184647. lajstromszámú szabadalom • Háromrétegű felvezető eszközök
1 184.647 2 kapcsolt terhelő ellenállás értékét Ennek hatására a félvezető eszköz feszültség stabilizáló tulajdonságokat mutat, ami a jelen esetben abban nyilvánul meg, hogy a terhelő áram növekedésével egyre nagyobb feszültség kerül a terhelő ellenállásra. Ez a feszültség többlet olymódon jön létre, hogy az áteresztési áram közvetett fokozásával arányosan csökken a félvezető eszközön eső feszültség, az így lérejövő feszültség többletet a félvezető eszköz átadja a terhelő ellenállásnak. A találmány szerinti háromrétegű félvezető eszközök egyenáramú dióda alakjának ezt a sajátos viselkedését a gyalkorlat szempontjából igen előnyösen ki lehet használni. Ha pl. a félvezető eszközt egy stabilizálatlan tápegység és egy terhelő áramkör közé iktatjuk és a terhelő áramkör által okozott feszültség esést a félvezető eszköz belső ellenállásával összhangba hozzuk; akkor a félvezető eszköz önmagában egy egész egyenirányító és feszültség stabilizáló áramkört képes helyettesíteni. Hasonló jellegű stabilizáló hatással a záróirányban üzemeltetett kétrétegű diódák (pl. Zener-diódák) is rendelkeznek. Ezeknek az egyszerű kristályszerkezetű félvezető eszközöknek azonban nagy hátrányuk, hogy nem rendelkeznek záró hatással, ugyanis fordított igénybevétel esetén hagyományos egyenirányító diódaként viselkednek. A találmány szerinti háromrétegű félvezető eszközök a nyitóirányú zsilipfeszültség értékétől függően a Zener diódákhoz hasonlóan bármely üzemi feszültség értékhez illeszthetők. A 2a. ábrán a találmány szerinti háromrétegű félvezető eszközök npn rétegszerkezetű, a 2b. ábrán pedig a pnp rétegszerkezetű egyenáramú dióda alakjainak felépítési rajzát és javasolt szimbólum jelölését tüntettük fel. Mivel a hagyományos egyenirányító diódák töltéshordozó áramlása alapvetően eltér a találmány szerinti egyenáramú diódák áramlási viszonyaitól, ezért az értelmezési zavarok elkerülése érdekében célszerű új, a valóságos viszonyokat jobban kifejező polarizációs jeleket bevezetni. Ennek megfelelően a gyengébben dotált félvezető 2 réteg az úgynevezett injektor 5 elektródához, míg az erősebben dotált félvezető 3 réteg az úgynevezett receptor 6 elektródához csatlakozik. A 2c. és 2d ábrákon a találmány szerinti háromrétegű félvezető eszközök npn és pnp rétegsorrendű váltakozóáramú dióda alakjainak felépítési rajzát és javasolt szimbólum jelöléseit tüntettük fel. Ezeknek a kiviteli alakoknak a technológiai megvalósítását a találmány szerinti háromrétegű félvezető eszközök sajátos töltéshordozó áramlási viszonyai teszik lehetővé. Ez lehetőséget ad arra, hogy a dotációs szint módosításával bármely irányban eltoljuk a letörési feszültség szintet. Jelen esetben a két szélső 2, 3 réteg dotációs szintje megegyezik, ami azt jelenti, hogy ezek a típusú félvezető eszközök mindkét irányban azonos vezetési tulajdonságokkal rendelkeznek. Az egyenlrányitó hatás elvesztésével azonban ezek a szimmetrikus iétegszerkezetű félvezető eszközök nem veszítik el a másik igen fontos adottságukat, a stabilizáló hatásukat. Ezek a záró hatás nélküli félvezető eszközök tejét váltakozóáramú áramkörökben előnyösen alkalmazhatók a terhelési oldalon fellépd feszültség ingadozások kiegyenlítésére. A találmány szerinti háromrétegű félvezető eszközök váltakozóáramú dióda alakjainak kivezetései a szimmetrikus rétegszerkezetből kifolyólag tetszés szerint felcserélhetők, Így szimbólum jelölésüknél polarizációs jelekre nincs szükség. 4 A 3a. ábrán a találmány szerinti háromrétegű félvezető eszközök npn rétegsonendű egyenáramú tranzisztor alakjának kristályszerketét tüntettük fel. Ennek á félvezető eszköznek a szerkezeti felépítése szorosan ráépül az előzőekben ismertetett találmány szerinti egyenáramú diódák kristályszerkezetére. A különböség csupán annyi, hogy ebben az esetben a középső félvezető réteg is kivezetésre került. A 3a. ábrán feltüntetett feszültség polaritás mellett az Ry vezérlő ellenállás egy sajátos, pótlólagos töltéshordozó áramlást indít el a félvezető eszközben. A vezérlő áram növekedésével arányosan nő a félvezető eszközön átáramló töltéshordozók száma. Ennek a jelenségnek a közvetlen kiváltó oka az n,-p rétegszerkezetet nyitóirányban igénybevevő dióda hatás, amely a hagyományos diódák nyitóiiányú töltéshordozó áramlásának megfelelő rekombinációs áramot indít el a két félvezető réteg között. A jelen esetben tehát a záróiiányú letörési folyamat következtében létrejövő főirányú töltéshordozó áramlást kiegészíti egy ellentétes jellegű mellékirányú töltéshordozó áramlás is. Ebben az esetben azonban ennek a kívülről tekintve a hagyományos tranzisztorok működésére emlékeztető jelenségnek szűk koriátai vannak, ugyanis a vezérlő elektródára kapcsolt feszültséggel a vezetési irányú töltéshordozó áramlást csak növelni lehet, csökkenteni nem A találmány szerinti háromrétegű félvezető eszközök egyenáramú tranzisztor alakjánál a záróirányú letörési folyamat teszi lehetetlenné a főirányú töltéshordozó áramlás leállítását. A vezérlő elektróda tehát a jelen esetben csak kompenzáló, töltéshordozó pótló feladatot lát el. A találmány szerinti háromrétegű félvezető eszközök egyenáramú tranzisztor alakja az egyenáramú diódához hasonlóan nemcsak npn, hanem pnp rétegsorrendű változatban is előállítható. Az egyszerűbb és olcsóbb technológia kialakítás azonban itt is az npn rétegsorrendű változatnak kedvez. A 3b. és 3c. ábrákon a találmány szerinti háromrétegű félvezető eszközök npn és pnp rétegsorrendű egyenáramú tranzisztor alakjainak felépítési rajzát és javasolt szimbólum jelölését tüntettük fel. Jelen esetben a középső félvezető 4 réteg az úgynevezett compensor 7 elektródához csatlakozik. A találmány szerinti háromrétegű félvezető eszközök egyenáramú tranzisztor alakjai szintén igen sokrétű feladat megoldására alkalmasak, az egyik legjelentősebb felhasználási területük azonban itt is a feszültség stabilizálás. Ha egy hagyományos bipoláris tranzisztor kollektor és emitter kivezetéseit a találmány szerinti tranzisztor receptor és compensor elektródáira kapcsoljuk, bázis kivezetésére pedig egy munkaéllenállással előfeszített hagyományos Zener diódát csatlakoztatunk, akkor a találmány szerinti tranzisztor a terhelés változás okozta feszültség ingadozások kiegyenlítésén kívül nagy hatásfokkal képes a bemenőfeszültség változások kompenzálására is. Ebben az elrendezében a bipoláris tranzisztor a kompenzáló ellenállás szerepét látja el olymódon, hogy kollektor-emitter irányú átmenő ellenállását a bázis kivezetés és a földpotenciál közé kapcsait Zener dióda szabályozza a bemenetőfeszültség függvényében. A stabüizátor bemenetét a találmány szerinti tranzisztor receptor elektródája alkotja a kiegészítő elemekkel együtt, a kimeneti terhelés pedig az injektor elektróda és a bemenetekkel közös földpotenciál közé kapcsolható. A megfelelő bemeneti és kimeneti satbilitás 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
