DE2709457A1

DE2709457A1 - Transistor

Info

Publication number: DE2709457A1
Application number: DE19772709457
Authority: DE
Inventors: Reinhold Kaiser
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Electronic GmbH
Priority date: 1977-03-04
Filing date: 1977-03-04
Publication date: 1978-09-07

Description

Transistor
Die Erfindung betrifft einen Transistor, der in der Basiszone außer der Emitterzone noch eine Halbleiterzone aufweist, die zum Anlegen einer Steuerspannung dient und mit der Basiszone einen pn-Übergang bildet.
Durch die DT-AS 1 302 278 ist ein Transistor bekannt, der außer einer Emitter-, einer Basis- und einer Kollektorelektrode noch eine nichtohmsche Elektrode aufweist, an der zumindest ein Teil der Steuerspannung liegt. Bei dem bekannten Transistor soll durch die nichtohmsche Elektrode und durch die daran anliegende Steuerspannung die Frequenzabhängigkeit der wirksamen Steuerspannung am inneren Basispunkt weitgehend reduziert werden.
Aus der FR-PS 1 240 436 ist ein unsymmetrisch aufgebauter Transistor bekannt, der auf der einen Stirnseite eines Halbleiterplättchens eine nichtohmsche Kollektorelektrode, auf der gegenüberliegenden Stirnseite eine kleinere nichtohmsche Emitterelektrode und an der seitlichen Oberfläche die ohmsche Basiselektrode aufweist. Eine weitere nichtohmsche Elektrode auf der mitterseite des Plättchens, welche die Emitterelektrode ringförmig umgibt, weist einen sperrenden übergang gegenüber der Basiszone auf, die durch das Haibleiterplättchen gebildet ist. Diese weitere nichtohmsche Elektrode Ist mit der ihr gegenüberliegenden Kollektorelektrode elektrisch verbunden und wirkt dadurch al Kollektor.
Aus der DAS 1 094 370 ist ein symmetrisch aufgebauter Transistor mit einem kreisscheibenförmigen Halbleiterkörper bekannt, der an den beiden einandergegenü.berliu-'Jnden Stirnflächen je eine gleichgroße Emitter- und Xotlektorelektrode aufweist, sowie an der seitlichen Oberfläche eine ohmsche Kontaktelektrode zur Kontaktierung der Basiszone. Die Emitter- und die Kollektorelektrode sind jeweils von einer kreisringförmigen, nichtohmschen Etektrode umgeben, so daß zur Basiszone hin zwei weitere, sperrende Übergänge vorhanden sind. Die kreisringförmigen Elektroden sind über Widerstände oder nichtlineare Schaltelemente jeweils mit der auf der gleichen Seite angeordneten Emitter- bzw. Kollektorelektrode elektrisch verbunden.
Der Erfindung lieyt die Aufgabe zugrunde, einen Transistor anzugeben, der zusätzlich steuerbar ist und dessen Steuerprinzip eine gute zusätzliche Steuerung ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Transistor der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die weitere Halbleiterzone als Steuerzone dient und zwischen der Emitterzone und dem Basisanschluß angeordnet ist. Anstelle von nur einer Steuerzone können auch mehrere Steuerzonen vorhanden sein.
Die nach der Erfindung vorgesehene (n) Steuerzon (n) vom Leitungstyp der Emit-ter- bzw. der Kollektorzone wird (werden) so tief in den lialbleitcrkörper eingebracht, daß der Strom, der zwischen dem Basisanchluß und der Emitterzone fließt, wirksam gesteuert werden kant Ug empfiehlt sich, die Steuerzone (n) in einem Arbeitsgang zusammen mit der Emitterzone durch Diffusion oder durch Ionenimplantation herzustellen. In diesem Fall weist (en) die Steuerzone (n) dieselbe Tiefe wie die Emitterzone auf.
Der nach der Erfindung vorgesehene Transistor wird wie ein normaler Transistor betrieben, indem zwischen die Basis- und die Emitterzone die vorgesehene Steuerspannung angelegt wird. Es erfolgt jedoch noch eine zusätzliche Steuerung durch eine oder mehrere Steuerzonen vom Leitungstyp der Emitter- bzw. der Kollektorzone, die zwischen der Emitterzone und dem Basisanschluß bzw. der Basiselektrode angeordnet sein müssen, um die angestrebte Steuerwirkung zu erzielen.
Die Steuerzone (n) umgibt bzw. umgeben die Emitterzone vorzugsweise vollkommen, d.h. ringförmig. In Abhängigkeit von der Konfiguration der Emitterzone sind die Steuerzonen kreisringförmig oder rahmenförmig ausgebildet. Die Steuerzone hat im Oberflächenbereich vorzugsweise eine Störstellenkonzentration von 1019 bis 10 Störstellen pro cm3, während die Basiszone im Oberflächenbereich vorzugsweise eine Störstellenkonzentr.ttion von 1017 bis 1019 Störstellen pro cm3 aufweist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist außer einer oder mehreren Steuerzonen noch mindestens eine Halbleiterzone vorhanden, die nicht als Steuerzone, sondern als Hilfskollektorzone dient und die mit der Basiszone einen in Sperrichtung betriebenen pn-Übergang bildet. An diese Hilfskollektorzone wird also kein Steuerpotential angelegt. Die Hilfskollektorzone liegt vorzugsweise zwischen der Emitterzone und der der Emitterzone am nächsten gelegenen Steuerzone. Es empfiehlt sich, auch die Hilfskollektorzone ebenso wie die Steuerzone (n) in einem Arbeitsgang zusammen mit der Emitterzone durch Diffusion oder durch Ionenimplantation herzustellen.
Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispiolen näher erläutert.
Der Transistor der Figur 1 besteht aus einem Halbleitrkörper 1 vom Leitungstyp der Kollektorzone, in den von der einen Oberflächenseite aus die Basiszone 2 und die Emitterzone 3 eingelassen sind. Die Emitterzone 3 wird allseitig von einer rahmenförmigen Steuerzone 4 vom Leitungstyp der Emitter- bzw. Kollektorzone umgeben, die mit der Basiszone 2 einen pn-Übergang 5 bildet. DLeser pn-Übergan<; 5 wird in Sperrichtung vorgespannt oder ohne Vorspannung betrieben.
Wie der Figur 2 zu entnehmen ist, befindet sich die Steuerzone 4, deren Leitungstyp dem der Basiszone entgegengesetzt ist, zwischen der Emitterzone 3 und dem Basisanschluß bzw. der Basiselektrode 6. Dadurch ist gewährleistet, daß der Strom, der zwischen der Emitterzone 3 und dem Basisanschluß 6 fließt, durch ein Steuerpotential an der Steuerzone 4 widerstandsmoduliert werden kann. Zusätzlich zu dem Steuerpotential kann die Steuerzone 4 eine Vorspannung erhalten, so daß der pn-Ubergang 5 im Betriebszustand in Sperrichtung geschaltet ist. Die Emitterzone 3 wird durch die Emitterelektrode 7 und die Steuerzone 4 durch die Steuerelektrode 8 Kontaktiert. Die Figuren 1 und 2, die eine Schnittzeichnung darstellen, muß man sich natürlich nach vorne ergänzt denken, da die rahmenförmige Steuerzone 4 und auch die Steuerelektrode 8 die Emitterzone 3 allseits; umgeben.
Der Transistor der Figur 3 entspricht völlig dem Transistor der Figur 2. Der einzige Unterschied besteht dtlrin, daß er nicht in Schnittdarstellung gezeigt ist, um di rahmenförmige Steuerelektrode, die der Rahmenform de Steuerzone 4 entspricht, erkennen zu können. Die rahmenförmige Steuerelektrode besteht nicht etwa aus zwi len, sondern aus einem zusammenhängenden Metallbelag, der sich aus dem Kontaktierungsfenster heraus beidseitig auf die auf der Halbleiteroberfläche vorhandene Isolierschicht 9 erstreckt.
Der Transistor der Figuren 4 und 5 weist anstelle einer rechteckigen Emitterzone eine kreisförmige Emitterone 3 auf, die dementsprechend nicht von einer rahmenförmigen, sondern von einer ringförmigen Steuerzone 4 umgeben ist.
Auch bei diesen Figuren sowie bei den nachfolgenden Figuren 6 und 7 muß man sich eine Ergänzung nach vorne vorstellen. Die Kontaktierung der Basiszone 2 erfolt seitlich in grör-erern Abstand von der Emitterzone 3 durch die Basiselektrode 6, damit die Bedingung erfüllt ist, daß die Steuerzone 4, die durch die Steuerelektrode 8 kontaktiert wird, zwischen der Basiselekt:rode 6 und der Emitterzone 3 liegt.
Beim Ausführungsbeispiel der Figuren 6 und 7 ist zusätzlich zur Steuerzone 4 noch eine weitere Steuerzone 4' vorgesehen, die ebenso wie die Steuerzone 4 die Emitterzone 3 rahmenförmig umgibt. Die Basiselektrode 6 llat einen größeren Abstand zur Emitterzone 3 als die Steuerzonen 4 und 4' und liegt dementsprechend außerhalb d £ von den Steuerzonen umschlossenen Flächen.
Beim Transistor der Figuren 8 und 9 ist in der Basiszone 2 außer der Emitterzone 3 und der Steuerzone 4 noch eine Hilfskollektorzone 10 vorhanden, deren Abstand von der Emitterzone 3 geringer ist als der Abstand zwischen de Steuerzone 4 und der Emitterzone 3. Die Hilfskollektorzone 10, deren Leitungstyp dem der Basiszone 2 entgegengesetzt ist, bildet mit der Basiszone 2 einen pn-Übergang 11, der im Betriebszustand in Sperrichtung geschaltet wird. An die Hilfskollektorzone 10 wird kein Steuerpotential gelegt, sondern nur ein Vorpotential, welches den pn-Übergang 11 in Sperrichtung schaltet.
Beim Transistor der Figur 9 sind im Gegensatz zum Transistor der Figur 8 an der Steuorelektrode 8 und an der Elektrode 12 für die Hilfskollektoren Erweiterungsflüchen In Anbringen von Zuleitungen vorhanden.
Die Figur 10 zeigt schließlich noch einen Transistor nach der Erfindung mit der dazugehörigen Außenbeschaltung. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 10 handelt es sich um einen pnp-Transistor. In diesem Fall erhalt die Kollektorzone 1 ein negatives Potential und die Emitterzone über die Emitterelektrode 7 Nullpotential mittels der Betriebsspannung UB. Die Vorspannung für die Basiszone 2 wird vom Mittelabgriff des aus den Widerständen R1 und R2 bestehenden Spannungsteilers abgegriffen. Zwischen dem Pluspotential der Betriebsspannlng und der Kollektorzone liegt der Lastwiderstand RA. Für einen npn-Transistor gilt entsprechendes.
Die Steuerzone 4 erhält für den Fall, daß der pn-Übergang zwischen der Steuerzone 4 und der Basiszone 2 in Sperrrichtung betrieben wird, eine negative Vorspannung (U Zwischen der Emitterzone 3 und der Basiszone 2 wird die bei Transistoren übliche Steuerspannung UE1 angelegt.
Die Steuerspannung UE2, die zwischen der Emitterzone 3 und der Steuerzone 4 liegt, dient zum Anlegen eines Steuerpotentials an die Steuerzone.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1) Transistor, der in der Basiszone außer der Emitterzone noch eine Halbleiterzone aufweist, die zum Anlegen einer Steuerspannung dient und die mit der Basiszone einen pn-Ubergang bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Halbleiterzone als Steuerzone dient und zwischen der Emitterzone und dem Basisanschluß angeordnet ist.
2) Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Steuerzonen zum Anlegen einer Steuerspannung in der Basiszone vorgesehen sind, die mit der Basiszone pn-Übergänge bilden.
3) Transistor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerzone (n) die Emitterzone vollkomnlen umgibt (geben).
4) Transistor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerzone (n) die Emitterzone rahmenförmig oder kreisringförmig umgibt (geben).
5) Transistor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerzone (n) eine solche Tiefe aufweist (en), daß der Strom, der zwischen dem Basisanschluß und der Emitterzone fließt, wirksam gesteuert werden kann.
6) Transistor nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerzone (n) dieselbe Tiefe wie die Emitterzone aufweist (en).
7) Transistor nach einem der Ansprüche 1 bis i, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerzone (n) eine Störstellenkonzentration im Oberflächenbereich von 1019 bis io2l bis Störstellen pro cm aufweist (en).
8) Transistor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, daiic<I gekennzeichnet, daß die Basiszone eine Störstellenkonzentration im Oberflächenbereich von 1017 bis 1019 Störstellen pro cm3 aufweist.
9) Transistor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiszone in einen Ilalbleiterkörper vom Leitungstyp der Kollektorzone und die Emitterzone in die Basiszone eingelassen sind.
10) Transistor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisanschluß außerhalb der von der (den) Steuerzone (n) umschlossenen Fläche liegt.
11) Transistor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisanschluß flekförmig ausgebildet ist.
12) Transistor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der pn-Übergang zwischen der Steuerzone und der Basiszone in Sperrichtung oder so betrieben wird, daß er außer der Steuerspannung keine zusätzliche Vorspannung erhält.
13) Transistor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dtdurch gekennzeichnet, daß außer einer oder mehreren Steuerzonen noch mindestens eine Halbleiter zone in der Basiszone vorhanden ist, die nicht als Steuerzone, sondern als Hilfskollektorzone dient und die mit der Basiszn einen in Sperrichtung betriebenen pn-Übergang bildet.
14) Transistor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskollektorzone zwischen der Emitterzone und der der Emitterzone am nächsten gelegenen Steuerzone liegt.
15) Verfahren zum Herstellen eines Transistors nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerzone (n) und/oder die Hilfskollektorzone (n) in einem Arbeitsgang zusammen mit der Emitterzone durch Diffusion oder durch Ionenimplantation hergestellt wird (werden).