 8 erzeugt und über den Leiter beiden Leitungen 110 und 111 verfügbar. Die eine Leitung 109 an den Abschnitt 114 geliefert. Ein anderes Ver-110 ist an eine Gruppe von Schrittschaltabschnitten ange- fahren besteht darin, Träger in der Nähe dieses Abschlossen und erhält einen Impuls, wenn ein positiver Schnitts zu erzeugen, indem Träger mit Hilfe eines HilfsImpuls an den Impulsformierungskreis 103 angelegt wird, emitters eingeführt werden, der dem Teil der in Sperr- und die andere Leitung 111 ist an die Gruppe von alter- 45 richtung vorgespannten Verbindung im Startabschnitt nativen Schrittschaltabschnitten angeschlossen und erhält benachbart ist. Diese sämtlichen Verfahren erfordern nur einen Impuls, wenn ein negativer Impuls an den Kreis 103 eine momentane Betätigung, die durch einen geeigneten angelegt ist. Kreis bekannter Art gesteuert werden kann.

Die Schrittschaltabschnitte sind in Reihenpaaren ange- Die Leitung oder der Zustand mit niedriger Impedanz

ordnet, wobei jedes Paar eine binäre Ziffer darstellt. Die 50 in den Schrittschalteinrichtungen kann dadurch beendet erste Reihe enthält Start- oder Übergangsabschnitte und werden, daß der Kreis von der Quelle zur Übertragungsdie zweite Reihe ein Paar von wegbahnenden Abschnitten einrichtung für einen Zeitraum von ausreichender Länge für jeden Übergangsabschnitt. Der eine wegbahnende unterbrochen wird, um zu gestatten, daß die Minder-Abschnitt jedes Paars ist mit der einen Impuls anzei- heitsladungsträger in den an die in Sperrichtung vorgegenden Leitung 110 und der andere Abschnitt jeden Paars 55 spannte Verbindung angrenzenden Gebieten unterhalb mit der keinen Impuls anzeigenden Leitung 111 ver- des zur Aufrechterhaltung des Zustande mit niedriger bunden. Impedanz notwendigen Pegels herabsinken. Wenn die

Im Betrieb bereitet der leitende Start- oder Übergangs- Leitung erst einmal beendet ist, kann die Einrichtung, abschnitt die beiden wegbahnenden Abschnitte vor, wobei wie oben geschildert, in den Anfangszustand versetzt im Impulsformierungskreis 103 ein Impuls, der einen 60 werden.

Impuls anzeigt, oder ein Impuls, der keinen Impuls an- Das bevorzugte Verfahren zum Versetzen der Einzeigt, erzeugt und der geeigneten Ausgangsleitung 110 richtungen in den Anfangszustand besteht im Anlegen oder 111 zugeführt wird. Jeder dieser Kreise arbeitet, wie eines großen Impulses in Flußrichtung an den Startan Hand der Fig.7 geschildert, so daß allen wegbahnenden abschnitt. Ein Impuls dieser Art zieht infolge des Span-Abschnitten der erregten Gruppe ein Impuls zugeführt 65 nungsabfalls im Sperrwiderstand 72 oder 22 den Strom wird. Jedoch wird nur der vorbereitete Abschnitt leitend, von dem leitenden Abschnitt ab, um diesen Abschnitt und die Leitung tritt nur während der Dauer des Impulses in seinem Zustand mit hoher Impedanz zurückzuverauf. Wenn der Impuls aufhört, schreitet der Leitungs- setzen, während der Startabschnitt in seinen Zustand mit weg zum nächsten Nachbarübergangsabschnitt weiter, niedriger Impedanz versetzt wird. Das Zurückversetzen um ein anderes Paar von wegbahnenden Abschnitten, 70 in den Anfangszustand wird sichergestellt, wenn die

Impulsdauer ausreicht, um zu gestatten, daß die Ladungsträger in der Nähe des leitenden Abschnitts unter diejenigen absinken, die durch den Impuls im Startabschnitt hervorgebracht werden.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Schrittschalteinrichtung mit einem Halbleiterkörper, z. B. aus Silizium, Germanium oder Silizium-Germanium-Legierungen, und mit einer Reihe von abwechselnd leitenden Wegen, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Zone des Halbleiterkörpers einen bestimmten Leitfähigkeitstyp aufweist, daß eine zweite Zone an die erste Zone angrenzt und einen Leitfähigkeitstyp aufweist, der demjenigen der ersten Zone entgegengesetzt ist, daß die erste und die zweite Zone des Halbleiterkörpers allen abwechselnd leitenden Wegen gemeinsam ist, daß weiterhin eine Vielzahl von dritten Zonen an die zweite Zone angrenzt und ao den Leitfähigkeitstyp der ersten Zone aufweist, daß ferner eine Vielzahl von vierten Zonen mit dem Leitfähigkeitstyp der zweiten Zone jeweils an eine der dritten Zonen grenzt und jeweils eine dritte und eine vierte Zone zu einem der leitenden Wege gehören, as daß eine Elektrode an jeder vierten Zone angebracht ist und daß schließlich eine Elektrode an der ersten Zone angebracht ist, die den gesamten dritten Zonen gegenüberliegt.

2. Schrittschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zone und jede der vierten Zonen jeweils ein Oberflächengebiet mit hoher Leitfähigkeit aufweisen, das an der entsprechenden Elektrode anliegt.

3. Schrittschalteinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der leitenden Wege im wesentlichen senkrecht zu der Fläche der Elektrode an der ersten Zone des Halbleiterkörpers liegt.

4. Schrittschalteinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede vierte Zone seitlich eine geringere Ausdehnung als jede dritte Zone aufweist, daß eine bevorzugter Teil des leitenden Weges sich durch dessen vierte Zone erstreckt, daß ein Teil in jedem der zweiten Zonen sich innerhalb einer vorbestimmten Strecke des bevorzugten Teils der Leitung eines benachbarten Weges befindet, in dem die Ladungsträgerdichte durch die Leitung in diesem benachbarten Weg erhöht wird und die Abmessung der dritten Zone entlang der Anordnung größer ist als diese vorbestimmte Strecke, wenn jede vierte Zone auf ihrer entsprechenden dritten Zone an einem Ende dieser Zone angeordnet ist, und daß sich schließlich der eine Teil einer dritten Zone innerhalb der vorbestimmten Strecke der vierten Zone eines benachbarten Weges in Richtung der anderen vierten Zonen befindet.

5. Schrittschalteinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Ic itende Teile von wenigstens zwei leitenden Wegen innerhalb der verzweigten Anordnung von leitenden V\ egen einem einzigen bevorzugten Teil eines anderen Ic ienden Weges der Anordnung benachbart ange-Oi "net sind, so daß die Leitung in dem letztgenannten Weg wahlweise zu einem der beiden benachbarten leitenden Wege übertragen werden kann.

6. Schrittschalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder leitende Weg einen Zustand mit hoher Impedanz und einen Zustand mit niedriger Impedanz annehmen kann und daß jeder leitende Weg einen Teil enthält, der allen anderen leitenden Wegen gemeinsam ist, so daß das Verbringen eines Weges in seinen Zustand mit niedriger Impedanz den nächsten benachbarten Weg so vorbereitet, daß er in seinem Zustand mit niedriger Impedanz gebracht werden kann und die Wege in einer ersten und einer zweiten Gruppe angeordnet sind, so daß die einzelnen Wege der Gruppen abwechselnd zwischen den Wegen der anderen Gruppen liegen, daß ferner ein Ausgangskreis zwischen eine Elektrode- an der ersten Gruppe von Wegen und einem Bezugspotential geschaltet ist, daß weiterhin ein Signaleingang zwischen eine Elektrode der zweiten Gruppe und diesem Bezugspotential geschaltet ist und daß schließlich eine elektrische Spannungsquelle an alle Wege angeschaltet ist.

7. Schrittschalteinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem ein Sperrwiderstand an alle leitenden Wege angeschlossen ist und daß dieser Widerstand so bemessen ist, daß sich nur ein leitender Weg im Zustand mit niedriger Impedanz befindet..

8. Schrittschalteinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Elektroden der ersten Gruppe von leitenden Wegen und dem Bezugspotential Belastungen geschaltet sind und daß ein Eingangswiderstand mit einem größeren Wert als diese Belastungen zwischen einem Punkt, der allen an die zweite Gruppe von Wegen angeschlossenen Elektroden gemeinsam ist, und dem Bezugspotential geschaltet ist.

9. Schrittschalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Betätigung einer ausgewählten Gruppe von Ausgängen, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Wege einzeln hintereinander angeordnet sind, daß jeder Weg einen Zustand mit hoher Impedanz und einen Zustand mit niedriger Impedanz hat, ferner einen Teil mit bevorzugter Leitung und einen Leitungsübergangsteil und daß die leitenden Übergangsteile sich von den bevorzugten Leitungsteilen aus in Richtung der Elektroden erstrecken, daß eine erste Gruppe von leitenden Wegen in der Anordnung abwechselnd angeordnet ist und daß eine zweite und eine dritte Gruppe der leitenden Wege so angeordnet sind, daß ihre einzelnen leitenden Wege als Paare zwischen den Wegen der ersten Gruppe liegen, daß die Leitungsübergangsteile der Wege in der zweiten und in der dritten Gruppe so angeordnet sind, daß ein Leitungsübergang mit einem einzelnen bevorzugten Leitungsteil in einem Weg der ersten Gruppe stattfinden kann, daß eine Vielzahl von leitenden Wegen auf ein Element des Signals des Eingangs anspricht, daß Mittel einzelne Signale mit der zweiten und der dritten Gruppe von leitenden Wegen koppeln, daß eine elektrische Spannungsquelle an allen leitenden Wegen angeschlossen ist und de 3 Ausgänge an eine Vielzahl der Wege der ersten Gruppe angeschlossen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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