DE2515577C2

DE2515577C2 - Transistor

Info

Publication number: DE2515577C2
Application number: DE2515577A
Authority: DE
Inventors: Susumu Hirai; Kunizo Suzuki; Hajime Tokio/Tokyo Yagi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1974-04-10
Filing date: 1975-04-10
Publication date: 1986-01-02
Also published as: NL7504306A; US4000506A; CA1026468A; FR2267641B1; IT1037228B; FR2267641A1; GB1502165A; DE2515577A1

Description

- ^J'

Die Erfindung betrifft einen Transistor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Transistor dieser Art ist aus der DE-AS 10 50 448 bekannt

Bei diesem bekannten Transistor ist durch die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angeführte Ausbildung der Minoritätsladungsträgerstromanteil des Emitterstroms verringert und dadurch der Emitterwirkungsgrad und demzufolge der Stromverstärkungsfaktor vergrößert

Für den Stromverstärkungsfaktor Λ«τ eines in Emitterschaltung geschalteten Transistors bestehen bekanntlich folgende Beziehungen zu weiteren Parametern zur Beschreibung eines Transistors:

λ bezeichnet den Stromverstärkungsfaktor des Transistors in Basisschaltung, sowie

tx - ec* ■ β ■ y, (2)

Ja bezeichnet bei einem NPN-Transistor die aufgrund

ίο der vom Emitter- in den Basisbereich injizierten Elektronen auftretende Elektronenstromdichte und J_p die bei diesem Transistor aufgrund der von dem Basis- in den Emitterbereich injizierten Löcher auftretende Löcherstromdichte: vgL zu den Gleichungen (1) und (2) R D. Anknim »Semiconductor Electronics«, Englewood Cliffs, N.J. 1971, Seite220 Gleichung (5—26) und Seite 227, Abs. 2, und zu der Gleichung (11) die DE-AS JO 90 329. Spalte 1. Zeile 1 bis Spalte 3. Zeile 3 und Spalte 3, Zeilen 24 bis 31.

Der aus der DE-AS 1050448 bekannte Transistor weist indes, wie im Zusammenhang mit der Beschreibung des Transistors nach der F i g. 3 noch näher ausgeführt wird, noch nicht den erstrebten hohen Stromverstärkungsfaktor Areauf.

Ein weiterer Transistor mit ähnlichem Halbleiterbereichsaufbau ist aus der US-PS 35 91 430 bekannt bei dem durch die dort beschriebene Ausbildung des Emitter- und des Basisbereichs die Eigenschaften für den Hochfrequenzbetrieb verbessert sind.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Transistor zu schaffen, der sich durch eine hohe Grenzfrequenz auszeichnet und für den der Stromverstärkungsfaktor hpE in einem Bereich zwischen mittleren und hohen Frequenzen höher liegt als bei den oben angeführten bekannten Ausführungsformen von Transistoren.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst daß ein Transistor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 in der im kennzeichnenden Teil des

Patentanspruchs 1 angegebenen Weise ausgebildet ist

Vorteilhafte Ausführungen des Transistors nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 angegeben.
Die nach der Erfindung vorzunehmende Bemessung geht von dem z. B. aus P. D. Ankrum »Semiconductor Electronics«, Englewood Cliffs, N. J. 1971, Seiten 263 bis 265 (F i g. 6-15), Seite 270, F i g. 6- 16(c) mit Seite 271, Abs. 4 bekannten ^--Ersatzschaltbild für einen bei hohen Frequenzen zu betreibenden Transistor in Emitterschallung aus. Das bekannte vereinfachte ^-Ersatzschaltbild ist in F i g. 1 gezeichnet Die in F i g. 1 angegebenen Bezeichnungen bedeuten:

r, der Basiswiderstand;

g.T der die Rekombination der Minoritätsladungsträger des Basis-Emitterstroms angebende Parameter, der aus Gründen der einfacheren Darstellung im Rahmen der vorliegenden Beschreibung als »Wirkleitwert« bezeichnet ist;

C„ Parameter, der die der Veränderung von gespeicherten Minoritätsladungsträgern entsprechenden Komponente im Basis-Emitterstrom angibt; Parameter, die die aufgrund der Kollektorspannung auftretende Basisweiten- oder -stärkenmodulation angeben;

g_m Steilheit;
C)E die Kapazität des Basisemitterübergangs.

Das bekannte Prinzipschaltbild des Transistors in Emitterschaltung zeigt die Fig.2. Das Bezugszeichen Rg gibt dabei die Impedanz einer Signalquelle und Z eine KoHcktorlast an. Außer für den Normalfall einer Spannungsansteuerung kann auch die Ansteuerung aus einer Stromquelle erfolgen, bei der R_g groß ist, da der Transistor eine hohe Eingangsimpedanz besitzt.

Werden der zeitveränderliche Basisstrom als k und die zeitveränderliche Emitterbasisspannung als Vbe bezeichnet, so gilt mit den Parametern g_T und Qr die folgende Beziehung:

g* V₄, + C_n

d*.

(3)

(4)

Da h=gmVund normalerweise auch C_M<Ctgilt, erhält man

(5)

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Für einen NPN-Transistor läßt sich zur übersichtlicheren Darstellung der Wirkleitwert g* in eine Löcherleitwertkomponente gp und eine Elektronenleitwertkomponente g„ aufteilen; es gilt also

g~ = gp + gn (⁶)

Mit Hilfe der Gleichungen (5) und (6) läßt sich der Stromverstärkungsfaktor Are für einen komplexen Frequenzwert 5=0 wie folgt darstellen:

"FE

2_

gp

(7)

Da der Basistransportfaktor β durch eine geringe Weite des Basisbereichs sehr groß gemacht werden kann, ergibt sich eine sehr kleine Elektronenrekombination. Mit g„ <g_p wird dann der Stromverstärkungsfaktor

Am
gp

(8)

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50

A bezeichnet die Räche des PN-Obergangs, J_n die aufgrund der vom Emitter- in den Basisbereich injizierten Elektronen auftretende Stromdichte und J₉ die aufgrund der von dem Basis- in den Emitterbereich injizierten Löcher auftretende Stromdichte.

Damit ergeben sich die folgenden Beziehungen:

- i-r

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Andererseits ist der Stromverstärkungsfaktor Are bei kurzgeschlossenem Ausgang gegeben zu Are= Vi, worin mit //der Eingangsstrom und mit /o der Ausgangsstrom bezeichnet sind. Wird die komplexe Frequenz mit s bezeichnet, so läßt sich — vgL F i g. 1 — die über g._T und Cr auftretende Spannung Vwie folgt darstellen:

d V A (1 -ß) -S- J_n

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gm

bezeichnet die Ladung eines Elektrons,
die BoItzmann-Konstante und
die Temperatur in ° Kelvin.

Für die Bemessung des Emitter- und des Basisbereichs des Transistors nach der Erfindung gilt vor allem die folgende Beziehung:

gp < IQg_n.

Die Elektronenwirkleitkomponente g„ wird vermindert, indem die Elektronenrekombination im Basisbereich verringert wird. Ist jedoch g_p größer als g_n, so nur in dem Maße, daß die Beziehung g_p < \0g„ befriedigt ist. Daraus ergibt sich, daß der Wert für g_p sehr klein wird im Vergleich zu den bekannten, eingangs angeführten Transistoren. Wird g„ als Bezugswert betrachtet, so ist es erwünscht, g_p im wesentlichen im gleichen Maße zu verkleinern wie g„. Um g_p sehr klein zu machen, muß das eingebaute Feld an der Po'entialsperre vergleichsweise sehr hoch werden, beispielsweise etwa 10⁴ V/cm.

Insbesondere in höheren Frequenzbereichen jedoch wird der Ausdruck s(C._t+C_m + Qe) der Gleichung (4) wirksam und ändert die Phase und damit wird der absolute Wert des Stromverstärkungsfaktors |Are| vermindert. Wird als höchstzulässiger Wert die Grenzfrequenz fr angenommen, für die der Wert von Are auf l/j/S absinkt, so ergibt sich dieser Wert zu ίτ—ω^Λίτ. Damit erhält man folgende Beziehung:

Die Wirkleitwertkomponente g_p und g„ lassen sich wie nachfolgend beschrieben darstellen.

Zunächst sind der Emitterstrom /& der Kollektorstrom /cund der Basisstrom /ß gegeben zu:

Ie = A(J_n+Jp) Ic = ßAln Ib = h-Ic

ω_τ

Sr

(In diesem Fall kann Ο_μ vernachlässigt werden, da es in der Regel sehr klein ist.) Ist g* klein, so wird auch ωτ kleiner.

Obgleich g._T klein gewählt wird, um Are zu vergrößern, wird außerdem der die Kapazität angebende Ausdruck in Gleichung (14) sehr klein ausgelegt, um ωτ bzw. die Grenzfrequenz fr zu vergrößern. In anderen Worten:

Bei dem Transistor sollen beide den Emitterübergang bildenden Bereiche, insbesondere der Emitterbereich, eine niedrige Dotierungskonzentration aufweisen, um einen sehr kleinen Wert für C/ezu erhalten.

Der Wert der Injektionskapazität Ct andererseits IaBt sich in eine Basisbereichspeicherkomponente C-,β und eine Emitterbereichspeicherkomponente Q_Tg unterteilen, d. h, es gilt folgende Gleichung:

Ct - CrB+QrE

Werden für die in dem Basis- bzw. im Emitterbereich gespeicherten Minoritätsladungsträger die Bezeichnungen qa und qe angesetzt, und werden die Weite des Basis- bzw. des Emitterbereichs (bei großem L₉) als Wb bzw. We bezeichnet, so lassen sich die folgenden Ausdrücke ableiten:

fr hoch liegt und der Stromverstärkungsfaktor h_FE in mittleren und hohen Frequenzbereichen ebenfalls sehr groß wird.

Der nach der Erfindung bemessene Transistor weist nach den vorhergehenden Darlegungen einen niedrigen Emitter-Basis-Wirkleitwert und insbesondere eine niedrige Wirkleitwertkomponente auf, die der Rekombination von Minoritätsladungsträgern im Emitterbereich entspricht. Sein Emitterbereich besitzt eine geringe Ka-(15) ίο pazität durch gespeicherte Minoritätsladungsträger aufgrund der niedrigen Wirkleitkomponente. Die verlangte Bemessung ergibt einen Transistor mit hoher Eingangsimpedanz und ermöglicht einen Betrieb des Transistors in Emitterschaltung bei sehr hohem Stromverstärkungsfaktor und hohen Frequenzen.

Ausführungsbeispiele des Transistors nach der Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung erläutert. Es zeigt

C.B =

dV 2D_n

dV

Dabei wird von den zulässigen Annahmen L_n > Wb und Lp > We ausgegangen.

Wie aus den Gleichungen (16) und (17) zu ersehen ist, lassen sich Cb und Crfund damit Ct durch Reduzierung der Basisweite W₈ und der Emitterweite W_E vermindern. Da Lp jedoch groß gewählt wird, um ein großes hpE zu erhaiten_; kann C-e nicht in erwünschtem Maße verkleinert werden. (Wenn die Beziehung L_p < We, wie für den Normalfall, befriedigt ist, so ist C.-,ε unabhängig von We klein.) Wird nun nach den der Erfindung zugrunde liegenden Überlegungen g_p klein ausgelegt, so ergibt sich aus Gleichung (17) mit Gleichung (9) die folgende Beziehung:

W_EL_ß
D_n

Sp

bzw. aus Gleichung (16) mi t Gleichung (10)
Wi g.

2D_n

i-ß

und es folgt die weitere, für die Bemessung des Emitter- und des Basisbereichs des Transistors nach der Erfindung maßgebende Beziehung

GrE < CrS-

Wiederum aus den Gleichungen (9) und (17) ergibt sich dann folgende Beziehung:

~ ^WeL>

--hT

Daraus folgt, daß Ce kleiner werden kann als C-s, wenn g_p klein gemacht wird.

Werden die Gleichungen (13) und (18) befriedigt, so erhält man einen Transistor, bei dem die Grenzfrequenz

Fig.! das vcrcinfachic ,τ-Ersatzschaltbild des Tran

sistors in Emitterschaltung;

F i g. 2 das Prinzipschaltbild des Transistors in Emitterschaltung;

F i g. 3 eine schematische, vergrößerte Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels für einen Transistor nach der Erfindung; und

F i g. 4 die schematische Schnittansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Transistors nach der Erfindung.

Das in Fig.3 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 N-Typ) mit hohem spezifischen Widerstand, ein zweiter angrenzend daran angeordneter Halbleiter- oder Basisbereich 2 eines zweiten Leitfähigkeitstyps (P-Typ) und ein dritter Halbleiter- oder KoI-iektorbereich 3 ausgebildet sind, der den ersten Leitfähigkeitstyp (N-Typ) besitzt, ebenfalls einen hohen spezifischen Widerstand aufweist und an den Basisbereich 2 angrenzt. Zwischen dem ersten und zweiten Halbleiterbereich 1 und 2 ist ein erster PN-Übergang, der Emitterbasisübergang Jc vorhanden, während sich zwischen dem zweiten und dritten Halbleiterbereich 2 bzw. 3 ein zweiter PN-Übergang, der Basis-Kollektorübergang J_a befindet. Bei dem Beispiel der F i g. 3 ist ein Halbleiterteilbereich la vom ersten Leitfähigkeitstyp (N-Typ) mit hoher Dotierungskonzentration im ersten Halbleiterbereich 1 in einem Abstand We vom PN-Übergang J_e vorhanden, so daß ein LH-Übergang im Halbleiterbereich 1 entsteht, der eine Potentialsperre 7 bildet Die Bezeichnung »LH-Übergang« gibt dabei an, daß es sich am einen Übergang zwischen zwei Bereichen gleichen Leitfähigkeitstyps handelt, von denen der eine leicht=niedrig und der andere hoch=stark dotiert ist Diese Potentialsperre 7 liegt im wesentlichen parallel zum Emitterbasisübergang Je und weist von diesem PN-Übergang einen Abstand auf, der kleiner ist als die Diffusionslänge Lp der Minoritätsladungsträger (Löcher), die bei Polung des Transistors in Durchlaßrichtung von dem Halbleiterbereich 2 in den Halbleiterbereich 1 injiziert werden. Wird der Unterschied in der Dotierungskonzentration zwischen den Halbleiterbereichen la und 1 ausreichend groß und die Weite des stark dotierten Halbleiterteübereichs la kleiner als für den Halbleiterbereich 1 gewählt, wie nachfolgend noch näher beschrieben, so ergibt sich bei 7 eine Potentialsperre, deren Höhe größer als 0,1 eV und deren »eingebautes« Feld größer ist als 10³ V/cm.
Auf dem stark dotierten Halbleiterteilbereich la des

ersten Halbleiterbereichs 1 sowie auf dem zweiten und dritten Halbleiterbereich 2 bzw. 3 sind die Emitter-, die Basis- bzw. die Kollektorelektrode 5e, 5b bzw. 5c angebracht, die jeweils mit einer Anschlußklemme für den Emitter-, den Basis- bzw. den Kollektoranschluß E, B bzw. Cversehen sind.

Die Bemessung der Halbleiterbereiche wird nun anhand eir.is Herstellungsverfahrens für einen Transistor ergänzend erläutert:

Auf einem N-Ieitenden Halbleitersubstrat 2t mit hoher Dotierungskonzentration, das im wesentlichen den Halbleiterbereich 3a niedrigen spezifischen Widerstands für den dritten, den Kollektorbereich 3, bildet, wird durch epitaktisches Wachstum eine Halbleiterschicht 22 mit niedriger Dotierungskonzentration erzeugt, die den erwähnten dritten Halbleiterbereich des gleichen N-Typs darstellt. Auf der Halbleiterschicht 22 wird dann selektiv der zweite, P-leitende Halbleiterbeleich 2 mit einer Dicke VCn ctträ 0,! fiiü CrzCügi, und zwar durch Diffusion oder Ionenimplantation und mit einer Konzentration in der Größenordnung von etwa 10" bis I0¹⁸ Atomen/cm³. Auf der Halbleiterschicht 22 wird sodann durch epitaktisches Wachstums eine N-leitende Halbleiterschicht 23 mit einer niedrigen Dotierungskonzentration in der Größenordnung von 10¹* Atomen/cm³ in einer Dicke von etwa 0,2 μπι erzeugt, die hauptsächlich den ersten Halbleiterbereich 1 bildet Sodann wird Ober die Halbleiterschicht 23 in ringförmiger Ausbildung ein P-Leitung bewirkender Dotierstoff selektiv in relativ hoher Konzentration in der G.oßenordnung von 10²⁰ Atomen/cm³ eindiffundiert, um den sich nach oben erstreckenden Bereich 2A zu erzeugen, der zur gut leitenden Verbindung der Basiselektrode 5b mit dem zweiten, dem Basisbereich 2 dient Sodann wird durch Diffusion ein N-Ieitender Bereich Xa hoher Dotierungskonzentration, d. h. in der Größenordnung von etwa 10²⁰ Atomen/cm³ im ersten, dem Emitterbereich 1, in einer Stärke von etwa 0,1 μιη erzeugt, beispielsweise durch Diffusion im Festzustand aus einer polykristallinen Halbleiterschicht Außerhalb des Bereichs IA der Basisleitverbindung wird sodann in den Halbleiterschichten 23 und 22 ein vom Halbleiterbereich 3a mit niedrigem spezifischen Widerstand nach oben reichender Bereich 3A erzeugt

Bei diesem Ausführungsbeispiel des Transistors nach der F i g. 3 wird gemäß der Bedingung nach Gleichung (13) die Basiswirkung des Bereichs 2A beseitigt und nur der Halbleiterbereich 2 dient als wirksamer Basisbereich, wodurch der Basistransportfaktor β wesentlich vergrößert wird

Da die Dotierungskonzentration in den den wirksamen PN-Übergang ]_c bildenden Abschnitten der HaIblecterbereiche 1 und 2 niedrig gewählt ist, ergibt sich, daß die Löcherdiffusionslänge L₉ groß ist Ist das eingebaute Feld an der Potentialsperre 7 ausreichend hoch, so läßt sich für den Löcherstromdichteanteil des Emitterstroms folgende Beziehung angeben:

worin mit D_p die Diffusionskonstante der Löcher im Emitterbereich und mit P_n die Löcherdichte im Emitterbereich im Gleichgewichtszustand bezeichnet sind. Die G!eicbung (12) zeigt daß der Wert für/„um ein Verhältnis We ILp reduziert ist im Vergleich zu dem Fall, bei dem keine Potentialsperre vorhanden ist
Für den vom Emitter- in den Basisbereich fließenden Elektronenstrom läßt sich aus der Kontinuitätsgleichung und bei Betrachtung des Gleichgewichtszustands zeigen, daß eine Abhängigkeit von dem LH-Übergang nicht gegeben ist.

Bereits bei dem aus der DE-AS 10 50 448 bekannten Transistor ist im Emitterbereich gegenüber dem Emitter-Übergang eine Potentialsperre in einem Abstand vorgesehen, der kleiner ist als die Löcherdiffusionslänge Lp, wodurch die Löcherstromdichte j_p und — wie aus

ίο Gleichung (9) ersichtlich — die Löcherwirkleitwertkomponente g_p reduziert werden. Jedoch ist dort das Verhältnis der Dotierungskonzentration in dem vom Emitter-Basis-PN-Übergang entfernten Teilbereich des Emitterbereichs zu der des dem Emitter-Basis-PN-Übergang benachbarten Teilbereichs des Emitterbereichs relativ niedrig; es beträgt etwa 10. Dementsprechend ergibt sich bei dem bekannten Transistor auch nur eine geringe Höhe der Potentialsperre, die weit unter 0,! cV ücgt. Auch ist bei dem bekannten Transistor die Weite des dem Emitter-Basis-PN-Übergang benachbarten Teilbereichs des Emitterbereichs größer als 0,6 μπι, so daß auch das durch die Potentialsperre bewirkte eingebaute elektrische Feld 10³ V/cm nicht erreichen kann.

Als weiteres Beispie! für einen Transistor mit einer Potentialsperre im Emitterbereich wird ein Transistor mit einem Hetero-Übergang im Emitterbereich angeführt Ein Transistor mit einem Hetero-Übergang als Emitter-Basisübergang ist z. B. aus »Proceedings of IRE«, Band 45 (1957), Seiten 1535 bis 1537, bekannt Anders als bei dem aus dieser Druckschrift bekannten Transistor werden bei dem Ausführungsbeispiel des Transistors nach der Erfindung angrenzend an den P-leitenden Basisbereich ein N-Ieitender Emitterbereich mit großer Diffusionslänge L_p der Löcher und zwischen diesem Emitterbereich großer Diffusionslänge und der Halbleiterschichtoberfläche ein Halbleitermaterial mit einer großen Energiebandlücke zur Erzeugung eines Hetero-Übergangs im Emitterbereich selbst vorgese-

hen. 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 kleiner ist als die des Basisbereichs.

Der Halbleiterbereich aus Halbleitermaterial mit der großen Bandlücke wird durch einen N-leitenden Halbleiterteilbereich gebildet, der dem PN-Übergang zwischen dem Emitter- und dem Basisbereich in einem Abstand gegenüberliegt und einen solchen Potentialverlauf aufweist, daß Löcher an der Rekombination an der Halbleiterschichtoberfläche gehindert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel läßt sich der Emitterwirkungsgrad durch Einbau einer Potentialsperre zur Beschleunigung der Elektronen des Emitterstroms weiter vergrö-Bern. Die Höhe der Potentialsperre für Löcher an diesem Hetero-Übergang im Emitterbereich ist ebenfalls größer als 0,1 eV.

Ein solches Ausführungsbeispiel des Transistors nach der Erfindung unter Verwendung eines Hetero-Übergangs ist in F i g. 4 dargestellt Auf einem N+-leitenden Kolektorsubstrat aus mit Zinn (Sn) hochdotiertem Galliumarsenid (GaAs) ist durch epitaktisches Wachstum aus einer Flüssigkeitsphase eine N-leitende Halbleiterschicht 42 aus GaAs erzeugt, die im wesentlichen einen Kollektorbereich 34 bildet Diese GaAs-Schicht 42 ist dann zur Herstellung eines P-Iehenden Basisbe, eichs 22 mit Germanium (Ge) dotiert Der Basisbereich 33 kann jedoch auch als epitaktische Schicht aus GaAs erzeugt

sein. Auf dem Basisbereich 33 sind durch epitaktisches Wachstum aus der Flüssigphase eine N-leitende GaAs-Halbleiterschicht 43, die in erster Linie als Emitterbereich 32 dient, und eine N-leitende Halbleiterschicht 44 aus Gai-»AI,As aufgebracht, die mit Sn dotiert ist und vor allem einen Emitterteilbereich 31 mit großer Bandlücke bildet und aus einem gegenüber der GaAs-HaIbleiterschicht 13 unterschiedlichen Halbleitermaterial besteht. Durch die Halbleiterschichten 43 und 44 wird Germanium (Ge) bis zum Basisbereich 33 cindiffundiert, um einen P-dotierten. gut leitenden Verbindungsbereich 45 zum Basisbereich 33 auszubilden. Auf dem Emitterbereich 31 mit großer BandlUcke und auf dem Kollektorsubstrat 41 werden jeweils eine Emitterelektrode 36e bzw. eine Kollektorelektrode 36c durch eine Au-Ge- is Legierung und auf dem Verbindungsbereich 45 zum Basisbereich 33 eine Basiselektrode 36b mittels einer Au— Zn-Legierung erzeugt.

Bei diesem Aufbau eines Transistors ergibt sich zusätzlich zur Ausbildung eines Hetero-Übergangs 35 im Emitterbereich selbst durch den Hetero-Übergang zwischen der N-leitenden Halbleiterschicht 44 mit großer Bandlücke und dem Verbindungsbereich 45 zum Basisbereich 33 eine Elektronensperre, die eine Erhöhung des Basistransportfaktors β und eine Erniedrigung der Rauschkennwerte erbringt. Außerdem reduziert der Hetero-Übergang zwischen den Teilen der Halbleiterschichten 43 und 44, die mit Kollketorpotential beaufschlagt sind, die Oberflächenrekombination von Elektronen, wodurch der Stromverlust im Kollektor und die Rauschkennwerte niedriger werden.

Für die oben erläuterten Ausführungsbeispiele des Transistors nach der Erfindung kommt vor allem ein NPN-Halbleiterbereichsaufbau in Frage. Es sei jedoch betont, daß Transistoren nach der Erfindung auch als PNP-Transistoren ausgeführt werden können, bei denen die jeweiligen Bereiche den entgegengesetzten Leitfähigkeiistyp zu dem der Kaibieiierbcreichc der oben erläuterten Ausführungsbeispiele aufweisen.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

• ■ " ■ Patentansprüche:

1. Transistor, der drei aufeinanderfolgende, im Leitfähigkeitstyp abwechselnde und gegeneinander durch PN-Übergänge getrennte Kalbleiterbereiche aufweist und bei dem sich im ersten Halbleiterbereich aufweist und bei dem sich im ersten Halbletterbereich in einem Abstand kleiner als die Diffusionsiänge der Minoritätsladungsträger dieses Bereichs eine zum PN-Obergang zwischen dem ersten und zweiten Kalbleiterbereich parallele Pctentialsperre für den vom zweiten in den ersten Halbleiterbereich injizierten Minoritätsladungsträgerstrom befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die die Halbleiterbereiche (1; 32 oder 2; 33) bestimmenden physikalischen Größen so gewählt sind, daß

— die Höhe der Potentialsperre (7) größer als 0,1 eV gewählt ist,

— von det\ ijeiden den Wirkleitwert des ersten (1; 32) und des zweiten Haibieiierbereichs (2; 33) bildenden Komponenten (gp.g„) die erste Wirkleitkomponente (gp) kleiner ist als das Zehnfache der zweiten Wirkleitkomponente (g_o) und

— die durch gespeicherte Minoritätsladungsträger im ersten Halbleiterbereicb bewirkte Kapazität (Crt) kleiner ist als die im zweiten Halbleiterbereich (Cb).

2. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialsperre (7) im ersten Halbleiterbereich (1, \a) an einem Übergang eines hochdotierten, vom ersten P*/-Oberg<ing entfernten Teilbereich (ia) und einem nudrigdotierten, an den ersten PN-Übergang angrenzenden Teilbereich (1) gebildet ist (F i g. 3).

3. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Potentialsperre im ersten Halbleiterbereich durch einen Hetero-Obergang (35) gebildet ist, der im vom ersten PN-Übergang entfernten Teilbereich (31) aus einem Halbleitermaterial großer Bandlücke und im an den ersten PN-Übergang angrenzenden Teilbereich (32) aus einem Halbleitermaterial kleinerer Bandlücke besteht (F i g. 4).

«* bezeichnet den KolIektor(injdctions)wirkungsgraaV

β den Basistransportfaktor und

γ den Emitternjektionsjwirkungsgrad und