DE1130079B - Semiconductor component for switching with a semiconductor body made up of three zones of alternating conductivity type - Google Patents
Semiconductor component for switching with a semiconductor body made up of three zones of alternating conductivity typeInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
T17373 Vmc/21gT17373 Vmc / 21g
BEKANNTMACHUNG
DEH ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 24. MAI 1962 NOTICE
DEH REGISTRATION
AND ISSUE OF
EDITORIAL: MAY 24, 1962
Die Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement zum Schalten mit einem Halbleiterkörper aus drei hintereinanderliegenden Zonen abwechselnden Leitfähigkeitstyps, einer ersten und einer zweiten niederohmigen nichtgleichrichtenden Elektrode an den äußeren beiden Zonen und einer dritten, gleichrichtenden Elektrode an der mit der zweiten Elektrode verbundenen äußeren Zone nahe an der mittleren Zone.The invention relates to a semiconductor component for switching off with a semiconductor body three consecutive zones of alternating conductivity type, a first and a second low-resistance non-rectifying electrode on the two outer zones and a third, rectifying one Electrode on the outer zone connected to the second electrode, close to the middle one Zone.
Es sind Flächentransistoren dieser Art bekannt, bei denen zur Erzielung besonderer Eigenschaften, beispielsweise eines negativen Widerstands oder zur Überlagerung von Signalen, zusätzliche gleichrichtende Elektroden an einer oder beiden äußeren Zonen angebracht sind.There are known junction transistors of this type, in which to achieve special properties, for example a negative resistance or to superimpose signals, additional rectifying Electrodes are attached to one or both of the outer zones.
Bei einem bekannten Halbleiterbauelement der eingangs angegebenen Art ist die dritte Elektrode ein Golddraht, der in einem Abstand von 0,05 bis 0,127 mm von der mittleren Zone an der einen äußeren Zone anlegiert ist. Dadurch wird ein Hook-Transistor geschaffen, dessen Stromverstärkung größer als 1 ist. Bei Verwendung einer geeigneten Rückkopplung kann dann eine Flip-Flop-Schaltung gebildet werden, die sich selbsttätig in dem einen oder dem anderen von zwei stabilen Zuständen hält, in den sie durch einen kurzzeitig angelegten Impuls gebracht wird.In a known semiconductor component of the type specified at the outset, the third electrode is a gold wire spaced 0.05 to 0.127 mm from the central zone on one outer zone is alloyed. This creates a hook transistor whose current gain is greater than 1 is. If a suitable feedback is used, a flip-flop circuit can then be formed that automatically holds itself in one or the other of two stable states in which it is brought about by a briefly applied pulse.
Demgegenüber ist das Ziel der Erfindung ein Halbleiterbauelement, das die Eigenschaften eines Thyratrons besitzt und daher besonders zum Schalten geeignet ist.In contrast, the aim of the invention is a semiconductor component that has the properties of a thyratron and is therefore particularly suitable for switching.
Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Halbleiterbauelement der eingangs angegebenen Art dadurch erreicht, daß der kürzeste auftretende Abstand zwischen dem pn-übergang an der dritten, gleichrichtenden Elektrode und dem benachbarten pn-übergang der mittleren Zone etwa gleich einer Diffusionslänge für die Minoritätsträger in der mit der dritten Elektrode verbundenen äußeren Zone ist, und daß zur Erzielung eines thyratronähnlichen Verhaltens zum Zünden ein Spannungsimpuls zwischen der ersten und dritten Elektrode angelegt wird und zum Löschen die Spannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode unterbrochen wird.According to the invention, this is achieved in the case of a semiconductor component of the type specified at the outset achieves that the shortest occurring distance between the pn junction at the third, rectifying Electrode and the adjacent pn junction of the middle zone approximately equal to a diffusion length for the minority carriers in the outer zone connected to the third electrode, and that for Achieving a thyratron-like behavior for igniting a voltage pulse between the first and third electrode is applied and to erase the voltage between the first electrode and the second electrode is interrupted.
Wenn bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement ein ausreichend großer Impuls zwischen der ersten und der dritten Elektrode angelegt wird, entsteht ein Stromfluß, der im wesentlichen durch den äußeren Stromkreis bestimmt wird und durch die Spannung an der zweiten Elektrode nicht beeinflußbar ist. Dieser Vorgang kann daher mit dem Zünden eines Thyratrons verglichen werden. Der Zündpunkt kannIf in the semiconductor component according to the invention a sufficiently large pulse between the First and the third electrode is applied, a current flow is created, which is essentially through the external circuit is determined and cannot be influenced by the voltage at the second electrode is. This process can therefore be compared to the ignition of a thyratron. The ignition point can
Halbleiterbauelement zum SchaltenSemiconductor component for switching
mit einem Halbleiterkörper aus drei Zonenwith a semiconductor body made up of three zones
abwechselnden Leitfähigkeitstypsalternating conductivity type
Anmelder:Applicant:
Texas Instruments Incorporated,
Dallas, Tex. (V. St. A.)Texas Instruments Incorporated,
Dallas, Tex. (V. St. A.)
Vertreter: Dipl.-Ing. E.PrinzRepresentative: Dipl.-Ing. E. Prince
und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte,and Dr. rer. nat. G. Hauser, patent attorneys,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 aMunich-Pasing, Bodenseestr. 3 a
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 24. Oktober 1958 (Nr. 769 473)Claimed priority:
V. St. v. America October 24, 1958 (No. 769 473)
Chester Cameron Allen, Grapevine, Tex.,Chester Cameron Allen, Grapevine, Tex.,
Tillery Townsend, Carrolton, Tex.,Tillery Townsend, Carrolton, Tex.,
und William Nunley, Richardson, Tex. (V. St. A.),and William Nunley, Richardson, Tex. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors
durch die Spannung an der zweiten Elektrode verschoben werden.
Durch kurzzeitige Wegnahme der an der ersten Elektrode zugeführten Spannung wird das Bauelement
in den Ruhezustand zurückgebracht. Dies entspricht dem Löschen eines Thyratrons. Das Löschen des
Halbleiterbauelementes ist auch durch Anlegen eines sehr großen Impulses an die zweite Elektrode möglich.shifted by the voltage on the second electrode.
By briefly removing the voltage supplied to the first electrode, the component is returned to the idle state. This corresponds to the deletion of a thyratron. The semiconductor component can also be erased by applying a very large pulse to the second electrode.
Das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement ermöglicht somit das Schalten beträchtlicher Ströme, mit denen beispielsweise Relais direkt betrieben werden können. Für solche Schalter besteht in der Technik ein großer Bedarf.The semiconductor component according to the invention thus enables considerable currents to be switched with which, for example, relays can be operated directly. For such switches there is technology a great need.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelementes nach der Erfindung.The drawing shows an embodiment of a semiconductor component according to the invention.
Das in der Zeichnung gezeigte Halbleiterbauelement besteht aus einem Körper 10 aus Halbleitermaterial, beispielsweise Silizium oder Germanium, inThe semiconductor component shown in the drawing consists of a body 10 made of semiconductor material, for example silicon or germanium, in
5" Form eines Stabes, der aus einem gewachsenen Einkristall erhalten wurde. Geeignete Verfahren zur Herstellung gewachsener Einkristalle sind allgemein5 "shape of a rod made from a grown single crystal was obtained. Suitable methods for producing grown single crystals are general
209 601/354209 601/354
bekannt. Der Körper 10 besitzt zwei äußere Zonen 11 und 12 des Leitfähigkeitstyps n, die als Kollektor bzw. als Basis dienen, sowie eine verhältnismäßig schmale mittlere Zone 13 des Leitfähigkeitstyps p, die zwischen den Zonen 11 und 12 liegt. Beim Wachsen des Halbleiterkristalls werden die pn-Übergänge 14 und 14' nach irgendeinem brauchbaren Verfahren gebildet, beispielsweise durch Doppeldotierung, Geschwindigkeitswachstum oder Diffusionswachstum. Zur Bildung der Zone 13 wird vorzugsweise Indium als Akzeptormaterial verwendet. Infolge seines niedrigen Diffusionskoeffizients gewährleistet die Verwendung von Indium einen scharfen pn-übergang 14. Eine erste Metallelektrode 15 steht in niederohmigem nichtgleichrichtendem Kontakt mit der Kollektorzoneknown. The body 10 has two outer zones 11 and 12 of conductivity type n, which act as a collector or serve as a base, as well as a relatively narrow middle zone 13 of conductivity type p, which lies between zones 11 and 12. When the semiconductor crystal grows, the pn junctions become 14 and 14 'formed by any convenient method such as double doping, rate growth or diffusion growth. To form the zone 13, indium is preferably used as the acceptor material. As a result of his low Diffusion coefficient, the use of indium ensures a sharp pn junction 14. A first metal electrode 15 is in low-resistance, non-rectifying contact with the collector zone
11 des Typs n, und eine gleichartige zweite Elektrode 16 steht in niederohmigem nichtgleichrichtendem Kontakt mit der Basiszone 12 des Typs n. Eine dritte Elektrode 17, welche die Emitterelektrode darstellt, steht in gleichrichtendem Kontakt mit der Basiszone11 of type n, and a similar second electrode 16 is in low-resistance, non-rectifying contact with the base zone 12 of type n. A third Electrode 17, which represents the emitter electrode, is in rectifying contact with the base zone
12 in einem kritischen Abstand von dem benachbarten pn-übergang 14'.12 at a critical distance from the adjacent pn junction 14 '.
Die Emitterelektrode 17 ist vorzugsweise ein Aluminiumdraht, dessen Ende 19 unter Bildung eines gleichrichtenden Übergangs 20 so mit der Basiszone 12 verschmolzen ist, daß der Abstand 18 zwischen dem pn-übergang dieser Elektrode und dem benachbarten pn-übergang 14' einer Diffusionslänge der von dem Aluminium gelieferten Ladungsträger, d. h. Löcher, entspricht. Im Fall von Aluminium liegt dieser Abstand 18 von einer Diffusionslänge zwischen 0,005 und 0,008 mm. Der Aluminiumdraht könnte auch in dem kritischen Abstand von 0,005 bis 0,008 mm von dem Übergang 14' um den Umfang der Zone 12 herumgewickelt sein, doch wird die Bildung des Kontaktes durch Anschmelzen des Drahtendes bevorzugt.The emitter electrode 17 is preferably an aluminum wire, the end 19 of which to form a rectifying transition 20 is fused to the base zone 12 that the distance 18 between the pn junction of this electrode and the adjacent pn junction 14 'of a diffusion length of the load carrier delivered to the aluminum, d. H. Holes, corresponds. In the case of aluminum, this is the case Distance 18 from a diffusion length between 0.005 and 0.008 mm. The aluminum wire could also be in wrapped around the perimeter of zone 12 at the critical distance of 0.005 to 0.008 mm from transition 14 ' be, but the formation of the contact by melting the end of the wire is preferred.
Andere geeignete Emitterelektroden 17 können durch Verwendung eines Gold-Galliumdrahtes oder eines Indiumflecks erhalten werden. Auf jeden Fall ist es wesentlich, daß die Emitterelektrode 17 in einem gleichrichtenden Kontakt mit der Basiszone 12 steht, der so verläuft, daß die Emitterzone des Typs ρ von dem pn-übergang 14' in einem Abstand liegt, der gleich einer Diffusionslänge ihrer Ladungsträger, also der Minoritätsträger in der Basiszone 12 ist.Other suitable emitter electrodes 17 can be made by using a gold-gallium wire or of an indium spot can be obtained. In any case, it is essential that the emitter electrode 17 in one rectifying contact with the base zone 12 is, which extends so that the emitter zone of the type ρ of the pn junction 14 'is at a distance which is equal to a diffusion length of their charge carriers, ie is the minority carrier in base zone 12.
Wenn eine konstante Basisspannung anliegt, wird das Bauelement durch einen negativ gerichteten Signalimpuls von vorbestimmter Spannung, der zwischen dem Emitter und dem Kollektor zugeführt wird, eingeschaltet bzw. gezündet, und sie bleibt eingeschaltet, bis der Basiszone eine sehr viel größere Spannung zugeführt wird oder bis die Kollektorspannung vollständig fortgenommen wird.If a constant base voltage is applied, the component is turned off by a negative one Signal pulse of predetermined voltage fed between the emitter and the collector is turned on or ignited, and it stays on until the base zone is much larger Voltage is applied or until the collector voltage is completely removed.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß ein gewachsener Flächentransistor verwendet wird, denn es können auch aus anderen in der Technik bekannten Halbleiterbauelementen pnpn-Anordnungen mit drei Elektroden gebildet werden. Hierzu gehören Anordnungen, in denen durchFeststoffdiffusion dreiSchichten in einer dotierten Scheibe aus Halbleitermaterial gebildet werden. Bei einer anderen brauchbaren Anordnung werden zwei Zonen durch Feststoffdiffusion und eine weitere Zone durch Legierung gebildet.It is not absolutely necessary that a grown junction transistor is used, because it can also from other semiconductor components known in the art pnpn arrangements with three Electrodes are formed. These include arrangements in which three layers are formed by solid diffusion be formed in a doped wafer of semiconductor material. In another useful arrangement two zones are formed by solid diffusion and a further zone by alloying.
Claims (8)
Deutsche Patentschriften Nr. 949 512, 956 434;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1060498, W11064 VHIa/21a2 (bekanntgemacht am 23. 8.1956);
belgische Patentschrift Nr. 540 342;
USA.-Patentschriften Nr. 2709787, 2 852677.Considered publications:
German Patent Nos. 949 512, 956 434;
German Auslegeschriften No. 1060498, W11064 VHIa / 21a 2 (published on August 23, 1956);
Belgian Patent No. 540 342;
U.S. Patent Nos. 2709787, 2,852,677.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US76947358A | 1958-10-24 | 1958-10-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1130079B true DE1130079B (en) | 1962-05-24 |
Family
ID=25085539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DET17373A Pending DE1130079B (en) | 1958-10-24 | 1959-10-21 | Semiconductor component for switching with a semiconductor body made up of three zones of alternating conductivity type |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH370843A (en) |
| DE (1) | DE1130079B (en) |
| GB (1) | GB880732A (en) |
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- 1959-10-23 CH CH7980159A patent/CH370843A/en unknown
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CH370843A (en) | 1963-07-31 |
| GB880732A (en) | 1961-10-25 |
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