DE2515577A1

DE2515577A1 - Schaltungsanordnung mit einem transistor hoher eingangsimpedanz

Info

Publication number: DE2515577A1
Application number: DE19752515577
Authority: DE
Inventors: Susumu Hirai; Kunizo Suzuki; Hajime Yagi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1974-04-10
Filing date: 1975-04-10
Publication date: 1975-10-23
Also published as: GB1502165A; NL7504306A; FR2267641A1; US4000506A; FR2267641B1; IT1037228B; CA1026468A; DE2515577C2

Description

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

D-8000 München 22 D-48OO Bielefeld

Triftstraße 4 Siekerwall 7

S75P51

10. April 1975

SONYCORPORATION
Tokyo / Japan

Schaltungsanordnung mit einem Transistor hoher Eingangs impedanz

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem Halbleiterbauelement, insbesondere mit einem Bipolar-Transistor hoher Eingangsimpedanz.

In der US-PS 3 591 430 ist ein Transistor beschrieben, dessen Basisstärke oder -weite zur Verbesserung der Hochfrequenzeigenschaften stark reduziert ist. Dieser Transistor weist imwesentlichen den durch ein Beispiel für einen npn-Transistor in Fig. 1 veranschaulichten Aufbau auf. Als Kollektorbereich 10c dient dabei ein η-Typ Halbleitersubstrat, auf dem beispielsweise ein eingebetteter p-Typ Basisbereich 10b ausgebildet ist. Über dem Basisbereich 10b liegt eine den Emitterbereich 1Oe bildende Holbleiterschicht. Den Rand des eingelagerten Basisbereichs 10b umgibt ein ringföifiiger Basiselektroden-Kontaktbereich 10b', der eine relativ hohe Verunreinigungskonzentration aufweist und sich bis zur

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Oberfläche des Halbleitermaterials erstreckt. Jeweils in ohmschem Kontakt mit dem zugeordneten Bereich ist eine Basiselektrode 11b am Bereich 10b' , eine vom Bereich IQb' umgebene Emitterelektrode He am Emitterbereich 1Oe und eine Kollektorelektrode lic am Kollektorbereich 10c vorgesehen. Der Bezugshinweis 1Oe' kennzeichnet einen weiteren Bereich, der dazu dient, den Niederschlag der Emitterelektrode He in ohmschem Kontakt mit dem Emitterbereich 1Oe zu ermöglichen. Die Bezugshinweise E, B und C kennzeichnen den Emitter, Basis- bzw. Kollektoranschluß.

Bei dem soweit beschriebenen Aufbau des bekannten Transistors ist der der Halbleiteroberfläche zugekehrte Abschnitt des Basisbereichs, das heißt der mit der Basiselektrode 11b verbundene Bereich als Bereich 10b' mit relativ hoher Verunreinigungskonzentration ausgebildet, so daß eine geringe Trägerinjektion relativ zur Oberfläche des erwähnten Abschnitts oder relativ zur Querrichtung auftritt. Aus diesem Grund liegt der betrieblich nutzbare Emitter-Übergang hauptsächlich als Übergangsabschnitt j zwischen dem Emitterbereich und dem eingelagerten Bereich 10b, das heißt in einem dem Kollektorübergang j gegenüberliegenden Abschnitt. Außerdem ist die Stärke des Bereichs 10b sehr klein, so daß sich ein hoher Basistransportfaktor ß ergibt.

Als einer der Parameter zur Bewertung der Eigenschaften eines Transistors wird häufig der Verstärkungsfaktor h für Emitter-Basisschaltung des Transistors (im folgenden kurz Emitterschaltung) herangezogen. Wird der Verstärkungsfaktor bei Basis-Basisschaltung (im folgenden kurz Basisschaltung) mit <£ bezeichnet, so ergibt sich der Stromverstärkungsfaktor h ρ für Emitterschaltung wie folgt:

"FE 1 -ot (1)

Der Stromverstärkungsfaktor für Basisschaltung läßt sich darstellen zu:

0C=oC/3V (2), worin

mit CC der KoMektorverstärkungsfaktor, mit /j der Basistransportfaktor und mit Y

509843/0688 /³

- 3-der Emitter-Injektionswirkungsgrad oder kurz der Emitterwirkungsgrad bezeichnet sind.

Betrachtet man als Transistorersatzschaltbild für Basisschaltung eine vereinfachte Hybrid-Tf-Äquivalenzschaltung in einem Bereich zwischen mittleren und hohen Frequenzen, so kann das Schaltbild nach Fig. 2 zugrunde gelegt werden. In dieser Schaltung sind mit den angegebenen Bezeichnungen die folgenden Kennwerte gemeint:

r : Basiswiderstand,

g_¥ : der die Rekombinationskompenente des Basisstroms an

gebende Parameter, der aus Gründen der einfacheren Darstellung im Rahmen der vorliegenden Beschreibung als "Wirkleitwert" bezeichnet ist;

Cj- : Parameter der die der Veränderung von überschüssig

gespeicherten Ladungsträgern entsprechende Basisstromkomponente angibt;

C , g_: Parameter, die die aufgrund der Kollektorspannung auf

tretende Basisweiten- oder -Stärkenmodulation angeben. Steilheit
Kapazität des Basisemitterübergangs.

g : Steilheit

Werden die Veränderung des Basisstroms als i. und die Veränderung der Emitterbasis-

spannung als v, , bezeichnet, so gilt mit den Parametern g^ und Gn- die folgende Beziehung:

'b-Vb.+ CrTT- - ⁽³⁾

Andererseits ist der Stromverstärkungsfaktor h_pp für eine Wechselstromkomponente bei kurzgeschlossenem Ausgang gegeben zu h_pp = ',v/L/ worin mit I. der Eingangsstrom und mit L der Ausgangsstrom bezeichnet sind. Wird die komplexe Frequenz mit s bezeichnet, so läßt sich die über g und C,_ in Fig. 2 auftretende Spannung V wie folgt darstellen:

I. V= A ;

S^{+ C}JE^} W

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-A-

Da I = g V und normalerweise auch C.. << C_n. gilt, erhält man die folgende Jm f*~ Ii

Beziehung:

h__p = (5)

FE g_r + s(C_r+C_JE)

Für einen npn-Transistor läßt sich zur übersichtlicheren Darstellung g in eine Löcher-

/1

Stromkomponente g und eine Elektronenstromkomponente g aufteilen; es gilt also

^g7T^{= g}p⁺⁹n ⁽⁶⁾

Mit Hilfe der Gleichungen (5) und (6) läßt sich der Stromverstärkungsfaktor h_pp der Gleichstromkomponente oder der Stromverstärkungsfaktor für eine Frequenz s = 0 wie folgt darstellen:

■ _ m m ,-,ι.

^{h =(7)}

Da der Basistransportfaktor β für den in Fig. 1 veranschaulichten Transistor - wie erwähnt - sehr groß gemacht werden kann, ergibt sich - um die Beziehung g « g zu

η ρ

befriedigen - daß die Elektronenrekombination sehr klein wird. Dementsprechend ist h gegeben zu:

Für normale Transistoren, einschließlich des Transistors der hier diskutierten Art, wird der Verminderung der Rekombination von Löchern keine Beachtung geschenkt, so daß g relativ groß wird. Aus diesem Grund lassen sich - wie aus Gleichung (8) ersichtlich wird - auch keine relativ hohen h_pp-Werte erzielen.

Die Wirkleitwert-Komponenten g und g lassen sich wie nachfolgend beschrieben darstellen:

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Zunächst sind der Emitterstrom L, der Kollektorstrom l_ und der Basisstrom L gegeben

t Ld

zu:

L = A (J + J ) E η Ρ

+0 -/J)J ],

' n^J '

worin mit A die Ubergangszone, mit J die aufgrund der vom Emitter in die Basis

injizierten Elektronen auftretende Stromdichte und mit J die aufgrund der von der

P Basis in den Emitter infizierten Löcher auftretende Stromdichte bezeichnet sind.

Damit ergeben sich die folgenden Beziehungen:

dj

g = A = A-pjr- J ρ dv kl ρ

β Y ⁹m

= 0-^y)g_m

^T -ß

fh ⁹m

^gm

Ein Transistor, für den sich ein verringerter Stromdichtewert J ergibt, ist in der

P US-PS 2 822 310 beschrieben. Bei diesem bekannten Transistor ist im Emitter ein Bereich hohen spezifischen Widerstands ausgebildet, dessen Dicke oder Stärke kleiner gewählt ist als die Diffusions länge der Minoritätsladungsträger, um dadurch die Stromdichte J

509843/0688 /6

aufgrund der Diffusion der Minoritätsladungsträger in diesem Emitter zu reduzieren. Der Emitter-Injektionswirkungsgrad T ist gegeben zu:

V V (")

J H	-J	P	-	1 +	J
η			JL
			J
	η

Eine Verminderung von J ist daher äquivalent mit einer Vergrößerung von Ύ .

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, einen Bipolartransistor-Kreis zu schaffen, der sich durch eine hohe Grenzfrequenz auszeichnet und für den der Stromverstärkungsfaktor h in einem Bereich zwischen mittleren und hohen Frequenzen höher liegt als bei den zuvor erwähnten bekannten Ausführungsformen von Transistoren bzw. Transistorschaltungen.

Die Erfindung ist bei einer Schaltungsanordnung mit einem Transistor hoher Eingangsimpedanz, der drei aufeinanderfolgende, jedoch gegeneinander getrennte Halbleiterbereiche aufweist, von denen der erste und zweite Bereich in einem Eingangskreis und der erste und dritte Bereich in einem Ausgangskreis liegen, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden den Wirkleitwerf zwischen dem ersten und zweiten Haibleiterbereich bildenden Komponenten, die der Rekombination von Minoritätsladungsträgern im ersten bzw. zweiten Bereich entsprechen, die erste Wirkleitwertkomponente zehn mal kleiner ist als die zweite, und daß die durch gespeicherte Minoritätsladungsträger im ersten Bereich bewirkte Kapazität kleiner ist als die im zweiten Bereich.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen in beispielsweisen Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische vergrößerte Schnittansicht des bereits erläuterten bekannten Transistors;

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/7

- 7-Fig. 2 eine Hybrid- ¹W -Äquivalenzschaltung des bekannten Transistors nach Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische, vergrößerte Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels für einen Transistor erfindungsgemäßer Bauart;

Fig. 4 die schematische Schnittansicht einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemößen Transistors und

Fig. 5 das Prinzipschaltbild eines Transistorschaltkreises mit einem in Emitterschaltung liegenden Transistor erfindungsgemäßer Bauart.

Unter Bezug auf die Fig. 3 sei zunächst eine erste Ausführungsform der Erfindung erläutert: Das dargestellte Beispiel zeigt einen npn-Transistor, der im wesentlichen aus einem Halbleitersubstrat 20 besteht, in dem ein erster Halbleiter- oder Emitterbereich 1 eines ersten Leitfähigkeitstyps (in diesem Beispiel η-Typ) mit hohem spezifischen Widerstand, ein zweiter angrenzend daran angeordneter Halbleiter- oder Basisbereich 2 eines zweiten Leitfähigkeitstyps (p-Typ) und ein dritter Halbleiter- oder Kollektorbereich 3 ausgebildet sind, der dem ersten Leitfähigkeitstyp (η-Typ) entspricht, ebenfalls einen hohen spezifischen Widerstand aufweist und an den Basisbereich 2 angrenzt. Zwischen dem ersten und zweiten Bereich 1 und 2 ist ein erster pn-Übergang, der Emitterbasisübergang J ausgebildet, während sich zwischen dem zweiten und dritten Bereich 2 bzw. 3 ein zweiter pn-Übergang der Basis-Kollektorübergang J befindet. Gegenüber dem Basisemitterübergang J , und zwar in einem Abstand W_c der kleiner gewählt ist als die Diffus ions länge L , der in

^t P

den ersten Bereich 1 vom zweiten Bereich 2 aus injizierten Minoritätsladungsträger (Löcher) befindet sich im ersten Bereich eine Potentialsperre 7, deren Energie größer ist als 0,1 eV und die einem in diesem ersten Bereich erzeugten eingebauten elektrischen

3
Feld eine Stärke von mehr als 10 V/cm verleiht. Bei dem Beispiel der Fig. 3 ist ein Bereich la vom ersten Leitfähigkeiistyp (η-Typ) mit hoher Verunreinigungskonzentration im ersten Bereich vorhanden, so daß ein L-H-Übergang im Bereich 1 entsteht, der die Potentialsperre 7 darstellt (die Bezeichnung "L-H-Übergang" gibt an, daß es sich um einen Übergang zwischen zwei Bereichen gleichen Leitfähigkeitstyps handelt, von denen

509843/0688 /8

der eine leicht = niedrig und der andere Jioch = stark dotiert ist).

Auf dem stark mit Verunreinigungen dotierten Bereich la des ersten Bereichs, sowie auf dem zweiten und dritten Bereich 2 bzw. 3 sind erste, zweite bzw. dritte Elektroden niedergeschlagen, das heißt die Emitter-, Basis- bzw. Kollektorelektroden 5e, 5b bzw. 5c, die mit einer ersten, zweiten bzw. dritten Anschlußklemme für den Emitter-, Basisbzw. Kollektoranschluß E, B bzw. C versehen sind.

Nachfolgend wird nun das Herstellungsverfahren für die soweit beschriebene Halbleiteranordnung erläutert:

Auf einem η-Typ Halbleitersubstrat 21 mit hoher Verunreinigungskonzentration, das im wesentlichen den Bereich 3a niedrigen spezifischen Widerstands für den dritten Bereich 3 bildet, wird durch epitaxiales Wachstum eine Halbleiterschicht 22 mit niedriger Verunreinigungskonzentration erzeugt, die den erwähnten dritten Bereich des gleichen η-Typs darstellt. Auf der Halbleiterschicht 22 wird dann selektiv der zweite p-Typ Bereich 2 in einer Dicke von etwa O,lyU (Micron) erzeugt, und zwar durch Diffusion oder

Ionenimplantation und mit einer Konzentration in der Größenordnung von etwa 1 ζ in q

10 bis 10 Atomen/cm . Auf der Halbleiterschicht 22 wird sodann durch epitaxiales Wachstum eine η-Typ Halbleiterschicht 23 mit einer niedrigen Verunreini-

15 3

gungskonzentration in der Größenordnung von 10 Atomen/cm in einer Dicke von etwa 0,2 M erzeugt, die im wesentlichen den ersten Bereich 1 bildet. Sodann wird über die Halbleiterschicht 23 in ringförmiger Ausbildung eine p-Typ Verunreinigung selektiv in relativ hoher Verunreinigungskonzentration in der Größenordnung von

20 3

10 Atomen/cm eindiffundiert, um den nach oben erstreckten Bereich 2A zu erzeugen, der zur Herausführung der Anschlußelektrode 5b für den zweiten Bereich 2 dient. Sodann wird durch Diffusion ein η-Typ Bereich la hoher Verunreinigungskonzen-

20 3

tration, das heißt in der Größenordnung von etwa 10 Atomen/cm im ersten Bereich 1 in einer Stärke von etwa O,lylt erzeugt, beispielsweise durch Diffusion im Festzustand der bzw. aus der polykristallinen Halbleiterschicht. Außerhalb des Bereichs 2A über den Halbleiterschichten 23 und 22 wird sodann ein vom Bereich 3a mit niedrigem spezifischen Widerstand nach oben reichender~ßereich 3A erzeugt.

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Da die Verunreinigungskonzentration in den den Übergang J bildenden Abschnitten ,der Bereiche 1 und 2 niedrig gewählt ist, ergibt sich, daß die Löcherdiffusionslänge

L groß ist. Ist das eingebaute Feld an der Potentialsperre 7 ausreichend hoch, so P
läßt sich für die Stromdichte folgende Beziehung angeben:

qD P W *Z=r

J - (e^kl - 1) (12)

ρ _L2

worin mit D die Diffusionskonstante der Löcher im Emitter und mit P die Löcher-

P ⁿ

dichte im Emitter im Gleichgewichtszustand bezeichnet sind. Die Gleichung (12) zeigt, daß der Wert für J um ein Verhältnis W_c/L reduziert ist im Vergleich zu

P ^fc P

dem Fall, bei dem keine Potentialsperre vorhanden ist.

Als Beispiel für einen Transistor mit einer Potentialbarriere im Emitter sei außer auf das Beispiel nach Fig. 3 mit einem L-H-Übergang auch auf die Möglichkeit eines Hetero-Übergangs hingewiesen. Angrenzend an den p-Typ Basisbereich wird ein η-Typ Emitterbereich mit großem L vorgesehen und zwischen dem Emitterbereich und der Substratoberfläche wird zur Erzeugung eines Hetero-Übergangs eine weite Energieoand-Lücke vorgesehen. An diesem Hetero-Übergang wird im Gleichgewichtsband eine Potentialsperre für Löcher erzeugt. Der Emitterbereich besteht aus einem Halbleitermaterial, bei dem die Breite der Bandlücke nicht schmäler ist als die dss Basisbereichs.

Der breite Bandlückenbereich wird durch einen η-Typ Halbleiterbereich gebildet, der dem Emitterübergang zwischen dem Emitter und dem Basisbereich gegenüberliegt und eine Form bzw. einen Verlauf aufweist, daß Löcher an der Rekombination an der Halbleiteroberfläche gehindert werden. In diesem Fall läßt sich der Emitterinjektions-Wirkungsgrad durch Einbau einer Potentialsperre zur Beschleunigung von Elektronen weiter vergrößern. Die Höhe der Potentialsperre für Löcher an diesem Hetero-Übergang ist vorzugsweise größer als 0, IeV.

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Der Vorschlag, in einem Transistor einen Hetero-Übergang vorzusehen, ist z.B. in Proceedings of the IRE, Band 45, (1957), Seite 1535 beschrieben. Dabei wird ein Transistor verwendet, der einen Emitter-Basisübergang bildet. Es hat sich jedoch als äußerst schwierig erwiesen, einen guten Hetero-Übergang zwischen p-Typ und η-Typ Halbleiterbereichen herzustellen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung eines Hetero-Übergangs ist in Fig. 4 dargestellt. Auf einem η -Typ Kollektorsubstrat aus mit Zinn (Sn) hochdotiertem Galliumarsenid (GaAs) ist durch epitaxiales Wachstum aus einer Flüssigphase eine η -Typ Halbleiterschicht 42 aus GaAs erzeugt, die im wesentlichen einen Kollektorbereich 34 bildet. Diese Schicht 42 ist dann zur Herstellung einer p-Typ Basis 33 insbesondere mit Germanium (Ge) dotiert. Der Basisbereich 33 kann jedoch auch als Epitaxialschicht aus GaAs erzeugt sein. Auf dem Basisbereich 33 sind durch epitaxiales Wachstum aus der Flüssigphase eine GaAs-n -Typ Halbleiterschicht 43, die in erster Linie als Emitterbereich 32 dient und eine η-Typ Halbleiterschicht 44

aus Ga. Al As aufgebracht, die mit Sn dotiert ist und vor allem einen Emitterbe-1-x χ

reich 31 mit breiter Bandlücke bildet und aus einem gegenüber der Halbleiterschicht 43 unterschiedlichen Material besteht. Durch die Halbleiterschichten 43 und 44 wird Germanium (Ge) bis zum Basisbereich 33 eindiffundiert, um eine p-Typ Basiskontaktschicht 45 auszubilden. Auf dem Bereich 31 der Halbleiterschicht 44 und auf dem Substrat 41 werden jeweils eine Emitterelektrode 36e bzw. eine Kollektorelektrode 36c durch eine Au-Ge-Legierung und auf der Basiskontaktschicht 45 eine Basiselektrode 36b mittels einer Au-Zn-Legierung erzeugt.

Bei dem soweit beschriebenen Aufbau eines Halbleiterbauelements ergibt sich zusätzlich zur Ausbildung eines guten Hetero-Übergangs 35 im Emitter durch den Hetero-Ubergang in der Basis-Kontaktschicht 35 eine Elektronensperre, die eine Verbesserung des Basistransport-Wirkungsgrads und der Rauschkennwerte erbringt und außerdem reduziert der Hetero-Übergang zwischen den Schichten 43 und 44,die mit Kollektorpotential beaufschlagt sind, die Oberflächenrekombination von Elektronen, wodurch die Stromkennwerte und die Rauschwerte besser werden.

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Wie oben erläutert, ist die Potentialsperre 7 gemäß der Erfindung im Emitterbereich bzw. im ersten.Bereich 1 gegenüber dem Emitter-Übergang J in einem Abstand vorgesehen, der kleiner ist als die Löcherdiffusionslänge L , wodurch die Stromdichte

J und - wie aus Gleichung (9) ersichtlich - die Wirkleitwertkomponente g reduziert ρ ρ

werden. Für die Erfindung gilt vor allem die folgende Beziehung:

g < 10 g (13)

P ⁿ

Das heißt, die Basiswirkung des Bereichs 2A wird beseitigt und nur der Bereich 2 dient als wirksamer Basisbereich, wodurch der Basistransport-Wirkungsgrad Λ wesentlich vergrößert wird.

Dabei wird die Wirkleitkomponente g vermindert, da die Elektronenrekombination im Bereich 2 abnimmt. Ist jedoch g größer als g , so ist der Wirkleitwert g_ durch g

pn η ρ

bestimmt. Aus diesem Grund werden die Werte der Wirkleitkomponenten g und g

ρ η

gemäß der Erfindung so gewählt, daß die Beziehung g < 10g befriedigt ist. Daraus

P ⁿ

ergibt sich, daß der Wert für g»- sehr klein wird im Vergleich zu bekannten Transistoren. Wird g als Bezugswert betrachtet, so ist es erwünscht, g im wesentlichen im η ρ

gleichen Maße zu verkleinern wie g . Um g sehr klein zu machen, muß das einge-

n ρ

baute Feld an der Potentialsperre 7 vergleichsweise sehr hoch werden, beispielsweise

4
etwa 10 V/cm. Wie sich aus Gleichung (7) ergibt, läßt sich mit der Erfindung der Faktor h ρ beträchtlich steigern.

Insbesondere in höheren Frequenzbereichen jedoch wird der Term s (C^- + C„ + C ._) der Gleichung (4) wirksam und ändert die Phase und damit wird der absolute Wert

vermindert. Wird als höchstzulässiger Wert die Grenzfrequenz angenommen, für die der Wert von h _p auf 1/y 2 absinkt, so ergibt sich dieser Wert zu f = CJ /2 |l. Damit erhält man folgende Beziehung:

04)

₊c_JE

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(ln diesem Fall kann Cn vernachlässigt werden, da es in der Regel sehr klein ist.) Ist g,_ klein, so wird auch CJ-. kleiner.

Obgleich gemäß der Erfindung g klein gewählt wird, um - wie erwähnt - h zu vergrößern, wird der die Kapazität angebende Term in Gleichung (14) sehr klein ausgelegt, um CJ₁- bzw. die Grenzfrequenz f zu vergrößern. In anderen Worten: Da bei der Halbleiteranordnung gemäß der Erfindung beide den ersten - bzw. Emitter-Übergang J bildenden Bereiche, das heißt die Bereiche 1 und 2, insbesondere der erste Bereich eine niedrige Verunreinigungskonzentration aufweisen, läßt sich ein sehr kleiner Wert für C wählen.

Der Kapazitätswert C<jj- andererseits läßt sich in eine Basisspeicherkomponente C^. und eine Emitterspeicherkomponente C^p unterteilen, das heißt es gilt folgende Gleichung:

^cr = SrB ⁺ S-E ⁽¹⁵>

Werden für die in der Basis bzw. im Emitter gespeicherten Minoritätsladungsträger

die Bezeichnungen g_D und g_c angesetzt, und werden die Stärke der Basis bzw. des υ b

Emitters (bei großem L ) als W_D bzw. W_n bezeichnet, so lassen sich die folgenden

ρ Β t

Ausdrücke ableiten:

WId η

dq WL

^gm

P
Für diesen Fall jedoch wird von den folgenden zulässigen Annahmen ausgegangen:

L > W- und L > W_c
η Β ρ Ε

/13 509843/0688

Wie sich aus den Gleichungen (16) und (17) ersehen läßt, lassen sich C-^₁ und C_n._c

Ii D (lh

und damit Gjr- durch Reduzierung der Basisstärke W_n und der Emitterstärke W_ vermin-" bt

dem. Eine Möglichkeit wie W_p sehr klein hergestellt werden kann, ist in der bereits erwähnten US-PS 2 822 310 dargestellt. Da L jedoch groß gewählt wird, um ein

P
großes h _F zu erhalten, kann keine ausreichende Größe für Cj₇-C erzielt werden. (Wenn die Beziehung L < W wie für den Normalfall befriedigt ist, so ist C-- unabhängig von W_n. klein.) Wie erwähnt, wird gemäß der Erfindung g klein ausgelegt,

^t P

um die folgende Beziehung zu erhalten:

Aus den Gleichungen (9) und (27) ergibt sich dann folgende Beziehung:

W L

Daraus folgt, daß C _v- kleiner werden kann als C_1n. , wenn cj klein gemacht wird.

I« t /«Dp

Wie beschrieben, lassen sich die Gleichungen (13) und (18) befriedigen, so daß insgesamt ein Schaltkreis erzielt werden kann, bei dem die Grenzfrequenz f hoch liegt, und für den der Verstärkungsgrad h _c in mittleren und hohen Frequenzbereichen ebenfalls sehr groß wird.

Für die soweit beschriebene Ausführungsform der Erfindung kommt vor allem ein npn-Transistor infrage. Es sei jedoch betont, daß auch ein pnp-Transistor verwendet werden kann, bei dem dann die jeweiligen Bereiche die umgekehrte Leitfähigkeit zu den oben beschriebenen Bereichen aufweisen.

Ein Schaltkreis mit einem in Emitterschaltung liegenden Transistor zeigt die Fig. 5. Der Bezugshinweis R gibt dabei die Impedanz einer Signalquelle und 2 eine Kollektor-

fast an. Außer für den Normalfall einer Spannungsansteuerung kann auch die Ansteuerung aus einer Stromquelle erfolgen, bei der R groß ist, da der Transistor eine hohe Eingangs-

impedanz besitzt.

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Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß mit der Erfindung ein Transistorschaltkreis geschaffen wurde, der einen Bipolar-Transistor mit hoher Eingangsimpedanz enthält. Der Transistor weist einen niedrigen Emitter-Basis-Wirkleitwert und insbesondere eine niedrige Wirkleitwertkomponente auf, die durch die Rekombination von Minoritätsladungsträgern im Emitter bewirkt wird. Der Emitter besitzt eine geringe Kapazität an gespeicherten Minoritätsladungsträgern aufgrund der niedrigen Wirkleitkomponente. Dies ermöglicht einen Betrieb des Transistors in Emitter-Basisschaltung bei sehr hohen Stromveistärkungsfaktoren und hohen Frequenzen.

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Claims

Sony Corporation
₇ Japan

PATENTANSPRÜCHE

Schaltungsanordnung mit einem Transistor hoher Eingangsimpedanz, der drei aufeinanderfolgende, jedoch gegeneinander getrennte Halbleiterbereiche aufweist, von denen der erste und zweite Bereich in einem Eingangskreis und der erste und dritte Bereich in einem Ausgangskreis liegen, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden den Wirkleitwert zwischen dem ersten und zweiten Halbleiterbereich bildenden Komponenten (g , g ), die der Rekombination von Minoritäts-

P ⁿ

ladungsträgern im ersten bzw. zweiten Bereich entsprechen, die erste Wirkleitwertkomponente (g ) zehn mal kleiner ist als die zweite (g ), und daß die durch

P ⁿ

gespeicherte Minoritätsladungsträger im ersten Bereich bewirkte Kapazität (CLp) kleiner ist als die im zweiten Bereich (C _R).
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Halbleiterbereich ein L-H-Übergang (7) ausgebildet ist, dessen Abstand vom zweiten Bereich (2) kleiner ist als die darin auftretende Diffus ions länge.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Halbleiterbereich ein Hetero-Übergang ausgebildet ist, dessen Abstand vom zweiten Bereich kleiner ist als die darin auftretende Diffusions länge.

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