DE1225700B - Impulserzeugende Halbleitervorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES ^t^ PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H03k

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche KL: 21 al - 36/02

W 29323 VIII a/21 al
24. Januar 1961
29. September 1966

Dem Stande der Technik ist eine Anzahl von fotoelektrischen Halbleiterbauelementen eigen. Hierzu können z. B. fotoelektrische Halbleiterwiderstände, Fotodioden und Fototransistoren genannt werden. Vielfach sind solche Anordnungen von komplexer Struktur und weisen eine Reihe von pn-Übergängen auf. Eine solche Vorrichtung ist in der USA.-Patentschrift 2 588 254 beschrieben. Diese besteht aus einer Reihe von Zonen mit abwechselnd gegenläufigem Leitungstyp, die in einem einzigen Halbleiterkörper vereinigt sind. Auf diese Art und Weise führt die Anordnung bei Belichtung zu einer vergrößerten fotoelektrischen Spannung, vorzugsweise wenn jeder zweite pn-übergang der die fotoelektrische Spannung erzeugenden Belichtung nicht ausgesetzt wird. Ferner waren pnpn-Kippdioden und deren Verwendung als Schalter z. B. aus der USA.-Patentschrift 2 855 524 vorbekannt. Demgegenüber bezieht sich die Erfindung auf eine impulserzeugende Halbleitervorrichtung, bestehend aus einer ao Serienschaltung einer Zweizonen- und einer Vierzonen-Halbleiterdiode, mit vier abwechselnd aufeinanderfolgenden pn- und np-Ubergängen und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Sättigungsstrom eines äußeren pn- oder np-Überganges derart auf die Vierzonendiode bildenden pn- und np-Übergänge abgestimmt ist, daß er innerhalb des Bereichs des negativen Widerstandes der Strom-Spannungs-Charakteristik fällt und daß zwischen den beiden äußeren Zonen der Anordnung eine Betriebsspannungsquelle sowie in Serie oder parallel zu dieser Spannungsquelle ein Verbraucher vorgesehen ist.

Dabei ist insbesondere vorgesehen, die Anordnung mit einer Gleichpannungsquelle zu betreiben, welche zwischen den beiden äußeren Zonen des pnpnp- oder npnpn-Halbleiterkörpers gelegt wird. Dabei läßt es sich bei einer Anordnung gemäß der Erfindung ohne weiteres erreichen, daß die Anordnung bei Erregung mit Gleichstrom Impulse einer ersten Frequenz und bei zusätzlicher Bestrahlung Impulse einer zweiten Frequenz erzeugt.

Wesentlich ist für eine Anordnung gemäß der Erfindung, daß der pnpnp-Teil bzw. der npnpn-Teil auf den pn- bzw. np-Teil so aufeinander abgestimmt ist, daß der Sättigungsstrom des np-Teiles (bzw. des pn-Teiles) innerhalb des Bereiches negativen Widerstandes des pnpn- bzw. npnp-Teiles liegt. Die beiden Halbleiterteile der erfindungsgemäßen Anordnung sind bevorzugt in einem einzigen Halbleiterkörper vereinigt und besitzen eine gemeinsame monokristalline Struktur, so daß in dieser bevorzugten Ausführungsform die erfindungsgemäße Halbleiter-Impulserzeugende Halbleitervorrichtung

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,

East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Barckhaus, Patentanwalt,

München 2, Witteisbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Gene Strull, Pikesville, Md. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 25. Januar 1960 (4398)

anordnung aus einem fünf Zonen mit abwechselnd unterschiedlichem Leitungstyp aufweisenden Halbleitereinkristall besteht. Als Alternative kann man bei Verwendung von in getrennten Körpern realisierten Halbleiterteilen eine Anordnung gemäß der Erfindung auch unterschiedliche Halbleitermaterialien, z.B. Germanium oder Silizium, verwenden. Beispielsweise kann das Vierzonenelement aus Silizium, Germanium oder Siliziumkarbid, das pn-Element aus AⁿⁱB^v- oder AⁿB^VI-Verbindungen, z.B. Indiumarsenid oder Wismut-Selentellurid oder Kadmiumsulfid, bestehen, natürlich sind auch andere Kombinationen möglich.

Um eine höhere Strahlungsempfindlichkeit der Anordnung zu erzielen, empfiehlt es sich, einen möglichst großen Teil der Übergänge zwischen Zonen unterschiedlichen Leitungstyps sowohl des pn-Elements als auch des pnpn-Elements der Strahlung durch Bloßlegung zu exponieren.

Wenn nur die Erzeugung von Impulsen einer Frequenz erwünscht ist, ist es nicht notwendig, daß die Anordnung bloßgelegte Flächenteile besitzt. Die Anordnung kann in einem hermetisch abgeschlossenen Behälter eingebettet oder eingeschmolzen werden. Um die Anordnung einzuschmelzen und zu ermöglichen, daß die gewünschte Strahlung die bloßgelegten Flächenteile erreicht, kann Glas oder Quarz verwendet werden.

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Durch Auswahl gewisser Materialien kann die tenden Schicht 14 und Verschmelzen der Folie oder

Anordnung so gemacht werden, daß sie empfindlich des Kügelchens mit der p-leitenden Schicht 14 durch

ist, um Teile eines zweiten Strahlungsbereichs vom Erhitzen im Vakuum oder einer neutralen Atmo-

Infrarot über das sichtbare bis zum Ultraviolett und sphäre, beispielsweise in einer Argon oder Helium-

sogar bis zu den Röntgenstrahlen und noch höheren 5 atmosphäre, bei einer Temperatur von 500 bis

Frequenzen zu selektieren. Die Anwesenheit der 900° C gebildet. Es muß dafür gesorgt werden, daß

Strahlung wird durch einen Wechsel in der Frequenz die Schichten 22 und 24 nicht durch die p-leitende

der erzeugten Impulse angezeigt, wenn die Anord- Schicht 14 bis zum η-leitenden Bereich 12 dringen,

nung durch einen Gleichstrom erregt ist. Die Fre- Beispiele für geeignete Dotierungsmaterialien oder

quenzänderung ist proportional der Lichtintensität io -legierungen, aus welchen die η-leitenden Schichten

und dem Auftreffpunkt, wie hier noch ausgeführt 22 und 24 bestehen können, umfassen Arsen, Anti-

wird. mon und Legierungen davon sowie beispielsweise

• In F i g. 1 ist ein Siliziumplättchen 10 mit n-Leit- Legierungen mit Gold und Antimon oder Arsen,

fähigkeit dargestellt. Das dotierte Plättchen 10 kann Zum Beispiel ist eine Folie aus einer Legierung von

nach irgendeinem den Fachleuten bekannten Ver- 15 99,5 Gewichtsprozent Gold und 0,5 Gewichtsprozent

fahren hergestellt werden. Beispielsweise kann ein Antimon geeignet.

dotierter Siliziumstab aus einer Schmelze gezogen Zwischen der p-leitenden Schicht 14 und der n-lei-

werden, die Silizium und mindestens ein Element der tenden Schicht 22 wird ein pn-übergang 24 und zwi-

Gruppe V des Periodischen Systems, beispielsweise sehen der p-leitenden Schicht 14 und der n-leitenden

Arsen, Antimon oder Phosphor, enthält. Das Platt- 20 Schicht 24 ein pn-übergang 30 durch anschließende

chen 10 wird dann beispielsweise mit Hilfe einer Verschmelzung der η-leitenden Schichten 22 und 24

Diamantsäge von dem Stab abgeschnitten. Die Ober- mit der Oberfläche 20 und der Oberfläche 28 der

fläche des Plättchens kann dann geschliffen oder der p-leitenden Schicht 14 gebildet. Die n-leitende

geätzt werden oder beides, um nach dem Sägen eine Schicht 22 hat eine obere Fläche 32 und die n-lei-

glatte Oberfläche zu erzeugen. 25 tende Schicht 24 eine untere Fläche 34.

Das Plättchen 10 wird dann in einen Diffusions- Die η-leitenden Schichten 22 und 24 können ebenofen gebracht. Die heißeste Zone des Ofens hat eine so durch geeignetes Abdecken eines bestimmten Temperatur im Bereich von 1000 bis 1300⁰C und Teiles der Oberfläche 20 und 28 der p-leitenden eine Dampfatmosphäre eines Akzeptor-Dotierungs- Schicht 14 und Einbringen eines geeigneten Dotiematerials, beispielsweise Indium, Gallium, Alumi- 30 rungsmaterials in die nicht abgedeckten Flächenteile nium oder Bor. Die Zone des Ofens, in der ein mittels Dampfdiffusion gebildet werden.
Schmelztiegel mit der Akzeptorverunreinigung liegt, Um den in F i g. 4 dargestellten Aufbau zu schafkann eine Temperatur von 200 bis 1300° C haben, fen, wird die obere Fläche 32 der η-leitenden Schicht wobei die angegebene Temperatur so zu wählen ist, 22 beispielsweise mit einem organischen Wachs gedaß ein gewünschter Dampfdruck und eine ge- 35 eignet abgedeckt und die obere Fläche 20 der dünwünschte Oberflächenkonzentration des Diffusions- nen Schicht 14 bis zur Schicht 22 weggeätzt. Das Ätzen materials aus dem Schmelztiegel sichergestellt ist. Die wird ausgeführt, bis der p-leitende Bereich 14 in Akzeptorverunreinigung diffundiert von allen Seiten einen oberen Teil 114 und einen unteren Teil 214 in das η-leitende Siliziumplättchen. unterteilt ist. Damit fließt ein elektrischer Strom von

In F i g. 2 ist ein Plättchen 110 dargestellt, welches 40 der η-leitenden Schicht 22 zur p-leitenden Schicht

aus einem η-leitenden Plättchen der F i g. 1 nach der 114 durch den pn-übergang 26 und von dem n-lei-

Diffusion des Dotierungsmaterials bis zu einer be- tenden Bereich 12 zu der p-leitenden Schicht 214

stimmten Tiefe von allen Seiten des Plättchens her durch den pn-übergang 18.

besteht. Das Plättchen 110 besteht aus einem inneren In F i g. 4 ist der Betrag des durch das Ätzen ent-

n-leitenden Bereich 12, der von einer dünnen p-lei- 45 fernten Materials zum Zweck der Klarheit übertrie-

tenden Oberflächenschicht 14 umgeben ist. Zwischen ben worden. Die Anordnungskonfiguration der

der oberen Fläche des Bereichs 12 und der Schicht 14 F i g. 5 ist zwar zur Verwendung geeignet, aber es ist

befindet sich ein pn-übergang 16 und zwischen der nicht notwendig, soviel, wie darstellt, von der

unteren Fläche des Bereichs 12 und der Schicht 14 p-leitenden Schicht 14 zu entfernen. Es braucht nur

ein pn-übergang 18. Das Plättchen hat eine obere 50 eine Rinne um die η-leitende Schicht 22 herum durch

Fläche 20 und eine untere Fläche 28. die p-leitende Schicht 14 weggeätzt zu werden, um

Die p-leitende Schicht 14 muß tief genug sein, um den η-leitenden Bereich 12 bloßzulegen. Der zwiein Hineindiffundieren zusätzlicher Schichten von sehen der unteren Fläche der η-leitenden Schicht 22 Verunreinigungen ohne Durchdringung der p-leiten- und der oberen Fläche des η-leitenden Bereichs 12 den Schicht bis zu dem η-leitenden Bereich 12 zuzu- 55 liegende Teil der p-leitenden Schicht 14 wird durch lassen. Die p-leitende Schicht 14 sollte jedoch nicht den Ätzprozeß nicht angegriffen,
so tief sein, daß der Vorwärts-Spannungsabfall der Das verwendete Ätzungsmittel kann irgendein geendgültigen Halbleiteranordnung wesentlich ansteigt. eignetes, den Fachleuten zum Ätzen von Silizium be-Es wurde gefunden, daß eine Tiefe oder Dicke der kanntes Reaktionsmittel, beispielsweise eine Mischung Schicht 14 von 0,01875 bis 0,0375 mm, vorzugsweise 60 aus Salpetersäure, Fluorwasserstoffsäure und Essigetwa 0,025 mm, für die Anordnung dieser Erfindung säure sein,
genügt. · Elektrische Leitungen oder Kontakte 40 und 42

Wie in F i g. 3 gezeigt, werden dann Schichten 22 sind mit den η-leitenden Schichten 22 und 24 durch

und 24 mit η-Leitfähigkeit durch Aufbringen von Löten, Schweißen od. ä. verbunden. Die Kontakte

Donatormaterial oder -legierung, vorzugsweise in der 65 oder Leitungen 40 und 42 können aus geeignetem

Form einer Folie oder eines Kügelchens mit einer elektrisch leitendem Material, wie Kupfer, Alumi-

Dicke von etwa 0,01875 bis 0,5 mm, auf die obere nium, Silber u. ä. bestehen und geeignete Gestalt

Fläche 20 und die untere Flädhe 28 der dünnen p-lei- oder Form haben.

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Die in F i g. 4 dargestellte Halbleiteranordnung ist Die Anordnung nach F i g. 4 arbeitet wie folgt:

eine aus einem Stück bestehende, fünf Bereiche ent- Die eingeprägte Spannung wird erhöht und der

haltende, strahlungsempfindliche, impulserzeugende Spannungsabfall in gleicher Weise durch die npnp-

Halbleiteranordnung, die, wenn sie mit Hilfe der Anordnung und die pn-Anordnung geteilt. Bei einiger

Klemmen mit einer Gleichstromquelle verbunden ist, 5 Spannung wird an der npnp-Komponente genug

im Dunkeln auf einer ersten Frequenz und unter Spannungsabfall auftreten, um seinen Durchbruch zu

Licht- oder anderer Strahlung auf einer anderen Fre- bewirken. Wenn sie durchbricht, wird ein größerer

quenz schwingt. Spannungsabfall an der pn-Komponente auftreten.

Der durch die Halbleiteranordnung der F i g. 4 er- Der Sättigungsstrom der pn-Komponente muß gezeugte Impuls kann in einer parallel zur Anordnung io nügend hoch gehalten werden, um zu verhindern, geschalteten Schaltungsanordnung mit hoher Impe- daß sie unter diesen Bedingungen durchbricht. Nachdanz abgenommen werden, oder der Impuls kann dem die npnp-Komponente durchgebrochen ist, wird einen mit der Halbleiteranordnung in Serie geschal- der Strom durch die pn-Komponentencharakteristik teten niedrigen Widerstand durchfließen. unterhalb des Dauerstromes gehalten. Dies bewirkt,

In Fig. 5 ist die Halbleiteranordnung gemäß 15 daß die npnp-Komponente gesperrt wird und der

Fig. 4 über eine Leitung 50 mit einer Gleichstrom- Zyklus wiederholt wird; das Resultat ist ein scharfer

quelle 52 und einem niedrigen Widerstand 54 in Impuls.

Serie geschaltet. Der von einem solchen System er- Selbstverständlich werden die in F i g. 8 graphisch zeugte Impuls ist ein dreieckiger Impuls mit einer dargestellten Kennlinien abhängig von dem verwenersten Frequenz, wenn sich die Anordnung im Dun- 20 deten Halbleitermaterial, der Dicke der verschiedekeln befindet, und einer zweiten Frequenz, wenn die nen Bereiche und dem der Strahlung ausgesetzten Anordnung, im besonderen der pn-Ubergang 26, von Flächenteil variieren.
Licht einer gegebenen Intensität beaufschlagt wird. Die Auffassung, daß eine mit zwei Anschlüssen

F i g. 6 zeigt die mit einer Gleichstromquelle 152 versehene pn- und eine zugeordnete, mit zwei Anüber eine Leitung 150 in Serie geschaltete und mit 25 Schlüssen versehene npnp-Halbleiteranordnung (oder einer Impedanz 154 über eine Leitung 156 parallel- eine np- und eine pnpn-Halbleiteranordnung) schwingeschaltete Halbleiteranordnung der F i g. 4. In dieser gen werden, wenn sie mit einer Gleichstromquelle in Schaltungsanordnung erzeugt die Halbleiteranord- Serie geschaltet sind, gibt ein Anlaß zu vielen mögnung eine impulsförmige Schwingung mit einer ersten liehen Fernmeßsystemen.

Frequenz, wenn sich die Anordnung im Dunkeln be- 30 In F i g. 9 ist eine Möglichkeit für ein Horizontalfindet, und einer zweiten Frequenz, wenn die Anord- und Vertikal- (oder Nord-Süd-Ost-West-) Fernmeßnung, im besonderen der pn-übergang 26, von Licht system dargestellt. Das Fernmeßsystem der F i g. 9 einer gegebenen Intensität beaufschlagt wird. besteht aus einer ersten Einheit, die aus einer mit

In F i g. 7 ist in schematischer Form die nähe- zwei Anschlüssen versehenen pn-Anordnung 300 und rungsweise verwendbare Ersatzschaltung einer ein- 35 einer mit zwei Anschlüssen versehenen npnp-Anordzelnen Halbleiteranordnung mit dem Aufbau gemäß nung 310, die über einen Leiter 312 mit einer Gleich-F i g. 4 dargestellt. In F i g. 7 werden eine mit zwei stromquelle 314 und einem Widerstand 316 in Serie Klemmen versehene npnp-Anordnung 100 und eine geschaltet sind, aufgebaut ist, und einer zweiten Einmit zwei Klemmen versehene pn-Anordnung 102 ge- heit, die aus einer mit zwei Anschlüssen versehenen zeigt, die über eine Leitung 250 mit einer Gleichstrom- 40 pn-Anordnung 318 und einer mit zwei Anschlüssen quelle 252 und einem Widerstand 254 in Serie geschal- versehenen npnp-Anordnung 320, die über einen tet sind. Die zwei getrennten Anordnungen 100 und Leiter 322 mit einer Gleichstromquelle 324 und 102 erzeugen, wenn sie wie in F i g. 7 dargestellt ver- einem Widerstand 326 in Serie geschaltet sind, aufbunden sind, einen im wesentlichen gleichen Impuls gebaut ist. die erste aus den Anordnungen 300 wieder, der durch die in F ig. 5 dargestellte Anordung 45 und 310 bestehende Einheit schwingt im Dunkeln erzeugt wird. In F i g. 7 können die mit zwei Klem- auf einer bestimmten Frequenz. Die zweite, aus den men versehene Anordnung 100 und die mit zwei Anordnungen 318 und 320 bestehende Einheit wird Klemmen versehene Anordnung 102 über eine Lei- im Dunkeln ebenfalls auf einer bestimmten Frequenz tung 256 (als gestrichelte Linie dargestellt) mit einer schwingen. Die Frequenz der Schwingung im Dun-Impedanz 258 verbunden werden und erzeugen eine 50 kein der ersten und der zweiten Anordnung kann die Impulsform, wenn sie mit einer Gleichstromquelle, gleiche sein oder auch nicht, abhängig von dem verwie der Quelle 252, vorgespannt werden, im wesent- wendeten Halbleitermaterial usw., wie oben auslichen wie die in F i g. 6 dargestellte Anordnung. geführt wurde.

In F i g. 8 ist der erste Quadrant der Strom-Span- Wenn das System der F i g. 9 in eine Art Geschoß

nungs-Kennlinie der Anordnung nach F i g. 4 dar- 55 oder Raumschiff eingebaut wird, das an dem zwi-

gestellt. Die Kennlinie ist in Form der pn-Kompo- sehen den Anordnungen 300, 310, 318 und 320

nente und der npnp-Komponente der Anordnung ge- liegenden Punkt X von einem monochromatischen

maß F i g. 4 dargestellt. Die Projektion des Bereichs Lichtstrahl oder anderer Strahlung getroffen würde,

negativen Widerstandes der npnp-Komponente auf wenn es auf dem richtigen und vorbestimmten Weg

die Stromachse ist durch den Durchbruchsstrom J_{D ±} 60 ist, kann eine Abweichung von dem genau vorbe-

und den Dauerstrom J₁ begrenzt. In der F i g. 4 ist stimmten Weg durch die von dem Auftreten des

die pn-Komponente serienmäßig mit der npnp-Kom- Lichtstrahles auf eine der Anordnungen 300, 310,

ponente hergestellt. Die pn-Komponente ist so her- 318 oder 320 hervorgerufene Schwingungsänderung

gestellt, daß ihre Durchbruchsspannung U_{D 2} größer bestimmt werden. Ein solches System könnte auf

als die Durchbruchsspannung U_{D ±} der npnp-Kompo- 65 folgende Weise arbeiten: Eine horizontale Abwei-

nente und der Sättigungsstrom /_{s 2} der pn-Kompo- chung von dem richtigen Kurs wurde in einem Auf-

nente zwischen dem Durchbruchsstrom J_{0 1} und dem treffen des Lichtes auf die Anordnung 300 oder die

Dauerstrom J₁ der npnp-Komponente liegt. Anordnung 310 resultieren. Versuche haben gezeigt,

daß die Schwingungsfrequenz ansteigt, wenn das Licht auf die pn-Anordnung 300 auftrifft, und daß die Schwingungsfrequenz abnimmt, wenn das Licht auf die npnp-Anordnung 310 auftrifft. Eine solche am Widerstand 316 abgelesene Änderung der Schwingung kann einen Korrekturvorgang auslösen. Eine Änderung der Schwingung als Folge des Auftreffens des Lichtes auf die Anordnung 318 oder 320, die am Widerstand 326 abgelesen würde, könnte gleichfalls einen Korrekturvorgang auslösen, der das Gefährt in die korrekte vertikale Richtung zurückbringt. Weil die »Dunkel«-Schwingung des Systems abhängig von dem Material und der Dicke der Bereiche, aus denen eine einzelne Anordnung besteht, variiert, könnte das in F i g. 9 dargestellte System aus einer Kombination von aus Silizium, Germanium, Siliziumkarbid, III-V-Verbindungen oder Il-VI-Verbindungen bestehenden Elementen aufgebaut sein. Beispielsweise könnten die Elemente 300 und 310 aus Silizium und die Komponenten 318 und 320 aus Germanium bestehen. Das Ergebnis wäre eine leicht unterscheidbare Differenz in der Schwingung, die durch die Variierung der Lichtquelle in horizontaler oder vertikaler Richtung hervorgerufen wird. In ähnlicher Weise könnte die Anordnung durch infrarote, ultraviolette oder andere Strahlung gesteuert werden.

In Fig. 10 ist eine fünf Bereiche enthaltende, aus einem -Stück bestehende, strahlungsempfindliche, impulserzeugende Anordnung mit einer anderen möglichen Konfiguration dargestellt. Es wird bemerkt, daß die Anordnung nach F i g. 10 eine pyramidenförmige Konfiguration aufweist, die eine Erhitzung zuläßt, die von dem großen unteren Flächenbereich abgeleitet wird, während die Anordnung nach Fig. 4 einen relativ kleinen Endbereich hat. In der Anordnung der F i g. 10 ist die npnp-Anordnung konzentrisch auf der pn-Anordnung angebracht. Es wird bemerkt, daß der leitende Bereich 410 für die npnp-Anordnung und die pn-Anordnung gemeinsam ist. Eine solche Konfiguration wäre zur Zentrierung oder Fokussierung eines optischen Systems sehr brauchbar. Eine Abweichung in der Zentrierung oder Fokussierung kann durch die von dem Auftreffen des Lichtes auf den npnp- oder pn-Flächenteil bewirkte Änderung der Schwingung bestimmt werden.

In F i g. 11 ist eine Aufsicht der Anordnung 400 der Fig. 10 gezeigt, die über einen elektrischen Leiter 411 mit einer Gleichstromquelle 412 und einem Widerstand 414 in Serie geschaltet ist. Im Betrieb könnte eine monochromatische Lichtquelle auf den Punkt X abgebildet (fokussiert) werden, und die Anordnung würde mit einer bestimmten Frequenz schwingen. Wenn die Lichtquelle dann auf den äußeren Ring der Anordnung fokussiert würde, was eine Beaufschlagung der pn-Komponente der Anordnung zur Folge hätte, würde die am Widerstand 414 abgelesene Schwingung sich ändern, und die Fokussierung könnte durch ein Zurückführen der Lichtquelle auf den Punkt Z korrigiert werden.

In Fig. 12 ist noch eine andere mögliche Konfiguration der Anordnung 500, die aus einer pn-Komponente und einem npnp-Teil besteht, gezeigt. Die Anordnung 500 der F i g. 12 besteht aus zwei Rücken an Rücken liegenden Anordnungen, um eine kolineare Stellung zwischen zwei Lichtquellen A und B zu erhalten oder um eine Lichtintensität B unter Verwendung einer bekannten Lichtquelle^ als Bezugsgröße aufzunehmen.

Die folgenden Beispiele erläutern weiterhin die Erfindung:

Beispiel I

Ein flaches, kreisförmiges Plättchen aus n-leitendem Silizium mit einem spezifischen Widerstand von 200 Ohmcm und einem Durchmesser von etwa 6,35 cm und einer Dicke von 0,1 mm wurde in einen Diffusionsofen gebracht. Der Diffusionsofen war auf

ίο einer Temperatur von 1200° C und hatte eine Galliumdampfatmosphäre. Das Gallium konnte bis zu einer Tiefe von 0,025 mm in das Plättchen diffundieren. Das Plättchen wurde dann aus dem Diffusionsofen entfernt. Der Aufbau ist so, wie in F i g. 2 dargestellt.

Danach wurde ein η-leitendes Dotierungskügelchen mit einem Durchmesser von etwa 6,35 cm und aus 99,5 Gewichtsprozent Gold und 0,5 Gewichtsprozent Antimon bestehend auf die obere und die untere

ao Fläche des galliumdiffundierten Plättchens aufgebracht und mit einer p-leitenden Galliumschicht verschmolzen. Es wurde achtgegeben, um sicherzustellen, daß das Kügelchen weder auf der Unterseite noch auf der Oberseite des Plättchens vollständig durch die Galliumschicht schmolz. Der Aufbau ist so, wie in Fig. 3 dargestellt.

Die obere Fläche der durch die Verschmelzung des Gold-Antimon-Kügelchens mit der Oberseite des Plättchens gebildeten η-leitenden Schicht wurde mit einem organischen Wachs abgedeckt und mit einem aus Salpetersäure, Fluorwasserstoffsäure, Essigsäure und Brom bestehenden Ätzungsmittel geätzt. Durch das Ätzen wurde die galliumdiffundierte Schicht auf der oberen Fläche beseitigt, um einen Kurzschluß zu vermeiden. Der Aufbau ist so, wie in F i g. 4 dargestellt.

Dann wurde ein elektrischer Kontakt aus Silber mit den η-leitenden Gold-Antimon-Schichten auf der Oberseite und der Unterseite des Plättchens verbunden. Der Aufbau ist so, wie in Fig. 5 dargestellt. Das Gebilde wurde dann über einen elektrischen Leiter mit einer Gleichstromquelle und einem Oszilloskop verbunden.

Es wurde gefunden, daß das System eine »Dunkel«- Frequenz von 30 IcHz mit einer Impulsbreite von 0,3 Mikrosekunden und einer Impulshöhe von 50 Volt hatte.

Ein Temperaturstrahler konnte den Übergang zwischen der oberen η-leitenden Schicht und der galliumdiffundierten Schicht bestrahlen. Unter dem Einfluß einer Temperaturstrahlung von 400 Foot-Candles = 400 · 10,76 Internat. Lux war die Frequenz der Schwingung 20 kHz mit einer Impulsbreite von 0,3 Mikrosekunden und einer Impulshöhe von 50 Volt.

Beispiel II

Ein flaches, kreisförmiges Plättchen aus p-leitendem Germanium mit einem spezifischen Widerstand von 20 Ohmcm und einem Durchmesser von etwa 3,18 cm und einer Dicke von 1,27 mm wurde in einen Diffusionsofen gebracht. Der Diffusionsofen war auf einer Temperatur von 825° C und hatte eine Arsendampfatmosphäre. Das Arsen konnte bis zu einer Tiefe von 0,25 mm in das Plättchen diffundieren. Das Plättchen wurde dann aus dem Diffusionsofen entfernt. Danach wurde ein aus Aluminium bestehendes Dotierungskügelchen mit einem

Durchmesser von etwa 1,59 cm auf die obere und die untere Oberfläche des arsendiffundierten Plattchens aufgebracht und mit der η-leitenden Arsenschicht verschmolzen. Es wurde achtgegeben, um sicherzustellen, daß die Aluminiumkügelchen nicht vollständig durch die Arsenschicht schmolzen.

Die obere Fläche der durch die Verschmelzung des Aluminiumkügelchens mit der Oberseite des Plättchens gebildeten p-leitenden Schicht wurde mit einem organischen Wachs abgedeckt und wie im Beispiel I weggeätzt. Durch das Ätzen wurde die arsendiffundierte Schicht auf der oberen Fläche entfernt, mit Ausnahme desjenigen Teiles, der direkt unter der p-leitenden Aluminiumschicht liegt.

Elektrische Kontakte wurden dann mit der oberen und der unteren p-leitenden Aluminiumschicht verbunden.

Die auf diese Weise hergestellte Anordnung wurde mit einer Gleichstromquelle und einem Oszilloskop in Serie geschaltet. Die Anordnung hatte eine Dunkelschwingungsfrequenz von 100 kHz.

Ein Temperaturstrahler konnte die Anordnung bestrahlen. Wenn der pnpn-Teil beleuchtet ist, nimmt die Frequenz proportional mit der Intensität der Strahlung ab. Wenn der np-Teil beleuchtet ist, nimmt die Frequenz proportional mit der Intensität der Strahlung zu.

Das Verfahren aus den Beispielen I und II kann zur Herstellung von Anordnungen, die zum Teil aus Galliumarsenid und Kadmiumsulfat bestehen, wiederholt werden. Solche Anordnungen werden eine andere spektrale Empfindlichkeit als die aus den Beispielen haben. Beispielsweise ist Kadmiumsulfid vom sichtbaren bis zum Röntenstrahlbereich empfindlich.

Obwohl die Erfindung an Hand besonderer Ausführungsformen und Beispiele beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, daß Abänderungen, Substitutionen u. ä. ohne Abweichung von ihrem Anwendungsbereich gemacht werden können.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Impulserzeugende Halbleitervorrichtung, bestehend aus einer Serienschaltung einer Zwei zonen- und einer Vierzonen-Halbleiterdiode, mit vier abwechselnd aufeinanderfolgenden pn- und np-Übergängen, dadurch gekennzeichnet, daß der Sättigungsstrom eines äußeren pn-Überganges derart auf die Vierzonendiode bildenden pn- und np-Übergänge abgestimmt ist, daß er innerhalb des Bereichs des negativen Widerstandes der Strom-Spannungs-Charakteristik fällt und zwischen den beiden äußeren Zonen der Anordnung eine Betriebsspannungsquelle sowie in Serie oder parallel zu dieser Spannungsquelle ein Verbraucher vorgesehen ist.

2. Impulserzeugende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vierzonen- und die Zweizonen-Halbleiterdiode in einem einzigen Halbleiterkörper vereinigt sind.

3. Impulserzeugende Halbleitervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine stufenartige Zurücknahme einer der angrenzenden Zonen mindestens einer der pn- oder np-Übergänge des Halbleiterkörpers eine Strahlungszugängigkeit erhöht ist.

4. Anwendung der impulserzeugenden Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in einer Fernmeßanordnung (F i g. 9).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 969 211;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1021082,
061907, 1035 779;
USA.-Patentschriften Nr. 2779 877, 2 855 524.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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