DE1261253B

DE1261253B - Elektronisches, bistabiles sperrschichtfreies Halbleiterschaltelement

Info

Publication number: DE1261253B
Application number: DED48617A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ib Knud Kristensen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1965-11-10
Filing date: 1965-11-10
Publication date: 1968-02-15
Also published as: NL6615218A; BE689352A; AT265435B; DK115858B; CH443510A; GB1147356A; SE338107B; FR1498955A

Description

Elektronisches, bistabiles sperrschichtfreies Halbleiterschaltelement Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches, bistabiles sperrschichtfreies Halbleiterschaltelement aus Antimon und einem Zusatzstoff aus der Gruppe VI des Periodischen Systems.
Es ist aus der USA.-Patentschrift 2 968 014 bekannt, daß ein Stibnit-Kristall, also ein aus Antimon und Schwefel bestehender Körper, als Halbleiterschaltelement verwendet werden kann, wenn der Anteil an Antimon das stöchiometrische Mischungsverhältnis um 10/0, vorzugsweise mehr als 1,5 % übersteigt. Ein solches Schaltelement schaltet bei Belastung durch eine Feldstärke von mehr als 1000 V/cm von einem hochohmigen Zustand in der Größenordnung von 100 Ohm - cm in einen niederohmigen Zustand der Größenordnung von 104 Ohm - cm um und wird durch eine Wärmebehandlung, die auch durch einen elektrischen Impuls hervorgerufen sein kann, wieder zurückgeschaltet. Man hielt einen Antimon-Mehranteil von mindestens 1% für unbedingt erforderlich, da andernfalls eine Umschalt-Feldstärke von mehr als 10E V/cm benötigt werden würde, die in der Praxis nicht zur Verfügung stände.
Nachteilig ist beim System Antimon-Schwefel außer der relativ hohen Umschalt-Feldstärke, daß Schwefel einen Schmelzpunkt von 119 °C besitzt. Demzufolge ist die Beständigkeit des Stibnit-Kristalls begrenzt, und auch die Herstellung bereitet wegen des relativ hohen Dampfdruckes des Schwefels Schwierigkeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterschaltelement mit ähnlichen Eigenschaften anzugeben, das aber die angegebenen Nachteile nicht besitzt.
Die Erfindung besteht darin, daß bei dem eingangs beschriebenen bistabilen Halbleiterschaltelement der Zusatzstoff Selen ist.
Durch den Austausch des Schwefels durch Selen ergibt sich die gleiche Grundfunktion des bistabilen Schalters. Der Schmelzpunkt von Selen liegt aber bei 220 °C. Demzufolge ist das System Antimon-Selen beständiger. Auch lassen sich einfachere Herstellungsverfahren, z. B. die Kathodenzerstäubung, angeben, weil der Dampfdruck des Selens niedriger ist, als derjenige des Schwefels.
Ferner ist die Umschalt-Feldstärke geringer. Man kann daher unter sonst gleichen Verhältnissen eine größere Schichtdicke anwenden, was ebenfalls für die Herstellung vorteilhaft ist.
Bei diesem System kann, genauso wie bei dem bekannten Halbleiterschaltelement, Antimon im überschuß über dem stöchiometrischen Mischungsverhältnis vorhanden sein. Bei einem überschuß von mehr als 1% sinkt die Umschalt-Feldstärke ganz erheblich ab.
Man kann Antimon und Selen aber auch etwa im stöchiometrischen Mischungsverhältnis verwenden, also mit einem überschuß an Antimon von weniger als 1%, wenn das Element in Richtung der angelegten Feldstärke eine Dicke von höchstens 1 mm, vorzugsweise weniger als 200 g hat.
Ein so dünnes Element erfährt beim Feldstärkenanstieg keine so starke Temperaturerhöhung, daß die Umschalt-Feldstärke unmäßig anwächst, wie es bei dickeren Elementen dieses Mischungsverhältnisses der Fall wäre. Auch erlaubt es die geringe Dicke des Elements, mit normalen Spannungen die gewünschte Umschalt-Feldstärke zu erzeugen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein Halbleiterschaltelement in Stabform und F i g. 2 ein Halbleiterschaltelement in Schichtform. In F i g. 1 ist ein Halbleiterschaltelement in Form eines Stabes 1 mit zwei angesetzten Elektroden 2 und 3, die die Anschlüsse 4 und 5 tragen, gezeigt. Der Stab besteht aus einem Einkristall aus Antimon und Selen mit einem Antimon-überschuß von 2% über dem stöchiometrischen Mischungsverhältnis.
Zu seiner Herstellung wird Antimon und Selen mit normaler technischer Reinheit in dem gewünschten Mischungsverhältnis gemischt, unter Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Mischungsverhältnisses geschmolzen und aus dieser Schmelze der Einkristall abgezogen.
In F i g. 2 ist ein dünnes Halbleiterelement 6 mit einer Schichtdicke d von 100 #t zwischen zwei Elektroden 9 und 8 gelegt, an welche die Zuleitungen 9 und 10 anschließen. Das Element 6 besteht aus Antimon und Selen im stöchiometrischen Mischungsverhältnis mit den sich natürlich einstellenden Störstellen.
Diese Schicht ist durch Kathodenzerstäubung von Antimon und Selen im gewünschten Mischungsverhältnis erzeugt worden.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektronisches, bistabiles sperrschichtfreies Halbleiterelement aus Antimon und einem Zusatzstoff aus der Gruppe VI des Periodischen Systems, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff Selen ist. 2. Halbleiterschaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Antimon im überschuß über das stöchiometrische Mischungsverhältnis vorhanden ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Belgische Patentschrift Nr. 622 534; USA.-Patentschrift Nr. 2 968 014; »Solid State Abstracts«, Vol.
2, Nr. 4, Ref. Nr.10 998.