DE1007438B - Surface transistor based on the alloy principle - Google Patents
Surface transistor based on the alloy principleInfo
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Description
Flächentransistor nach dem Legierungsprinzip Die Erfindung bezieht sich auf einen Flächentransistor nach dem Legierungsprinzip, bei dem zwischen einer Emitter- und einer Kollektorzone gleichen Leitungstyps eine Basiszone aus Halbleitermaterial entgegengesetzten Leitungstyps liegt.Surface transistor according to the alloy principle The invention relates based on a junction transistor based on the alloy principle, in which between a Emitter and a collector zone of the same conductivity type a base zone made of semiconductor material opposite line type.
Transistoren sind für Signalübertragungszwecke, z. B. als Verstärker, als Oszillator oder als Modulator, bekannt. Sie enthalten einen Halbleiterkörper, auf dem eine Emitter- oder Steuerelektrode, eine Kollektor- oder Arbeitselektrode und eine Basiselektrode sich in Kontakt mit dem Halbleiterkörper befinden.Transistors are used for signal transmission purposes, e.g. B. as an amplifier, known as an oscillator or a modulator. They contain a semiconductor body, on which an emitter or control electrode, a collector or working electrode and a base electrode is in contact with the semiconductor body.
Transistoren pflegt man nach der heutigen Kenntnis dieses Gebietes in zwei verschiedene Gruppen einzuteilen. Die eine dieser Gruppen umfa.ßt die Punktkontakt-Transistoren, bei welchen der halbleitende Körper ein Kristall aus N-Germanium sein kann, d. h, ein Kristall, welcher vermöge des Vorhandenseinseiner Spenderverunreinigung einen Ü'berschuß von Elektronen aufweist. Der Halbleiterkörper kann aber auch ein Kristall von P-Germanium sein, d. h. ein Kristall, in welchem vermöge des Vorhandenseins einer Akzeptorverunreinigung ein Unterschuß an Elektronen besteht. Die Basiselektrode des Transistors liegt an der Kontaktstelle mit dem Halbleiterkörper mit geringen Widerstand auf, während die anderen beiden Elektroden aus Sonden bestehen, die einen Gleichrichterkontakt mit dem Halbleiterkörper bilden.Transistors are cared for according to today's knowledge of this area to be divided into two different groups. One of these groups includes the point contact transistors, in which the semiconducting body can be a crystal of N-germanium, d. H, a crystal that unites by the presence of donor contamination Has excess of electrons. However, the semiconductor body can also be a crystal be of P-germanium, d. H. a crystal in which by virtue of being present an acceptor impurity there is a deficit of electrons. The base electrode of the transistor is at the contact point with the semiconductor body with low Resistance, while the other two electrodes consist of probes, the one Form rectifier contact with the semiconductor body.
Die zweite Gruppe von Transistoren sind Transistoren mit Inversionsschicht, bei denen der Halbleiterkörper gleichrichtende Schwellen oder Inversionsschichten zwischen dem P-Gebiet und dem N-Gebiet besitzt. Bei diesen Transistoren kann jede Elektrode an der Kontaktstelle mit dem P-Gebiet bzw. N-Gebiet einen geringen. Widerstand aufweisen. Jede Elektrode injiziert, wenn man sie gegenüber der Basiselektrode in der Vorwärtsrichtung oder Durchlaßrichtung vorspannt, Ladungsträger in dasjenige Gebiet, auf dem die Basiselektrode aufliegt. Somit werden in ein N-Gebiet Löcher injiziert, während in ein P-Gebiet Elektronen injiziert werden.The second group of transistors are transistors with an inversion layer, in which the semiconductor body has rectifying thresholds or inversion layers between the P region and the N region. With these transistors, any Electrode at the contact point with the P-area or N-area has a small. resistance exhibit. Each electrode is injected when placed opposite the base electrode The forward direction or forward direction biases charge carriers into that Area on which the base electrode rests. Thus, holes become in an N region while electrons are injected into a P region.
Ein Transistor mit Inversionsschicht läßt sich dadurch herstellen, daß man bestimmte Metalle, z. B. Aluminium, Bor, Gallium oder Indium, auf entgegengesetzten Seiten eines dünnen N-Germaniumkörpers eindiffundieren läßt, so daß ein P-N-P-Transistor entsteht. Dabei sind Bor, Aluminium, Gallium und Indium als P-Verunreinigungen oder Akzeptoren bekannt, da sie den Teil des N-Germaniumkörpers, in welchen sie cindiffundieren, zu einem P-Gebiet machen. Dies geht so vor sich, daß die, Atome dieser Metalle Elektronen aus dem sie umgebenden Germaniumgitter binden und daher in diesem einen Unterschuß von Elektronen, d. h. sogenannte Löcher, hervorrufen. Ebenso kann ein N-P-N-Transistor dadurch hergestellt werden, daß man einen Teil des P-Germaniums in N-Germanium umwandelt. Dies kann so geschehen, daß man eine N-Verunreinigung, d. h. einen Spender, auf entgegengesetzten Seiten in einen P-Halbleiter eindiffundieren läßt. Zu den Spenderverunreinigungen gehören Phosphor, Arsen, Antimon und Wismuth. DieseVerunreinigungen wandeln das P-Germanium in N-Germanium um, indem sie Elektronen dem Germanium zuführen und daher in diesem einen Überschuß an Elektronen. erzeugen.A transistor with an inversion layer can be produced by that certain metals, e.g. B. aluminum, boron, gallium or indium, on opposite sides Can diffuse sides of a thin N-germanium body, so that a P-N-P transistor arises. Thereby boron, aluminum, gallium and indium are as P-impurities or Known acceptors because they use the part of the N-germanium body in which they cindiffuse make it a P-area. It does so in such a way that the atoms of these metals have electrons bind from the surrounding germanium lattice and therefore a shortfall in this of electrons, d. H. so-called holes. Likewise, an N-P-N transistor can be produced by converting part of the P-germanium into N-germanium. This can be done by eliminating an N-impurity, i. H. a donor opposite sides diffuse into a P-type semiconductor. To the donor contamination include phosphorus, arsenic, antimony and bismuth. These impurities transform that P-germanium to N-germanium by adding electrons to the germanium and therefore in this an excess of electrons. produce.
Man hat auch bereits erkannt, daß die Stromverstärkung eines Inversionsschicht-Transistors möglichst den Wert 1 erhalten muß. Die Stromverstärkung eines Transistors wird üblicherweise mit a bezeichnet. Sie Wird definiert als die Änderung des Kollcktorstromes je Einheit der Änderung des Emitterstromes für eine konstante Kollektorvorspannung.It has also already been recognized that the current gain of an inversion layer transistor must have the value 1 if possible. The current gain of a transistor is usually denoted by a. It is defined as the change in the collector current per unit the change in the emitter current for a constant collector bias.
Es ist bekannt, daß es für die Bestimmung der Schaltungseigenschaften des Transistors auf den Wert a ankommt und daß bei Annäherung von a an den Wert 1 viele Schaltungseigenschaften besser werden.It is known that it depends on the value a of the transistor for determining the switching characteristics, and that upon the approach of a to the value 1, many circuit characteristics are better.
Die Ladungsträger, welche von der Emitterelektrode in den Kristall injiziert werden, bewegen sich von der Emitterelektrode zur Kollektorelektrode und bestimmen dadurch den Kollektorstrom. Eine Änderung im Emitterstrom führt zu einer entsprechenden Änderung im Kollektorstrom. Wenn alle Ladungsträger, welche in den Kristall injiziert werden, die Kollektorelektrode erreichen:, nimmt die Stromverstärkung den Wert 1 an.The charge carriers that enter the crystal from the emitter electrode are injected move from the emitter electrode to the collector electrode and thereby determine the collector current. One Change in emitter current leads to a corresponding change in the collector current. When all load carriers, which are injected into the crystal, reach the collector electrode :, takes the current gain has the value 1.
Da die Spannung, die der Kollektorelektrode zugeführt wird, ein starkes Feld hauptsächlich an der Kollekto,rschicht hervorruft, treten die Ladungsträger, welche in den Kristall durch die Emitterelektrodenschicht injiziert werden, durch das Basiselektrodengebiet des Transistors hauptsächlich durch Diffusion hindurch. Wenn man eine Kollektorelektrode von geeigneter Konfiguration und von solcher Größe vorsieht, daß sie verhältnismäßig groß gegenüber der Emitterelektrode ist, so können nahezu alle von der Emitterelektrode injizierten Stromträger die Kollektorelektrode erreichen, und die Stromverstärkung wird dem Wert 1 sehr nahekommen. Die Übertragungseigenschaften der erfindungsgemäßen Halbleiter sind unsymmetrisch. Dies bedeutet, daß bei Verwendung der kleineren Elektrode als Kollektor und der größeren Elektrode als Emitter die Stromverstärkung wesentlich kleiner als 1 wird.Since the voltage applied to the collector electrode is strong Field mainly on the collector layer, the charge carriers occur, which are injected into the crystal through the emitter electrode layer the base electrode region of the transistor mainly through diffusion. Having a collector electrode of suitable configuration and size provides that it is relatively large compared to the emitter electrode, so can almost all of the current carriers injected from the emitter electrode make up the collector electrode and the current gain will be very close to 1. The transmission properties the semiconductors according to the invention are asymmetrical. This means that when using the smaller electrode as the collector and the larger electrode as the emitter Current gain is much smaller than 1.
Bei den bekannten Flächentransistoren sind im allgemeinen Emitter und Kollektor gleich groß. Es sind jedoch auch Transistoren, bekannt, bei denen die Kollektorfläche gegenüber der Emitterfläche verkleinert wurde, um Platz für den Basisa.nschluß zu gewinnen. Diese Maßnahme war nötig, da sieh bei der bekannten Anordnung Emitter und Kollektor, mit Ausnahme des für den Basisa,nschluß ausgesparten Platzes, über die, ganze Basisoberfläche erstreckten; sie erfolgte also aus rein mechanischen Gründen.The known junction transistors generally have emitters and collector the same size. However, there are also transistors known in which the collector area compared to the emitter area was reduced to make room for to win the base connection. This measure was necessary because see the known Arrangement of emitter and collector, with the exception of the recess for the base connection Place over which the whole base surface extended; so it came from pure mechanical reasons.
Die vorliegende Anordnung hat die Aufgabe, einen Flächentransistor nach dem Legierungsprinzip, bei dem zwischen einer Emitter- und einer Kollektorzone gleichen Leitungstyps eine Basiszone aus Halbleitermaterial entgegengesetzten Leitungstyps liegt, mit einer Stromverstärkung von annähernd 1 zu schaffen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Kollektorfläche größer ist als die Emitterfläche. Dabei soll unter »Kollektorfläche« bzw. »Einitterfläche« die Fläche der jeweils wirksamen Sperrschichtverstandzn werden.The present arrangement has the task of a junction transistor according to the alloy principle, in which between an emitter and a collector zone of the same conductivity type, a base zone made of semiconductor material of the opposite conductivity type is to create with a current gain of approximately 1. This is according to the invention achieved in that the collector area is larger than the emitter area. Included should be the area of the effective in each case under "Collector area" or "Einitterfläche" Become a barrier understanding.
Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläuaert werden.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawings.
Fig. 1 stellt eine Aufsicht auf eine Ausführungsform des Transistors dar; Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 1 längs der Schn.ittebe:ne 2-2; Fig. 3 ist ein Schnitt durch den Transistor in einer Verstärkerschaltung; Fig. 4 ist eiin Schnitt durch eine andere Ausführungsform.Fig. 1 shows a plan view of an embodiment of the transistor dar; Fig. 2 is a section through the embodiment of Fig. 1 along the Schn.ittebe: ne 2-2; Figure 3 is a section through the transistor in an amplifier circuit; Fig. 4 is a section through another embodiment.
In Fig. 1 und 2 ist ein halbleitender Körper 10 dargestellt, welcher aus einem Kristall von Siliziiitn oder Germanium bestehen kann. Der Kristall kann vom Typ P oder vom N-Typ sein. Im folgenden, ist angenommen., daß es sich um einen IN-Kristall handoln würde.In Fig. 1 and 2, a semiconducting body 10 is shown, which can consist of a crystal of silicon or germanium. The crystal can be of type P or of type N. In the following it is assumed that it is a IN-Kristall would handle.
Auf den beiden, Seiten des Körpers 10 sind eine Emitterelektrode 11 und eine Kollektorelei;trode, 12 auflegiert. Die Emitterelektrode und die KollAtorelektrode bestehen aus einem Akzeptormetall, z. B. aus Aluminium oder aus Bor, vorzugsweise jedoch aus Indium. Durch Wärmebehandlung der Elektroden 11 und 12 nach Aufbringen, auf den, Kristallkörper 10 diffundiert das Akzeptormetall in den IX-Körper hinein und, verändert diesen, so daß das P-Gebiet 14 und das P-Gebiet 15 entstehen;. Die Gebiete 14 und 15 sind von, dem restlichen N-Gebiet durch die Gleichrichterschwellen oder Schichten 14' und 15' getrennt. Somit wird also ein Halbleiter gebildet, der zwei Zonen, vom P-Leitungstyp besitzt, welche durch eine Zone vom N-Leitungstyp getrennt sind.An emitter electrode 11 is located on both sides of the body 10 and a collector ele; trode, 12 alloyed. The emitter electrode and the collator electrode consist of an acceptor metal, e.g. B. made of aluminum or boron, preferably but made of indium. By heat treatment of the electrodes 11 and 12 after application, on the crystal body 10, the acceptor metal diffuses into the IX body and, changes this so that the P-region 14 and the P-region 15 arise ;. the Areas 14 and 15 are from, the remaining N area through the rectifier thresholds or layers 14 'and 15' separated. Thus, a semiconductor is formed which has two zones of the P conductivity type, which is divided by a zone of the N conductivity type are separated.
Grundsätzlich kann der Körper 10 eine beliebige Dicke haben, jedoch wurden gute Ergebnisse mit einer Dicke von annähernd 0,075 bis 0.15 mm erreicht. Beispielsweise kann die Elektrode 11 eine Dicke von etwa. 0,25 mm und einen Durchmesser von etwa 0,37 mm haben, und die Elektrode 12 eine Dicke von. etwa. 0,25 mm und einen Durchmesser von annähernd 2 mm.In principle, the body 10 can have any thickness, however Good results have been achieved with a thickness of approximately 0.075 to 0.15 mm. For example, the electrode 11 can have a thickness of about. 0.25 mm and a diameter of about 0.37 mm, and the electrode 12 has a thickness of. approximately. 0.25mm and one Approximately 2 mm in diameter.
Auf dem Körper 10 kann eine Basiselektrode 16 durch Auflöten. eines geeigneten. Metalls angebracht werden. Die Elektrode. 16 ha,t einen Kontakt geringen Widerstandes und kann. statt durch Auflöten auch durch Aufspritzen, durch Aufstreichen oder durch ein anderweitiges Überziehen der betreffenden Stelle des Halbleiterkörpers mit dem Basiselektroden, material hergestellt werden. Die Basiselektrode kann die Emitterelektrode oder die Kollektorelektrode oder beide Elektroden umgeben und schließt eine beträchtliche Fläche des Körpers 10 ein. Hierdurch wird eine gleichmäßigere Diffusion. der in den. Körper 10 von der Emitterelektrode injizierten Träger hervorgerufen, und zwar aus den. im folgenden erläuterten Gründen. Die Basiselektrode 16 kann jedoch in einer beliebigen Form mit niedrigem Widerstand auf dem Halbleiterkörper angebracht werden. Mit jeder Elektrode sind geeignete Zuleitungen verlötet.A base electrode 16 can be soldered onto the body 10. one suitable. Metal. The electrode. 16 ha, t a contact low Resistance and can. instead of soldering, also by spraying on, by brushing on or by otherwise covering the relevant location of the semiconductor body can be made with the base electrode material. The base electrode can die Emitter electrode or the collector electrode or both electrodes surround and close a substantial area of the body 10. This creates a more even Diffusion. the in the. Body 10 caused by the emitter electrode injected carrier, namely from the. reasons explained below. The base electrode 16 can, however mounted in any form with low resistance on the semiconductor body will. Suitable leads are soldered to each electrode.
Die Kodlektorelektrode 12 ist verhältnismäßig groß gegen die Emittere:lektrode 11. Somit wird das P-Gebiet 15 und die Schwelle 15' größer als das P-Gebiet 14 und die Schwelle 14'. Die Emitterelektrode injiziert bei geeigneter Vorspann.ung gegenüber der Basiselektrode Stromträger oder Löcher in den. Körper 10. Da der größte Teil der zugeführten Vorspannunge,n als Spannungsabfall an, den. Schwellen 14' und 15' auftritt, ist das elektrische Feld im Körper 10 vernachlässigbar. Daher hat das elektrische Feld zwischen der Basiselektrode und der Schwelle 14' einen. geringen. Einfluß auf die: Bewegung der Stromträger, so daß diese nach dem Durchtritt durch die Schwelle 14' so wie durch die: Pfeile 18 angedeutet diffundieren:. Die Stromträger werden durch die großflächige Schwelle 15' abgefangen und treten, in das P-Gebiet 15 ein. Die Kollektorschicht 15', die einen verhältnismäßig großen Teil des Körpers 10 umfaßt, kann. nahezu alle injizierten Löcher aufnehmen.The deflector electrode 12 is relatively large compared to the emitter: electrode 11. Thus, the P-area 15 and the threshold 15 'become larger than the P-area 14 and the threshold 14 '. The emitter electrode injects with a suitable bias the base electrode current carrier or holes in the. Body 10. As the largest part the supplied bias, n as a voltage drop, the. Sleepers 14 'and 15' occurs, the electric field in the body 10 is negligible. Hence the electric field between the base electrode and the threshold 14 '. minor. Influence on the: Movement of the current carrier, so that this after the passage through the threshold 14 'as indicated by the arrows 18 diffuse. The electricity carriers are intercepted by the large threshold 15 'and step into the P area 15 a. The collector layer 15 ', which is a relatively large part of the body 10 includes, may. absorb almost all injected holes.
Bei der Herstellung von P-N-P-Transistoren hat sich <las folgende Verfahren bewährt: es besteht im wesentlichen, aus drei Schritten, nämlich aus der Präparation eines N-Germaniumkörpers, aus der Präparation der Akzeptorverunreinigung mit Indium und aus dem Brennen oder Eind-iffundieren des Indiums in den Germaniumkörper.In the manufacture of P-N-P transistors, the following has been found Proven method: it essentially consists of three steps, namely the Preparation of an N-germanium body from the preparation of the acceptor impurity with indium and from burning or indefusing the indium into the germanium body.
Der Germaniumkörper wird aus einem Germanium-Einkristall gewonnen, der einen, beliebigen spezifischen Widerstand haben kann, wobei sich jedoch Werte von 2 bis 5 Ohm-Zentimeter gut bewährt haben. Der spezifische Widerstand des Germaniums ist im allgemeinen für das Verhalten des Transistors sehr wichtig und stellt einen in, hohem Maße kritischen Wert dar. Der spezifische Widerstand hängt im Germa,n.ium von winzigen Mengen von Spender- oder Akzeptorverunreinigungen ab. Der spezifische Widerstand von reinem Germanium ist annähernd 60 Ohm-Zentimeter. Wenn, eine zu große Zahl von. Verunreinigungsatomen, im Germanium vorhanden ist, wird die Leitfähigkeit des Germaniums zu hoch. und die Transistorwirkung wird ungünstig beeinflußt. Es ist daher erwünscht, die Verunreinigungen durch Reinigungsverfahren möglichst zu entfernen, so daß definierte Mengen von Verunreinigungsmaterial zugeführt werden können und die gewünschten Werte des spezifischen Widerstandes erreicht werden. Andererseits kann jedoch der spezifische Widerstand des zwischen den Schichten 14' und 15' liegenden Gebietes durch die Menge der in dieses Gebiet eindiffundierten Verunreinigungen beeinflußt werden. Der Leitungstyp dieser Verunreinigungen ist der entgegengesetzte wie der dieses Gebietes, jedoch ist ihre Konzentration sehr klein. Die Wirkung dieser Verunreinigungen besteht darin, daß der spezifische Widerstand des zwischen den Schichten liegenden Gebietes. steigt. Wegen dieser Möglichkeit der Beeinflussung des spezifischen Widerstandes im Gebiet zwischen den beiden Schichten 14' und 15' ist die Wahl des anfänglichen Wertes des spezifischen Widerstandes des Körpers 10 nicht kritisch. Beispielsweise sei erwähnt, daß ein Germanium-Einkrista.ll in Scheiben von: je 0,5 mm Dicke zerschnitten worden ist. Die. Scheiben werden dann in dünne Ouadra,te von etwa 37 mm2 aufgeteilt.The germanium body is obtained from a germanium single crystal, which can have any specific resistance, but values of 2 to 5 ohm-centimeters have proven to be effective. The specific resistance of germanium is generally very important for the behavior of the transistor and represents a highly critical value. The specific resistance depends on tiny amounts of donor or acceptor contamination. The resistivity of pure germanium is approximately 60 ohm-centimeters. If too large a number of. Impurity atoms, present in germanium, will make the conductivity of germanium too high. and the transistor effect is adversely affected. It is therefore desirable to remove the contaminants as far as possible by cleaning processes so that defined amounts of contaminating material can be added and the desired values of the specific resistance can be achieved. On the other hand, however, the specific resistance of the area lying between layers 14 'and 15' can be influenced by the amount of impurities diffused into this area. The conductivity type of these impurities is the opposite of that of this area, but their concentration is very small. The effect of these impurities is that the resistivity of the area between the layers. increases. Because of this possibility of influencing the specific resistance in the area between the two layers 14 'and 15', the choice of the initial value of the specific resistance of the body 10 is not critical. For example, it should be mentioned that a germanium single crystal was cut into slices with a thickness of 0.5 mm each. The. Slices are then divided into thin ouadra, te of about 37 mm2.
Um einen einwandfreien Betrieb zu erzielen, muß die Oberfläche der Kristallkörper absolut sauber sein und die Kristallstruktur an der Oberfläche ungestört sein. Die Dicke der gestörten kristallinen Schicht durch das Zerschneiden und die Aufteilung der Kristalle beträgt vermutlich einige, hundertstel Millimeter. Dementsprechend werden die Germaniumstückchen in einer geeigneten Ätzlösung geätzt, bis sie annähernd eine Dicke von etwa 0,075 bis 0,15 mm annehmen. Die Ätzlösung kann z. B. Salpetersäure und Flußsäure sein. Die Menge der Ätzlösung muß groß genug sein, um eine schnelle Gasentwicklung zu verhindern. Die Gennaniumstückchen werden nach der Abätzung auf die gewünschte, Dicke in fließendem heißem Wasser von etwa 50° C gewaschen, sodann in destilliertem Wasser abgespült und schließlich in einem Sieb mittels eines warmen Luftstromes getrocknet. Sodann kann auf die Kristallkörper die Akzeptorverunreinigung Indium aufgebracht werden.To achieve proper operation, the surface of the Crystal bodies be absolutely clean and the crystal structure on the surface undisturbed be. The thickness of the disturbed crystalline layer due to the cutting and the The division of the crystals is probably a few hundredths of a millimeter. Accordingly the germanium pieces are etched in a suitable etching solution until they approximate assume a thickness of about 0.075 to 0.15 mm. The etching solution can, for. B. nitric acid and be hydrofluoric acid. The amount of etching solution must be large enough for a quick To prevent gas development. The pieces of Gennanium will appear after the etching Washed the desired thickness in running hot water at about 50 ° C, then Rinsed in distilled water and finally placed in a sieve using a warm Air stream dried. The acceptor contamination can then be applied to the crystal bodies Indium can be applied.
In den Kristallkörper wird verhältnismäßig reines Indium eindiffundiert. Das Indium wird in runde Scheiben zweier verschiedener Größen gestanzt, deren Dicke 0,25 mm beträgt. Der Durchmesser der kleineren Scheiben beträgt etwa 0,37 mm, und der Durchmesser der größeren Scheiben beträgt etwa 2 inin. Die Scheiben werden durch Entfetten in Äther und durch anschließendes Waschen in Wasser gereinigt und sodann getrocknet.Relatively pure indium is diffused into the crystal body. The indium is punched into round disks of two different sizes, their thickness 0.25 mm. The diameter of the smaller disks is about 0.37 mm, and the diameter of the larger discs is about 2 inches. The discs are through Degrease in ether and then cleaned by washing in water and then dried.
Das Eindiffundieren der Indiumscheiben . in die Kristallkörper geht in einer Wasserstoffatmosphäre vor sich, die erst desoxydiert und dann in flüssiger Luft getrocknet wird. Die größere der beiden Indiumscheiben wird zunächst etwa in der -litte des Germaniumkörpers angebracht und für etwa eine 'Minute bei 250° C gebrannt. Dieses anfängliche Brennen dient dazu, die größere Scheibe auf dem Germaniumkörper zu befestigen. Sodann wird eine kleine Indiumscheibe auf der anderen Seite des Germa,niumkörpers angebracht. Der mit diesen beiden. Scheiben versehene Körper wird sodann für 10 oder 20 Minuten, bei einer Temperatur zwischen 400 und 500° C gebrannt, wobei das Indium in den Kristallkörper eindiffundiert.The diffusion of the indium discs. goes into the crystal bodies in a hydrogen atmosphere, which first deoxidizes and then becomes liquid Air drying. The larger of the two indium discs is initially approximately in attached to the middle of the germanium body and kept at 250 ° C for about a minute burned. This initial burn serves to keep the larger disc on the germanium body to fix. Then a small indium disc is placed on the other side of the germ nium body appropriate. The one with these two. Sliced body is then used for 10 or baked for 20 minutes at a temperature between 400 and 500 ° C, the Indium diffused into the crystal body.
Die kleinere Indiumscheibe stellt die Emitterelektrode dar und die: größere die Kollektorelektrode. Eine Zuleitung wird mit geringem Übergangswiderstand an jeder der Indiumscheiben durch Löten od. dgl. befestigt. Eine Basiselektrode. kann durch Anlöten eines Nickelbandes an den German.iumkörper gebildet werden.The smaller indium disk represents the emitter electrode and the: larger the collector electrode. A lead is made with a low contact resistance attached to each of the indium discs by soldering or the like. A base electrode. can be formed by soldering a nickel band to the germanium body.
In Fig. 3 ist als Ausführungsbeispieil eine Verstärkerschaltung unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Transistors dargestellt. Zwischen. der Emitterelektrode 14 und der Basiselektrode 16 wird eine verhältnismäßig kleine, in der Vorwärtsrichtung wirksame Vorspa,nnung gelegt. Unter einer in der Vorwärtsrichtung wirksamen Vorspannung wird dabei diejenige Polarität verstanden, bei welcher Ladungsträger entgegengesetzten Vorzeichens in den Körper 10 eingeführt werden, d. h. eine Polarität, bei der in einen -N-Kristall Löcher eingeführt werden bzw. in einen. P-Kristall Elektronen. eingeführt werden,. Wenn die Sendeelektrode in der Vorwärtsrichtung vorgespannt werden soll, muß sie also bei einem N-Kristall positiv, dagegen bei einem P-Kristall negativ sein. Zu diesem Zweck kann eine geeignete Spannungsquelle, z. B. eine Batterie 20, mit ihrem negativen Pol an die Basiselektrode und mit ihrem positiven Pol über ein Widerstandselement, z. B. einen ohmschen Widerstand 21, an die Emitterelektrode angeschlossen sein. Die Basiselektrode 16 kann, wie dargestellt, geerdet werden. Ferner wird eine verhältnismäßig große Vorspannung mit der umgekehrten Pola; rität zwischen die Kollektorelektrode 12 und die Basiselektrode 16 geschaltet.In Fig. 3, an amplifier circuit is shown as an exemplary embodiment Use of a transistor according to the invention shown. Between. the emitter electrode 14 and the base electrode 16 becomes a relatively small one in the forward direction effective precaution. Under a bias effective in the forward direction the polarity is understood in which opposite charge carriers Signed into the body 10, d. H. a polarity where in Holes are introduced into an -N crystal or into a. P-crystal electrons. be introduced. When the sending electrode is biased in the forward direction is to be, it must be positive with an N-crystal, on the other hand with a P-crystal be negative. For this purpose a suitable voltage source, e.g. B. a battery 20, with its negative pole to the base electrode and with its positive pole over a resistance element, e.g. B. an ohmic resistor 21 to the emitter electrode be connected. The base electrode 16 can be grounded as shown. Furthermore, a relatively large bias with the opposite pole; rity connected between the collector electrode 12 and the base electrode 16.
Eine Vorspannung in der umgekehrten Richtung kann, als eine Spannung definiert werden, welche der Einführung von Löchern in einen N-Kristall bzw. von Elektronen in einen P-Kristall entgegenwirkt. Somit muß der Kollektor 12 negativ gegenüber der Basiselektrode 16 sein, wenn. es sich um einen N-Kristall handelt, und muß positiv gegenüber der Basiselektrode 16 sein, wenn es sich um einen P-Kristall handelt. Zu diesem Zweck wird eine geeignete Spannungsquelle, z. B. eine Batterie 22, mit ihrem positiven Pol geerdet, d. h. mit der Basiselektrode 16 verbunden, und ihr negativer Pol über ein Widerstandselement, z. B. einen ohmschen Widerstand 23, an die Kollektorelektrode 12 angeschlossen. Ein Eingangssignal kann, den Eingangsklemmen. 24 zugeführt werden:, wobei die eine; dieser Eingangsklemmen geerdet ist, während die andere über einen Koppelkondensator 25 an; der Emitterelektrode il liegt. Ein verstärktes Ausgangssignal kann am Lastwiderstand 23 abgenommen werden, und zwar beispielsweise dadurch. daß man die Ausgangsklemmen 26 benutzt, von denen die eine geerdet ist, während die andere, über einen Koppelkondensator 27 mit dem Kollektor 12 verbunden ist.A bias in the opposite direction can be called a tension be defined which the introduction of holes in an N-crystal or of Counteracts electrons in a P-crystal. Thus, the collector 12 must be negative be opposite the base electrode 16, if. it is an N-crystal, and must be positive with respect to the base electrode 16 if it is a P-crystal acts. For this purpose a suitable voltage source, e.g. B. a battery 22, grounded with its positive pole, d. H. connected to the base electrode 16, and its negative pole via a resistance element, e.g. B. an ohmic resistor 23, connected to the collector electrode 12. An input signal can, the input terminals. 24 are supplied: where the one; these input terminals is grounded while the other via a coupling capacitor 25; the emitter electrode il lies. A amplified output signal can be picked up at the load resistor 23, namely for example through this. that one uses the output terminals 26, one of which is grounded, while the other, via a coupling capacitor 27 to the collector 12 is connected.
In Fig. 4 wird der Körper 10 teilweise geätzt, so daß ringförmige, Einkerbungen oder Vertiefungen 30 und 31 auf beiden Seiten des. Körpers entstehen. Die Dicke des Körpers zwischen den. Schichten 14' und 15' wird dadurch vermindert und die Frequenzeinpfindlichkeit erhöht. Die Emitterelektrode 11 wird, innerhalb der Vertiefung 30 angebracht. Die Vertiefung 31 ist ringförmig. Die Kollektorelektrode 12 wird symmetrisch zur Vertiefung 31 angeordnet. Die Basiselektrode 16 umgibt die Emitterelektrode 14 und schließt einen größeren Teil des Körpers 10 ein.In Fig. 4, the body 10 is partially etched so that annular, Notches or depressions 30 and 31 arise on both sides of the body. The thickness of the body between the. Layers 14 'and 15' are thereby reduced and the frequency sensitivity increased. The emitter electrode 11 is, within the recess 30 attached. The recess 31 is annular. The collector electrode 12 is arranged symmetrically to the recess 31. The base electrode 16 surrounds the Emitter electrode 14 and encloses a larger part of the body 10.
Es wurde eine Anzahl von Kristallkörpern aus Germanium mit einer Dicke
von, je etwa 0,15 mm geprÜft, die einen spezifischen Widerstand von 3 Ohm-Zentimeter
hatten.. Dabei wurde die Stromverstärkung a als Funktion des Durchmessers von Kollektorelektrode
und Emitterelektrode untersucht. Die Ergebnissg
sind in der folgenden
Tabelle zusammengestellt.
Durch die vorliegende Anordnung wird somit ein verbesserter Halbleiter für Sign:alübertragungszwecke geschaffen, Der Transistor besteht aus einem Körper eines halbleitenden Materials mit zwei Gebieten des gleichen Leitungstyps und einem weiteren zwischen diesen Gebieten liegenden Gebiet des entgegengesetzten Leitungstyps. Die Trennflächen zwischen diesen Gebieten sind von ungleicher Größe. Die Kollektorelektrod.e des Transistors ist erheblich größer als die Emitterelektrade@ Der Transistor gemäß der Erfindung besitzt eine Stromverstärkung, die dem Wert 1 nahekommt, und eine verhältnismäßig hohe Leistungsverstärkung.The present arrangement thus becomes an improved semiconductor Created for signal transmission purposes, the transistor consists of one body a semiconducting material with two regions of the same conductivity type and one another area of the opposite conductivity type lying between these areas. The interfaces between these areas are of unequal size. The collector electrode e of the transistor is considerably larger than the emitter electrode @ The transistor according to of the invention has a current gain that approximates 1, and one relatively high power gain.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US1007438XA | 1952-06-13 | 1952-06-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1007438B true DE1007438B (en) | 1957-05-02 |
Family
ID=22281308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DER11889A Pending DE1007438B (en) | 1952-06-13 | 1953-06-12 | Surface transistor based on the alloy principle |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1007438B (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE1104072B (en) * | 1959-05-12 | 1961-04-06 | Siemens Ag | Alloy transistor with a disk-shaped single-crystal semiconductor body made of silicon and process for its manufacture |
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-
1953
- 1953-06-12 DE DER11889A patent/DE1007438B/en active Pending
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