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.
660
TEKNISK TIDSKRIFT
Fig. 6. Principkoppling för
halvledar-triod.
Fig. 7. Spärrskikten i germaniumtriod
(n-typ); a jämnvikt vid ytan, b tillstånd
vid injektorn (positiv), c tillstånd vid
kollektorn (negativ).
ledningsförmågan och likriktningen i Si och Ge.
Härvid trodde man sig bl.a. finna, att en
väsentlig del av strömtransporten i
genomsläppsrikt-ning i Ge av n-typ egendomligt nog måste bero
på ledning genom hål, och att man fick en
väsentlig anrikning av hål på diodens yta,
framförallt i närheten av kontaktspetsen. Man
undersökte detta förhållande närmare genom att
studera karakteristiken för en andra metallelektrod
i närheten av den första och upptäckte då
transistorverkans.
I sin första utföringsform, A-transistorn, fig. 6,
utgöres halvledartrioden i princip av en vanlig
diod, där man anbringat en extra spets intill den
andra. Den ena kontaktspetsen får arbeta i
ge-nomsläppriktningen, alltså med positiv
förspänning. Den kallas vanligen "emitter", men det
vore, med hänsyn till dess funktion, lyckligare
att kalla den injektor.
Den andra kontakten kallas vanligen kollektor
och arbetar med hög negativ förspänning i
spärrriktningen, så att en ström av några få
milliampére flyter genom den. Strömmen i
kollektor-kretsen kan nu styras av strömmen genom
injek-torkretsen. Förstärkningen uppstår framförallt
som spänningsförstärkning i den högohmiga
kol-lektorkretsen, men man kan även få en ren
strömförstärkning.
I de första försöken till förklaring över lialvledartriodens
mekanism antog man, att den uppträdande
laddningstransporten genom hål uteslutande ägde rum i själva ytskiktet
men de en kort tid efteråt gjorda upptäckterna av
koaxial-och kiltransistorerna9’10 med djupverkan visade klart, att
hålledningen kunde gå direkt genom Ge av n-typ. För att
nu förklara hur hålledningen kan uppstå i ett material,
som normalt leder uteslutande med laddningsbärare av
motsatt tecken, har man gjort sig följande bild.
Potentialbarriärens höjd vid halvledarens yta i Ge, fig. 7,
är mycket nära lika med avståndet mellan
valenselektron-bandet och ledningsbandet. Detta innebär, att vid ytan
har valenselektronbandet höjts upp nära Fermi-nivån, och
därigenom har förutsättningarna skapats, för att det skall
bildas ett avsevärt antal hål nära ytan.
Det är alltså att märka, att denna utbildning av ett
väl-ledande ytskikt av p-typ kan ske på en normalt etsad yta,
alldeles oberoende av, om det finns någon metallkontakt
där eller ej. Så länge ingen förspänning ligger över ytan,
resp. kontakten, kan hålen inte lämna ytskiktet, på grund
av att valenselektronbandets topp faller inåt halvledaren,
och så bildar ett potentialberg för hålen.
När metallkontakten får en positiv förspänning, höjes
både ledningsbandet och valenselektronbandet så som synes
av fig. 7 b. Härvid blir det ininst lika lätt för hålen att
strömma in i halvledaren som för elektronerna att
strömma till metallen, vilket alltså innebär att strömmen trans-
porteras såväl av elektroner som går till elektroden, som
av hål vilka diffunderar bort från elektroden.
1 spärriktningen förändras nivåschemat enligt fig. 7 c.
Elektronerna har svårt att övervinna potentialbarriären,
men vad som är en potentialbarriär för elektroner är
motsatsen, en utförsbacke, för hålen, så att dessa flyter lätt
till kollektorn. Med positiv potential på injektorn inför
man sålunda en styrström, som tillför spärrområdet kring
kollektorn laddningsbärare, och därmed ökar dess
ledningsförmåga i proportion till styrströmmen.
Ett flertal ytterst intressanta experiment med bl.a.
bestämning av vandringshastigheter och magnetisk
avlänk-ning av laddningsbärarna, har entydigt visat, att det lios
n-ledande Ge faktiskt är frågan om en strömtransport ined
hålledning. Hålens livstid är av storleksordningen 100 jms
och vandringshastigheten ca 1 700 cma/Vs mot ca 3 400
cnvVVs för elektronerna.
En fråga av mycket stort intresse är, hur man skall
kunna förklara den strömförstärkning som man i många fall
får, och som vid enstaka experiment har uppgått ända till
20 gånger. Någon kvantitativt fullt tillfredsställande teori
har man kanske ännu inte lyckats ge, men kvalitativt synes
förklaringen vara att söka enligt följande resonemang.
Strömmen av hål, som attraheras av fältet kring
kollektorn, måste antas påverka laddningen i spärrskiktet kring
kollektorn redan genom att de strömmar genom detta
skikt. Härtill kommer, att hålen troligen under en i
förhållande till den totala vandringstiden väsentlig tid bindes
i eller intill spärrskiktet i vad Shockley3 kallar en
p—n-krok. Härigenom får man en extra anrikning av hål kring
kollektorn. Deras laddning måste påverka
potentialbarriärens höjd, och elektronemissionen från den styrda
elektroden ökas därigenom väsentligt.
Medan halvledardioden redan har nått en hög
grad av likformighet och stabilitet, befinner sig
trioden, tetroden osv. endast på försöksstadiet.
Hur försöken skall utfalla, beror till allra största
delen på, hur man kommer att lyckas framställa
halvledarmaterial med de nödvändiga
egenskaperna. Vi har här uppehållit oss enbart vid de
rena elementen Si och Ge, resp. p—Si och n- -Ge,
därför att de erbjudit den enklaste teoretiska och
praktiska behandlingen. Principiellt är det dock
möjligt att få fram gynnsamma likriktar- och
triodegenskaper även hos andra
halvledarmaterial. 1 varje fall har man redan kunnat observera
triod-verkan hos PbS17, SiC och p Gelu; bland
andra material med likriktarverkan kan vi erinra
om FeSa, Te, Se och CuaO.
Fig. 8.
Iialv-ledardiod i [-keramik-utförande.-]
{+keramik-
utförande.+}
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
