DE19746395A1

DE19746395A1 - Polyhedral p-doped silicon macromolecule used as semiconductor device barrier layer

Info

Publication number: DE19746395A1
Application number: DE19746395A
Authority: DE
Inventors: Christian Dr Schmidt
Original assignee: MARTIN REINHOLD DR
Current assignee: MARTIN REINHOLD DR
Priority date: 1997-10-21
Filing date: 1997-10-21
Publication date: 1999-04-22

Abstract

A p-doped silicon macromolecule has a polyhedral structure in which each corner silicon atom of an inner polyhedron is associated with a corner dopant atom of an outer polyhedron. A p-doped silicon macromolecule with a polyhedral (preferably hexahedral or dodecahedral) structure in which each silicon atom is associated with one dopant atom, the dopant atoms of each molecule being located at the corners of an outer polyhedron and the silicon atoms of each molecule being located at the corners of an inner polyhedron which is face-parallel to the outer polyhedron. Independent claims are also included for: (i) production of the above macromolecule by dopant injection into a monatomic silicon vapor enclosed by a rotating magnetic field, followed by cooling to below the crystallization limit; (ii) equipment for carrying out the above process; and (iii) a bipolar transistor including the above p-doped silicon macromolecule. Used as an electron-deficient control element of a semiconductor, e.g. a barrier layer crystal of an np-diode or of an npn-transistor (claimed), especially a multichannel transistor.

Description

Die Erfindung betrifft einen Transistor mit einer Emitter schicht, einer Kollektorschicht und einer Basiseinrichtung.The invention relates to a transistor with an emitter layer, a collector layer and a base device.

Der herkömmliche bipolare Transistor besteht im wesentlichen aus drei Schichten, der Emitterschicht, der Basisschicht, und der Kollektorschicht. Das Grundmaterial ist üblicherweise Si licium, welches quasi durch "Einschmelzen" in die gewünschte Form gebracht wird. Durch äußere Einwirkung während der Her stellung des Transistors lassen sich in den Schichten unter schiedliche elektrische Eigenschaften erreichen, nämlich durch einen Mangel oder einen Überschuß an Elektronen. Der Nachteil dieses herkömmlichen bipolaren Transistors besteht darin, daß er nur jeweils mit einem einzigen Steuerstrom be aufschlagt werden kann. Dies bedeutet für komplexere Schal tungen, daß eine entsprechend große Anzahl an Transistoren erforderlich ist.The conventional bipolar transistor essentially exists of three layers, the emitter layer, the base layer, and the collector layer. The base material is usually Si licium, which is quasi by "melting" into the desired one Is brought into shape. By external influences during the manufacturing process position of the transistor can be in the layers below achieve different electrical properties, namely due to a lack or excess of electrons. Of the This conventional bipolar transistor has the disadvantage in that he only be with a single control current can be opened. This means for more complex scarf that a correspondingly large number of transistors is required.

Für die Sperrschicht von beispielsweise herkömmlichen bipola ren Transistoren und von Dioden wird üblicherweise eine Struktur verwendet, die Silizium bzw. dotiertes Silizium in einer Kristallanordnung enthält, wie sie in der Natur vor kommt, d. h. in Gestalt einer Pechblendenkonfiguration. Nach teilig ist dabei, daß eine derartige Pechblendenkonfiguration grundsätzlich nur mit einem einzigen Steuerstrom beschickt werden kann, der entsprechend nur eine einzige Dioden- bzw. Transistorfunktion auslösen kann. Aufgrund einer unmittelba ren galvanischen Verbindung mit der Umgebung ist eine derar tige Sperrschicht auf das Anlegen einer Bias-Spannung ange wiesen, um die materialbedingte Schwellenspannung von typi scherweise 0,7 V zu überwinden. Dies ist mit Verlustleistung verbunden, die entsprechend abgeleitet werden muß. Ein weite rer Nachteil besteht darin, daß aufgrund der unmittelbaren galvanischen Verbindung der Sperrschicht mit den angrenzenden Halbleiterschichten des Halbleiterbauelements nur Ströme identischer Ladungsträgersubstanz transportierbar sind.For the barrier layer of conventional bipola, for example Ren transistors and diodes is usually one Structure used, the silicon or doped silicon in contains a crystal arrangement as found in nature comes, d. H. in the form of a pitch aperture configuration. After Part of it is that such a pitch aperture configuration basically only charged with a single control current which can only be a single diode or Can trigger transistor function. Because of an immediate Their galvanic connection to the environment is one of them layer on the application of a bias voltage pointed to the material-related threshold voltage of typi typically overcome 0.7V. This is with power loss connected, which must be derived accordingly. A wide one rer disadvantage is that due to the immediate galvanic connection of the barrier layer with the adjacent ones Semiconductor layers of the semiconductor device only currents identical charge carrier substance can be transported.

Ein Sperrschichtmaterial für Halbleiterbauelemente, insbesondere ein Material, das als Basismaterial für den in Rede stehenden Transistor geeignet ist, welches Sperrschichtmaterial bei vollständiger galvanischer Trennung ohne die Notwendigkeit einer Bias-Spannung eine Mehrzahl differenzierter Steuerströme für eine entsprechend differenziertes Verhalten des Halbleiterbauelements, hier des Transistors, verarbeiten kann, ist in der deutschen Patentanmeldung 197 43 755.9 erläutert, deren Inhalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung erklärt wird.A barrier material for semiconductor devices, in particular a material that is used as a base material for the in The transistor in question is suitable, which Barrier material with complete galvanic isolation a plurality without the need for bias voltage differentiated control currents for a corresponding differentiated behavior of the semiconductor device, here the Transistors that can process is in German Patent application 197 43 755.9 explains the content of this is declared the subject of the present application.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Steuereingangsstruktur zur Ansteuerung der aus einem p-do tierten Silizium-Makromolekül bestehenden Basis des Transistors zu schaffen, die einfach und kostengünstig realisierbar ist und zuverlässig arbeitet.The object of the present invention is a Control input structure for controlling the from a p-do based silicon macromolecule To create transistors that are simple and inexpensive is feasible and works reliably.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are in the Subclaims specified.

Die komplexe kristalline Makromolekülkonstruktion für die Transistorbasis nutzt die Erkenntnis aus, daß Elektronen nur zwischen zueinander parallel verlaufenden Oberflächen ausgetauscht werden können. Durch parallele Oberflächenpaare werden in der Sperrschicht gewissermaßen Ladungsträger- Übertragungskanäle geschaffen; d. h. im wesentlichen senkrecht zu diesen Oberflächenpaaren lassen sich kanalweise Ladungsträger gegenseitig unbeeinflußt übertragen. Im Falle eines Transistors mit einer dementsprechend aufgebauten Basis führt diese kanalweise Steuerung dazu, daß die Quantität und Qualität des Verstärkungseffekts durch die Quantität und Qualität des jeweiligen Eingangssignals bestimmt ist, wobei am Ausgang des Transistors ein Gemisch aus qualifizierten Spannungsquanten zur Verfügung steht, das ein zuordenbares Abbild der Steuerspannung darstellt.The complex crystalline macromolecule construction for the The transistor base takes advantage of the knowledge that electrons only between surfaces running parallel to each other can be exchanged. Through parallel surface pairs are charge carriers in the barrier layer Transmission channels created; d. H. essentially vertical can be channel-wise to these surface pairs Load carriers are mutually unaffected. In the event of of a transistor with a base constructed accordingly this channel-wise control leads to the quantity and Quality of the amplification effect through the quantity and Quality of the respective input signal is determined, whereby at the output of the transistor a mixture of qualified Voltage quanta is available, which is an assignable Representation of the control voltage.

Während der herkömmliche bipolare Transistor auf dem Prinzip basiert, einen definierten Verstärkungseffekt auf Grundlage einer einzigen Steuerspannung zu erzeugen, wobei am Ausgang des Transistors jeweils das Abbild dieser einzigen Steuer spannung zur Verfügung steht, läßt es die auf Grundlage der makromolekularen Sperrschicht aufgebaute Basis eines Transi stors zu, eine Vielzahl von Steuersignalen, die herkömmli cherweise durch eine Vielzahl von Transistoren verarbeitet werden müssen, in einem einzigen Transistor zu verarbeiten, wobei am Ausgang ein qualifiziertes Gemisch von Abbildern der Steuersignale anliegt, das problemlos interpretiert bzw. ent schlüsselt werden kann, wie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung 197 34 267.1 beschrieben.While the conventional bipolar transistor on the principle based on a defined reinforcing effect generate a single control voltage, being at the output the image of this single control of the transistor voltage is available, it leaves the on the basis of Macromolecular barrier layer based on a transi stors to, a variety of control signals, the conventional usually processed by a variety of transistors have to be processed in a single transistor, with a qualified mixture of images of the Control signals present, which interprets or ent easily can be coded, such as in German Patent application 197 34 267.1 described.

Im einzelnen lassen sich mit einem Transistor, der auf Grund lage einer erfindungsgemäßen makromolekularen Basis aufgebaut ist, die folgenden Vorteile erzielen: Während der herkömmli che bipolare Transistor angewiesen ist, die materialseitig vorgegebene Schwellenspannung mit Hilfe einer Bias-Spannung zu überwinden, kommt der Transistor auf Grundlage der makro molekularen Basis ohne einen durch die Bias-Spannung hervor gerufenen Bias-Strom aus, weil das zwischen Kollektor- und Emitterschicht bestehende elektrische Feld aufgrund der ex trem geringen atomaren Dichte des Basismaterials hinreicht, die vom Material vorgegebene Schwellenspannung zu überwinden, ohne einen Basisstrom zu erzeugen. Das heißt, ein derart auf gebauter Transistor benötigt im Ruhezustand keinerlei Strom versorgung, was wiederum den Vorteil erbringt, daß aus schließlich die angelegten Eingangsspannungen elektrische Re aktionen im Transistor auslösen. Da bei dem derart struktu rierten Transistor kein Bias-Strom fließt, wird auch keine durch entsprechende Maßnahmen abzuführende Abwärme erzeugt. Außerdem zeichnet sich ein derartig strukturierter Transistor durch einen extrem hohen elektrischen Rauschabstand aus.In detail, a transistor that is based on location of a macromolecular base according to the invention is to achieve the following advantages: During conventional che bipolar transistor is instructed on the material side predetermined threshold voltage using a bias voltage To overcome, the transistor comes based on the macro molecular basis without one due to the bias voltage called bias current because that between the collector and Emitter layer existing electrical field due to the ex extremely low atomic density of the base material is sufficient, to overcome the threshold voltage specified by the material, without generating a base current. That is, one on built transistor does not require any current in the idle state supply, which in turn provides the advantage that finally the applied input voltages electrical Re Trigger actions in the transistor. Because with the structure rated transistor no bias current flows, there will be no generated by appropriate measures waste heat. In addition, a transistor structured in this way is distinguished due to an extremely high electrical signal-to-noise ratio.

Ein Vorteil eines mit der erfindungsgemäßen makromolekularen Basis aufgebauten Transistors besteht darin, daß er sowohl mit sehr geringen wie mit sehr hohen Spannungen betrieben werden kann. Im einzelnen läßt sich dieser Transistor deshalb bereits mit geringen Spannungen betreiben, weil die geringe atomare Substanz des Basismakromoleküls eine hohe elektrische Sensibilität des Gesamtsystems zur Folge hat. Hohe Spannungen können durch diesen Transistor deshalb problemlos verarbeitet werden, weil die geometrische Konfiguration des Basismoleküls die Elektronenströme weiträumig verteilt zwischen den Schichten überträgt.An advantage of a macromolecular with the invention Base transistor built is that it both operated with very low and very high voltages can be. This transistor can therefore be used in detail operate with low voltages because the low atomic substance of the base macromolecule a high electrical Sensitivity of the overall system. High tensions can therefore be processed by this transistor without any problems be because of the geometric configuration of the base molecule the electron currents are widely distributed between the Transfers layers.

Im Gegensatz zu einem herkömmlich strukturierten Halbleiter, beispielsweise einem Transistor oder einer Diode, zeichnet sich ein mit der makromolekularen Sperrschicht aufgebautes Halbleiterbauelement durch eine vollständige galvanische Trennung der Sperrschicht zu der bzw. den angrenzenden Schichten des Halbleiterbauelements aus, was im Fall eines Transistors, dessen Basis mit der erfindungsgemäßen makromo lekularen Sperrschicht realisiert ist, den Vorteil erbringt, daß der Transistor ein galvanisches Trennelement in einem Schaltkreis bildet. Dasselbe gilt sinngemäß für eine Diode.Unlike a conventionally structured semiconductor, for example, a transistor or a diode one built up with the macromolecular barrier layer Semiconductor device through a complete galvanic Separation of the barrier layer to the adjacent one or more Layers of the semiconductor device, which in the case of a Transistor, whose base with the makromo invention molecular barrier is realized, provides the advantage that the transistor is a galvanic isolator in one Circuit forms. The same applies analogously to a diode.

Die vorstehend angesprochene galvanische Trennung zwischen der makromolekularen Sperrschicht und der bzw. den angrenzen den Schichten eines Halbleiterbauelements läßt sich auch wie folgt beschreiben: Aufgrund der galvanischen Trennung im Halbleiterbauelement stehen am Ausgang des Halbleiterbauele ments bezogen auf den Eingang des Halbleiterbauelements quan titative identische jedoch neue Ladungsträger zur Verfügung. The above-mentioned electrical isolation between the macromolecular barrier layer and the one or more The layers of a semiconductor device can also be used like describe as follows: Due to the galvanic isolation in the Semiconductor components are at the output of the semiconductor component quan related to the input of the semiconductor device titative identical but new load carriers available.

Zur Ansteuerung der vorstehend im einzelnen erläuterten Makromolekül-Basis ist erfindungsgemäß eine Steuereingangsstruktur vorgesehen, mit mit zumindest einem externen Modulationskondensator, der leitend mit einem Dipol innerhalb der Emitter/Basisgrenze des Transistors verbunden ist, aus einem am Kondensator anliegenden Steuereingangssignal ein Trägersignal gewinnt und derart bemessen ist, daß die Halbwellenlänge des Trägersignals dem Abstand vom Dipol zu der Mitte einer Fläche des inneren Silizium-Mehrflächners entspricht, um so dem Steuereingangssignal die durch diese Fläche definierte Ladungsträgerflußrichtung zur gegenüberliegenden parallelen Fläche und damit zur Kollektorschicht zu öffnen.To control those explained in detail above According to the invention, the macromolecule base is one Control input structure provided with at least one external modulation capacitor that is conducting with a dipole connected within the emitter / base boundary of the transistor is from a contact on the capacitor Control input signal wins a carrier signal and such is dimensioned so that the half-wavelength of the carrier signal Distance from the dipole to the center of a surface of the interior Silicon multifunction corresponds to that Control input signal defined by this area Charge carrier flow direction to the opposite parallel Surface and thus open to the collector layer.

Wie in Fig. 1 gezeigt, besteht der Transistor in herkömm licher Weise aus einer Emitterschicht 1 und einer Kollektor schicht 2. Im Gegensatz zum herkömmlichen bipolaren Transi stor, bei dem die Basis ebenfalls als unstrukturierte Schicht gebildet ist, die zwischen Emitterschicht und Kollektor schicht liegt, ist beim erfindungsgemäßen Transistor die Basis als komplexe kristalline Makromolekülkonstruktion strukturiert.As shown in Fig. 1, the transistor consists in a conventional manner from an emitter layer 1 and a collector layer 2 . In contrast to the conventional bipolar transistor, in which the base is also formed as an unstructured layer, which lies between the emitter layer and the collector layer, in the transistor according to the invention the base is structured as a complex crystalline macromolecule construction.

Von dieser komplexen Makromolekülkonstruktion ist in der Fi gur lediglich schematisch eine einzige Elementarzelle am Bei spiel eines Würfels bzw. Hexaeders gezeigt, der in der flä chigen Darstellung der Figur in ein Quadrat projiziert ist, das mit der Bezugsziffer 3 versehen ist. Dieser Würfel bzw. dieses Quadrat 3 ist derart angeordnet, daß der Würfel jeweils mit einer pyramidalen Hälfte in die Emitterschicht 1 bzw. die Kollektorschicht 2 hineinragt. Im zweidimensionalen Abbild kommen damit jeweils zwei parallele Kanten des Qua drats 3 (Oberflächen im Würfel) in der Emitterschicht 1 bzw. der Kollektorschicht 2 zu liegen. Damit liegt eine Kante 3a in der Emitterschicht 1 und eine dazu parallele Kante 3b in der Kollektorschicht 2, während eine weitere Kante 3c in der Emitterschicht 1 und eine dazu parallele Kante 3d in der Kol lektorschicht 2 zu liegen kommt.Of this complex macromolecule construction, only a single unit cell is shown schematically in the figure using the example of a cube or hexahedron, which is projected into a square in the planar representation of the figure, which is provided with the reference number 3 . This cube or square 3 is arranged such that the cube projects with a pyramidal half into the emitter layer 1 or the collector layer 2 . In the two-dimensional image, two parallel edges of the square 3 (surfaces in the cube) therefore lie in the emitter layer 1 and the collector layer 2 , respectively. So there is an edge 3 a in the emitter layer 1 and a parallel edge 3 b in the collector layer 2 , while another edge 3 c in the emitter layer 1 and a parallel edge 3 d in the collector layer 2 comes to lie.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Transistors ist wie folgt: Eine an einem nachfolgend beschriebenen Steuereingang angelegte, auf die Würfelfläche bzw. die Quadratkante 3c wir kende Steuerspannung führt zu einem Ladungsträgertransport z. B. von der Kante (Oberfläche des Würfels) 3c zu der Kante (Oberfläche des Würfels) 3d, wie durch den Pfeil 6 schema tisch dargestellt ist. Zwischen diesen beiden Schichten, die durch die Kanten (Oberfläche des Würfels) 3c, 3d des Würfels 3 schematisch verdeutlicht sind, findet der normale transi storische Effekt statt. In ähnlicher Weise führt eine auf die Würfelfläche bzw. die Quadratkante 3a wirkende Steuerspannung zu einem Ladungsträgertransport von der Kante (Oberfläche des Würfels) 3a zu der Kante (Oberfläche des Würfels) 3b, was zu dem üblichen transistorischen Effekt in dieser Übertragungs richtung führt, wobei in an sich bekannter Weise zwischen Emitterschicht und Kollektorschicht eine Versorgungsgleich spannung angelegt ist.The operation of the transistor according to the invention is as follows: A control voltage applied to a control input described below and acting on the cube surface or the square edge 3 c leads to a charge carrier transport z. B. from the edge (surface of the cube) 3 c to the edge (surface of the cube) 3 d, as shown schematically by the arrow 6 . The normal transistor effect takes place between these two layers, which are schematically illustrated by the edges (surface of the cube) 3 c, 3 d of the cube 3 . Similarly, on the face of the cube or the square edge 3 a-acting control voltage to a charge carrier transport from the edge (surface of the cube) leads 3 a to the edge (surface of the cube) 3 b, what direction to the usual transitory effect in this transmission leads, a DC supply voltage being applied in a manner known per se between the emitter layer and the collector layer.

Aufgrund der naturgemäßen elektrischen Verhaltensweise von Kristallen findet keine Wechselwirkung zwischen den durch die Steuerspannungen in der makromolekularen Basis 3 ausgelösten Strömen statt, so daß von einem gegenseitig unbeeinflußten Ladungsträgertransport gesprochen werden kann.Because of the natural electrical behavior of crystals, there is no interaction between the currents triggered by the control voltages in the macromolecular base 3 , so that one can speak of a mutually unaffected charge carrier transport.

Der Transistor ist nicht auf eine Makromolekülstruktur mit einem Würfel als Elementarzelle beschränkt. Vielmehr kommt als Elementarzelle grundsätzlich jeder Mehrflächner in Be tracht, der zumindest vier Oberflächen hat, wie etwa ein Do dekaeder, von welchen Oberflächen jeweils zwei zum Ladungs trägertransport einander unter Abstand gegenüberliegen. The transistor is not based on a macromolecular structure one cube as a unit cell. Rather comes as a unit cell basically every multi-surface in Be costume that has at least four surfaces, such as a do decahedron, from which surfaces two each to the charge carrier transport are opposite each other at a distance.

Nachfolgend wird der kristalline Aufbau der makromolekularen bzw. Mehrkanal-Basis des Transistors anhand einer Hexaeder struktur in bezug auf Fig. 2 und 3 näher erläutert.The crystalline structure of the macromolecular or multichannel base of the transistor is explained in more detail using a hexahedron structure with reference to FIGS. 2 and 3.

Fig. 2 zeigt dreidimensional die Basis des Transistors als Makromolekül hexaederförmiger Struktur. Siliziumatome sind durch schwarz gefüllte Kreise bzw. Kugeln und Dotierstoff atome durch unausgefüllte Kreise bzw. Kugeln gezeigt. Fig. 2 shows three-dimensionally the base of the transistor as a macromolecule hexahedral structure. Silicon atoms are shown by black filled circles or balls and dopant atoms by open circles or balls.

Wie in Fig. 2 gezeigt, befinden sich die Siliziumatome des p-do tierten Silizium-Makromoleküls in den Eckenpositionen eines inneren Würfels. Dieser innere Würfel stellt einen Bindungs würfel für die Siliziumatome dar. Der innere Siliziumwürfel ist von einem flächenparallelen äußeren Dotierstoff-Würfel umgeben, an dessen Ecken die Dotierstoffatome sitzen, ohne jedoch gegenseitig eine Bindung einzugehen; d. h. die Dotier stoffatome sind in diesen Positionen ausschließlich an die zugehörigen Siliziumatome gebunden.As shown in Fig. 2, the silicon atoms of the p-doped silicon macromolecule are in the corner positions of an inner cube. This inner cube represents a binding cube for the silicon atoms. The inner silicon cube is surrounded by a surface-parallel outer dopant cube, at the corners of which the dopant atoms sit, but without forming a bond with one another; ie the dopant atoms in these positions are exclusively bound to the associated silicon atoms.

Aufgrund der noch nicht abgesättigten Bindungstendenzen der acht Siliziumatome des Silizium-Innenwürfels führt ein auf die acht Siliziumatome eines benachbarten Makromoleküls ge richtetes Bindungsbestreben zu einer optimalen nahen Anord nung der Siliziumatome benachbarter Makromoleküle mit der Folge, daß diese so ausgerichtet sind, daß ihre Dotierstoff atome in den Flächenmitten des inneren Würfels des erstge nannten Makromoleküls zu liegen kommen, wie in Fig. 3 für ein einziges benachbartes Makromolekül gezeigt. Mit anderen Wor ten stellen diese in den Flächenmitten zu liegen kommenden Dotierstoffatome (in Fig. 3 mit "X" bezeichnet) im kristalli nen Rahmen einen elektrisch wirksamen Abstandhalter dar, der zu einem gegenseitigen Abstand der Siliziumatome benachbarter Makromoleküle führt, der so groß ist, daß ein direkter Bin dungselektronenaustausch zwischen diesen Siliziumatomen un möglich ist. Deren Elektronentransport findet deshalb aus schließlich über Feldtransport statt. Due to the unsaturated binding tendencies of the eight silicon atoms of the silicon inner cube, a binding effort directed towards the eight silicon atoms of a neighboring macromolecule leads to an optimal close arrangement of the silicon atoms of neighboring macromolecules with the result that these are oriented so that their dopant atoms are in the surface centers of the inner cube of the first-mentioned macromolecule come to lie, as shown in FIG. 3 for a single neighboring macromolecule. In other words, these dopant atoms coming to lie in the center of the area (designated "X" in FIG. 3) in the crystalline frame represent an electrically effective spacer which leads to a mutual spacing of the silicon atoms of neighboring macromolecules which is so large that that a direct bond electron exchange between these silicon atoms is impossible. Their electron transport therefore takes place exclusively via field transport.

Nachfolgend wird anhand von Fig. 4 und 5 die Ansteuerung des p-dotierten Basismakromoleküls erläutert.The control of the p-doped base macromolecule is explained below with reference to FIGS . 4 and 5.

Gezeigt ist in Fig. 4 die zweidimensionale Projektion des Makromoleküls von Fig. 2 ähnlich Fig. 1, eingebettet in die Emitterschicht des Transistors, wie in Fig. 1 gezeigt. Sche matisch ist in Fig. 4 ein Steuereingang 8 gezeigt, der außer halb des Transistors einen Modulationskondensator 9 und innerhalb der Emitterschicht einen Dipol 10 aufweist, der galvanisch mit dem einen Anschluß des Modulationskondensators 9, beispielsweise mittels eines Drahts 11 verbunden ist. An den anderen Anschluß des Modulationskondensators 9 wird ein Steuersignal angelegt, wie durch einen Pfeil 12 symbolisiert. Diese Steuereingangsstruktur wird, wenn mehr als ein Kanal des Transistors angesteuert werden soll, durch eine entspre chende Anzahl an Modulationskondensatoren ergänzt, die z. B. parallel über den Draht 11 an den Dipol 10 angeschlossen sind.As shown in Fig. 4, the two-dimensional projection of the macromolecule of FIG. 2 is similar to Fig. 1, is embedded in the emitter layer of the transistor, as shown in Fig. 1. A control input 8 is matically Sche in Fig. 4, having outside of the transistor a modulation capacitor 9 and within the emitter layer has a dipole 10, which is galvanically connected to the one terminal of the modulation capacitor 9 is connected, for example by means of a wire 11. A control signal is applied to the other connection of the modulation capacitor 9 , as symbolized by an arrow 12 . This control input structure is, if more than one channel of the transistor is to be controlled, supplemented by a corresponding number of modulation capacitors, the z. B. are connected in parallel via the wire 11 to the dipole 10 .

Der Steuereingang 8 dient dazu, ein Steuereingangssignal in das Basismakromolekül gezielt einzuspeisen und, wie in Fig. 1 rein schematisch gezeigt und erläutert, zwischen parallelen Flächenmitten des inneren Siliziumwürfels Ladungsträger zu übertragen.The control input 8 serves to selectively feed a control input signal into the base macromolecule and, as shown and explained purely schematically in FIG. 1, to transfer charge carriers between parallel surface centers of the inner silicon cube.

Erfindungsgemäß basiert die Steuersignal-Übertragung auf einer mittels des Modulationskondensators 9 aus dem Steuer eingangssignal 12 abgeleiteten und diesem aufmodulierten Trä gersignal, dessen Frequenz aufgrund des Modulationskondensa tors 9 so bemessen ist, daß der Nulldurchgang einer Träger halbwelle exakt im Abstand zwischen Dipol 10 und einer einzi gen Flächenmitte des inneren Siliziumwürfels entspricht. In Fig. 4 sind entsprechende Verhältnisse zwischen dem Dipol 10 und der Flächenmitte 13 (Kante 3c in Fig. 1) des p-dotierten Basismakromoleküls bzw. der Flächenmitte 14 (Kante 3a in Fig. 1) dieses Moleküls für ein weiteres Steuereingangssignal schematisch darstellt, das über einen, nicht dargestellten, weiteren entsprechend dimensionierten Modulationskondensator in die Steuereingangsstruktur eingespeist wird. Die Ausbrei tungsrichtung der entsprechenden Signalwellenzüge 15 bzw. 16 ist durch eine strichlierte Linie 17 schematisch dargestellt. Zweck des Trägersignals bzw. der Trägerwelle ist, der ent sprechenden Flächenmitte 13, 14 das jeweilige Steuerein gangs(nutz)signal zuzuführen und diesem Signal die durch diese Fläche und die gegenüberliegende parallele Fläche des Makromoleküls definierte Durchlaßrichtung zuzuordnen bzw. im Sinne eines Tors bzw. Gates zu öffnen. Mit anderen Worten hat das jeweilige Trägersignal für das zugeordnete Steuerein gangsnutzsignal Torfunktion.According to the control signal transmission is based on a by means of the modulation capacitor 9 derived from the control input signal 12 and this modulated carrier signal whose frequency due to the modulation capacitor 9 is dimensioned such that the zero crossing of a carrier half-wave exactly in the distance between dipole 10 and one corresponds to the area center of the inner silicon cube. In Fig. 4 corresponding relationships between the dipole 10 and the area center 13 (edge 3 c in Fig. 1) of the p-doped base macromolecule or the area center 14 (edge 3 a in Fig. 1) of this molecule for a further control input signal are schematic represents, which is fed into the control input structure via a further appropriately dimensioned modulation capacitor, not shown. The direction of propagation of the corresponding signal wave trains 15 and 16 is shown schematically by a dashed line 17 . The purpose of the carrier signal or the carrier wave is to supply the respective control input (useful) signal to the corresponding surface center 13 , 14 and to assign this signal to the transmission direction defined by this surface and the opposite parallel surface of the macromolecule or in the sense of a gate or Open gates. In other words, the respective carrier signal for the assigned control input useful signal has a gate function.

Typischerweise ist die Frequenz des Trägersignals bzw. der Trägerwelle um mehrere Zehnerpotenzen größer als die Frequenz des zugeordneten Steuereingangsnutzsignals. Für den Fall eines NF-Signals bedeutet dies beispielsweise, daß die Fre quenz des Trägersignals im Gigahertzbereich liegt, weshalb dieses Hilfssignal nicht relevant ist für die typische Wei terverarbeitung eines NF-Signals. Grundsätzlich kann das Trä gersignal jedoch später, d. h. nach Verlassen des Transistors vom Nutzsignal abgetrennt werden, beispielsweise durch einen inversen Vorgang wie bei der Aufmodulation des Trägersignals auf das Steuereingangssignal am Eingang des Transistors.Typically the frequency of the carrier signal or Carrier wave several powers of ten greater than the frequency of the assigned control input useful signal. In the case An NF signal means, for example, that the Fre frequency of the carrier signal is in the gigahertz range, which is why this auxiliary signal is not relevant for the typical Wei processing of an LF signal. Basically, the Trä signal later, however. H. after leaving the transistor be separated from the useful signal, for example by a inverse process as in the modulation of the carrier signal to the control input signal at the input of the transistor.

Claims

1. transistor with an emitter layer ( 1 ), a collector layer ( 2 ) and a base device ( 3 ) which has a p-doped silicon macromolecule with a multi-surface structure, in which each silicon atom is molecularly assigned a dopant atom, the dopant atom respective silicon dopant molecules is arranged at the corners of an outer polyhedron, and the silicon atom of these molecules is arranged at the corners of an inner polyhedron which is parallel to the outer polyhedron, with a control input structure ( 8-11 ) with at least one external modulation capacitor ( 9 ), which is conductively connected to a dipole ( 10 ) within the emitter / base limit of the transistor, from a control input signal ( 12 ) connected to the capacitor ( 9 ) wins a carrier signal and is dimensioned such that the half-wavelength of the carrier signal is the distance from Dipole ( 10 ) to the center ( 13 , 14 ) of a surface of the inner silicon multiple Smilner corresponds to the control input signal which defines the charge carrier flow direction defined by this surface ( 6 , 7 ) to the opposite parallel surface and thus to the collector layer.

2. Transistor according to claim 1, characterized in that a plurality of modulation capacitors ( 9 ) for feeding a corresponding plurality of control input signals (up to six signals in the case of a macromolecule with a dodecahedron structure) are connected to the dipole ( 10 ) in the macromolecule.

3. Transistor according to claim 1 or 2, characterized net that it has a hexahedral shape.

4. P-doped silicon macromolecule according to claim 1, 2 or 3, characterized in that it is a dodecahedron shaped structure.