DE1285545B - Digitales Schieberegister - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein nung von 2 V angelegt. Dies wird zweckmäßig durch digitales Schieberegister, in dem digitale elektrische Zuführung geeigneter Taktimpulsfolgen 20 und 30 Impulse über aufeinanderfolgende Stufen im Register gemäß F i g. 3 erreicht, bei denen ein Impuls der unter dem Einfluß angelegter Taktimpulsfolgen über- Spannung + V an den Kontakt2 a und ein gleicher tragen werden. 5 Impuls der Spannung — V sea den Kontakt 3 α an-

Die Erfindung betrifft ein digitales Schieberegister gelegt wird. Nun wird dem Kontakt 2 α ein Impuls mit einer Schicht aus Halbleitermaterial, das die + V_p zugeführt, der augenblicklich die gesamte anErscheinung eines negativen Widerstandes bei Dop- gelegte Spannung über die Spannungsschwelle V_T anpelinjektion aufweist. Das Schieberegister zeichnet wachsen läßt. Der Strompfad 2a-3a, der sich in sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß auf jeder io einem Zustand hohen Widerstandes befand und nur Oberfläche der Schicht zwei Reihen voneinander ge- einen kleinen Strom I₁ fließen ließ, schaltet nun im trennter Injektionskontakte in Form ineinandergrei- Zeitpunkt t_x in einen Zustand niedrigen Widerstandes fender Fingerstrukturen angeordnet sind, daß die und läßt bei der aufrechterhaltenden Vorspannung Kontakte jeder Reihe einzeln über je einen Wider- 2 V einen großen Strom I₂ fließen. Nach einer kurzen stand mit einem der Reihe gemeinsamen äußeren 15 Zwischenzeit bringt eine weitere Impulsfolge 40 einen elektrischen Anschluß verbunden sind, daß die Ver- Impuls der Spannung + V an den Kontakt 4 α und bindungen, Widerstände und äußeren Anschlüsse hebt somit die zwischen 4 a und 3 a angelegte Spanjeder Reihe von der Halbleiterschicht isoliert sind, nung auf den Wert 2 V. Normalerweise würde der daß die ineinandergreifenden Fingerstrukturen auf Strompfad 3 a-4 α im Zustand des hohen Widerstanden gegenüberliegenden Oberflächen so angeordnet 20 des verbleiben; der vorher bewirkte Zustand des niesind, daß die einzelnen Kontakte jedes Musters sich drigen Widerstandes mit dem daraus folgenden hohen über den Zwischenräumen des Kontaktmusters der Stromfluß zwischen den Kontakten 2 a und 3 a übt gegenüberliegenden Oberfläche befinden und daß die aber einen Schalteinfluß auf den angrenzenden Strom-Kontakte auf der einen Oberfläche Löcher injizie- pfad 3 a-4 α aus, der unverzüglich zum Zeitpunkt t₂ rende und die Kontakte auf der anderen Oberfläche 25 einen Zustand mit niedrigem Widerstand annimmt. Elektronen injizierende Kontakte sind. Kurz darauf fällt die Impulsfolge 20 auf die NuIl-

Vorzugsweise bestehen die Kontaktmuster aus Spannung ab, d. h. unter die Haltespannung V_c, und Gold bzw. Aluminium und werden als dünne Schich- der Strompfad 2α-3α kann nicht länger im Zustand ten auf einer halbisolierenden Galliumarsenid-Unter- niedrigen Widerstandes verharren und kehrt zum lage angeordnet. Die Widerstände und äußeren elek- 30 Zeitpunkt i_? in einen Zustand hohen Widerstands zutrischen Anschlüsse sind vorzugsweise ebenfalls rück. Als nächstes bringt eine Impulsfolge 50 an den Dünnschicht-Kontaktmuster, die auf einer isolieren- Kontakt 5 α eine negative Spannung — V und beden, dünnen auf dem Galliumarsenid vorhandenen wirkt, daß der Strompfad 4α-5α zum Zeitpunkt i₄ Isolierschicht aufgebracht und mit den Injektions- niederohmig wird, worauf die Spannung — V vom kontakten kontaktiert sind. 35 Kontakt 3 α entfernt wird und der Pfad 3 α-4 α zum

Die obengenannten und weiteren Merkmale der Zeitpunkt t₅ in den Zustand hohen Widerstandes zuErfindung sollen im folgenden an Hand der Be- rückkehrt.

Schreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung Bald darauf hebt die Impulsfolge 20 die Spannung

in Verbindung mit der Zeichnung erläutert werden, des Kontaktes 2 b auf + V an und bewirkt zum Zeitin der 40 punkt t_e ein Einschalten des Strompfades 5a-2b, und Fig. 1 im Querschnitt eine Schicht aus Gallium- somit wird der durch den Impuls V_p gegebene Einarsenid mit einem Muster von Injektionskontakten gangsimpuls innerhalb des Galliumarsenids als eine auf jeder Fläche, Aufeinanderfolge von niederohmigen Strompfaden F i g. 2 die typische Kennlinie einer Doppelinjek- unter der Steuerung der vier Taktimpulsfolgen 20, 30, tion mit negativem Widerstand, 45 40 und 50 fortgeschaltet.

F i g. 3 eine Serie von vier zur Funktionsweise der In der Praxis muß jeder Kontakt der Reihen 2, 3, 4

Anordnung gemäß F i g. 1 als digitales Schieberegister und 5 von den anderen Kontakten derselben Reihe erforderlichen Taktimpulse, entkoppelt werden. Deshalb ist jeder Kontakt über

F i g. 4 schematisch eine räumliche Darstellung der einen Widerstand mit seiner Impulsfolge-Quelle verAnordnung gemäß F i g. 1 und 50 bunden.

Fig. 5 in Draufsicht die Gruppierung eines dünn- In der perspektivischen Ansicht der Fig. 4 sind die

schichtigen, fingerartig ineinandergreifenden Kon- „ Kontakte 2 a, 2, 2c usw. verflochten mit den Kontaktaktmusters veranschaulicht, ten 4 α, 4 & usw. dargestellt. Jeder Kontakt 2 α, 2 b Bei der Anordnung gemäß F i g. 1 wird eine dünne usw. wird über einen eigenen Widerstand R mit dem Schicht 1 aus halbisolierendem Galliumarsenid auf 55 gemeinsamen äußeren Anschluß 2 T verbunden, an einer Fläche mit zwei Reihen von Goldkontakten 2 den die Impulsfolge 20 angelegt wird. In gleicher und 4 und auf der anderen Fläche mit zwei Reihen Weise wird die Impulsfolge 40 den Kontakten 4 a, 4 b von Aluminiumkontakten 3 und 5 versehen. Die Kon- usw. mittels des Anschlusses 4 T über einzelne Widertakte2a, 2b, 2c usw. werden jeweils über einen ständeR zugeführt. An die Kontakte 3a, 3b usw. und Widerstand (nicht dargestellt) mit einem gemeinsa- 60 4a, 4b usw. werden über Anschlüsse3T, 4Ί und men äußeren elektrischen Anschluß verbunden. Die Widerstände R die Impulsfolgen 30 und 50 angelegt. Kontakte 4a, 4b usw. sind wie die zwei Reihen Alu- Bei der bevorzugten Ausführungsform der Anordminiumkontakte 3a, 3b und 5a, 5b usw. gleichartig nung gemäß Fig. 4 sind sowohl die Kontakte wie die mit einem besonderen äußeren Anschluß verbun- Widerstände und die äußeren Anschlüsse Dünnden. 65 schicht-Muster auf dem Galliumarsenid.

Die in F i g. 2 dargestellte Kennlinie der Doppel- Wie die F i g. 5 veranschaulicht, sind eine Anzahl

injektion kommt auf folgende Weise zustande. Zwi- von dünnschichtigen Goldkontakten 2α, 2b, 2c, 4a sehen den Kontakten 2a und 3a wird eine Vorspan- und 4b auf der Fläche der Galliumarsenid-Unterlage

aufgebracht. Das Gold wird im Vakuum aufgedampft, Die Galliumarsenid-Unterlage ist geeignet maskiert, um die Bildung der dünnen Schicht auf dem Grundkörper nur innerhalb der Injektionsflächen zu ermöglichen. Danach wird eine dünne Isolierschicht 6 auf dem übrigen Flächenteil der Fläche um die Goldkontakte, die unbedeckt bleiben, aufgebracht. Schließlich werden auf die Isolierschicht die zwei die Widerstände R und die äußeren Anschlüsse 2 Γ und AT enthaltenden Chrom-Nickel-Muster aufgedampft. Jeder Widerstand R hat seinen durch die Länge, Breite und Dicke der Chrom-Nickel-Schicht gegebenen Wert. Jeder Widerstand R endet an einem Ende in einem großflächigen, die ihm zugeordnete Goldschicht 2 α, Aa usw. überlappenden Kontakt und vereinigt sich am anderen Ende mit dem großflächigen Anschluß-Streifen 2 Γ oder 4Γ. Die Aluminium-Kontakte mit entsprechender Beschaltung werden in gleicher Weise auf der entgegengesetzten Oberfläche hergestellt.

Bei einem typischen Beispiel eines Schieberegisters mit Dünnschicht-Mustern gemäß F i g. 5 sind die Gold- und Aluminium-Kontakte etwa 500 bis 1000 Ä dick. Die injizierenden Gold- und Aluminium-Kontakte sind etwa 0,5 mm breit und 1 mm lang bei einer Galliumarsenid-Platte von 0,1 mm Dicke. Der spezifische Widerstand des Galliumarsenids beträgt etwa IO⁸ Qcm.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf obiges Ausführungsbeispiel beschränkt.

Claims (7)

30 Patentansprüche:

1. Digitales Schieberegister mit einer Schicht aus Halbleitermaterial, das die Erscheinung eines negativen Widerstandes bei Doppelinjektion aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Oberfläche der Schicht zwei Reihen voneinander getrennter Injektionskontakte (2, 4; 3, 5) in Form ineinandergreifender Fingerstrukturen angeordnet sind, daß die Kontakte jeder Reihe einzeln über je einen Widerstand (R) mit einem der Reihe gemeinsamen äußeren elektrischen Anschluß (2 T, 3Γ, 4Γ, 5Γ) verbunden sind, daß die Verbindungen, Widerstände und äußeren Anschlüsse jeder Reihe von der Halbleiterschicht (1) isoliert sind, daß die ineinandergreifenden Fingerstrukturen auf den gegenüberliegenden Oberflächen so angeordnet sind, daß die einzelnen Kontakte (2 a, 2 b 2c; Aa, Ab; 3a, 3b; 5a, Sb) jedes Musters sich über den Zwischenräumen des Kontaktmusters der gegenüberliegenden Oberfläche befinden und daß die Kontakte (2, A) auf der einen Oberfläche Löcher injizierende und die Kontakte (3, 5) auf der anderen Oberfläche Elektronen injizierende Kontakte sind.

2. Schieberegister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionskontakte in Vakuum auf jede Oberfläche aufgedampfte metallische dünne Schichten sind.

3. Schieberegister nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher injizierenden Kontakte (2,4) aus Gold bestehen.

4. Schieberegister nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronen injizierenden Kontakte (3, 5) mit niedriger Austrittsarbeit aus Aluminium bestehen.

5. Schieberegister nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschicht (1) aus halbisolierendem Galliumarsenid besteht.

6. Schieberegister nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen, Widerstände und äußeren Anschlüsse jeder ineinandergreifenden Fingerstruktur aus dünnschichtigem Chrom-Nickel bestehen.

7. Schieberegister nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das dünnschichtige Chrom-Nickel über eine dünne Isolierschicht auf der Halbleiter-Oberfläche verläuft, wobei nur die Verbindungsteile jedes Musters die entsprechenden Injektionskontakte berühren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen