Полупроводниковый прибор Советский патент 1982 года по МПК H01L23/04 H01L29/76 

(54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРИБОР

1 Изобретение относится к области полулроводниковой микроэлектроники,, в частности к трехэлектродным полупроводниковым приборам с отрицательной дифференциальной проводимостью, и может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре различного назначения, в частности в переключающих и логических схемах. Известен полупроводниковый прибор с . отрицательной дифференциальной проводимостью, содержащий три области р+-типа, область п -типа 1 3 . Недостатком его является большое вр мя переключенкя. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является полупроводняковый прибор с отрицательной ди())ференциальной проводимостью, содержащий полупроводниковую подложку, в которой образованы полевые транзисторы один из которых имеет встроенный канал (7 областями бтоков, истоков и каналов Г2 . Однако для такого прибора также ха рактерно большое время |Переключения, связанное с тем, что участок с отрицательной ди(})фереш1иальиой проводимостью вольтамперной характеристики на выходе получают за счет модуляции тока неосновных носитеяей , заряда в базе, прогтекающего через канал, выходным напряением, прикладываемым к коллектору, образующему с этим каналом р-п-переход. При этом переключение прибора из одного устойчивого состояния в другое происходит с задержкой, которая вызвана расасыванием накопленных в приколлекторной области базы неосновных i носителей заряда (например, электронов в базе р-типа). Целью изобретения является уменьшение времени переключения. Поставленная цель достигается тем, что в полупроводниковом приборе с отрицательной дифференциальной проводимостью, содержащем полупроводниковую подложку, . в которой образованы полевые транзис- горы, один из которых имеет встроенный канал с областями стоков,истоков и канало область стока транзистора со встроенным каналом вьшолнена в форме колыю, внутренний диаметр KQiToporo не превьшает удвоенной ширины области пространственного заряда в подложке, а над каналом этого транзистора сформирован изолированный затвор, гальванически связанный с контактом к стоку второго транзистора, pacnono:ikeHHoro внутри области стока транзистора со встроенным каналом. На чертеже изображен предлагаемый полупроводниковый прибор. Прибор содержит полупроводниковую подложку 1, области истока 2, стока 3, канала 4, изолированный затвор 5 по левого транзистора со встроенным каналом; области истока 6, сТока 7, канал 8 другого полевого транзистора, электро ды 9 - 11 к соответствующим облас. тям. Полупроводниковый прибор работает следующим образом. Входное управляющее напряжение прик ладывается плюсом к электроду 10 и ми нусом к электроду 9,а выходное напряжение питания - плюсом к электроду 11 и минусом к электроду 9. Вначале при напряжении на электроде 10 вследствие того, что внутренний диаметр области стока 3, одновременно определяющий диаметр области канала 8, не превыщает удвоенной ширины области пространстве ного заряда в подложке, т.е. область канала 8 сомкнута и с увеличением выхо ного напряжения на выходе ток не появляется, ток на выходе равен нулю. При некотором положительном напряжении на электроде, смещающем р-п-переход стока 3 - подложка в прямом направлении, в результате сужения области пространственного заряда этого р-п-перехода область канала 8 открьгоается и по нему течет выходной ток по депи электрод 11 - область стока 7 - област канала 8 - область истока 6 - электрод 9. В то же время, поскольку р-п-переход область стока 3 - подложка смещает ся в прямом направлении, то по депи электрод 10 - область истока 2 - область канала 4 - область стока 3 - область канала 8 - область стока 7, также течет ток. При этом величина напряжения, смещающего р-п-пережод области стока 3 - подложка в прямом направлеНИИ, определяется напряжением, приклады ваемым к электроДу 10 области истока 2 и зависит от сопротивления канала 4, оторым область истока 2 соединена с областью стока 3. При увеличении выходного напряжения, рикладьюаемого к электродам 11 и 9, ток на выходе, протекающий от области истока 6 к области стока 7 через область канала 8, будет расти. Однако, следствие того, что электрод 11 области стока 7 гальванически связан с изолированным затвором 5, рост выходного тока при некотором значении напряжения на выходе замедляется и начинает падать. Это объясняется тем,, что канал 4, сое диняющий область стока 3 с областью истока 2, начинает обедняться под действием положительного напряжения на затворе, т.е. его сопротивление начинает расти и при некотором напряжении на выходе вообще закроется. В свою очередь модулящш проводимости области канала выаьюает уменьщение, а при некотором выходном напряжении сведение к нулю прямого напряжения на р-ппереходе область стока 3 - подложка, а это вызывает расширение его области пространственного заряда, сужение и последующую отсечку канала 8. Так как в исходном состоянии при напряжении на р-п-переходе, равном нулю, область канала сомга1ута, выходной ток, начиная с некоторого напряжения на выходе, начинает падать до своего нулевого значения и на выходной вольтамперной характерис тике прибора появляется участок с отрицательной дифференциальной проводимостью. При ступенчатом изменении входного управляющего напряжения на электроде 10 может быть получено семейство выходных вольтамперных характеристик прибора. Поскольку все токи в приборе обусловлены переносом основных носителей заряда, то в отличие от аналогичных пол Т1роводниковых приборов с отрицательной дифференциальной проводимостью процессы накопления и рассасывания неосновных носителей заряда в предлагаемом приборе не происходят. Это позволяет исключить задержку при переключении прибора, вы званную, процессом рассасывания неосновных носителей заряда,, а следовательно, уменьшить время переключения предлагаемого полупроводникового прибора с отрицательной дифференциальной проводимостью. Использование изобретения позволит получить полупроводниковые устройства с отрицательной дифференциальной

проБодимсютью с 1еныш1м временем переключения, что обеспечит повьпаение быстродействия переключающих и логических схем на их основе.

Формула изо е т е н и я

Полупроводниковый прибор с отрицательной дифференциальной проводимостью, ю содержащий полупроводниковую подложку, в которой о ааованы полевые транзисторы, один из которых имеет встроенный канал с областями стоков, истоков и ка« налов, отличающийся тем, is что, .с целью уменьшения времени пе- i реключения, область стока транзистора

ю

k

У7777,

со встроенным каналом выполнена в форме кольца, внутренний диаметр котр рого не превышает удвоенной ширины области пространственного зарада в подложквд а над каналом этого транзистора сформирован изолированный затвор , гальванически связанный с контактом к стоку второго транзистора, расположенного

внутри области стока транзистора со

встроенным каналом.

Источники информации, принятые Во внимание при- этвпнврггизе

п

у/////л/ I