Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 31. 1 september 1951 - Transistorn — kristalldetektorns redivivus, av Dick Lundqvist, Rolf Gezelius och Torkel Wallmark
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
15 september 1951
659
Fig. i. Teoretisk karakteristik för kontaktlikriktning.
ner eller hål, vilket i allmänhet är proportionellt mot
antalet störatomer i gittret. I fig. 3 återges ledningsförmågans
samband med antalet främmande atomer i Si och Ge.
Önskvärda störsubstanser är i första hand element ur
periodiska systemets 3:e och 5:e grupp.
Kontaktlikriktningens teori
Hur kommer det sig, att just halvledarmaterial
kan ge särskilt goda likriktaregenskaper? Vad
som oundgängligen erfordras för att det skall
kunna uppstå en likriktande kontakt är ett
spärrskikt i kontakten mellan två material med olika
utträdesarbeten. Man kan sålunda framställa
likriktande kontakter mellan två olika metaller,
men i praktiken har det visat sig svårt att få fram
goda spärrskikt i metall—metallsystem. I
kontakterna mellan en metall och lämpliga
halvledare däremot utbildas sådana spärrskikt lätt
och naturligt1"4.
För att undvika kortslutande punkter, korngränser eller
andra icke önskvärda störningar, måste halvledarmaterialet
vara utomordentligt rent, helst ha enkristallstruktur, och
dess yta måste vara porfri och bibringas en hög grad av
fin-polering och en därpå följande försiktig etsning.
Aktiveringsenergin från dessa halvledares störcentra bör ha så
låga värden som möjligt. Härav kommer det sig troligen,
att Ge fungerar bäst som n-ledare och Si som p-ledare.
Ledningsförmågan måste ges värden inom relativt snäva
marginaler. Även ur denna synpunkt är det endast ett
begränsat urval av material som kan komma i fråga.
Eftersom ledningsförmågan måste vara av antingen p- eller
n-typ, men inte får vara båda på en gång, är man helt
hänvisad till syntetiserade störhalvledare.
För att få fram de önskade värdena på ledningsförmågan,
är det nödvändigt med en extrem materialkontroll. Redan
halter av föroreningar på 1 del på 1 miljon, halter som vi
inte kan bestämma med vanliga kemiska eller
spektrokemiska metoder, ger ofta en stark ökning av
ledningsförmågan. Man får därför följa de fortgående
reningsprocesserna med mätningar av resistans eller Hall-konstant.
Först sedan man har fått fram ett resistansvärde, som är
högre än det som det färdiga materialet bör ha, sätter
man till en önskvärd störsubstans i mängder motsvarande
1—10 delar på 1 miljon.
Andra synpunkter, som i mer eller mindre hög grad
påverkar materialvalet, är att ledningsförmågan måste helt
och hållet vara elektronisk, dvs. jonledning får inte
uppträda, särskilt med hänsyn till åldringsegenskaperna. (En
viss diffusion av störcentra torde dock ej kunna undvikas.)
Materialet bör vidare i rent tillstånd ha hög genomslags-
hållfasthet; värmeledningsförmågan bör vara så hög som
möjligt. Till slut är det också önskvärt med en relativt hög
hårdhet hos materialet, för att inte kontaktspetsen, som
pressas mot ytan, skall förstöra dennas struktur.
Halvledar dioden
I fig. 4 ser vi den teoretiska karakteristiken för
en kontakt metall-halvledare och i fig. 5 en
observerad karakteristik för Pt—SiC från en
undersökning vid Elektrovärmeinstitutet. I detta fall
användes en metallelektrod med jämförelsevis
stor och väldefinierad kontaktyta, nämligen 0,15
mm2. Strömtätheten i genomsläppsriktning
uppgår här till 100 A/cnr. I figur 5 har också inlagts
kapacitansvärden mätt över kontakten med olika
förspänning.
Man ser hur kapacitansen ökar i genomsläppsriktning,
när elektronmolnet så att säga pressas fram mot
kontakten, så att spärrskiktet blir tunnare, och hur den
avtar, när spärrskiktets tjocklek ökar i spärriktningen. Att
den sedan åter snabbt ökar i spärriktningen
sammanhänger möjligen bl.a. med, att det under inverkan av den höga
fältstyrkan — av storleksordningen 10B V/cm — sker en
fältjonisation eller emission i spärrskiktet, som ger en
stark ökning av antalet laddningsbärare, och som
motsvaras av en kraftig strömökning i spärriktningen.
För ett p-ledande halvledarmaterial kommer
genom-släpps- och spärriktningen att byta tecken jämfört med
ett n-ledande material, men funktionen är i stort sett
densamma. Det blir i detta fall de positiva hålen som
kommer att strömma från halvledaren till metallen. Om
materialet däremot vore samtidigt n- och p-ledande, dvs.
innehöll olika sorters störatomer på en gång, skulle man få
genomsläpp i båda riktningarna och någon nämnvärd
likriktning skulle icke uppstå.
Halvledartrioden
I avsikt bl.a. att studera förutsättningarna för
att åstadkomma styrda spärrskiktsystem,
utförde en stor forskargrupp vid Bell Laboratories
brett upplagda undersökningar över naturen hos
mA
150
Fig. 5. Karakteristik för ett likriktande system av en
Pt-dorn i kontakt med en kristall av grön SiC (kontaktyta
0,15 mm2): kapacitansen över kontakten mätt som
funktion av spänningen; t.h. karakteristiken i förstorad skala
kring origo.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
