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Kristallverstärkerelement (Transistor) und Verfahren zu seiner Herstellung
Es ist bekannt; daß ein Halbleiter (Kristall) in der Nähe einer stromdurchflossenen
Spitze, welche auf diesem Halbleiter aufruht, seine Leitfähigkeit ändert, was darauf
zurückgeführt wird, daß die Elektronen der äußeren N-Schale des Atoms mit jenen
der darunterliegenden 0-Schale unter dem Einfluß des elektrischen Feldes ihre Lage
vertauschen, wodurch der Leitfähigkeitswert des Kristalls örtlich beeinflußt wird.
Von dieser Eigenschaft wird bereits im Kristallverstärker (Transistor) zur Stromsteuerung
und Verstärkung elektrischer Ströme Gebrauch gemacht, wie dies im folgenden an Hand
der Fig. i näher erläutert wird.
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.1uf einen Halbleiter, z. B. ein Germaniumkristall i, werden zwei
feine Wolframspitzen 2 utld 3 aufgesetzt, und zwar so, daß ihr Abstand etwa
0,03 mm beträgt. Der Wolframspitze 2 wird durch eine Transformatorwicklung
4 eine positive Spannung von etwa i Volt aufgedrückt, während die Spitze 3 über
den Außenwiderstand 5 mit einer Batterie 6 von etwa 45 Volt so verbunden ist, daß
die Spitze 3 ein negatives Potential aufweist.
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Wird nun dem Stromkreis 2, 4 über den Transformator 7, 4 eine zusätzliche
Wechselspannung aufgedrückt, so bewirkt diese im Stromkreis 3, 5, 6 entsprechende
Stromänderungen, die sich am Widerstand 5 als Spannungsschwankungen abnehmen lassen.
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Bei den bekannten Transistoren beträgt die Spannungsverstärkung, das
ist das Verhältnis der Eingangsspannung zur Ausgangsspannung, etwa i : io bis
1 : 25.
Für die Funktion derartiger Kristallverstärker
ist es von großer Wichtigkeit, daß die Entfernung der Spitzen 2 und 3, die, wie
angegeben, sehr gering ist, genau eingehalten werden muß,-Nveil sonst der Steuereffekt
ausbleibt.-Die Einstellung einer so geringen Spitzenentfernun& erfordert aber
einen beträchtlichen, verteuernden fabrikatorischen Aufwand. Ein weiterer Nachteil
des Transistors besteht darin, daß die Spitze 3 nur wenig belastbar ist; die Ausgangsleistung
eines solchen Elementes beträgt demgemäß nur etwa 25 bis 50 MW-Die vorliegende
Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur lagerichtigen Einstellung der Auflagekontakte
eines Kristallverstäekerelementes, von denen der eine eine Spitze aus leitendem
Material und der zweite eine diese Spitze umgebende Elektrode flächiger Beschaffenheit
ist. Erfindungsgemäß wird der zweite flächige Beschaffenheit aufweisende Auflagekontakt
zuerst in Form einer durchgehenden Metallauflage auf den Kristall aufgetragen, die
einzustellende Spitze sodann auf diese Metallauftragung aufgebracht und letztere
auf an sich bekanntem elektrischem Wege mittels eines durch die Spitze zugeführten
dosierten Stromstoßes örtlich beseitigt.
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Zwecks Erläuterung weiterer Merkmale der Erfindung wird auf die Zeichnung
verwiesen, in der die Fig.2 und 3 schematische erfindungsgemäße Verstärkerelemente
darstellen;dieseFiguren dienen auch der Erklärung des obengenannten beviorzugten
Herstellungsverfahrens.
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Auf die Oberseite des Kristalls i (Fig. 2) wird eine dünne Metallschicht
8 aufgebracht, was durch Aufdampfen, kathodische Zerstäubung, chemisches Niederschlagen,
Aufspritzen o. dgl. geschehen kann. Sodann wird die Spitze 2 auf diese Metallschicht
aufgesetzt. Nun wird über 2-1 ein. genau dosierter, z. B. von einer Kondensatorentladung
stammender Stromstoß geführt, wodurch die dünne Metallauftragung in der Umgebung
der Spitze zerstäubt und die Spitze mit dem Kristall in Berührung gebracht wird;
der Flächenbereich, welcher dieser Zerstäubung unterliegt, ist dem angelegten Strom
proportional. . Man erhält dadurch eine Kristallfläche, welche in Ansicht in Fig.3
schematisch dargestellt ist. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß der innere Rand
9 der Metallauftragung 8 ungefähr konzentrisch zur Spitze 2 entfernt ist; der Abstand-
dieser Spitze vom umgebenden Rand der Metallauftragung wird, durch entsprechende
Wahl der Stromimpulsstärke, so bemessen, daß der gewünschte Abstand zwischen der
Spitze 2 und der die zweite Spitze nunmehr ersetzendenUetallauftragungentsteht.
Hierbei richtet es sich nach den besonderen Erfordernissen, ob man das Verfahren
mit Bezug auf die steuernde oder die gesteuerte Spitze anwenden will. Wurde die
Spitze 2 mit Bezug auf den Träger des Kristalls i, in dessen Gehäuse, vor Durchführung
der Einstellung fixiert und die Spitze gleichzeitig miteiner nach abwärts:gerichteten
Druckkomponente federnd im Gehäuse gelagert. so ist das Verstärkerelement nach Durchführung
dieser Stromeinstellung fest eingestellt. (-l. h. die an sich schwierige Einstellbarkeit
entfällt auf diese Weise völlig.
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Um dem Verstärkerelemerrt eine ausreichende mechanische Stabilität
zu verleihen, kann die Spitze 2, noch. bevor sie vermöge der durchzuführenden teilweisen
Zerstätrbung der Metallauftragung 8 mit dem Kristall in Berührung kommt, mit Bezug
auf diese Auftragung ()rtlicli fixiert werden, z. B. durch den Wachstropfen io (Fig.
2) durch Harz o. dgl.
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Ein -weiterer Vorteil dieser .Ausführung besteht darin, daß der sich
um die Spitze herum erstreckende Bereich zum Stromtransport ausgenutzt wird, wodurch
größere _lusgangsleistungen gewährleistet sind; verwendet man dagegen, wie bisher,
zwei benachbarte Spitzen, so ist der Stromverlauf zwischen diesen nicht befriedigend.
Ein erfindungsgemäß erhaltenes Verstärkerelement wird auch gegen Verschiebungen
der Spitze innerhalb der Ausnehmungen 9 weniger empfindlich sein, vorausgesetzt,
daß es nicht zu einem Kurzschluß zwischen Spitze 2 und Rand 9 kommt.