DE1161356B - Schaltender und schwingender Unipolartransistor und Oszillatorschaltung mit einem solchen Transistor - Google Patents

Schaltender und schwingender Unipolartransistor und Oszillatorschaltung mit einem solchen Transistor

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Description

  • Schaltender und schwingender Unipolartransistor und Oszillatorschaltung mit einem solchen Transistor Das hier behandelte Halbleiterbauelement hat drei Zuleitungen. Es unterscheidet sich vom normalen Verstärkertransistor dadurch, daß es nur einen sperrenden und zwei nichtsperrende übergänge hat. Derartige Halbleiterbauelemente sind bekannt und werden je nach ihrer Eigenart Unijunction-Transistor, Tecnetron, Unipolartransistor oder speichernder Schalttransistor genannt. Das hier beschriebene Halbleiterbauelement, kurz S-Transistor genannt - wobei S auf die Verwendung als Schwing- und Schalttransistor hinweist -, unterscheidet sich von diesen Trioden durch seinen Bau und seine Eigenschaften.
  • Im Vergleich mit dem bekannten Unijunction-Transistor bzw. der Doppelbasisdiode ist der Aufbau anders. Die ohmschen Elektroden liegen bei diesem beidseitig zur pn-Übergangselektrode, während sich bei dem S-Transistor die eine Elektrode koaxial gegenüber dem pn-Übergang befindet und punktförmig ausgebildet ist. - Im Vergleich zum Tecnetron mit seiner zylindrischen Form ist der Aufbau noch unterschiedlicher. Die halsförmige Einkerbung des Tecnetrons ist beim S-Transistor durch Vertiefungen in einer Scheibe ersetzt, in denen sich je eine Elektrode befindet. - Im Vergleich zu dem Unipolartransistor, wie er in der USA.-Patentschrift 2 750 542 beschrieben ist, besteht ein Unterschied in bezug auf die Anordnung der beiden ohmschen Elektroden, die minimal eng zusammengerückt sind und beide der pn-Elektrode gegenüberstehen. Dagegen ist beim S-Transistor nicht die flächenförmige, "sondern nur die punktförmige Elektrode dem pn-übergang, und zwar koaxial und möglichst eng gegenüberliegt. Dies führt zu einer unterschiedlichen Wirkungsweise, was auch dadurch zum Ausdruck kommt, daß die beiden ohmschen Elektroden umgekehrt gepolt sind. - Im Vergleich zum speichernden Schalttransistor (NTZ, Jg. 11, 1958, Heft 11, S. 565 bis 571) ergibt sich, daß es sich bei diesem nicht um zwei reine ohmsche Elektroden handelt. Dieses Halbleiterbauelement ist also keine Doppelbasisdiode. Die eine Elektrode besteht aus einem pn-Übergang mit zusätzlich einer ohmschen Spitze und wird folgerichtig als Kollektor bezeichnet. Dieser Kollektor weist im Vergleich zu einem normalen Verstärkertransistor eine verminderte Sperrung auf. Dies entspricht auch dem Werdegang dieses Halbleiterbauelements, das ursprünglich neben dem pn-Kollektor eine Zusatzspitze aufwies, was zum gleichen Effekt führt.
  • Gegenüber diesen bekannten Halbleiterbauelementen weist das beschriebene Halbleiterbauelement als besonderen Vorteil seine Entwicklungsfähigkeit, seine Einfachheit und neuartige Wirkungsweise auf, die auch dadurch zum Ausdruck kommt, daß das Bauelement ebenfalls arbeitet, wenn auch nicht mit so stark ausgeprägter fallender Kennlinie; wenn die flächenhafte ohmsche Elektrode wegfällt (F i g. 2 und 3).
  • Ein Halbleiterblatt, das n- oder p-dotiert sein kann, ist mit koaxialen Vertiefungen 1 und 2 versehen. Die Blattdicke ist an dieser Stelle verringert und kann bis auf einige 5 oder 10 Mikron herabgedrückt werden. Eine der beiden Vertiefungen ist mit einem drei- oder fünfwertigen Metall legiert, 3, und auf diese Weise ein pn-Übergang hergestellt. Die andere Vertiefung 4 ist mit einem Mikrokontakt versehen. Der Mikrokontakt kann entweder in einem mehr oder weniger schlecht sperrenden blanken Spitzenkontakt bestehen oder besser dadurch hergestellt werden, daß der Spitzenkontakt mit einem neutralen vierwertigen Metall überzogen und mit der Unterlage legiert ist. Das Herstellen kann auch so erfolgen, daß die Vertiefung in Spuren mit einem vierwertigen Metallelement legiert ist. Der Mikrokontakt bildet dann den einen ohmschen Kontakt.
  • Der pn-Übergang und der Mikrokontakt (F i g. 3 ) werden über einen Widerstand R an eine Batterie 9 so angeschlossen, daß, bei n-dotiertem Halbleitermaterial, der Mikrokontakt den Minuspol bildet. Parallel zu dem Widerstand R wird ein Kondensator 8 gelegt. Es ergibt sich eine Sägezahnschwingung. Das zweipolige Halbleiterbauelement und die Schaltung nach der F i g. 3 gehören aber nicht zu der vorliegenden Erfindung. Wenn man ohne den Kondensator C statt der Gleichspannung eine entsprechende Wechselspannung anlegt, so erhält man eine fallende Charakteristik (10 in Fig.4). Die Charakteristik läßt sich auf eine Parallele mit dem bekannten Trichtereffekt bringen. Dieser Effekt besteht darin. daß hochg r e Spannter Wechselstrom von --einer Drahtspitze auf eine Platte, aber nicht oder nur sehr schlecht in umgekehrter Richtung fließt, wenn auch die Spize gar nicht auf der Platte aufsitzt. Dabei tritt eine fallende Charakteristik auf.
  • Beim S-Transisior wird dieser Trichtereffekt mit dem Gleichrichteeffekt des pn-Übergangs zusa. nnxengebracht. Für den pn-Übergang allein ergibt sich die bekannte Gleichrichterkennlime ( F i g. 4 ), bei Zufügung des Mikrokontaktes setzt sich der negative Ast der Kennlinie Geradlinig fort, bis die Kennlinie an einem gewissen Scheitelpunkt abbricht. Dies entspricht dem Trichtereffekt. Die Spannung bricht zusammen. Die Kurve fällt bis auf einen Umkehrpunkt ab, um dann das Aussehen einer normalen Gleichrichierkennlinie im positiven Strombereich anzunehmen. Die Koppelung von pn-Übergang und Mikrokontakt macht die Anordnung labil. Dabei hängt der Schwingungseinsatz von den äußeren elektrischen Daten, insbesondere vom Vorwiderstand R ab. Die Frequenz ist sowohl von C (8) als auch von R und der angelegten Spannung 9 abhängig. Diese Spannung wird so gepolt, daß am Mikrokontakt bei n-Dotierung des Halbleitermaterials der negative Pol liegt.
  • Man kann nun den Effekt noch steigern, wenn man eine weitere Basiselektrode 6 hinzufügt, die nicht koaxial, sondern ringförmig um oder seitlich vom pn-Kontakt liegt. Aus der Diode wird eine Triode ( F i g. 5 ). Der fallende Kurventeil hat jetzt am Scheitelpunkt eine Spitze (11 in F i g. 6 ). Die Triode läßt sich besser als die Diode verändern. In die zusätzliche Basisleitung 6 wird ein Widerstand R1 eingelegt, der als Mikrofon ausgebildet sein kann. In die Mikrofonkontaktzuleitung wird ein Widerstand R.., eingebaut. Es zeigt sich, daß der elektrische Effekt zwei Komponenten hat, die sich an der Form der Impulse bei R und R2 erkennen lassen.
  • In F i g. 7 zeigt das Instrument 12 eine Sägezahnschwingung, das Instrument 13 dagegen eine Rechteckschwingung mit steilen Flanken. Man kann gleichzeitig sowohl einen Sägezahn als auch einen Rechteckimpuls abnehmen.
  • Die F i g. 8 zeigt eine Flip-Flop-Schaltung. In Reihe mit R liegt eine zusätzliche Gleichspannung. Der Eingan,sinipL#>-z lieg', bei E oder R., die Abnahme erfolgt bei R.> über eineu Sonden üc.r.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Schaltender und s>hwinge.ider Unipolartran.-sistor mit eineni '-iüiblciterkörpdr eines Leitungstyps sowie z;-.ei ol:#nschen Elektroden und einer nichtohmschwr_ Elektrode. d a d u r c h : k c n n -z e i c 1i n e t, daß sieh der f :;.heuhafte pn-Üb:rgana an der fiichtohi.i#_.che:r Elektrode und eine ohmsche Elektrode mit einem Durchmesser der Kontaktfläche von einigen Mikron so koaxial ge-Genüber:r_=heü, daß die dazwischenliegende Halbleiterschicht eine Dicke von einigen 5 Mikron hat.
  2. 2. Unipolartransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ohmsche kleinflächige Elektrode anlegiert ist.
  3. 3. Unipolartransistor nach. Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzichnet, daß die koaxial gegenüberliegenden Elekiroden in Vertiefungen des Halbleiterkörpers angebracht sind.
  4. 4. Unipolartransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der kleinflächigen ohmschen Elektrode ein Überzug aus nicht sperrendem Material angebracht ist.
  5. 5. Oszillatorschaltung mit einem Unipolartransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Widerstand im Kreis der nichtohmschen Elektrode ein Kondensator geschaltet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1035 776, 1077 787, 1054 584; britische Patentschriften Nr. 786 281, 795 305; USA.-Patentschriften Nr. 2 750 542, 2 792 539, 2 829 992, 2 909 715, 21910 653; NTZ, Bd. 11, 1958, Heft 11, S. 565 bis 571.
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