DE1132247B - Gesteuerte Vierschichtentriode mit vier Halbleiterschichten abwechselnden Leitfaehigkeitstyps - Google Patents

Description

INTERNAT. KL. H 01 1

DEUTSCHES

PATENTAMT

S 61543 Vfflc/21g

ANMELDETAG: 30. J A N U A R 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 28. JUNI 1962

Es sind Vierschichtentrioden mit vier Halbleiterschichten abwechselnden Leitfähigkeitstyps bekannt, deren äußere Schichten mit je einer zum Anschluß eines Laststromkreises geeigneten Kontaktelektrode versehen sind, während an mindestens einer der mittleren Schichten eine Kontaktelektrode angebracht ist, die zum Zünden der Anordnung dient. Diese Vierschichtentrioden sind im Gegensatz zu den ebenfalls bekannten Transistoren nicht kontinuierlich steuerbar, sondern man unterscheidet bei ihnen nur zwei Betriebszustände, nämlich den gezündeten und den gelöschten. Bei einer früher vorgeschlagenen Ausführungsform von Vierschichtentrioden, deren äußere Schichten hohe Leitfähigkeit besitzen, während eine der beiden inneren Schichten hochohmig ist und die andere mittlere Leitfähigkeit aufweist, ist beispielsweise auf der oberen Flachseite eines einkristallinen Halbleiterkörpers in der Mitte eine für den Anschluß des Lastkreises bestimmte flächenhafte Hauptkontaktelektrode angebracht. Eine Steuerkontaktelektrode, die an der benachbarten mittleren Schicht als sperrfreier Kontakt angebracht ist, umgibt in Form eines schmalen Ringes in konzentrischer Anordnung die Hauptkontaktelektrode. Demgegenüber wird mit der Erfindung eine Verbesserung sowohl hinsichtlich der Herstellbarkeit als auch hinsichtlich der betriebsmäßigen Ausnutzbarkeit der Halbleiterfläche erzielt.

Demgemäß betrifft die Erfindung eine gesteuerte Vierschichtentriode mit vier Halbleiterschichten abwechselnden Leitfähigkeitstyps, mit zwei zum An-Schluß eines Laststromkreises vorgesehenen sperrfreien, flächenhaften Kontaktelektroden auf den beiden äußeren emittierenden Schichten, die den wesentlichen Teil der Oberflächen der äußeren Schichten bedecken, und mit einer weiteren sperrfreien Kontaktelektrode zum Steuern an mindestens einer der mittleren Schichten. Erfindungsgemäß ist die Steuerkontaktelektrode kleinflächig gegenüber den ersten beiden Kontaktelektroden ausgebildet und in einer Aussparung einer der ersten beiden Kontaktelektroden und der angrenzenden äußeren Halbleiterschicht an der angrenzenden mittleren Schicht angebracht.

Die Vorteile der Erfindung werden aus folgenden Erwägungen klar: Für die stromführende Hauptkontaktelektrode ist eine möglichst große Flächenausdehnung erwünscht. Die Steuerkontaktelektrode jedoch wird im Betrieb nur mit schwachen Steuerströmen belastet und benötigt für ihre Funktion nur eine geringe Fläche. Man kann somit vorteilhaft die Steuerkontaktelektrode annähernd punktförmig ausgestalten und sie auf eine Größe beschränken, welche die Befestigung einer Leitung gerade noch ermöglicht.

Gesteuerte Vierschichtentriode

mit vier Halbleiterschichten

abwechselnden Leitfähigkeitstyps

Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Phys. Reimer Emeis, Ebermannstadt (OFr.),
ist als Erfinder genannt worden

Wird diese Kontaktelektrode in eine Aussparung der stromführenden Hauptkontaktelektrode eingesetzt, so kann der Durchmesser der Hauptkontaktelektrode bis zum Außendurchmesser des ursprünglichen Ringes der Steuerkontaktelektrode erweitert werden. Ferner ist eine für die Steuerkontaktelektrode erforderliche Aussparung in der stromführenden Hauptkontaktelektrode leichter herzustellen als eine die scheibenförmige Hauptkontaktelektrode umgebende Steuerkontaktelektrode von der Form eines schmalen Ringes mit entsprechend großem Durchmesser.

In Fig. 1 ist eine Vierschichtentriode nach der Erfindung mit den angeschlossenen Stromkreisen schematisch dargestellt. Die vier Schichten sind mit 2, 3, 4 und 5 bezeichnet, 2 a und 5 a sind die äußeren Kontaktelektroden, welche den Hauptstrom führen. Durch eine Bohrung der Hauptelektrode 2 α ist die Steuerkontaktelektrode 3 α an den Steuerkreis mit der Spannungsquelle 6 und dem Steuerschalter 7 angeschlossen. Der Hauptstromkreis mit der Spannungsquelle 8, welche beispielsweise eine Gleichspannung U₂ liefern möge, dem Ausschalter 9 und dem Lastwiderstand 10 liegt an den beiden äußeren Kontaktelektroden 2a und 5 a. Mit dem Schalter 7 wird die Steuerspannung U₁ an die Steuerkontaktelektrode 3 α gelegt. Dadurch wird der p-n-Übergang zwischen den beiden mittleren schwach dotierten Schichten 3 und 4 mit Ladungsträgern zugeschwemmt und so die Vierschichtentriode gezündet.

209 617/316

Ein Ausführungsbeispiel einer Vierschichtentriode nach der Erfindung, das beispielsweise wie folgt hergestellt sein kann, ist in Fig. 2 veranschaulicht. Bei dieser Anordnung wird auf der oberen Flachseite einer einkristallinen Halbleiterscheibe 12, beispielsweise aus p-leitendem Silizium, durch Einlegieren einer einen η-dotierenden Stoff enthaltenden Folie, beispielsweise einer wismuthaltigen Goldfolie, eine η-leitende Rekristallisationsschicht 13 gebildet. Die Legierungsschicht Au-Si wird nach der Abkühlung mit Königs- wasser wieder entfernt. In die Rekristallisationsschicht 13 wird dann als Hauptkontaktelektrode 15 eine borhaltige Goldfolie einlegiert, welche eine ihr vorgelagerte hohe p-leitende Zone 14 schafft. In einer Bohrung im Zentrum der stromführenden Hauptkontaktelektrode 15 wird die scheibenförmige Steuerkontaktelektrode 16, beispielsweise aus einer antimonhaltigen Goldfolie, einlegiert, welche eine ihr vorgelagerte hoch η-leitende Zone 17 schafft. Auf der gegenüberliegenden Flachseite des Halbleiterkörpers 12 wird eine η-leitende Zone 18 hoher Leitfähigkeit durch Einlegieren einer Kontaktelektrode 19 mit ähnlicher Zusammensetzung wie die Steuerkontaktelektrode 16 hergestellt. Bei der Aufheizung zieht sich das Gold am Rande der Siliziumscheibe hoch, wodurch die in der Figur dargestellte Form der Kontaktelektrode 19 bedingt ist.

Das auf der Oberseite entstandene Kontaktelektrodenmuster ist in Fig. 3 in der Draufsicht dargestellt. Fig. 4 zeigt eine Abwandlung für rechteckige Scheiben, bei der die Steuerkontaktelektrode in einer seitlichen Aussparung der oberen Hauptkontaktelektrode angebracht ist.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Gesteuerte Vierschichtentriode mit vier Halbleiterschichten abwechselnden Leitfähigkeitstyps, mit zwei zum Anschluß eines Laststromkreises, vorgesehenen sperrfreien, flächenhaften Kontaktelektroden auf den beiden äußeren emittierenden Schichten, die den wesentlichen Teil der Oberflächen der äußeren Schichten bedecken, und mit einer weiteren sperrfreien Kontaktelektrode zum Steuern an mindestens einer der mittleren Schichten, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuerkontaktelektrode kleinflächig gegenüber den ersten beiden Kontaktelektroden ausgebildet und in einer Aussparung einer der ersten beiden Kontaktelektroden und der angrenzenden äußeren Halbleiterschicht an der angrenzenden mittleren Schicht angebracht ist.

2. Gesteuerte Vierschichtentriode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkontaktelektrode annähernd punktförmig ausgebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschriften Nr. 1029 483,
779, 1041161, 1041163;

deutsche Patentschrift Nr. 966 571;

französische Patentschriften Nr. 1141521,
654;

USA.-Patentschrift Nr. 2 754 431;

Zeitschr. f. angew. Physik, Bd 9, 1957, Heft 12, S. 621 bis 625.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 209 617/316 6.62