DE1231361B - Bei tiefen Temperaturen arbeitende Einrichtung zum elektronischen Verstaerken oder Schalten - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03f

Deutsche Kl.: 21g-35

Nummer: 1231361

Aktenzeichen: R 33181 VIII c/21 g

Anmeldetag: 16. Juli 1962

Auslegetag: 29. Dezember 1966

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige Festkörpereinrichtung, die bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt arbeitet. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vierpoleinrichtung (Tetrode), die in elektronischen Schaltungsanordnungen als aktives Schaltungselement zur Verstärkung oder als Schalter verwendet werden kann.

Bestimmte Materialien, die man als Supraleiter bezeichnet, weisen zwei verschiedene Zustände bezüglich des einem elektrischen Strom entgegengesetzten Widerstandes auf, und zwar den normalleitenden Zustand und den supraleitenden Zustand. Beim und oberhalb eines Sprungpunktes oder einer kritischen Temperatur T₀ befindet sich ein Körper aus einem Supraleiterwerkstoff im normalleitenden Zustand, in dem er einem Stromfluß einen Widerstand entgegensetzt. Unterhalb der kritischen Temperatur befindet sich ein Supraleiterkörper im supraleitenden Zustand, in dem er einem elektrischen Strom keinen Widerstand mehr entgegensetzt. Materialien, die nicht supraleitend werden, sollen hier als Normalleiter bezeichnet werden.

Es ist bekannt, daß ein Körper aus einem Supraleiter vom supraleitenden Zustand in den normalleitenden Zustand geschaltet werden kann, indem man ihn einem genügend starken Magnetfeld aussetzt oder indem man die Temperatur des Körpers über die kritische Temperatur erhöht oder indem man durch den Körper einen elektrischen Strom fließen läßt, der gleich oder größer ist als der sogenannte kritische Strom. Es ist ferner bekannt, daß bestimmte Metall-Isolator-Metall-Zweipoleinrichtungen bei Temperaturen in der Nähe des absoluten Nullpunktes einen nichtlinearen Widerstand besitzen, wenn eines der Metalle supraleitend ist und einen negativen Widerstand, wenn beide Metalle supraleitend sind. Beispiele hierfür sind in »Physical Review Letters«, 5, S. 147, 148 und 461 bis 466, beschrieben. Gemäß der in diesen Veröffentlichungen entwickelten Theorie hat ein Supraleiter eine Energiebandlücke für Ladungsträger, wenn seine Temperatur unterhalb seiner kritischen Temperatur Tc liegt. Diese Energiebandlücke wird mit abnehmender Temperatur größer. Elektronen, deren Energie kleiner ist als die Energie der Bandlücke, sind miteinander gekoppelt und werden als Supraleiterelektronen bezeichnet. Bei Temperaturen in der Nähe des absoluten Nullpunktes unterhalb der kritischen Temperatur existiert außerdem ein kleines Kollektiv von thermisch erzeugten normalen Ladungsträgern, nämlich Elektronen oberhalb der Bandlücke und Löcher unterhalb der Bandlücke. Die normalen Ladungsträger sind nicht miteinander gekoppelt und können einen dünnen elektrischen Isolator, der den

Bei tiefen Temperaturen arbeitende Einrichtung
zum elektronischen Verstärken oder Schalten

Anmelder:

Radio Corporation of America,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:
Robert Haley Parmenter,
Princeton, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 31. Juli 1961 (128 249)

Supraleiter berührt, auf Grund des Tunneleffektes durchdringen. Supraleiterladungsträger können einen solchen Isolator nicht durchtunneln.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Idee, daß ein Körper aus einem Supraleiter dadurch vom normalleitenden Zustand in den supraleitenden Zustand geschaltet werden könnte, daß ihm normale Ladungsträger entzogen werden und daß ein Körper aus einem Supraleiter vom supraleitenden Zustand in den normalleitenden Zustand geschaltet werden könnte, daß man normale Ladungsträger in den Körper injiziert. Eine Extraktion normaler Ladungsträger verringert das Kollektiv der normalen Ladungsträger im Körper und bewirkt praktisch eine elektronische Kühlung des Körpers, während eine Injektion normaler Ladungsträger das Kollektiv der normalen Ladungsträger im Körper vergrößert und praktisch eine elektronische Erwärmung des Körpers darstellt.

Eine Einrichtung gemäß der Erfindung enthält eine erste aus einem Supraleiter bestehende Zone (Emitter) eine zweite aus einem Supraleiter bestehende Zone (Basis), die von der ersten Zone durch eine dünne, elektrisch isolierende Schicht getrennt ist, und eine dritte aus einem Supraleiter bestehende Zone (Kollektor), die von der zweiten Zone durch eine dünne, elektrisch isolierende Schicht getrennt ist. »Dünn« soll

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in diesem Falle bedeuten, daß die Isolatorschichten Fig. 4 eine /s-Fj-Kurve der in der ersten Betriebseine solche Dicke, d. h. eine solche Abmessung in art betriebenen Einrichtung der Fig. 1,
Querrichtung haben, daß normale Ladungsträger F i g. 5 eine /_S-Fi-Kurve für die in einer zweiten durchtunneln können. Die Isolatorschichten sind vor- Betriebsart betriebene Einrichtung der Fig. 1,
zugsweise 6 bis 60ÄE (Ängström-Einheiten) dick. 5 Fig. 6a und 6b Energiediagramme zur Erläute-Die Zonen sind außerdem derart aufeinander abge- rung der zweiten Betriebsart der in Fig. 1 dargestimmt, daß die zweite Zone eine kleinere Bandlücke stellten Einrichtung,

hat als die erste und dritte Zone. Die erste und die F i g. 7 eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsdritte Zone haben Bandlücken gleicher oder annähernd form der Erfindung, die eine Trägerunterlage enthält, gleicher Größe. io und

Bei einer Betriebsart wird die Einrichtung bei einer Fig. 8 eine Schnittansicht einer dritten Ausfüh-

Temperatur betrieben, die gerade unterhalb der kriti- rungsform der Erfindung mit Senken für normale

sehen Temperatur der zweiten Zone liegt. Man läßt Ladungsträger.

dabei durch die zweite Zone und einem äußeren Kreis Gleichartige Bauteile sind in allen Figuren mit den einen Ausgangsstrom fließen. Wenn zwischen die erste 15 gleichen Bezugszeichen versehen,
und die dritte Zone eine Steuerspannung ausreichender Das in F i g. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel Größe angelegt wird, werden Ladungsträger in die der Erfindung enthält eine Anzahl von aneinander anBasis injiziert, die das Kollektiv der normalen Ladungs- grenzenden Schichten in der folgenden Reihenfolge: träger plötzlich vergrößern und die zweite Zone da- Eine erste Zone oder Emitter 21, eine erste dünne, durch in den normalleitenden Zustand schalten, so ao elektrisch isolierende Schicht 23, eine zweite Zone daß der durch die Basis fließende Ausgangsstrom her- oder Basis 25; eine zweite dünne, elektrisch isolierende abgesetzt wird. Bei entsprechender Änderung der Schicht 27 und eine dritte Zone oder Kollektor 29. Steuerspannung hört die Injektion normaler Träger Der Emitter 21, die Basis 25 und der Kollektor 29 in die zweite Zone auf, die injizierten Ladungsträger bestehen aus Supraleitern. Ein Supraleiter hat unterrekombinieren in der zweiten Zone, und die Bandlücke 25 halb einer kritischen Temperatur T₀ eine Energietritt wieder auf. Mit der Steuerspannung kann also bandlücke 2 E₀. Diese Energiebandlücke nimmt mit der supraleitende Zustand der zweiten Zone aufgeho- abnehmender Temperatur zu, bis sie den Maximal-"ben und wiederhergestellt werden, so daß die Ampli- wert von 2 E₀ beim absoluten Nullpunkt erreicht. Die tude des Ausgangsstromes in einem Verbraucher Kurve 11 in Fig. 2 zeigt eine typische Abhängigkeit gesteuert werden kann. 30 einer Energiebandlücke von der Temperatur bei ther-

Bei einer zweiten Betriebsweise wird die Einrichtung mischem Gleichgewicht. Im allgemeinen ist der Maxi-

der Erfindung knapp oberhalb der kritischen Tempe- malwert der Breite der Energiebandlücke um so größer,

ratur der zweiten Zone betrieben. Man läßt wieder je höher die kritische Temperatur ist. Eine Anzahl

einen Ausgangsstrom durch die zweite Zone und geeigneter Supraleiter und ihre errechneten maximalen

einen äußeren Verbraucherkreis fließen. Zwischen die 35 Energiebandlücken sowie die kritischen Temperaturen

erste und die dritte Zone wird eine geeignete Steuer- sind in der Tabelle am Ende der Beschreibung auf-

spannung angelegt, so daß durch eine dieser beiden geführt.

Zonen normale Elektronen und durch die andere der Der Emitter 21, die Basis 25 und der Kollektor 29

beiden Zonen normale Löcher aus der zweiten Zone sind in Bezug aufeinander so bemessen, daß der

extrahiert werden. Diese Extraktion normaler La- 40 Emitter 21 und der Kollektor 29 aus Supraleitern

dungsträger aus der zweiten Zone schaltet die zweite bestehen, die die gleiche oder wenigstens annähernd

Zone in den supraleitenden Zustand und bewirkt da- gleiche Energiebandlücke 2 E_oa bzw. 2 E_oc haben. Der

durch eine Erhöhung des Ausgangsstroms. Wenn die Supraleiter, aus dem die Basis 25 besteht, hat eine

angelegte Steuerspannung weiter erhöht wird, kann kleinere Energiebandlücke 2 Εφ als die Supraleiter des

die zweite Zone in den normalleitenden Zustand ge- 45 Emitters 21 und des Kollektors 29. Die Beziehungen

schaltet werden, wie bei der ersten Arbeitsweise be- der Materialien zueinander sind nur relativ, so daß

schrieben wurde. Andererseits kann die Steuerspan- man in der Wahl der Materialien für die einzelnen

nung so weit abgesenkt werden, daß eine Extraktion Zonen gemäß der Tabelle weitgehende Freiheit hat,

normaler Ladungsträger aufhört und die zweite Zone wenn nur die oben angegebenen Beziehungen erfüllt

durch eine thermische Erzeugung normaler Ladungs- 50 sind.

träger in den normalleitenden Zustand geschaltet wird. Die beiden Isolatorschichten 23, 27 können aus

Die Steuerspannung ermöglicht also, die zweite Zone Aluminiumoxyd bestehen, wie es durch Oxydation

in den supraleitenden Zustand und zurück in den von metallischem Aluminium erhalten wird, oder aus

normalleitenden Zustand zu bringen und damit die Siliziumdioxyd, das durch Aufdampfen niedergeschla-

Größe des im Verbraucherkreis fließenden Stromes zu 55 gen wurde, oder aus einem organischen Material, wie

steuern. Bariumstearat oder Chromstearat, das durch Adsorb-

Die Erfindung soll nun an Hand mehrerer Ausfüh- tion auf der Oberfläche einer der Zonen niedergeschla-

rungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung näher gen wurde. Die beiden Isolatorschichten 23, 27 sollen

beschrieben werden. Es zeigt so dick sein, daß sie von Supraleiterladungsträgern

Fig. 1 eine teilweise als Schaltbild, teilweise als 60 nicht durchdrungen werden können, während sie

Schnittansicht dargestellte erste Ausführungsform der gleichzeitig so dünn sein sollen, daß eine nennenswerte

Erfindung, Anzahl normaler Ladungsträger durchtunneln können.

F i g. 2 eine graphische Darstellung des Zusammen- Im allgemeinen sollen die Isolatorschichten eine wenig-

hanges der Bandlücke, der Dichte der normalen stens annähernd gleichförmige Dicke besitzen, die

Träger und der Temperatur in einem Supraleiter, 65 zwischen etwa 6 und 60 ÄE liegt. Die Isolatorschich-

Fig. 3a, 3b und 3c Energiediagramme zur Erläu- ten23, 27 sollen auch möglichst frei von Poren und terung einer ersten Betriebsart der in Fig. 1 darge- anderen Unregelmäßigkeiten sein, so daß ein gleichstellten Einrichtung, mäßiges Durchdringen der Ladungsträger gewähr-

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leistet ist. Zweckmäßige Dickenwerte liegen zwischen mit 73 bezeichnet sind und die in der ganzen Einrich-

etwa 10 und 30 ÄE. Bei Verwendung von Barium- tung auf demselben Energiewert liegen. Im Emitter 21

stearat besteht die Schicht aus einem monomolekula- existiert eine Energiebandlücke 2 E_oa zwischen den

ren Film einer Dicke zwischen etwa 40 bis 60 ÄE. Niveaus 63, 65. Die Basis 25 hat eine kleinere Energie-

Die Dicke des Emitters 21 und des Kollektors 29 5 bandlücke 2 E_Ob zwischen den Niveaus 69, 71, diese kann 10 000 ÄE oder mehr betragen. Die Dicke der Niveaus werden bei der weiter unten folgenden BeBasis 25 zwischen Emitter und Kollektor ist Vorzugs- Schreibung der Arbeitsweise der Einrichtung als Beweise kleiner als die Diffusionslänge für normale zugsniveaus verwendet. Der Kollektor 29 hat eine Ladungsträger. Die Dicke der Basis soll außerdem Energiebandlücke 2 E₀₀ zwischen den Niveaus 75, 77. so klein sein, daß eine wirksame Extraktion normaler io Die Werte von E_oa und E_oe sind annähernd gleich. Ladungsträger möglich ist. Basisdicken zwischen 50 Wie Fig. 3b zeigt, verschieben sich die Energie- und 200 ÄE haben sich als geeignet erwiesen. Die Ein- niveaus 63, 65 bezüglich der Niveaus 69, 71 in der richtung ist bezüglich der Basis 25 symmetrisch, und Basis 25 nach unten, wenn der Emitter 21 bezüglich die Funktionen des Emitters 21 und Kollektors 29 der Basis 25 positiv vorgespannt wird. Wird der KoI-sind vertauschbar. 15 lektor 29 bezüglich der Basis negativ vorgespannt, so

Am Emitter 21 und Kollektor 29 sind Anschlüsse . verschieben sich die Energieniveaus 75, 77 im KoI-31 bzw. 33 angebracht. Die Basis 25 trägt zwei Basis- lektor bezüglich der Energieniveaus 69, 71 in der anschlüsse 41, 43. Die Basisanschlüsse liegen auf einer Basis nach oben. Wenn der Emitter 21 und der Achse und begrenzen die Enden eines Stromweges für Kollektor29 in der in Fig. 3b dargestellten Weise supraleitende Ladungsträger quer zur Dicke der 20 vorgespannt sind, werden normale Elektronen durch Basis 25. Der Emitter 21 und der Kollektor 29 be- den Emitter 21 und normale Löcher durch den Kolgrenzen die Enden eines Stromweges für normale lektor 29 aus der Basis 25 extrahiert. Die Wirkung Ladungsträger durch die Isolatorschichten und durch dieser Extraktion besteht darin, daß die Besetzung n₀ die Basis. Die verschiedenen Anschlüsse 31, 33, 41, 43 an freien Ladungsträgern in der Basis 25 verringert wird, sind sperrfreie Kontakte geringen Widerstandes bezug- 25 Die Kurve 13 der F i g. 2 zeigt die Anzahl n₀ normaler lieh der Zonen, an die sie angeschlossen sind. Ladungsträger in Abhängigkeit von der Temperatur

Eine erste Batterie 37 und eine Signalquelle 39 sind bei thermischem Gleichgewicht. Durch die Träger-

miteinander und dem Emitteranschluß 31 und dem extraktion wird das Kollektiv vom Wert T₁ auf den

Kollektoranschluß 33 in einem Steuerkreis 35 in Reihe Wert T₂ der Kurvel3 reduziert und die Bandlücke 2 Εφ

geschaltet. Eine Stromquelle 47 und ein Verbraucher49 3° von dem T₁ entsprechenden Wert auf den T₂ entspre-

sind in Reihe an die beiden Basisanschlüsse 41, 43 in chenden Wert der Kurve 11 verbreitert. Der Verbrau-

einem Verbraucherkreis angeschlossen. cherstrom /_s bleibt praktisch gleich, wie der obere Teil

Im Betrieb wird die Einrichtung in einen Kryostaten der Kurve 25 in F i g. 4 zeigt.

oder eine andere Anordnung 51 eingebracht, die es Wenn die Spannung auf etwa 2 (E_oa + E_ob) erhöht gestattet, die Einrichtung auf einer Betriebstemperatur 35 wird, verschieben sich die Bandlücken in die in F i g. 3 c nahe dem absoluten Nullpunkt zu halten, bei der dargestellten Lage. Vom Emitter 21 werden normale mindestens der Emitter 21 und der Kollektor 29 supra- Löcher und vom Kollektor 29 normale Elektronen in leitend sind. Die kritische Temperatur der Basis 25 die Basis 25 injiziert. Die Injektion normaler Elektrosoll näher an der Betriebstemperatur liegen als die nen und die Injektion normaler Löcher erfolgt auf kritischen Temperaturen des Emitters 21 und des 40 Grund des Tunneleffektes durch die erste bzw. zweite Kollektors 29. Die Einrichtung 51 kann beispielsweise Isolatorschicht 23, 27. Die Wirkung dieser Injektion einen Isolierbehälter und ein Kühlmittel, wie flüssiges normaler Träger besteht darin, daß die Anzahl n₀ Helium, enthalten oder eine Anordnung zum Ver- normaler Ladungsträger in der Basis 25 plötzlich andampfen von flüssigem Helium nahe bei der zu küh- steigt, so daß die Basis 25 in den normalleitenden Zulenden Einrichtung. Normalerweise wird die Ein- 45 stand schaltet. In F i g. 2 entspricht dies einer Erhörichtung beim oder in der Nähe des Kochpunktes hung der Temperatur des Körpers auf den Wert 7V von flüssigem Helium betrieben. Bei Verringerung der Steuerspannung Vt hört die

Bei einer Arbeitsweise wird die Einrichtung auf eine Injektion normaler Träger auf, die normalen Träger so niedrige Betriebstemperatur Ti gebracht, daß der in der Basis rekombinieren oder werden extrahiert, Emitter 21, die Basis 25 und der Kollektor 29 supra- 5» und die Basis 25 schaltet in den supraleitenden Zuleitend sind. Die Stromquelle 47 liefert einen Ver- stand zurück.

braucherstrom I_s im Verbraucherkreis 45. Wenn die Bei einer zweiten Betriebsart wird die Einrichtung

Steuerspannung V_t aus der Signalquelle 39 vom Wert 0 der Fig. 1 auf einer Temperatur T₁ gehalten, die

aus ansteigt, bleibt der Verbraucherstrom I₈ zuerst knapp oberhalb der gewöhnlichen kritischen Tempe-

konstant (Kurve55 in Fig. 4) und ist durch den 55 raturTO der Basis25 liegt. An die Anschlüsse41, 43

Verbraucher begrenzt. Bei einer Spannung von unge- wird in derselben Weise wie vorher eine Steuerspan-

fähr nung Vt angelegt. Die Jg-Fi-Kennlinie für diese Betriebsart ist in F i g. 5 dargestellt. Für Vt — 0 ist die

(E₀a + E₀c + Eob) Bä 2 (Eoa + E₀b) Basis 25 normalleitend, und I₈ hat einen bestimmten

60 niedrigen Wert. Wenn Vt erhöht wird, bleibt I₈ zuerst

wird die Basis normalleitend, und der Verbraucher- konstant, wie der Kurventeil 59 zeigt. Bei V = 2 E_oa

strom sinkt auf einen niedrigeren Wert ab (Kurve 17 schaltet die Basis in den supraleitenden Zustand und

in F i g. 4). I₈ steigt auf einen höheren Wert 55'. Der Wert von I₈

Fig. 3a zeigt die relative Lage der Energieband- bleibt bei weiterer Erhöhung von Vt konstant, bis lücken in den supraleitenden Zonen der Einrichtung, 65 γ = 2 (E_oa + E_Ob) wird, an diesem Punkt schaltet die wenn keine Vorspannung anliegt. Die Ferminiveaus Basis 25 wieder in den normalleitenden Zustand zusind durch gestrichelte Linien dargestellt, die im rück und I₈ sinkt wieder auf den niedrigen Wert ab, Emitter mit 61, in der Basis mit 67 und im Kollektor wie der Kurventeil 57' zeigt.

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Bei der zweiten Betriebsart ist das Energiediagramm extraktionsgeschwindigkeit pro Volumeinheit der Su-

für die Einrichtung für Vt — 0 ähnlich wie das in praleiterschicht ist dann
Fig. 3a dargestellte, mit der Ausnahme, daß in der

Basis 25 keine Energielücke 2 E_ob vorhanden ist. /J_\ γ ι

Fig. 6a zeigt das Energiediagramm für V—2E_oa 5 \ 3 / ^/'
kurz vor dem Schalten. Die Bänder im Emitter 21

haben sich nach unten und die Bänder im Kollektor 29 Setzt man den Unterschied zwischen der Erzeugungs-

nach oben bezüglich der Bänder in der Basis 25 ver- geschwindigkeit und der Rekombinationsgeschwindig-

schoben. Der Emitter 21 extrahiert Elektronen und keit gleich der Extraktionsgeschwindigkeit, setzt man

der Kollektor 29 Löcher aus der Basis 25. Die Extrak- io also dynamisches Gleichgewicht voraus, so ergibt sich: tion normaler Ladungsträger verringert die Anzahl n₀

normaler Ladungsträger in der Basis 25 und kühlt r ( n" \² I ν Χ \ I η" \1 / η' \

die Basis elektronisch auf eine niedrigere Temperatur, U — \~rf~) ~ (~6Ϊγ) ("m⁷") \VJ ⁼ ®'

wie T₂, unterhalb der normalen kritischen Temperatur ^L ^ ^ '^ ^/J ^ '

Te (Fig. 2) ab, so daß die Basis 25 supraleitend wird. 15 W
Fig. 6b zeigt das Energiediagramm für V = 2E_oa,

kurz nachdem die Basis in den supraleitenden Zu- Dabei ist X= Vf die mittlere freie Weglänge hinstand geschaltet hat. Die Basis hat nach dem Um- sichtlich der Paarrekombination bei thermischem schalten in den supraleitenden Zustand eine Energie- r>i_o;^^«^l·.+ w»„ ^νλ ^ ι _ίΛ »rmu c^i,
bandlücke 2 E_ob. Wenn V_t weiter erhöht wird, schaltet so Gleichgewicht. Wenn -^- > 1, so ergibt sich

die Basis in den normalleitenden Zustand zurück,

wenn die Steuerspannung Vt gleich oder größer als J^ 6L . .

2 (E_oa + E_Ob) wird, wie in Verbindung mit der F i g. 3c ri ν Χ '
beschrieben wurde.

Das Umschalten des Zustandes der Basis 25 kann 25 und der Wirkungsgrad des Extraktionsprozesses ist

auch an Hand der in Fig. 2 dargestellten Kurven groß. Eine um eine Größenordnung niedrigere Grenze

erläutertwerden.TypischeWerte für die Bandlücke2E_Ob für λ ergibt sich durch die mittlere freie Weglänge X_n der

und die Anzahl n₀ normaler Träger in der Basis 25 bei spezifischen elektrischen Volumenleitfähigkeit im Nor-

anliegender Steuerspannung Vt sind durch die Kur- malzustand infolge von Gitterschwingungen, X_n ist

ven 11 bzw. 13 dargestellt. Bei einer Extraktion nor- 30 eine untere Grenze, da es schwieriger ist, normale

maler Träger werden die Werte von 2 Εφ und n₀ zu Paare thermisch in einem Supraleiter zu erzeugen als

einer höheren effektiven Temperatur T_c' verschoben, in dem entsprechenden normalen Metall. Das reale

wie die Kurven 11' bzw. 13' zeigen. Bei einer Injektion Phonon, das beim Erzeugungsprozeß absorbiert wird,

normaler Träger verschieben sich die Werte von 2I₀ muß im supraleitenden Zustand mindestens die Ener-

und K₀ zu einer effektiv niedrigeren Temperatur T_c", 35 gie der Bandlücke besitzen (man betrachtet Löcher

wie die Kurven 11" und 13" zeigen. Die Steuer- unterhalb des Ferminiveaus und Elektronen oberhalb

spannung Vt bewirkt also praktisch eine elektronische des Ferminiveaus und nimmt an, daß der Strom im

Verschiebung der effektiven Temperatur der Basis 25. normalen Metall von Elektronen oberhalb des Fermi-

Im folgenden soll nun eine etwas formalere theore- niveaus getragen wird). Wenn also die Betriebstempetische Analyse für das beschriebene Schaltphänomen 40 ratur nennenswert unterhalb der gewöhnlichen Sprunggegeben werden. Mit τ soll die Lebensdauer für die temperatur des Supraleiters liegt, kann λ > λ gesetzt normale Elektronen-Loch-Rekombination und mit ri werden. Da X_n im Normalzustand etwa 10~² cm und die Dichte normaler Elektronen (oder Löcher) in ν >~~> 10~² bis 10~³ sind, ergibt sich aus Gleichung (2), einem Supraleiter im supraleitenden Zustand bei ther- daß L, die Dicke der Supraleiterschicht, 100 ÄE und

mischem Gleichgewicht bezeichnet werden. — ist größer sein kann, während gleichzeitig (-^₇-J immer

dann die normale Elektronen-Loch-Paarerzeugungs- noch viel kleiner als 1 bleibt.

geschwindigkeit pro Volumeinheit im Supraleiter und Bei der Analyse des Extraktionsvorganges war angegleichzeitig auch die Rekombinationsgeschwindigkeit. nommen worden, daß n" in der supraleitenden Basis-Für den FaU einer Extraktion im Supraleiter soll 50 schicht räumlich gleichförmig ist. Diese Näherung ist zuerst angenommen werden, daß die normale Paar- zulässig, solange L viel kleiner als X ist. Es war ferner

τ. . j. , .. .. j . τ . , ri angenommenworden^aßdiePaarerzeugungsgeschwin-

erzeugungsgeschwmdigkeit unverändert gleich — ,. κ .. . ,. , ,5 „ . ,.. χ Ζ ■ a m.

^{B 6 s 6 6}τ digkeit mcht durch den Extraktionsprozeß beeinflußt

bleibt. Die Rekombinationsgeschindigkeit wird jedoch wird. Es zeigt sich jedoch, daß die Bandlücke des

_auf (Κ-)* (~) verringert, dabei bedeutet „" _die 55 Supraleiters bei Bedingungen wie sie bei einer Ex-

\ri j \τ j ^& ' traktion vorhegen, großer werden kann. Dies bringt

durch den Extraktionsvorgang verringerte Dichte der jedoch naturgemäß eine Abnahme der Erzeugungs-

normalen Elektronen. Der Faktor (K-f folgt daraus, f s^chwindigkeit mit zunehmender Extraktion mit sich,

Vn/ da weniger Phononen die fur eine Paarerzeugung

daß es sich im vorliegenden Falle um einen bimole- 60 ausreichende Energie besitzen. Die Abnahme der

kularen Rekombinationsvorgang handelt. Mit L soll Erzeugungsgeschwindigkeit macht jedoch die im vor-

die Dicke einer supraleitenden Basisschicht bezeichnet hergehenden Absatz gezogenen Schlüsse nicht un-

werden, die einer Extraktion ausgesetzt ist, mit ν die gültig.

mittlereTunneleffekt-Übergangswahrscheinlichkeit pro Eine dritte Annahme besteht darin, daß die Dichte

Stoß eines auf die Isolatorschichten auftreffenden nor- 65 normaler Träger in den Kontakten (Emitter und

malen Ladungsträgers und mit F/die Geschwindigkeit Kollektor) gegenüber n", der Dichte in der supra-

der normalen Ladungsträger, die gleich der Fermi- leitenden Basisschicht, vernachlässigbar ist, so daß

geschwindigkeit ist, bezeichnet werden. Die Paar- ein Tunneln von normalen Ladungsträgern aus den

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Kontakten zurück in die Schicht vernachlässigt und in den Kontakten eine vergleichsweise stärkere werden kann. Dies setzt voraus, daß die in die Kon- Erwärmung. Bei den Vorspannungsverhältnissen der takte eintretenden normalen Ladungsträger wirksam Fig. 3b wird beispielsweise Wärme aus der Schicht beseitigt werden. Dies kann beispielsweise dadurch _M ^ _{Geschwindi keit} j12ΆΛ _{ent und in} erreicht werden, daß man die Kontakte mit etwas 5 ⁰Ve/⁰
normalem Metall plattiert. Dieses dient dann als jedem einzelnen Kontakt mit der Geschwindigkeit Senke für die in den Kontakt injizierten normalen Ι&Λ _f j die Extraktion mit gutem Trager, wenn der Abstand von der auf Grund des \ e ) ^B ' ^B
Tunneleffektes durchdringbaren Schwelle zur Senke Wirkungsgrad abläuft. Hierbei ist I der Gesamtstrom kleiner ist als die mittlere freie Weglänge für die io und e die Ladung des Elektrons. Der Wärmeentzug normalen Ladungsträger im Kontakt. Die Dicke des in der Schicht tritt ein, wenn Phonomen bei der Kontaktes zwischen der Senke und der durchtunnel- normalen Erzeugung von LochrElektronenpaaren abbaren Schwelle liegt mindestens etwa in der Größen- sorbiert werden. Wegen des Rückflusses von Wärme Ordnung der Pippardschen Kohärenzdistanz (10-* cm), aus den Kontakten in die Basisschicht ist die wirkliche und die Dicke der Senke sollte mindestens ebenfalls 15 Temperaturabsenkung der Basisschicht wahrscheinlich in dieser Größenordnung liegen. Hierdurch wird ver- klein genug, um vernachlässigt werden zu können, mieden, daß die Senke dadurch supraleitend wird, daß Nichtsdestoweniger macht es die mit diesem thermosie auf einem Supraleiter liegt, oder umgekehrt, daß elektrischen Prozeß verbundene Energieabgabe schwiedie Supraleitfähigkeit des Kontaktes dadurch aufge- rig, eine Art von freier Energie F derart zu definieren, hoben wird, daß er auf dem normalen Metall der 20 daß eine Minimalisierung von F zu einer Beschreibung Senke liegt. eines stetigen Gleichgewichtszustandes führt.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Supra- Eine Verallgemeinerung der BCS-Theorie auf einen

leiter der einzelnen Kontakte entweder injizierte nor- derartigen gestörten Zustand ist auf folgende Weise

male Elektronen oder normale Löcher, jedoch nicht möglich: Eine Boltzmann-Transportgleichung wird

beides zugleich enthalten. Die resultierende Raum- 25 für die Verteilungsfunktion fk aufgestellt, die den

ladung in den Kontakten wird durch eine Änderung normalen Trägern zugeordnet ist. Normale Träger

der Dichte der Supraleiterelektronen kompensiert, sind normale Elektronen für ϊ > ff und normale

entsprechend einer Verschiebung der Energie der Löcher für f < f/; f ist dabei der Wellenvektor der

unteren Grenze des Leitfähigkeitsbandes in dem Zustände der einzelnen Teilchen, und ff ist der Fermi-

Kontakt bezüglich des Ferminiveaus. Dies führt zu 30 Wellenvektor. Gleichzeitig läßt-man die innere Ener-

einer geringfügigen Verschiebung der Sprungtempe- gie U bezüglich der Parameter hie, die in der BCS-Viel-

ratur der einzelnen Kontakte. Diese Verschiebung ist elektronen-Wellenfunktion auftreten, gegen Null gehen,

jedoch verglichen mit der Änderung der Sprung- Diese Bildung des Minimumgrenzwertes führt zu der

temperatur der Basisschicht infolge einer Extraktion Gleichung

normaler Träger beider Vorzeichen ohne Änderung 35

der Dichte der Supraleiterelektronen vernachlässigbar. 1?» _x

Die betrachtete Situation entspricht keinem Gleich- r WYnMn-¹ — /V„ 2 _i_ ir2γ~"2~η

gewichtszustand. Bei Supraleitern gibt es im wesent- J

liehen zwei Zustände, bei denen kein Gleichgewicht ° O)

herrscht: 40

1. In einem Falle beruht das Fehlen des Gleich- _ ^Hie5 .^s ₊ ^ind N(G)Vund Iqw Zwangsbedingungen des gewichtes auf den Supraleiterelektronen, und es Supraleiter*, ε* ist die Blockenergie des einzelnen findet keine Energieabgabe statt, und Ψ^ΤΙ-' IT? ^be^^{lich des} Fernumveaus,

2. im anderen Falle beruht das Fehlen des Gleich- ^2E° ^{1St die Bandlucke}> ™d
gewichtes auf den normalen Träger, Energie- ₁
abgabeprozesse laufen ab, und es findet eine (_£]z _|_ β v\T
endliche Entropieerzeugung statt.

Ein zeitunabhängiger Stromfluß in einem supra- ist die Energie eines normalen Trägers im Supraleiter,

leitenden Draht ist ein Beispiel des ersten Typs. Da 50 ebenfalls bezogen auf das Ferminiveau. Gleichung (3)

keine Energieabgabe stattfindet, kann eine freie ist formal gleich wie bei der BCS-Theorie, der einzige

Energie definiert werden, trotzdem kein Gleich- Unterschied liegt darin, daß das in dieser Gleichung

gewichtszustand vorliegt. Genauer gesagt modifiziert enthaltene /_fc aus einer Boltzmann-Transportgleichung

man die freie Energie für den Gleichgewichtszustand und nicht aus einer Minimumbildung einer freien

durch Anfügen eines Terms, der gleich dem Produkt 55 Energie bezüglich fu gewonnen wurde,

aus der unfreien Größe und einem Lagrange-Multi- Es ist natürlich auch ein gestörter Zustand, bei dem

plikator ist. Die Unfreiheit, d. h. der Zwang beruht kein Gleichgewicht herrscht, möglich, in dem sowohl

auf den Grenzbedingungen, die die Ursache für das die Supraleiterelektronen als auch die normalen

Fehlen des Gleichgewichtes sind. Bei dem Beispiel Ladungsträger für die Störung des Gleichgewichts

eines in einem supraleitenden Draht fließenden 60 verantwortlich sind. In diesem Falle muß man eine

Gleichstromes besteht der Zwang in der Unfreiheit Boltzmann-Gleichung für fy lösen und gleichzeitig

des resultierenden Stromes infolge der Supraleiter- das Minimum der inneren Energie bezüglich hie bilden,

elektronen. das den Zwangsbedingungen unterworfen ist, die auf

Die Extraktion normaler Ladungsträger stellt einen die supraleitenden Elektronen wirken und ihr Abgestörten Zustand des zweiten Typs dar, bei dem 65 weichen vom Gleichgewichtszustand verursachen. Eine Energieabgabeprozesse stattfinden. In der supraleiten- solche Situation liegt bei dem speziellen physikalischen den Basisschicht, die an normalen Trägern verarmt Problem einer Supraleiterschicht mit Extraktionsist, tritt eine gewisse thermoelektrische Kühlung auf elektroden vor, wenn man einen Supraleiterstrom in

Scjüchtehene fließend voraus- ^^ anormale Träger ejöföieät:r₃b zub snrtiiW azisv/afaiqiisö

. Für den Augenblick soll nochmals der Fall betrachfötWfe¥deSFiä'öek^;inderSüpTä^:ffieKohichtein Supra- ^ö^M^kzS^ie^^ts^aTmi^l&ßhung'lüi das vorliegende. Problem reduziert sich dann auf die Fest-ISteliung^^iiaifi^Wo^^es^taruiorungSgVsciwiridigkeit

eti iWöheHdierdfeei Vorgänge der ;a@ii»;ttes; -Ba:aieizeüguQg;; der anormalen •&arfcekomMnaiioM undvderbdöppelteni.Extraktion sches (nicht magnetisches) Verfahren zur-Steuerung eines parallel zur Schichtebene fließenden Supraleiterstromes in der Schicht dar.

Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die eine Unterlage ent« hält. Die zweite Ausführungsform entspricht im Prinzip der ersten Ausführungsform, und gleiche Teile sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die in Fig. 7 dargestellte Einrichtung enthält eine elektrisch isolierende Unterlage 81, beispielsweise ein quadratisches Stück Borosilikatglas. Eine Anzahl von

-Yernrigeimng von,/*

ie .yerldeinerung^Monis/s iif-. derr'lixatsache, -.daß .die

Träger zwdf#o*^idiiHSirefleJrtieibi\KeMen/jSj3j^&siöh

in-i\?ergleich? 3:ri.H ul-Ahöca j^rSJ^t2ätfan#Glei'r i@seÄo5^iitern\?erjiüSftigdB.^!:phyT ifb faπi^

-ίίϊΐ"3^ iah lsi »Ι bnu .nsifaffiff hsnlasnia isb obriMuS

ife ¥srspfe^rog^©5©iiig|^ßHtiisMia&tigmiiMgiTirägeI aller Energien tunneln können, also wiqgrzifBisIin Fig. 3b. Wenn andererseits keine Extraktion stattfindet und ri eine nennenswerte« Größe hat, ist eine an kleinen Flachenbereichen berm Rand der Unterlage 81. Diese Anschlüsse können durch Auftragen

is einer Platinfarbe oder eines Platinharzes und durch Erhitzen der bestrichenen Unterlage 81 auf etwa 400 ° C hergestellt werden, wobei das organische Material verdampft und das metaUische Platin zum Haften gebracht wird. -.

ao Bei dem vorliegenden Beispiel erstreckt sich ein Emitter 21 in Form eines etwa 250 μπι breiten und etwa 10 000 ÄE dicken Streifens aus metallischem Blei über die und zwischen den Elektrodenanschlüs-Seni31. Diese Bleielektrode kann durch Aufdampfen

as von .-.metallischem. Blei auf die geeignet abgedeckte Unterlage 81 hergestellt werden. Auf die Emitterelektrode wird eine diese berührende erste Isoliersohichb23 aufgebracht. Die erste Isolierschicht 23 wird dmieh röxydation der Bleioberfläche des Emitters 21

3Q hergesfellfr, beispielsweise indem das Metall der Luft aaisges0|ztnwird. Der oxydierte Teil besteht aus einer SßhjehidakfoJ31eioxyd mit einer Dicke zwischen etwa 2ö:un4?4Qa&E. Die Isolierschicht 23 stellt einen eleb-, tniselSerjjilsTolafcor dar, den normale Ladungsträger auf grnurtd>idessErinneleffektes durchdringen können, der jedöghaSüpialeiterladungsträger sperrt. Die Isolier^ fSf?^ ^{dhi h}i Ä

ch(ög (4) nicht erfüllt ist. Die einzige Möglichkeit, wie die Temperatur T die durch Lösung der Gleieteng^Pi^-MlieairEaeilgiel^ridlüek^lj, foeainflHsfen äse

i3f^dation des Emittermatenals gebil- <äei!vSK§räer4Oweaii es chemisch möglich ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die erste Isoherschight^gur.cjk_;φγίdjmpfen voa SiO oder SiQ_a her-

unabhängig von 7V und majrißrhäll>i£faii^ gteichidjeni BCS-Wert beim absoluten Nullpunkt, auch wenn T 4$ oberhalb der normalin Sprungtemperatur liegt.

Es scheint, daß die^rangtömperatur der Supraleiterschicht durch elektrische Extraktion erhöht ine Efasis ^"a^^ietajlischem Aluminium in Form ein.es,etwa 38Öum breiten und etwa 50 AB dicken

tejenperatiir ,jäeDsKMtaß^fgegeTjeiri l

gMMäbT

dampfen von Alümmiümmefall auf die geeignet abged^re"efctö ÜSifeflap 8l«fierges?ellf-werden. Die Basis 25 wSd.-ffliFeMf^ieiabeMfiieiilen¹ Isolierschicht 27 bedecßt. m& diesel} A^füh'rün'gsf&rm wird die zweite M$&27ne£^'®K^u&ä! der Oberfläche des

fl -iKteinföbteÄ. -ihertüiscri eb sind, digirdtfroh die Isolierschiefitenvim!3ddeoSii@raleite5ääiteM ti®rieha y g, fd§plel?wiiSp'Qto^h^;I;ein^-^fcriornisi5h^ Oxydation. Der öiyäföriefl^^/^e'paii^zwMte'ikoMers'cMcht bildet, ist

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dtirdneine ^sträbtion ύα be-wickei^IaiafisOieqSBhicit!

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ausoeiiiemiSupEaleiteiqbestieihendegBasissöhiößi töinfcft e^iiik;he:3njektioffIridrmallei1si#?geiBaeht!wefeaerii IDieiiirifekti«m'-O4eßE5Eträk:tiarfisteiieH als© eia&eiekMs Der 'Elektroden-

krguzi und^; berührt^: 'die 'isolierschicht 27. De'fi'jii®Ugßto¥'ikai£ri--öäbh demselben¹ Verfahren hergestellt werden wie der Emitter 21, also beispielsweise düftjh j !feSf dänipfon·" Ψ&ά; metällisöherti-' - Blei 'auf die VöÄer^gkhM^teWSShi^Mrt'to die

geelgiieifälSgöäeciÄ -sötd.': Die 'Basis-35-überdeelb den Efititter 21'iani?lef Kollektor 29 die Bäs& 25" in einem gemeinsamen Befeich'sfe^or^Mitte^der: Unterläge 81.

KiGi-T 503

Die in Fig. ? dargestellte Ausfühnmgsforra· wird in der gleichen Weise wie die erste Ausführungsform mit den Emitter-Basis- und¹ Kollektoransehtüssen in dter dargestellten Weise in- einen Arbeite- und einen Steuerkreis geschaltet. Die in Fig. 7 dargestellte zweite Äusführungsform kann ebenso· wie die erste ABsföhrungsform im ersten oder zweite» Betriebsverfahren arbeiten.

Fig. 8' zeigt eine dritte Ausfuhmngsfom der Erfindung. Sie entspricht der in F i g. 1 Sargestellten ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, daß beim Emitter 21 eine Senke 91 aus einem normalen Metall vorgesehen ist, die praktisch die ganze Emitteroberffäette bedeckt, außerdem beladet sich beim Kollektor 29 eine zweite Senke aus einem normalen Metall, die praktisch die ganze Kolfektoroberfläche bedeckt. Der Emitter 21 und der Kollektor 29 sind jeweils sehr dünn, jedoch nicht dünner als etwa lOOOOÄE, was grob gerechnet der Pfppardtechen Kohärenzlänge entspricht. Die Dicke dear Senken 91, 93 hat irgendeinen geeigneten Wert über 10 000 ÄE.

Bei der ersten und zweiten Ausführungsform wird das Kollektiv normaler Träger iia Emitter 21 und Kollektor 29 dadurch auf den Wert bei thermischem Gleichgewicht herabgesetzt, daß normale Träger in.

den Außenkreis abgeführt werden· oder- daß ein Paar normaler· Träger verschwindet, während sicm gleichzeitig die Anzahl der Supraleiterdtektronen ändert. Bei sehr hoher Dichte der normalen Träger im der Einrichtung kann- die Geschwindigkeit dieser Voi?gänge unter Umständen· nicht ausreichen, und? die Einrichtung kann einen Sättigungszustand annehmen, da die Größe der Ba-nÄcken des Emitters imd/öder Kollektors verkleinert sind

i» Diese Schwierigkeit wird bei der dritten Ausführuogsförm veFiaieden. Bei niedrigen Dichten der normalen Träger wird die Anzahl der normalen Träger im Emitter 21 und! Kollektor 29. wie bei der ersten Ausführangsform gesteuert. Bei hoher Dichte

der normalen· Träger gelangt der Überschuß normaler Träger ohne Rekombination direkt zu den· Senken 91, 9& Der Emitter 21 und der Kollektor 29s sind jeweils so· dom* wie möglich, so- daß der Stromweg· für die normalen Träger möglichst kurz ist. Eine untere Grenze für die Dicke ist jedoch dadurch gegeben, daß ein Material dazu neigt, dien· Zustand eines größeren Körpers anzunehmen, mit dem es in Berührung steht. Wenn der Emitter: 21 und der Kollektor 29 zu dünn wären, würden sie den Normalzustand der Senken, mit denen sie in Berührung stehen, annehmen.

Supraleiter

Technetium (Tc)

Niob (Nb)

Blei (Pb)

Lanthan (La) ...
Vanadium (V) ..

Tantal (Ta)

Quecksilber (Hg)

Zinn (Sn)

Indium (In)

Thallium(Tl) ...
Rhenium (Re) ..
Thorium (Th) ...
Aluminium (Al) .
Gallium(Ga) ...

Zink (Zn)

Uran (U)

Osmium (Os) ...

Zirkon (Zr)

Cadmium (Cd) ..
Ruthenium (Ru)

Titan (Ti)

Hafnium (Hf) ...

	Bandabstand*]
Tc	CT=O)
	(Millivolt)
11,2	3,4
8,7	2,6
7,2	2,7
5,4	1,6
4,9	1,5
4,4	1,3
4,2	1,3
3,7	1,1
3,4	1,1
2,4	0,7
1,7	0,5
1,4	0,4
1,2	0,3
1,1	0,3
0,9	0,3
0,8	0,2
0,7	0,2
0,6	0,2
0,6	0,2
0,5	0,1
0,4	0,1
0,4	0,1

*) Bandabstand für T= 0⁰K, gemessen durch den Tunneleffekt in Pb, Sn, In und Al. Für die anderen Metalle wurde er mit 3,5 kT_c angenommen (Boltzmann-Konstante k = 0,086 mV/⁰K).

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Bei tiefen Temperaturen arbeitende elektronische Einrichtung zum elektronischen Verstärken oder Schalten, gekennzeichnet durch eine erste aus einem Supraleiter bestehende Zone, durch eine zweite aus einem Supraleiter bestehende Zone, die von der ersten Zone durch eine dünne, elektrisch isolierende Schicht getrennt ist, und durch eine dritte aus einem Supraleiter bestehende Zone, die von der zweiten Zone durch eine zweite dünne, elektrisch isolierende Schicht getrennt ist, wobei der Bandabstand für normale Träger in der zweiten Zone kleiner ist als in der ersten und dritten Zone, während die erste und die dritte Zone einen etwa gleichen Bandabstand besitzen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anordnung, um die Einrichtung im Bereich der kritischen Temperatur der zweiten Zone zu halten.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zone zwei einander in einem Abstand von mindestens 10 000 ÄE gegenüberliegende Oberflächen hat, daß ein erster

• Körper aus einem normalleitenden Werkstoff eine : Oberfläche der ersten Zone berührt, daß die dritte Zone zwei einander in einem Abstand von mehr als 10 000 ÄE gegenüberliegende Oberflächen hat und daß ein zweiter Körper aus einem normalleitenden Material eine der Oberflächen der dritten Zone berührt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oberfläche der ersten Zone durch die erste dünne, elektrisch isolierende Schicht, deren Dicke etwa 6 bis 60 ÄE beträgt, von der zweiten Zone getrennt ist und daß die eine der Oberflächen der dritten Zone von der zweiten Zone durch die zweite dünne, elektrisch isolierende Schicht getrennt ist, deren Dicke zwischen etwa 6 und 60 ÄE liegt.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die dritte Zone einander gegenüberliegen und daß der erste und zweite normalleitende Körper mindestens 10 000 ÄE dick sind.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab-

messung der zweiten Zone zwischen der ersten und der dritten Zone kleiner als die Diffusionslänge für freie normale Träger ist.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei Anschlüsse kleinen Widerstandes an der zweiten Zone, die die Enden eines Stromweges von Supraleiter-Ladungsträgern durch die zweite Zone begrenzen.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit der zweiten Zone in Berührung stehende Anordnung zur Extraktion normaler Elektronen aus der zweiten Zone, durch eine der Elektronenextraktionsanordnung gegenüberliegende, mit der zweiten Zone in Berührung stehende Anordnung zur Extraktion normaler Löcher aus der zweiten Zone; durch eine Anordnung zum Anlegen einer Spannung zwischen die Elektroneninjektionsanordnung und die Löcherinjektionsanordnung und durch eine Anordnung zur Erzeugung eines Ladungsträgerstromes in der die Elektroneninjektionsanordnung und die Löcherinjektionsanordnung trennenden zweiten Zone.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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