Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / 15678
.txt 700235-- = "/"; . , . . , . . , . , , . .
... 0%
. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB700235A
, ."> . . .
: 506
: 2024-04-15 18:27:46
: GB700235A-">
: :
700236-- = "/"; . , . . , . . , . , , . .
... 75%
. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB700236A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ 700,236 Дата подачи заявки и подачи полной спецификации: 23 сентября 1949 г. 700,236 : 23, 1949. №№ 24486/49 и 24487/49. 24486/49 24487/49. Заявление подано в Соединенных Штатах Америки 24 сентября 1948 года. 24, 1948. Заявление подано в Соединенных Штатах Америки 24 сентября 1948 года. 24, 1948. Полная спецификация опубликована: 25 ноября 1953 г. : 25, 1953. Индекс при приемке классов 37, К; 40 (4), КХ; 40(5), Л 24 М(2:5); и 40 (6), СК. 37, ; 40 ( 4), ; 40 ( 5), 24 ( 2: 5); 40 ( 6), . ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ Элементы электрических цепей и устройства, использующие сернипроводящие материалы. Мы, , расположенная по адресу: Бродвей, 95, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, Соединенные Штаты Америки, корпорация штата Нью-Йорк, Соединенные Штаты Америки, настоящим настоящим заявить о сущности этого изобретения и о том, каким образом оно должно быть реализовано, которые должны быть подробно описаны и установлены в следующем заявлении: , , 95, , , , , , , , :- Настоящее изобретение относится к средствам и способам преобразования или управления электрическими сигналами и, более конкретно, к элементам схем, использующим полупроводники, и к устройствам, включающим такие элементы. - . Понимание изобретения может быть облегчено, а описание, приведенное ниже, упрощено путем предварительного рассмотрения или обзора существенных фактов и принципов и объяснения терминов. В элементах и устройствах этого изобретения используются полупроводники. Как теперь известно, такие полупроводники имеют два типа проводимости, а именно тип, который легко пропускает ток, когда материал отрицательен по отношению к проводящему соединению26, и тип , который легко пропускает ток, когда материал положителен по отношению к такому соединению. Направление тока является обычным, то есть противоположно тому, которое электронного потока. Проводимость 3 (тип О определяется, с одной стороны, природой незначительных количеств значительных примесей в основном материале. , , connec26 , , , 3 ( , , . Выражение «значительные примеси» здесь используется для обозначения тех примесей, которые влияют на электрические характеристики материала, такие как его удельное сопротивление, фоточувствительность, выпрямление и т.п., в отличие от других примесей, которые не оказывают очевидного влияния на эти характеристики. Термин «примеси» включает намеренно добавленные компоненты, а также любые компоненты, которые могут быть включены в основной материал, встречающийся в природе или коммерчески доступный. " " 3 , , , , " " . Дефекты решетки, такие как вакантные узлы решетки и межузельные атомы 1 ' 2181, если они эффективны для создания 4,5 дырок или электронов, должны быть включены в «значительные примеси». Два полупроводниковых материала, подходящих для использования в устройствах, сконструированных в соответствии с настоящим стандартом. изобретением являются германий и кремний, каждый по 50 любого типа проводимости. Типичные германиевые материалы и способы их изготовления раскрыты в нашей заявке № 37770/46 (серийный № 632,942), типичные кремниевые материалы раскрыты в наших патентных описаниях № 55. , 1 ' 2181 , 4,5 , " " 50 37770/46 ( 632,942), 55 592,260 и 592 303 и в нашем заявлении № 3295 /48. 592,260 592,303 3295 /48. В переводящих устройствах с полупроводниковым корпусом электрические токи, согласно принятой в настоящее время теории, передаются электронами. Кроме того, согласно принятой теории, ток может переноситься электронами двумя различными способами; один из них называется проводимостью электронами, обозначаемым как избыточный процесс, а другой — проводимостью дырок, называемым дефектным процессом. Согласно теории, дырку можно рассматривать как носитель положительного электрического заряда, аналогично обычное рассмотрение электрона как носителя отрицательного заряда 70 Элементы схемы общего типа, к которым относится данная заявка, раскрыты в наших заявках № 23808-9/48 (порядковый № , , , 60 , , ; , , 65 , , , 70 23808-9/48 ( . 694,02 ) и 155 12/49 (серийный номер 700,231) и содержат, как правило, корпус из полупроводящего материала 75, пару соединений с разнесенными участками корпуса и третье соединение с другой областью корпуса. Входная цепь. подключается между одним из пары соединений, обозначенным эмиттером 80, и третьим соединением, обозначенным базой; выходная цепь подключена между другим из пары соединений, обозначенным коллектором, и базой. В одном варианте реализации, в котором корпус выполнен из материала типа , 85 эмиттер смещен положительно относительно базы, а коллектор смещен отрицательно. к основанию Как раскрыто в заявках, отмечено, : 2 " M_ " ,40; _-1 _r такие элементы подходят для различных целей, например, в качестве усилителей, модуляторов и генераторов. 694,02 ) 155 12/49 ( 700,231) , , 75 , , , , 80 , ; , , , , 85 , : 2 " M_ " ,40; _-1 _r , , . В таких устройствах модуляция тока коллектора может осуществляться путем изменения свойств тела полупроводникового материала вблизи выпрямляющего контакта или соединения с телом. В частности, это достигается путем введения носителей электрических зарядов знака или полярность, обычно не присутствующая в полупроводниковом теле, через выпрямляющий контакт или соединение. Последнее может быть достигнуто несколькими способами, например, путем использования металлического наконечника, входящего в контакт с телом, путем использования элемента или тела из полупроводникового материала с противоположным типом проводимости. первого тела, во взаимодействии с ним или путем обработки частей основного полупроводникового тела для создания смежных областей или областей с противоположным типом проводимости. , , , , 1 , , , . В двух последних упомянутых случаях между телами или участками противоположных типов проводимости создается выпрямляющий переход или барьер. , . Термин «барьер» или «электрический барьер», используемый в описании и обсуждении устройств в соответствии с настоящим изобретением, применяется к межфазному состоянию с высоким сопротивлением между контактирующими полупроводниками с 30 соответственно противоположным типом проводимости или между полупроводником и металлическим проводником. при этом ток относительно легко проходит в одном направлении и с относительной трудностью в другом. " " " " :30 , . Если основной корпус изготовлен из материала -типа, дырки инжектируются в корпус током, протекающим в прямом или легком направлении потока в эмиттере. Эти дырки мигрируют из-за диффузии и полей, создаваемых токами эмиттера и коллектора. часть дырок перетекает в область коллектора, тем самым способствуя эмиссии электронов на коллекторе, в результате чего происходит умножение тока и реализуется усиление тока. , , , 4 . Поскольку коллектор работает в обратном направлении, сопротивление коллектора очень велико по сравнению с сопротивлением эмиттера. , . Следовательно, даже если не считать умножения тока на 6, прирост мощности может быть достигнут существенно за счет соотношения выходного и входного импедансов. , 6 , . Согласно одному аспекту данного изобретения элемент электрической цепи содержит нить из полупроводникового материала, имеющую средство для создания омического соединения на одном ее конце, средство для создания выпрямляющего соединения рядом с омическим соединением и средство для создания другого соединения с нить накала в точке, удаленной от омического соединения. , , , . Согласно другому аспекту изобретения элемент электрической цепи включает в себя тонкий лист полупроводникового материала, имеющий средства для создания омического соединения с его краевой частью -5, средства для создания выпрямительного соединения с ним рядом с омическим соединением и средства для выполнения дальнейшего соединения с листом в точке, удаленной от омического соединения. Могут быть использованы различные устройства; таким образом, нить 70 или лист может иметь омическое соединение на каждом конце или омическое соединение на одном конце и второе выпрямляющее соединение рядом или на другом конце. Омические соединения могут представлять собой металлические отложения, нанесенные на увеличенные 76 концевые части нити накала. или листа, тогда как выпрямляющие соединения могут содержать металлические точечные контакты или ножевые контакты в случае полупроводникового листа или полупроводниковых выступов из материала с типом проводимости, противоположным 8 () типу проводимости нити или листа, поскольку соединение между двумя полупроводниковыми телами с противоположными ( или ) тип проводимости ведет себя аналогично металлическому точечному контакту 85. Согласно другому аспекту изобретения устройство преобразования электрического сигнала включает в себя корпус из полупроводникового материала, средства ввода, включающие в себя выпрямляющее соединение, смещенное для обеспечения соединения с низким импедансом. 90 к корпусу, выходная цепь, включающая соединение с высоким импедансом к корпусу, причем указанные соединения разнесены друг от друга, и средства, включающие соединения с корпусом за противоположными концами пути между выпрямляющим 95 и соединениями с высоким импедансом для создания электрического поле в теле для ускорения зарядов, введенных в выпрямляющие соединения вдоль указанного пути. Устройство может быть таким, что тело имеет вытянутую форму, например нить накала, как описано выше, и заряды инжектируются на одном конце тела и извлечено в другом. , -5 , , ; 70 , 76 , 8 () , ( ) 85 , 90 , , , 95 100 , , , . Путем соответствующего управления эффективной длиной тела или электрического поля можно управлять временем прохождения 106 зарядов в теле так, чтобы получить требуемый эффект задержки или накопления. Таким образом, используя переменное электрическое поле, можно управлять по желанию. задержка, которую испытывают обвинения при прохождении через 110 элемент. 106 110 . Различные варианты осуществления изобретения теперь будут описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. -7 и 8 показывают элементы 115 схемы, в которых используется нить из полупроводникового материала; На фиг.6 показано устройство, в котором используется нить или лист полупроводникового материала; На фиг.9 схематически показана подходящая схема 120 для элементов, показанных на фиг.1-8; Фиг.10 представляет собой схему, показывающую основные элементы и их связь в устройстве преобразования сигнала; На фиг.-15А включительно показаны несколько форм и конструкций элементов полупроводниковой схемы и соединений к ним; фиг. 6 представляет собой схему, показывающую модификацию устройства, показанного на фиг. 10; фиг. Фиг. 7 представляет собой схему, иллюстрирующую еще 130 700 236 увеличенную часть 2 и соединение 4 заменены точечным контактом 4 , аналогичным контакту 5 и также нанесенным на боковую часть нити . : 7 8 115 ; 6 ; 9 120 8; ; 15 , 125 ; 6 ; 7 130 700,236 2 4 4 5 . В устройстве, показанном на фиг.6, шлейф 70 5 аналогичен показанному на фиг. 2 и 4, а соединение 14 аналогично показанному на фиг. 6 70 5 2 4 14 . 5. 5. Устройство, проиллюстрированное на фиг. 7, аналогично устройству, показанному на фиг. 2, за исключением дополнительно ослабленной части 75 нити . Такая конструкция нити может также использоваться в других вариантах осуществления устройства, таких как проиллюстрированные. 7 2 75 . В устройствах, показанных и описанных на рис. 80 -7 включительно, увеличенные участки , 2, 2 А и 5 А можно считать увеличенными как в направлении, параллельном, так и перпендикулярном плоскости бумаги с контактами. такие как 3, 4 и т. д., нанесенные на их торцы. 85 Устройства этого типа также могут быть изготовлены с увеличенными участками той же толщины, что и нити, в направлении, перпендикулярном бумаге. В этом случае омические соединения типа 3 и 4 расположены так, чтобы лицевая сторона рабочей части была параллельна плоскости бумаги. 80 7, , , 2, 2 5 3, 4, 85 , 3 4 . Эти устройства также можно было бы сделать относительно толстыми в направлении, перпендикулярном плоскости бумаги, с контактами типа 15 и 1 4 А в качестве ножевых кромок и другими соединениями 95 сопоставимой толщины. В этом случае нить накала 10 можно было бы заменить на тонкий лист полупроводникового материала. 15 4 95 - . Чтобы согласовать иллюстрации с фиг. по 8 включительно, со схемой подключения 100 на фиг. 9, такие соединения, как 13, 4 и 5 на фиг. , а также аналогичные соединения на других рисунках, были обозначены буквами «». " и "" обозначают соответственно соединения базы, коллектора и эмиттера. 105 соответствующих элементов на рис. 9 обозначены аналогичным образом. 8 , 100 9, 13, 4 5 " ," " " " " , 105 9 . В схеме на рис. 9 вход, который может быть выполнен с помощью трансформатора Т, как показано, через подходящий резистор или с помощью других хорошо известных средств, подключен между базой и эмиттером с источником смещения. например, батарея 20 в схеме. Выход, представленный нагрузкой , подключен между коллектором и базой , а 11 включает в себя источник смещения 2 . Для материала -типа, как показано на рисунках -8 для основной части В таких случаях положительный полюс батареи 21 будет подключен к базе , а отрицательный полюс - к коллектору . 9 , , , 11 () , , 20 11 2 - 8 , 20 , 21 . Если смещение батареи 20 составляет порядка доли одного вольта, а батареи 21,12,5 — порядка от до 100 вольт, относительно небольшой сигнал, подаваемый на вход, будет проявляться как усиленный сигнал на резистор Р,. 20 21 12,5 , ,. Если все устройства заменены путем замены материала -типа на материал -типа и варианта осуществления изобретения, в котором полупроводниковое тело содержит зоны различных типов проводимости; Фиг.18 представляет собой фрагментарный вид, показывающий модификацию полупроводникового тела в элементе, показанном на Фиг.17; Фиг.19 представляет собой схему, показывающую основные компоненты и их объединение в устройстве задержки или хранения, сконструированном в соответствии с данным изобретением; Фиг.20А и 2оБ представляют собой диаграммы, иллюстрирующие определенные взаимоотношения электронов и дырок в перемещающих устройствах, подобных показанному на рис. - - ,30 ; 8 6 7; 9 ; 20 2 . я 9; на фиг. 2i показана модификация устройства, показанного на фиг. 19, в котором полупроводниковое тело содержит несколько зон с разными типами проводимости; и фиг. 22, 22 А, 22 В и 23 представляют собой схемы, показывающие несколько устройств, иллюстрирующих типичные варианты осуществления настоящего изобретения, для высокоточного воспроизведения входных сигналов. 9; 2 19 ; 22, 22 , 22 23 , . Описываемые устройства относительно малы, что потребовало некоторого преувеличения 26 пропорций в интересах ясности иллюстраций, которые в основном или по существу являются схематическими. 26 . Ссылаясь на фиг. , изображенный на ней элемент схемы содержит корпус из полупроводникового материала, такого как германий с высоким обратным напряжением, используемый для выпрямителей. Корпус содержит тонкую нить накала , имеющую увеличенные концевые части и 2, соответственно, выполнены омические соединения 13 и 4. соответственно большим частям и 2. Эти соединения могут включать пленку припоя, гальваническую пленку или т.п. Соединение осуществляется с промежуточной частью нити накала посредством металлического точечного контакта 5, который может быть из вольфрама, фосфористая бронза или аналогичный подходящий материал. Корпус из полупроводникового материала в этом устройстве имеет одинаковый тип проводимости, например тип , как показано на рисунке. , 2, 13 4 2 , 5 , , . Устройство, показанное на рис. 2, аналогично устройству, показанному на рис. , но в нем вместо точечного контакта 15 на рис. используется заглушка А. 2 15 . Шлейф 5 имеет тип проводимости, противоположный типу проводимости, т.е. -типу, по сравнению с нитью накала , которая в данном случае имеет тип . Таким образом, между 5 и существует барьер. Часть может быть снабжена контакт или соединение 6 аналогично 3 и 14. 5 , . , , 5 6 3 14. В устройстве, показанном на фиг. 3, часть 2 на фиг. и часть нити заменены секцией нити и увеличенной секцией 2 , оба из материала с типом проводимости, противоположным остальной части. нить или типа , как показано на рисунке. 3, 2 2 . Устройство, показанное на рис. 4, отличается от устройства, показанного на рис. , способами, показанными на обоих рис. 4 . 2
и 3 Шлейф 5 -типа заменен на точечный контакт 15, а части и 12 также изготовлены из материала -типа. 3 - 5 15 12 - . На рис. 5 показано устройство, в котором 700 236 полярностей смещающих батарей поменяны местами. Аналогичные результаты могут быть получены. Могут также использоваться другие полупроводниковые материалы, такие как кремний. 5 700,236 , . Устройства этого типа, имеющие германиевую нить накала с высоким обратным напряжением, шириной и толщиной порядка дюйма и длиной 0,25 дюйма, успешно работают в качестве усилителей с заметным коэффициентом усиления. 025 . В устройствах описанного типа ослабленная часть полупроводникового тела, такая как нить на рисунках -8 включительно, позволяет иметь относительно сильные поля, действующие вдоль нити, без чрезмерного нагревания, поскольку соответствующий небольшой объем не приводит к выделению большого количества тепла. Эти сильные поля имеют то преимущество, что создают высокие скорости дрейфа для подвижных носителей тока, тем самым 21) уменьшая эффекты времени прохождения там, где это желательно. , - , 8 , , , 21) . В некоторых вариантах реализации, например, показанных на рисунках , 2, 7 и 8, выходной сигнал с высоким импедансом получается благодаря наличию полупроводниковой нити с относительно высоким сопротивлением 2, между соединениями эмиттера и коллектора. В некоторых вариантах реализации высокий импеданс выходной цепи обусловлен барьером --перехода310 или металлической точкой выпрямителя на коллекторе. , , 2, 7 8, 2, - , - junc310 . Во всех показанных вариантах реализации, в которых нить на эмиттере и за его пределами в направлении коллектора изготовлена из материала -типа, в этот материал -типа вводятся или инжектируются «дырки» или положительные носители. - , "" - . Эмиттер показан либо в виде металлического точечного контакта, либо в виде шлейфа из материала -типа, плотно контактирующего с нитью -типа. Проводимость этого шлейфа -типа должна быть выше, чем проводимость нити накала, чтобы преобладающая часть Эмиттерный ток будет состоять из дырок, как обсуждалось в заявке № 55 12/49 (серийный № 700,23 ), отмеченной ранее. Дырки, которые эмитируются в точке , текут по пути с относительно высоким импедансом к коллектору . - - - 55 12/49 ( 700,23 ) . Хотя этот путь имеет высокий импеданс при изменении напряжения на коллекторе, полярность источника такова, что эти дырки легко текут по нему. Дырки, излучаемые в точке , тянутся вдоль этого пути и увеличивают его проводимость двумя способами: ( ) из-за их собственного присутствия в качестве носителей тока и (2) потому, что их пространственный заряд требует компенсирующего пространственного заряда электронов, что также приводит к увеличению проводимости. , , () , ( 2) . В некоторых приложениях может быть желательно иметь низкое сопротивление обратной связи между базой и эмиттером. Этого можно добиться, разместив элемент 15 в непосредственной близости от точки, в которой соединяются и . В других приложениях, где желательна обратная связь, ее значение можно регулировать внутри устройства, увеличивая длину ослабленной области 6,5 между 5 и . 15 , 6.5 5 . На рисунках 2 и 4 показаны структуры, полностью состоящие из полупроводников, за исключением омических контактов с низким сопротивлением. По этой причине можно ожидать, что они будут иметь меньший контактный шум по сравнению со структурами, в которых, подобно структурам 70 на рисунках 3, 5 и 6, используются металлические точечные контакты. 2 4 - 70 3, 5 6 . В конструкциях, показанных на рисунках , 2, 3, 4, 7 и 8, в качестве коллекторов не используются точечные контакты. , 2, 3, 4, 7 8 . По этой причине можно ожидать, что они покажут 75 относительно стабильных значений для . Коэффициент умножения тока равен ( 4 / 1 ) при постоянном , где , = ток коллектора, = ток эмиттера, , = напряжение коллектора. увеличьте количество обратной связи, которую можно с пользой использовать в этих устройствах, чтобы увеличить входное сопротивление и, таким образом, облегчить согласование импедансов в 85 каскадных структурах. 75 ( 4 / 1 ) , , = = ,= 85 . Увеличенные концы, предназначенные для создания омических контактов в этих структурах, могут быть заменены областями с конусообразным содержанием примесей, чтобы иметь полупроводящий материал с очень высокой проводимостью на металлическом контактном электроде. Это обеспечит контакт с металлом с низким сопротивлением и, таким образом, достигнет тот же результат, который получен с помощью увеличенных частей, показанных на рисунках -7. На рисунке 8 показана модификация рисунка 2 в соответствии с этим принципом. Части , 2 и 5 изготовлены из материала с высокой проводимостью, тогда как и 5 А изготовлены из материала с низкой проводимостью. 90 7 8 95 2 , 2 5 5 . Если бы нить, описанная в предыдущих 100, была из материала -типа, электроны инжектировались бы в эмиттер, напряжения смещения, как показано на рис. устройства этого типа позволяют использовать относительно сильные поля, тем самым увеличивая скорости дрейфа подвижных носителей тока и, таким образом, уменьшая эффекты времени прохождения, что позволяет использовать более длинный путь эмиттер-коллектор 110 для достижения высокого выходного импеданса без барьера на коллекторе. Дополнительный высокий импеданс, где это необходимо, может быть добавлен путем введения такого барьера либо с помощью --перехода, либо с помощью точечного контакта. Кроме того, в тех случаях, когда барьер, прилегающий к коллектору, обеспечивает достаточно высокий импеданс или желателен по другим причинам, расстояние эмиттер-коллектор может быть уменьшено, тем самым уменьшая влияние времени прохождения таким образом. 100 - , , 7 106 , , - 110 , , - 15 , , - 12 ( . Типичными значимыми примесями в германии являются мышьяк и алюминий, а в кремнии — фосфор и бор. Мышьяк и фосфор производят материал -типа и 125 алюминий и бор материал -типа соответственно. - 125 - . Обращаясь теперь к чертежу, на рис. 10 в некоторой схематической форме показано ,236. В устройствах, используемых в качестве усилителей переменного тока, желательно, чтобы это время прохождения было небольшим, поскольку оно ограничивает верхнюю частоту, на которой можно получить усиление. коллектор и эмиттер расположены близко друг к другу, 70 получается относительно небольшое время прохождения. Для любого расстояния сокращение времени прохождения реализуется из-за ускорения отверстий из-за источника 5. В иллюстративном устройстве расстояние между коллектором и эмиттером может 75 быть 0,002 дюйма, а напряжение источника может составлять 10 вольт. , , , ,236 , , 70 , 5 , 75 0 002 . Для того чтобы поле, которому подвергаются отверстия, было сильным, основная часть полупроводникового тела имеет 80 очень малых размеров поперечного сечения. В одной форме, показанной на фиг. , полупроводниковое тело содержит нитевидная часть 0, 0,005 дюйма на 0,005 дюйма в поперечном сечении, длиной порядка одного дюйма, и цельные 56 увеличенные концевые части и 2, которые могут иметь такую же или большую толщину, чем часть , и которые применяются омические клеммы 3 и 114. Точки эмиттера и коллектора 6 и 9 зацепляются за 90 накальную часть и могут быть расположены на расстоянии порядка 0,002 дюйма в типичном устройстве. , - 80 - , , - 0, 0.005 0 005 , , 56 2 3 114 6 9 90 002 . Выпрямительный переход между эмиттером и телом можно получить и при использовании эмиттера из того же материала, что и тело, но противоположного типа проводимости. 95 . Например, как показано на рис. 2, корпус , , 2 может быть из германия -типа, а эмиттер 60 может представлять собой цельное крыло или расширение корпуса, но из 1 ( -типа). Соединение получается на месте встречи частей нитевидного тела и крыла или расширения 60. , 2, , , 2 - 60 1 ( - 60. Аналогично, выпрямляющее соединение между коллектором и корпусом может быть получено, 105, как показано на фиг. 3, путем формирования цельного крыла или расширения 90 корпуса из материала -типа. , , 105 3, 90 - . Кроме того, как эмиттер, так и коллектор могут быть образованы цельными крыльями 6 и 90 110 соответственно на нити накала , как показано на фиг. 4, причем эти крылья выполнены из материала -типа, а части 0, , 112 представляют собой из материала Н-типа. , 6 90 110 4, - 0, , 112 - . В вариантах реализации, показанных на фиг. 2, 116 3 и 4, следует понимать, что омические соединения с низким сопротивлением выполнены с крыльями или удлинителями посредством гальванических покрытий, аналогичных клеммам 3 и 14. 2, 116 3 4 3 14. В устройствах конструкций, показанных 120 на рисунках 2, 3 и 14 и предназначенных для использования в качестве усилителей переменного тока, размеры и напряжения источника могут быть порядка значений, приведенных ранее при обсуждении рисунков и 1216. Следует понимать, что заданная задержка между подачей входного сигнала на эмиттер и появлением его копии на коллекторе может быть достигнута путем корреляции расстояния между 130 базовыми комбинациями, которые можно использовать для различных целей, таких как усиление или хранение сигналов. Устройство перевода, показанное на рис. , покрытия, такие как родий, нанесенные гальваническим способом на тело для образования с ним невыпрямляющих соединений. Непосредственно между клеммами 13 и 4 подключен источник постоянного тока 5, такой как батарея, для создания смещающего поля, пронизывающего тело. в продольном направлении Точка контакта 6, например, из вольфрама или фосфористой бронзы, входит в контакт с корпусом 0 вблизи одного его конца и соединяется с клеммой 3 через источник смещения 7 и импеданс , который может быть резистивным или индуктивным. Вторая точка контакта 9, также, например, из вольфрамовой или фосфористой бронзы, входит в контакт с телом на удаленной от контакта 6 области, примыкающей к другому 26 концу корпуса, и соединяется с вывод 14 через источник смещения 20 и полное сопротивление 2 , которое, как и полное сопротивление 8, может быть резистивным или индуктивным. 120 2, 3 14 , 1216 130 - 13 4 , , , , - 13 4 5, , 6, , 0, , 3 7 , 9, , , 6, 26 , 14 20 2 , , 8, . Если корпус изготовлен из материала -типа, например, из германия -типа с высоким обратным напряжением, полярности источников 5, 7 и 120 такие, как показано на рис. , а контакт 6 является эмиттером. , контакт 9 является коллектором, а клемма 3 — базой. - , - , 5, 7, 120 6 , 9 3 . 3
5. В частности, клемма 3 подключена к положительной стороне источника 5, эмиттер 6 смещен достаточно положительно по отношению к клемме 3, так что положительный ток течет от эмиттера 6 в тело . 0, а коллектор 9 смещен отрицательно относительно вывода 4. Направление тока во внешних цепях такое, как показано стрелками в цепях эмиттера и коллектора на рис. . Если корпус имеет Р- типа материала, полярность источников 5, 7 и 20 следует поменять местами. В общем, смещение на эмиттере 6 должно быть небольшим, например порядка О вольт, а смещение на коллекторе 9 относительно 14 должно быть относительно большим, например порядка до 100 вольт. 5 , 3 5, 6 3 6 0, 9 4 - , 5, 7 20 , 6 , , 9 14 , . Как указывалось ранее, если тело изготовлено из материала -типа, дырки инжектируются в тело у эмиттера 6 и текут к коллектору 9, тем самым вызывая модуляцию тока коллектора. Время прохождения тока дырок от эмиттера к коллектору является функцией расстояния между эмиттером и коллектором, а также смещающего или ускоряющего поля, создаваемого источником 5. , - , 6 9 5. Соответствующая взаимосвязь будет обсуждаться ниже. Видно, что элемент на фиг.10 аналогичен элементу на фиг.1 с добавлением дополнительных выпрямляющих контактных электродов. . 700,236 700,236 эмиттер и коллектор и напряжение источника 5 Например, расстояние между эмиттером и коллектором может быть увеличено так, чтобы время прохождения дырки приводило к желаемой задержке. Однако следует иметь в виду несколько факторов в связи с достижение задержки за счет воздействия на расстояние между эмиттером и коллектором. 700,236 700,236 5 , , , . Одним из факторов является то, что поле, ускоряющее 0 отверстия должны быть по существу однородными, а траектории отверстий должны быть по существу прямолинейными, чтобы обеспечить равномерную задержку с небольшой дисперсией времени прохождения. Использование тонкого или нитевидного полупроводникового тела приводит к реализации этих желаний. Другие способы какая однородность поля и прямолинейность потока дырок может быть получена или улучшена, будет обсуждаться ниже. 0 . Вторым фактором является то, что в полупроводниковом теле происходит рекомбинация дырок и электронов, так что ток дырок уменьшается со временем. В частности, если средний срок службы дырок равен, доля дырок, инжектированных в эмиттер в момент времени =, составляет несвязанный в любой момент времени экспоненциально уменьшается в соответствии с () Следовательно, в любом конкретном устройстве смещение постоянного тока, обусловленное источником 5, и расстояние между эмиттером и коллектором должно быть таким, чтобы максимальное затухание дырочного тока не уменьшить ток коллектора ниже заданного желаемого значения. - , , , = () , , 5, . Для германия -типа с высоким обратным напряжением средний срок службы дырок составляет несколько микросекунд. - , . Третий фактор момента, особенно в случаях, когда происходит существенное ослабление дырочного тока, связан с природой изменений тока, получаемых в выходной цепи. Процесс модуляции коллекторного тока путем эмиссии или инжекции дырок в эмиттере заключается в том, чтобы следует отличать от омических эффектов, обусловленных изменением полного тока в полупроводниковом теле. Полный ток, конечно, сохраняется в смысле законов Кирхгофа, за исключением зарядки малых паразитных емкостей в приборе. , , - - , , ' , . Следовательно, полный ток в теле одинаков во всех точках между 6 и 9. , 6 9. Он равен сумме токов в электродах 3 и 6, а также сумме токов в электродах 4 и 9. 3 6 4 9. Таким образом, если ток на эмиттере 6 промодулирован так, чтобы вызвать изменение полного тока в теле , это изменение будет передано на конец тела, на котором расположены электроды 4 и 9 с скорость практически равна скорости света. , 6 , 4 9 . Однако, как указывалось выше, дырки, инжектированные в эмиттер и текущие к коллектору, имеют определенную скорость, и между инжекцией дырок и модуляцией тем самым тока коллектора возникает некоторая задержка. , , , . Следовательно, выходной сигнал содержит 65 две составляющие: одна связана с падением напряжения между электродами 4 и 9 и возникает практически мгновенно при подаче входного сигнала, а другая связана с модуляцией 70 коллекторного тока отверстиями. и задерживается по отношению к входному сигналу. При желании можно осуществить различение между этими двумя компонентами. Если затухание дырок, как обсуждалось выше, невелико, задержанная составляющая сигнала -15 будет усилена так, что она будет намного больше, чем прямой сигнал. Две составляющие затем можно различить по амплитуде, например, только задержанную составляющую можно передать на нагрузку, предусмотрев ограничитель амплитуды в выходной цепи. Если затухание отверстий и, следовательно, Поскольку задержанная составляющая сигнала слишком велика, прямая составляющая сигнала может быть сбалансирована в выходной цепи. Ниже будут описаны несколько конкретных способов, которыми это можно осуществить. , 65 , 4 9 70 , , , , -,5 , , , , , 85 . Одна конструкция и общая организация элементов в устройстве, пригодном для использования для задержки или хранения электрических сигналов, показаны на фиг. . 9. На этой фигуре полупроводниковое тело имеет форму, показанную на фиг. и описанную ранее; то есть он содержит промежуточную часть небольших поперечных размеров, например 5 95 дюймов на 005 дюймов, и увеличенные концевые части и 2. Он может иметь один тип проводимости, например, с высоким противонапряжением . германий -типа, везде Для этого материала полярности источников 5, 117 и 20 такие же, как указано, а смещения эмиттера и коллектора могут быть порядка величины, указанной выше в описании фиг. 10. 90 9 , ; , , 5 95 005 , 2 , - , , 5, 117 20 . Конечно, если корпус изготовлен из материала -типа, полярность источников должна быть изменена 10 . Входное и выходное сопротивление 8 и 12 могут быть дроссельными катушками, как показано на рисунке, которые допускают прохождение постоянного тока, но создают высокую сопротивление сигналам переменного тока 110. Из-за небольших размеров поперечного сечения части корпуса получается очень однородное смещающее поле, и поток дырок является по существу прямолинейным в продольном направлении тела от области эмиттера до области 115 коллектора. Прямолинейность потока дырок усиливается за счет использования двух совмещенных рядом друг с другом эмиттеров, как показано на рис. 9, так что дырки, инжектированные в каждый эмиттер, не выходят за пределы продольной оси тела, поскольку 12 (они сталкиваются с противоположным или компенсирующим поток из другого эмиттера. , - , 10 8 12 , 110 - , , , 115 , 9, 12 ( . Как и в других ранее описанных устройствах, дырки, инжектированные в эмиттеры 6, текут к коллекторам и модулируют ток коллектора 126. Если ток дырки мал по сравнению с постоянным током или током смещения, обусловленным источником 5, и расстоянием между 700,236 области эмиттера и коллектора малы по сравнению со сроком службы дырок, практически все инжектированные дырки перетекут в область коллектора. Кроме того, если ток дырок мал, проводимость полупроводникового тела не будет существенно изменена, так что дырки текут в практически однородном поле, и во времени прохождения не будет никакой дисперсии, кроме как из-за нормальной диффузии дырок. , 6 126 5 700,236 , , , - . Таким образом, следует понимать, что входной импульс, подаваемый на эмиттеры, приводит к образованию группы или импульса дырок, которые можно рассматривать как движущиеся от эмиттеров к области коллектора с конечной скоростью. Результирующий выходной импульс 1 представляет собой задержанную копию входной импульс. Последовательные входные импульсы создают последовательные группы или импульсы дырок, которые движутся к области коллектора в физическом и пространственном отношении. Следовательно, по сути, вдоль тела может храниться несколько импульсов. , , 1 , , . Число различимых импульсов, которые таким образом могут быть сохранены вдоль полупроводникового тела, будет зависеть от ряда параметров, соотношение которых можно определить, как выяснится в настоящее время. Отмечается, что во время прохождения группы дырок или импульса вдоль тела, группа или импульс имеет тенденцию к распространению, причем степень распространения хорошо представлена диффузионной длиной. Дырочный импульс, изначально имеющий квадратную форму, во время своего прохождения вдоль тела принимает обычно треугольную форму. , , , , . Последовательные импульсы с одинаковыми первоначальными амплитудами можно легко различить, если после того, как 36 импульсов таким образом распределились, амплитуда одного импульса в точке, соответствующей центру следующего последующего импульса, составляет по существу половину пиковой амплитуды импульса. , 36 , . Таким образом, как правило, последовательные импульсы можно различить, если интервал между импульсами превышает длину диффузии. , , . Время прохождения между эмиттерами 6 и коллекторами 9 определяется соотношением = = 2/ () скорость дрейфа, , где - время прохождения, - расстояние между эмиттерами и коллекторами, — напряжение смещения между эмиттерами и коллекторами и ( — константа, зависящая от конкретного полупроводникового материала. Для германия = 1000 смнр/вольт-секунда для дырок и 1500 см'/вольт-секунда для электронов. Для кремния значения равны 300 и 00 см'/вольт сек. 6 9 = = 2/ () , , , ( - , = / 1500 '/ , 300 00 '/ . соответственно. . Диффузионная длина определяется соотношением = 2 4 . Согласно уравнению Эйнштейна = см'/сек. , , = 2 4 , = '/. , где — коэффициент диффузии, — константа, — температура в градусах К, а — заряд электрона. , , , . ( 3) 6 При 300 градусах , = -вольт. Следовательно, = 40 Число различимых импульсов или групп дырок, которые могут храниться в полупроводниковом теле, равно -+ + /(-)- = / ( 4) 70 Максимальная полезная временная задержка, которую можно создать, а, следовательно, и число импульсов, которые можно сохранить, ограничены рекомбинацией дырок с электронами в теле. Как уже отмечалось, до сих пор концентрация дырок в импульсе, проходящем через полупроводниковое тело, уменьшается экспоненциально в соответствии с () Сигналы и коэффициенты усиления будут уменьшаться пропорционально. Очевидно, что если велико, импульсный сигнал на коллекторе 80 может стать настолько мал, что его невозможно легко обнаружить. Однако, поскольку устройство производит усиление входного сигнала, можно допустить существенное ослабление дырочного импульса. В частности, допустимым является ослабление около 40 децибел. Затухание такой величины соответствует примерно Срок службы 4–6 дырок в германии -типа с высоким противонапряжением. ( 3) 6 300 , , = - = 40 -+ + /(-)-= / ( 4) 70 , , , , , 75 - () , 80 , , , 85 40 4 6 - . Например, если желательно сохранить 40 90 различимых импульсов вдоль участка 10 полупроводникового корпуса в устройстве конструкции, показанной на фиг. 9, корпус изготовлен из германия с высоким противонапряжением, необходимое напряжение между на эмиттерах и коллекторах 95 составляет 60 вольт согласно уравнению (4). , 40 90 10 - 9, , 95 6 ( 4). Если каждый интервал импульса имеет длительность 1/10 микросекунд, общее требуемое время прохождения составляет 4 микросекунды или менее 46 дырок. / , 4 4 6 . Тогда из уравнения () требуемая длина равна 100, т.е. расстояние между эмиттерами и коллекторами составляет около 8 сантиметров. (), , , 100 ., 8 .
, ."> . . .
: 506
: 2024-04-15 18:27:49
: GB700236A-">
: :
700238-- = "/"; . , . . , . . , . , , . .
... 0%
. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB700238A
, ."> . . .
: 506
: 2024-04-15 18:27:52
: GB700238A-">
: :
700239-- = "/"; . , . . , . . , . , , . .
. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB700239A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ 700. 700. Дата подачи заявки и подачи полной спецификации: 23 декабря 1949 г. : Dec23, 1949. № 329741/49. 329741/49. Заявление подано в Соединенных Штатах Америки 29 декабря 1948 года. 29, 1948. Полная спецификация опубликована: 25 ноября 1953 г. : 25, 1953. Индекс при приемке: -Класс 40(6), СК. :- 40 ( 6), . ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ 1 2 3 , , , 195, Бродвей, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, Соединенные Штаты Америки, корпорация штата Нью-Йорк, Соединенные Штаты 6 штатов Америки, настоящим заявляем о сути этого изобретения и о том, каким образом оно должно быть реализовано, которые должны быть подробно описаны и подтверждены в следующем заявлении: 1 2 3 , , , 195, , , , , , 6 , , : - Настоящее изобретение относится к сетям трансляции сигналов, использующим полупроводниковые усилители в качестве активных элементов. - . В нашей заявке № 23800-9/48 (серийный № 694021) описан блок усилителя, содержащий небольшой блок полупроводникового материала, такого как германий -типа, с которым связаны три электрода. Один из них, известный как базовый электрод , обеспечивает контакт с низким сопротивлением с лицевой стороной блока. Это может быть металлическая пленка с покрытием. Другие, называемые эмиттером и коллектором соответственно, предпочтительно обеспечивают контакт выпрямителя с блоком. Фактически они могут быть точечными контактами. Эмиттер смещен для проведения «Прямой» и «обратный» здесь используются в том смысле, в котором они понимаются в технике выпрямителей, когда источник сигнала подключен между эмиттером и базой и при включении нагрузки в коллекторную цепь обнаруживается, что на нагрузке появляется усиленная копия напряжения источника сигнала. Вышеупомянутая заявка содержит подробные технические условия на изготовление устройства. 23800-9/48 ( 694,021) com16 - , - , , , , , , , , "" "" , . Устройство может иметь различные формы, все из которых имеют свойства, которые в целом схожи, хотя и отличаются в важных второстепенных аспектах. Примеры таких других форм описаны в нашей заявке № , . 21020-1/49 (Серийный номер 760,232) Устройство во всех его формах получило наименование Транзистор и будет обозначаться так в настоящей спецификации. 21020-1/49 ( 760,232) , . В вышеупомянутой заявке № 23808-9/48 (серийный № 694021) приведена таблица рабочих характеристик трех образцов транзисторов. В одном из них указано, что приращения сигнального тока, протекающего в цепи На коллекторном электроде 50 в результате приращения сигнала ток, протекающий в цепи эмиттерного электрода, превышает последний по величине. 23808 -9/48 ( 694,021), , 218 50 . Эта особенность усиления тока транзисторов стала общим правилом, и число 56 появляется почти во всех изготовленных транзисторах. В связи с настоящим изобретением, а также с другими, это настолько важно, что соотношение этих приращений получило название «о». В настоящем изобретении наличие такого коэффициента усиления по току, который до сих пор не был доступен в обычных ламповых усилителях, учитывается при построении автоколебательной схемы или генератора колебаний. Транзисторные генераторы также описаны в нашей работе. Приложение №. , 56 , , ", " , 60 , , - 65 . 32332/49 (заводской № 700238). 32332/49 ( 700,238). Согласно этому изобретению генератор электрических колебаний включает в себя транзистор, имеющий базовый, эмиттерный и коллекторный электроды, 70 средство для создания условий смещения электродов, чтобы при работе коэффициент «а» (как определено выше) был больше единицы, внешнюю сеть связанный с электродами и включающий в себя путь обратной связи через 75, ток коллектора которого подается обратно к эмиттеру, причем указанный путь включает последовательно включенный импедансный элемент, предназначенный для ограничения обратной связи по существу до желаемой частоты. , , 70 , , "" ( ) , 75 , . В случае транзисторного усилителя, внешняя цепь которого имеет так называемую конфигурацию с «заземленной базой»; (конфигурация, в которой эмиттер и база служат входными клеммами, а коллектор и база служат выходными клеммами) ток коллектора 85 (выходной) находится в фазе с током эмиттера (входным) Пока ток коллектора превышает по величине ток эмиттера, часть тока коллектора, равная току эмиттера, может быть возвращена 90} эмиттеру, а остальная часть подается на полезную нагрузку. Затем работа продолжается, даже если все другие источники сигнала частоты тока эмиттера отключены. То есть имеет место автоколебание. Из-за упомянутой выше идентичности фаз эта подача 239 ',-) '6,, to_ назад может быть осуществлена простыми средствами, например, путем подключения токовой цепи коллектор к эмтеру и включает в себя элемент, определяющий частоту, такой как 6-серийный резонансный контур или эквивалент-е в его простейшей форме. Эта схема включает катушку и конденсатор, соединенные последовательно. Альтернативно, она может содержать более сложный элемент, например, пьезоэлектрический преобразователь. 80 - " " ; ( ) 85 () () , 90} , , - 95 , feed239 ',-) ' 6 ,, to_ , , - 6 - , , , . На желаемой частоте колебаний, на которую настроена эта схема, ее полное сопротивление представляет собой просто остаточное сопротивление цепи обратной связи, которое на практике может быть настолько низким, что им можно пренебречь. Следовательно, 16 на этой частоте обратная связь сильна. С другой стороны, С другой стороны, на частотах выше и ниже резонансной частоты обратная связь сильно снижается как потому, что величина импеданса настроенного контура больше на частотах резонанса, чем на резонансной частоте, так и потому, что она вносит фазовый сдвиг такой, что синфазная составляющая обратного тока, единственная, стремящаяся к поддержанию автоколебаний, еще более снижается. Таким образом, автоколебания поддерживаются на той частоте, на которую настроен частотоопределяющий элемент, и ни на какой другой. , , , 16 , , , , , -, , - - , . В общих чертах, как указано выше, те же самые соображения справедливы для генератора колебаний на основе транзисторного усилителя схемы с круглым коллектором или, в действительности, для любой схемы схемы, характеризующейся совпадением фаз между температурой выходного (коллекторного) тока и входной ток (эмиттера) с использованием транзистора, коэффициент усиления которого по току больше единицы. , , 3 ; , , () () , . В случае всех генераторов колебаний, активным элементом которых является обычная вакуумная лампа, либо происходит изменение фазы между входными и выходными клеммами, и в этом случае в качестве частотоопределяющего элемента в генераторе необходимо использовать параллельную или антирезонансную цепь. цепь обратной связи, или выходной ток 46 просто равен входному току, в этом случае поглощение любой мощности нагрузкой или даже различными резистивными элементами самой схемы генератора приводит к быстрому затуханию автоколебаний. . , , - , 46 , , , -. Но с помощью настоящего изобретения ни одна из этих трудностей не возникает, и схема последовательной резонансной обратной связи может быть использована со многими вытекающими отсюда преимуществами. , . Одним из таких преимуществ является улучшенная стабильность частоты. Частота, на которой колеблется система, - это частота, при которой тракт обратной связи не вносит фазового сдвига, т. е. ее импеданс является чисто резистивным. В последовательном резонансном контуре эта частота равна частоте, на которой ее индуктивное сопротивление точно равно сбалансирован благодаря своему емкостному реактивному сопротивлению. Оно не зависит от величин остаточных сопротивлений в цепи. Таким образом, если, например, изменение температуры приведет к изменению сопротивления катушки, частота колебаний не изменится. , , , , , , . Обратное верно для генератора колебаний, который, как и любой из обычных генераторов, использует антирезонансную сеть в цепи обратной связи. В таком случае соответствующая частота зависит известным образом от остаточного сопротивления сети, так что изменение температуры катушка приводит к изменению частоты автоколебаний генератора. Это условие хорошо известно и вызвало необходимость разработки различных искусственных средств для поддержания постоянной генерируемой частоты либо путем предотвращения возникновения изменений сопротивления, либо путем их балансировки в В соответствии с мостовой технологией или иным образом. Благодаря настоящему изобретению такие способы становятся ненужными. Таким образом, создается генератор колебаний с собственной стабильностью частоты. , , 70 , - 76 , , , 80 . Изобретение будет полностью понято из следующего подробного описания 85 некоторых его предпочтительных вариантов осуществления, взятого в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых: 85 , , : Фиг.1 представляет собой принципиальную схему транзисторного генератора, воплощающего изобретение; 90 Рис. 2 представляет собой принципиальную схему альтернативы Рисунку 1; и Фиг.3 представляет собой схематическое изображение другой альтернативы Фиг.1. 1 ; 90 2 1; 3 1. ИЗГОТОВЛЕНИЕ 95 Подробные инструкции по изготовлению транзистора содержатся в описании патента вышеупомянутой заявки № 95 . 23808-9/48 (серийный № 694021) и в нашей заявке № 12815/49 (серийный № 100 694026). Однако теперь будет дано краткое описание способа, который не является частью настоящего изобретения. 23808-9/48 ( 694,021) 12815/49 ( 100 694,026) , , . Материалами, используемыми при изготовлении транзисторов, являются полупроводники 105, электрические характеристики которых в значительной степени зависят от включения в них очень малых количеств существенных примесей. Выражение «значительные примеси» используется здесь для обозначения тех примесей, которые влияют 110 на электрические характеристики транзисторов. материал, такой как его удельное сопротивление, фоточувствительность, ректификация и т.п., в отли
... 0%
. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB700235A
, ."> . . .
: 506
: 2024-04-15 18:27:46
: GB700235A-">
: :
700236-- = "/"; . , . . , . . , . , , . .
... 75%
. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB700236A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ 700,236 Дата подачи заявки и подачи полной спецификации: 23 сентября 1949 г. 700,236 : 23, 1949. №№ 24486/49 и 24487/49. 24486/49 24487/49. Заявление подано в Соединенных Штатах Америки 24 сентября 1948 года. 24, 1948. Заявление подано в Соединенных Штатах Америки 24 сентября 1948 года. 24, 1948. Полная спецификация опубликована: 25 ноября 1953 г. : 25, 1953. Индекс при приемке классов 37, К; 40 (4), КХ; 40(5), Л 24 М(2:5); и 40 (6), СК. 37, ; 40 ( 4), ; 40 ( 5), 24 ( 2: 5); 40 ( 6), . ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ Элементы электрических цепей и устройства, использующие сернипроводящие материалы. Мы, , расположенная по адресу: Бродвей, 95, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, Соединенные Штаты Америки, корпорация штата Нью-Йорк, Соединенные Штаты Америки, настоящим настоящим заявить о сущности этого изобретения и о том, каким образом оно должно быть реализовано, которые должны быть подробно описаны и установлены в следующем заявлении: , , 95, , , , , , , , :- Настоящее изобретение относится к средствам и способам преобразования или управления электрическими сигналами и, более конкретно, к элементам схем, использующим полупроводники, и к устройствам, включающим такие элементы. - . Понимание изобретения может быть облегчено, а описание, приведенное ниже, упрощено путем предварительного рассмотрения или обзора существенных фактов и принципов и объяснения терминов. В элементах и устройствах этого изобретения используются полупроводники. Как теперь известно, такие полупроводники имеют два типа проводимости, а именно тип, который легко пропускает ток, когда материал отрицательен по отношению к проводящему соединению26, и тип , который легко пропускает ток, когда материал положителен по отношению к такому соединению. Направление тока является обычным, то есть противоположно тому, которое электронного потока. Проводимость 3 (тип О определяется, с одной стороны, природой незначительных количеств значительных примесей в основном материале. , , connec26 , , , 3 ( , , . Выражение «значительные примеси» здесь используется для обозначения тех примесей, которые влияют на электрические характеристики материала, такие как его удельное сопротивление, фоточувствительность, выпрямление и т.п., в отличие от других примесей, которые не оказывают очевидного влияния на эти характеристики. Термин «примеси» включает намеренно добавленные компоненты, а также любые компоненты, которые могут быть включены в основной материал, встречающийся в природе или коммерчески доступный. " " 3 , , , , " " . Дефекты решетки, такие как вакантные узлы решетки и межузельные атомы 1 ' 2181, если они эффективны для создания 4,5 дырок или электронов, должны быть включены в «значительные примеси». Два полупроводниковых материала, подходящих для использования в устройствах, сконструированных в соответствии с настоящим стандартом. изобретением являются германий и кремний, каждый по 50 любого типа проводимости. Типичные германиевые материалы и способы их изготовления раскрыты в нашей заявке № 37770/46 (серийный № 632,942), типичные кремниевые материалы раскрыты в наших патентных описаниях № 55. , 1 ' 2181 , 4,5 , " " 50 37770/46 ( 632,942), 55 592,260 и 592 303 и в нашем заявлении № 3295 /48. 592,260 592,303 3295 /48. В переводящих устройствах с полупроводниковым корпусом электрические токи, согласно принятой в настоящее время теории, передаются электронами. Кроме того, согласно принятой теории, ток может переноситься электронами двумя различными способами; один из них называется проводимостью электронами, обозначаемым как избыточный процесс, а другой — проводимостью дырок, называемым дефектным процессом. Согласно теории, дырку можно рассматривать как носитель положительного электрического заряда, аналогично обычное рассмотрение электрона как носителя отрицательного заряда 70 Элементы схемы общего типа, к которым относится данная заявка, раскрыты в наших заявках № 23808-9/48 (порядковый № , , , 60 , , ; , , 65 , , , 70 23808-9/48 ( . 694,02 ) и 155 12/49 (серийный номер 700,231) и содержат, как правило, корпус из полупроводящего материала 75, пару соединений с разнесенными участками корпуса и третье соединение с другой областью корпуса. Входная цепь. подключается между одним из пары соединений, обозначенным эмиттером 80, и третьим соединением, обозначенным базой; выходная цепь подключена между другим из пары соединений, обозначенным коллектором, и базой. В одном варианте реализации, в котором корпус выполнен из материала типа , 85 эмиттер смещен положительно относительно базы, а коллектор смещен отрицательно. к основанию Как раскрыто в заявках, отмечено, : 2 " M_ " ,40; _-1 _r такие элементы подходят для различных целей, например, в качестве усилителей, модуляторов и генераторов. 694,02 ) 155 12/49 ( 700,231) , , 75 , , , , 80 , ; , , , , 85 , : 2 " M_ " ,40; _-1 _r , , . В таких устройствах модуляция тока коллектора может осуществляться путем изменения свойств тела полупроводникового материала вблизи выпрямляющего контакта или соединения с телом. В частности, это достигается путем введения носителей электрических зарядов знака или полярность, обычно не присутствующая в полупроводниковом теле, через выпрямляющий контакт или соединение. Последнее может быть достигнуто несколькими способами, например, путем использования металлического наконечника, входящего в контакт с телом, путем использования элемента или тела из полупроводникового материала с противоположным типом проводимости. первого тела, во взаимодействии с ним или путем обработки частей основного полупроводникового тела для создания смежных областей или областей с противоположным типом проводимости. , , , , 1 , , , . В двух последних упомянутых случаях между телами или участками противоположных типов проводимости создается выпрямляющий переход или барьер. , . Термин «барьер» или «электрический барьер», используемый в описании и обсуждении устройств в соответствии с настоящим изобретением, применяется к межфазному состоянию с высоким сопротивлением между контактирующими полупроводниками с 30 соответственно противоположным типом проводимости или между полупроводником и металлическим проводником. при этом ток относительно легко проходит в одном направлении и с относительной трудностью в другом. " " " " :30 , . Если основной корпус изготовлен из материала -типа, дырки инжектируются в корпус током, протекающим в прямом или легком направлении потока в эмиттере. Эти дырки мигрируют из-за диффузии и полей, создаваемых токами эмиттера и коллектора. часть дырок перетекает в область коллектора, тем самым способствуя эмиссии электронов на коллекторе, в результате чего происходит умножение тока и реализуется усиление тока. , , , 4 . Поскольку коллектор работает в обратном направлении, сопротивление коллектора очень велико по сравнению с сопротивлением эмиттера. , . Следовательно, даже если не считать умножения тока на 6, прирост мощности может быть достигнут существенно за счет соотношения выходного и входного импедансов. , 6 , . Согласно одному аспекту данного изобретения элемент электрической цепи содержит нить из полупроводникового материала, имеющую средство для создания омического соединения на одном ее конце, средство для создания выпрямляющего соединения рядом с омическим соединением и средство для создания другого соединения с нить накала в точке, удаленной от омического соединения. , , , . Согласно другому аспекту изобретения элемент электрической цепи включает в себя тонкий лист полупроводникового материала, имеющий средства для создания омического соединения с его краевой частью -5, средства для создания выпрямительного соединения с ним рядом с омическим соединением и средства для выполнения дальнейшего соединения с листом в точке, удаленной от омического соединения. Могут быть использованы различные устройства; таким образом, нить 70 или лист может иметь омическое соединение на каждом конце или омическое соединение на одном конце и второе выпрямляющее соединение рядом или на другом конце. Омические соединения могут представлять собой металлические отложения, нанесенные на увеличенные 76 концевые части нити накала. или листа, тогда как выпрямляющие соединения могут содержать металлические точечные контакты или ножевые контакты в случае полупроводникового листа или полупроводниковых выступов из материала с типом проводимости, противоположным 8 () типу проводимости нити или листа, поскольку соединение между двумя полупроводниковыми телами с противоположными ( или ) тип проводимости ведет себя аналогично металлическому точечному контакту 85. Согласно другому аспекту изобретения устройство преобразования электрического сигнала включает в себя корпус из полупроводникового материала, средства ввода, включающие в себя выпрямляющее соединение, смещенное для обеспечения соединения с низким импедансом. 90 к корпусу, выходная цепь, включающая соединение с высоким импедансом к корпусу, причем указанные соединения разнесены друг от друга, и средства, включающие соединения с корпусом за противоположными концами пути между выпрямляющим 95 и соединениями с высоким импедансом для создания электрического поле в теле для ускорения зарядов, введенных в выпрямляющие соединения вдоль указанного пути. Устройство может быть таким, что тело имеет вытянутую форму, например нить накала, как описано выше, и заряды инжектируются на одном конце тела и извлечено в другом. , -5 , , ; 70 , 76 , 8 () , ( ) 85 , 90 , , , 95 100 , , , . Путем соответствующего управления эффективной длиной тела или электрического поля можно управлять временем прохождения 106 зарядов в теле так, чтобы получить требуемый эффект задержки или накопления. Таким образом, используя переменное электрическое поле, можно управлять по желанию. задержка, которую испытывают обвинения при прохождении через 110 элемент. 106 110 . Различные варианты осуществления изобретения теперь будут описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. -7 и 8 показывают элементы 115 схемы, в которых используется нить из полупроводникового материала; На фиг.6 показано устройство, в котором используется нить или лист полупроводникового материала; На фиг.9 схематически показана подходящая схема 120 для элементов, показанных на фиг.1-8; Фиг.10 представляет собой схему, показывающую основные элементы и их связь в устройстве преобразования сигнала; На фиг.-15А включительно показаны несколько форм и конструкций элементов полупроводниковой схемы и соединений к ним; фиг. 6 представляет собой схему, показывающую модификацию устройства, показанного на фиг. 10; фиг. Фиг. 7 представляет собой схему, иллюстрирующую еще 130 700 236 увеличенную часть 2 и соединение 4 заменены точечным контактом 4 , аналогичным контакту 5 и также нанесенным на боковую часть нити . : 7 8 115 ; 6 ; 9 120 8; ; 15 , 125 ; 6 ; 7 130 700,236 2 4 4 5 . В устройстве, показанном на фиг.6, шлейф 70 5 аналогичен показанному на фиг. 2 и 4, а соединение 14 аналогично показанному на фиг. 6 70 5 2 4 14 . 5. 5. Устройство, проиллюстрированное на фиг. 7, аналогично устройству, показанному на фиг. 2, за исключением дополнительно ослабленной части 75 нити . Такая конструкция нити может также использоваться в других вариантах осуществления устройства, таких как проиллюстрированные. 7 2 75 . В устройствах, показанных и описанных на рис. 80 -7 включительно, увеличенные участки , 2, 2 А и 5 А можно считать увеличенными как в направлении, параллельном, так и перпендикулярном плоскости бумаги с контактами. такие как 3, 4 и т. д., нанесенные на их торцы. 85 Устройства этого типа также могут быть изготовлены с увеличенными участками той же толщины, что и нити, в направлении, перпендикулярном бумаге. В этом случае омические соединения типа 3 и 4 расположены так, чтобы лицевая сторона рабочей части была параллельна плоскости бумаги. 80 7, , , 2, 2 5 3, 4, 85 , 3 4 . Эти устройства также можно было бы сделать относительно толстыми в направлении, перпендикулярном плоскости бумаги, с контактами типа 15 и 1 4 А в качестве ножевых кромок и другими соединениями 95 сопоставимой толщины. В этом случае нить накала 10 можно было бы заменить на тонкий лист полупроводникового материала. 15 4 95 - . Чтобы согласовать иллюстрации с фиг. по 8 включительно, со схемой подключения 100 на фиг. 9, такие соединения, как 13, 4 и 5 на фиг. , а также аналогичные соединения на других рисунках, были обозначены буквами «». " и "" обозначают соответственно соединения базы, коллектора и эмиттера. 105 соответствующих элементов на рис. 9 обозначены аналогичным образом. 8 , 100 9, 13, 4 5 " ," " " " " , 105 9 . В схеме на рис. 9 вход, который может быть выполнен с помощью трансформатора Т, как показано, через подходящий резистор или с помощью других хорошо известных средств, подключен между базой и эмиттером с источником смещения. например, батарея 20 в схеме. Выход, представленный нагрузкой , подключен между коллектором и базой , а 11 включает в себя источник смещения 2 . Для материала -типа, как показано на рисунках -8 для основной части В таких случаях положительный полюс батареи 21 будет подключен к базе , а отрицательный полюс - к коллектору . 9 , , , 11 () , , 20 11 2 - 8 , 20 , 21 . Если смещение батареи 20 составляет порядка доли одного вольта, а батареи 21,12,5 — порядка от до 100 вольт, относительно небольшой сигнал, подаваемый на вход, будет проявляться как усиленный сигнал на резистор Р,. 20 21 12,5 , ,. Если все устройства заменены путем замены материала -типа на материал -типа и варианта осуществления изобретения, в котором полупроводниковое тело содержит зоны различных типов проводимости; Фиг.18 представляет собой фрагментарный вид, показывающий модификацию полупроводникового тела в элементе, показанном на Фиг.17; Фиг.19 представляет собой схему, показывающую основные компоненты и их объединение в устройстве задержки или хранения, сконструированном в соответствии с данным изобретением; Фиг.20А и 2оБ представляют собой диаграммы, иллюстрирующие определенные взаимоотношения электронов и дырок в перемещающих устройствах, подобных показанному на рис. - - ,30 ; 8 6 7; 9 ; 20 2 . я 9; на фиг. 2i показана модификация устройства, показанного на фиг. 19, в котором полупроводниковое тело содержит несколько зон с разными типами проводимости; и фиг. 22, 22 А, 22 В и 23 представляют собой схемы, показывающие несколько устройств, иллюстрирующих типичные варианты осуществления настоящего изобретения, для высокоточного воспроизведения входных сигналов. 9; 2 19 ; 22, 22 , 22 23 , . Описываемые устройства относительно малы, что потребовало некоторого преувеличения 26 пропорций в интересах ясности иллюстраций, которые в основном или по существу являются схематическими. 26 . Ссылаясь на фиг. , изображенный на ней элемент схемы содержит корпус из полупроводникового материала, такого как германий с высоким обратным напряжением, используемый для выпрямителей. Корпус содержит тонкую нить накала , имеющую увеличенные концевые части и 2, соответственно, выполнены омические соединения 13 и 4. соответственно большим частям и 2. Эти соединения могут включать пленку припоя, гальваническую пленку или т.п. Соединение осуществляется с промежуточной частью нити накала посредством металлического точечного контакта 5, который может быть из вольфрама, фосфористая бронза или аналогичный подходящий материал. Корпус из полупроводникового материала в этом устройстве имеет одинаковый тип проводимости, например тип , как показано на рисунке. , 2, 13 4 2 , 5 , , . Устройство, показанное на рис. 2, аналогично устройству, показанному на рис. , но в нем вместо точечного контакта 15 на рис. используется заглушка А. 2 15 . Шлейф 5 имеет тип проводимости, противоположный типу проводимости, т.е. -типу, по сравнению с нитью накала , которая в данном случае имеет тип . Таким образом, между 5 и существует барьер. Часть может быть снабжена контакт или соединение 6 аналогично 3 и 14. 5 , . , , 5 6 3 14. В устройстве, показанном на фиг. 3, часть 2 на фиг. и часть нити заменены секцией нити и увеличенной секцией 2 , оба из материала с типом проводимости, противоположным остальной части. нить или типа , как показано на рисунке. 3, 2 2 . Устройство, показанное на рис. 4, отличается от устройства, показанного на рис. , способами, показанными на обоих рис. 4 . 2
и 3 Шлейф 5 -типа заменен на точечный контакт 15, а части и 12 также изготовлены из материала -типа. 3 - 5 15 12 - . На рис. 5 показано устройство, в котором 700 236 полярностей смещающих батарей поменяны местами. Аналогичные результаты могут быть получены. Могут также использоваться другие полупроводниковые материалы, такие как кремний. 5 700,236 , . Устройства этого типа, имеющие германиевую нить накала с высоким обратным напряжением, шириной и толщиной порядка дюйма и длиной 0,25 дюйма, успешно работают в качестве усилителей с заметным коэффициентом усиления. 025 . В устройствах описанного типа ослабленная часть полупроводникового тела, такая как нить на рисунках -8 включительно, позволяет иметь относительно сильные поля, действующие вдоль нити, без чрезмерного нагревания, поскольку соответствующий небольшой объем не приводит к выделению большого количества тепла. Эти сильные поля имеют то преимущество, что создают высокие скорости дрейфа для подвижных носителей тока, тем самым 21) уменьшая эффекты времени прохождения там, где это желательно. , - , 8 , , , 21) . В некоторых вариантах реализации, например, показанных на рисунках , 2, 7 и 8, выходной сигнал с высоким импедансом получается благодаря наличию полупроводниковой нити с относительно высоким сопротивлением 2, между соединениями эмиттера и коллектора. В некоторых вариантах реализации высокий импеданс выходной цепи обусловлен барьером --перехода310 или металлической точкой выпрямителя на коллекторе. , , 2, 7 8, 2, - , - junc310 . Во всех показанных вариантах реализации, в которых нить на эмиттере и за его пределами в направлении коллектора изготовлена из материала -типа, в этот материал -типа вводятся или инжектируются «дырки» или положительные носители. - , "" - . Эмиттер показан либо в виде металлического точечного контакта, либо в виде шлейфа из материала -типа, плотно контактирующего с нитью -типа. Проводимость этого шлейфа -типа должна быть выше, чем проводимость нити накала, чтобы преобладающая часть Эмиттерный ток будет состоять из дырок, как обсуждалось в заявке № 55 12/49 (серийный № 700,23 ), отмеченной ранее. Дырки, которые эмитируются в точке , текут по пути с относительно высоким импедансом к коллектору . - - - 55 12/49 ( 700,23 ) . Хотя этот путь имеет высокий импеданс при изменении напряжения на коллекторе, полярность источника такова, что эти дырки легко текут по нему. Дырки, излучаемые в точке , тянутся вдоль этого пути и увеличивают его проводимость двумя способами: ( ) из-за их собственного присутствия в качестве носителей тока и (2) потому, что их пространственный заряд требует компенсирующего пространственного заряда электронов, что также приводит к увеличению проводимости. , , () , ( 2) . В некоторых приложениях может быть желательно иметь низкое сопротивление обратной связи между базой и эмиттером. Этого можно добиться, разместив элемент 15 в непосредственной близости от точки, в которой соединяются и . В других приложениях, где желательна обратная связь, ее значение можно регулировать внутри устройства, увеличивая длину ослабленной области 6,5 между 5 и . 15 , 6.5 5 . На рисунках 2 и 4 показаны структуры, полностью состоящие из полупроводников, за исключением омических контактов с низким сопротивлением. По этой причине можно ожидать, что они будут иметь меньший контактный шум по сравнению со структурами, в которых, подобно структурам 70 на рисунках 3, 5 и 6, используются металлические точечные контакты. 2 4 - 70 3, 5 6 . В конструкциях, показанных на рисунках , 2, 3, 4, 7 и 8, в качестве коллекторов не используются точечные контакты. , 2, 3, 4, 7 8 . По этой причине можно ожидать, что они покажут 75 относительно стабильных значений для . Коэффициент умножения тока равен ( 4 / 1 ) при постоянном , где , = ток коллектора, = ток эмиттера, , = напряжение коллектора. увеличьте количество обратной связи, которую можно с пользой использовать в этих устройствах, чтобы увеличить входное сопротивление и, таким образом, облегчить согласование импедансов в 85 каскадных структурах. 75 ( 4 / 1 ) , , = = ,= 85 . Увеличенные концы, предназначенные для создания омических контактов в этих структурах, могут быть заменены областями с конусообразным содержанием примесей, чтобы иметь полупроводящий материал с очень высокой проводимостью на металлическом контактном электроде. Это обеспечит контакт с металлом с низким сопротивлением и, таким образом, достигнет тот же результат, который получен с помощью увеличенных частей, показанных на рисунках -7. На рисунке 8 показана модификация рисунка 2 в соответствии с этим принципом. Части , 2 и 5 изготовлены из материала с высокой проводимостью, тогда как и 5 А изготовлены из материала с низкой проводимостью. 90 7 8 95 2 , 2 5 5 . Если бы нить, описанная в предыдущих 100, была из материала -типа, электроны инжектировались бы в эмиттер, напряжения смещения, как показано на рис. устройства этого типа позволяют использовать относительно сильные поля, тем самым увеличивая скорости дрейфа подвижных носителей тока и, таким образом, уменьшая эффекты времени прохождения, что позволяет использовать более длинный путь эмиттер-коллектор 110 для достижения высокого выходного импеданса без барьера на коллекторе. Дополнительный высокий импеданс, где это необходимо, может быть добавлен путем введения такого барьера либо с помощью --перехода, либо с помощью точечного контакта. Кроме того, в тех случаях, когда барьер, прилегающий к коллектору, обеспечивает достаточно высокий импеданс или желателен по другим причинам, расстояние эмиттер-коллектор может быть уменьшено, тем самым уменьшая влияние времени прохождения таким образом. 100 - , , 7 106 , , - 110 , , - 15 , , - 12 ( . Типичными значимыми примесями в германии являются мышьяк и алюминий, а в кремнии — фосфор и бор. Мышьяк и фосфор производят материал -типа и 125 алюминий и бор материал -типа соответственно. - 125 - . Обращаясь теперь к чертежу, на рис. 10 в некоторой схематической форме показано ,236. В устройствах, используемых в качестве усилителей переменного тока, желательно, чтобы это время прохождения было небольшим, поскольку оно ограничивает верхнюю частоту, на которой можно получить усиление. коллектор и эмиттер расположены близко друг к другу, 70 получается относительно небольшое время прохождения. Для любого расстояния сокращение времени прохождения реализуется из-за ускорения отверстий из-за источника 5. В иллюстративном устройстве расстояние между коллектором и эмиттером может 75 быть 0,002 дюйма, а напряжение источника может составлять 10 вольт. , , , ,236 , , 70 , 5 , 75 0 002 . Для того чтобы поле, которому подвергаются отверстия, было сильным, основная часть полупроводникового тела имеет 80 очень малых размеров поперечного сечения. В одной форме, показанной на фиг. , полупроводниковое тело содержит нитевидная часть 0, 0,005 дюйма на 0,005 дюйма в поперечном сечении, длиной порядка одного дюйма, и цельные 56 увеличенные концевые части и 2, которые могут иметь такую же или большую толщину, чем часть , и которые применяются омические клеммы 3 и 114. Точки эмиттера и коллектора 6 и 9 зацепляются за 90 накальную часть и могут быть расположены на расстоянии порядка 0,002 дюйма в типичном устройстве. , - 80 - , , - 0, 0.005 0 005 , , 56 2 3 114 6 9 90 002 . Выпрямительный переход между эмиттером и телом можно получить и при использовании эмиттера из того же материала, что и тело, но противоположного типа проводимости. 95 . Например, как показано на рис. 2, корпус , , 2 может быть из германия -типа, а эмиттер 60 может представлять собой цельное крыло или расширение корпуса, но из 1 ( -типа). Соединение получается на месте встречи частей нитевидного тела и крыла или расширения 60. , 2, , , 2 - 60 1 ( - 60. Аналогично, выпрямляющее соединение между коллектором и корпусом может быть получено, 105, как показано на фиг. 3, путем формирования цельного крыла или расширения 90 корпуса из материала -типа. , , 105 3, 90 - . Кроме того, как эмиттер, так и коллектор могут быть образованы цельными крыльями 6 и 90 110 соответственно на нити накала , как показано на фиг. 4, причем эти крылья выполнены из материала -типа, а части 0, , 112 представляют собой из материала Н-типа. , 6 90 110 4, - 0, , 112 - . В вариантах реализации, показанных на фиг. 2, 116 3 и 4, следует понимать, что омические соединения с низким сопротивлением выполнены с крыльями или удлинителями посредством гальванических покрытий, аналогичных клеммам 3 и 14. 2, 116 3 4 3 14. В устройствах конструкций, показанных 120 на рисунках 2, 3 и 14 и предназначенных для использования в качестве усилителей переменного тока, размеры и напряжения источника могут быть порядка значений, приведенных ранее при обсуждении рисунков и 1216. Следует понимать, что заданная задержка между подачей входного сигнала на эмиттер и появлением его копии на коллекторе может быть достигнута путем корреляции расстояния между 130 базовыми комбинациями, которые можно использовать для различных целей, таких как усиление или хранение сигналов. Устройство перевода, показанное на рис. , покрытия, такие как родий, нанесенные гальваническим способом на тело для образования с ним невыпрямляющих соединений. Непосредственно между клеммами 13 и 4 подключен источник постоянного тока 5, такой как батарея, для создания смещающего поля, пронизывающего тело. в продольном направлении Точка контакта 6, например, из вольфрама или фосфористой бронзы, входит в контакт с корпусом 0 вблизи одного его конца и соединяется с клеммой 3 через источник смещения 7 и импеданс , который может быть резистивным или индуктивным. Вторая точка контакта 9, также, например, из вольфрамовой или фосфористой бронзы, входит в контакт с телом на удаленной от контакта 6 области, примыкающей к другому 26 концу корпуса, и соединяется с вывод 14 через источник смещения 20 и полное сопротивление 2 , которое, как и полное сопротивление 8, может быть резистивным или индуктивным. 120 2, 3 14 , 1216 130 - 13 4 , , , , - 13 4 5, , 6, , 0, , 3 7 , 9, , , 6, 26 , 14 20 2 , , 8, . Если корпус изготовлен из материала -типа, например, из германия -типа с высоким обратным напряжением, полярности источников 5, 7 и 120 такие, как показано на рис. , а контакт 6 является эмиттером. , контакт 9 является коллектором, а клемма 3 — базой. - , - , 5, 7, 120 6 , 9 3 . 3
5. В частности, клемма 3 подключена к положительной стороне источника 5, эмиттер 6 смещен достаточно положительно по отношению к клемме 3, так что положительный ток течет от эмиттера 6 в тело . 0, а коллектор 9 смещен отрицательно относительно вывода 4. Направление тока во внешних цепях такое, как показано стрелками в цепях эмиттера и коллектора на рис. . Если корпус имеет Р- типа материала, полярность источников 5, 7 и 20 следует поменять местами. В общем, смещение на эмиттере 6 должно быть небольшим, например порядка О вольт, а смещение на коллекторе 9 относительно 14 должно быть относительно большим, например порядка до 100 вольт. 5 , 3 5, 6 3 6 0, 9 4 - , 5, 7 20 , 6 , , 9 14 , . Как указывалось ранее, если тело изготовлено из материала -типа, дырки инжектируются в тело у эмиттера 6 и текут к коллектору 9, тем самым вызывая модуляцию тока коллектора. Время прохождения тока дырок от эмиттера к коллектору является функцией расстояния между эмиттером и коллектором, а также смещающего или ускоряющего поля, создаваемого источником 5. , - , 6 9 5. Соответствующая взаимосвязь будет обсуждаться ниже. Видно, что элемент на фиг.10 аналогичен элементу на фиг.1 с добавлением дополнительных выпрямляющих контактных электродов. . 700,236 700,236 эмиттер и коллектор и напряжение источника 5 Например, расстояние между эмиттером и коллектором может быть увеличено так, чтобы время прохождения дырки приводило к желаемой задержке. Однако следует иметь в виду несколько факторов в связи с достижение задержки за счет воздействия на расстояние между эмиттером и коллектором. 700,236 700,236 5 , , , . Одним из факторов является то, что поле, ускоряющее 0 отверстия должны быть по существу однородными, а траектории отверстий должны быть по существу прямолинейными, чтобы обеспечить равномерную задержку с небольшой дисперсией времени прохождения. Использование тонкого или нитевидного полупроводникового тела приводит к реализации этих желаний. Другие способы какая однородность поля и прямолинейность потока дырок может быть получена или улучшена, будет обсуждаться ниже. 0 . Вторым фактором является то, что в полупроводниковом теле происходит рекомбинация дырок и электронов, так что ток дырок уменьшается со временем. В частности, если средний срок службы дырок равен, доля дырок, инжектированных в эмиттер в момент времени =, составляет несвязанный в любой момент времени экспоненциально уменьшается в соответствии с () Следовательно, в любом конкретном устройстве смещение постоянного тока, обусловленное источником 5, и расстояние между эмиттером и коллектором должно быть таким, чтобы максимальное затухание дырочного тока не уменьшить ток коллектора ниже заданного желаемого значения. - , , , = () , , 5, . Для германия -типа с высоким обратным напряжением средний срок службы дырок составляет несколько микросекунд. - , . Третий фактор момента, особенно в случаях, когда происходит существенное ослабление дырочного тока, связан с природой изменений тока, получаемых в выходной цепи. Процесс модуляции коллекторного тока путем эмиссии или инжекции дырок в эмиттере заключается в том, чтобы следует отличать от омических эффектов, обусловленных изменением полного тока в полупроводниковом теле. Полный ток, конечно, сохраняется в смысле законов Кирхгофа, за исключением зарядки малых паразитных емкостей в приборе. , , - - , , ' , . Следовательно, полный ток в теле одинаков во всех точках между 6 и 9. , 6 9. Он равен сумме токов в электродах 3 и 6, а также сумме токов в электродах 4 и 9. 3 6 4 9. Таким образом, если ток на эмиттере 6 промодулирован так, чтобы вызвать изменение полного тока в теле , это изменение будет передано на конец тела, на котором расположены электроды 4 и 9 с скорость практически равна скорости света. , 6 , 4 9 . Однако, как указывалось выше, дырки, инжектированные в эмиттер и текущие к коллектору, имеют определенную скорость, и между инжекцией дырок и модуляцией тем самым тока коллектора возникает некоторая задержка. , , , . Следовательно, выходной сигнал содержит 65 две составляющие: одна связана с падением напряжения между электродами 4 и 9 и возникает практически мгновенно при подаче входного сигнала, а другая связана с модуляцией 70 коллекторного тока отверстиями. и задерживается по отношению к входному сигналу. При желании можно осуществить различение между этими двумя компонентами. Если затухание дырок, как обсуждалось выше, невелико, задержанная составляющая сигнала -15 будет усилена так, что она будет намного больше, чем прямой сигнал. Две составляющие затем можно различить по амплитуде, например, только задержанную составляющую можно передать на нагрузку, предусмотрев ограничитель амплитуды в выходной цепи. Если затухание отверстий и, следовательно, Поскольку задержанная составляющая сигнала слишком велика, прямая составляющая сигнала может быть сбалансирована в выходной цепи. Ниже будут описаны несколько конкретных способов, которыми это можно осуществить. , 65 , 4 9 70 , , , , -,5 , , , , , 85 . Одна конструкция и общая организация элементов в устройстве, пригодном для использования для задержки или хранения электрических сигналов, показаны на фиг. . 9. На этой фигуре полупроводниковое тело имеет форму, показанную на фиг. и описанную ранее; то есть он содержит промежуточную часть небольших поперечных размеров, например 5 95 дюймов на 005 дюймов, и увеличенные концевые части и 2. Он может иметь один тип проводимости, например, с высоким противонапряжением . германий -типа, везде Для этого материала полярности источников 5, 117 и 20 такие же, как указано, а смещения эмиттера и коллектора могут быть порядка величины, указанной выше в описании фиг. 10. 90 9 , ; , , 5 95 005 , 2 , - , , 5, 117 20 . Конечно, если корпус изготовлен из материала -типа, полярность источников должна быть изменена 10 . Входное и выходное сопротивление 8 и 12 могут быть дроссельными катушками, как показано на рисунке, которые допускают прохождение постоянного тока, но создают высокую сопротивление сигналам переменного тока 110. Из-за небольших размеров поперечного сечения части корпуса получается очень однородное смещающее поле, и поток дырок является по существу прямолинейным в продольном направлении тела от области эмиттера до области 115 коллектора. Прямолинейность потока дырок усиливается за счет использования двух совмещенных рядом друг с другом эмиттеров, как показано на рис. 9, так что дырки, инжектированные в каждый эмиттер, не выходят за пределы продольной оси тела, поскольку 12 (они сталкиваются с противоположным или компенсирующим поток из другого эмиттера. , - , 10 8 12 , 110 - , , , 115 , 9, 12 ( . Как и в других ранее описанных устройствах, дырки, инжектированные в эмиттеры 6, текут к коллекторам и модулируют ток коллектора 126. Если ток дырки мал по сравнению с постоянным током или током смещения, обусловленным источником 5, и расстоянием между 700,236 области эмиттера и коллектора малы по сравнению со сроком службы дырок, практически все инжектированные дырки перетекут в область коллектора. Кроме того, если ток дырок мал, проводимость полупроводникового тела не будет существенно изменена, так что дырки текут в практически однородном поле, и во времени прохождения не будет никакой дисперсии, кроме как из-за нормальной диффузии дырок. , 6 126 5 700,236 , , , - . Таким образом, следует понимать, что входной импульс, подаваемый на эмиттеры, приводит к образованию группы или импульса дырок, которые можно рассматривать как движущиеся от эмиттеров к области коллектора с конечной скоростью. Результирующий выходной импульс 1 представляет собой задержанную копию входной импульс. Последовательные входные импульсы создают последовательные группы или импульсы дырок, которые движутся к области коллектора в физическом и пространственном отношении. Следовательно, по сути, вдоль тела может храниться несколько импульсов. , , 1 , , . Число различимых импульсов, которые таким образом могут быть сохранены вдоль полупроводникового тела, будет зависеть от ряда параметров, соотношение которых можно определить, как выяснится в настоящее время. Отмечается, что во время прохождения группы дырок или импульса вдоль тела, группа или импульс имеет тенденцию к распространению, причем степень распространения хорошо представлена диффузионной длиной. Дырочный импульс, изначально имеющий квадратную форму, во время своего прохождения вдоль тела принимает обычно треугольную форму. , , , , . Последовательные импульсы с одинаковыми первоначальными амплитудами можно легко различить, если после того, как 36 импульсов таким образом распределились, амплитуда одного импульса в точке, соответствующей центру следующего последующего импульса, составляет по существу половину пиковой амплитуды импульса. , 36 , . Таким образом, как правило, последовательные импульсы можно различить, если интервал между импульсами превышает длину диффузии. , , . Время прохождения между эмиттерами 6 и коллекторами 9 определяется соотношением = = 2/ () скорость дрейфа, , где - время прохождения, - расстояние между эмиттерами и коллекторами, — напряжение смещения между эмиттерами и коллекторами и ( — константа, зависящая от конкретного полупроводникового материала. Для германия = 1000 смнр/вольт-секунда для дырок и 1500 см'/вольт-секунда для электронов. Для кремния значения равны 300 и 00 см'/вольт сек. 6 9 = = 2/ () , , , ( - , = / 1500 '/ , 300 00 '/ . соответственно. . Диффузионная длина определяется соотношением = 2 4 . Согласно уравнению Эйнштейна = см'/сек. , , = 2 4 , = '/. , где — коэффициент диффузии, — константа, — температура в градусах К, а — заряд электрона. , , , . ( 3) 6 При 300 градусах , = -вольт. Следовательно, = 40 Число различимых импульсов или групп дырок, которые могут храниться в полупроводниковом теле, равно -+ + /(-)- = / ( 4) 70 Максимальная полезная временная задержка, которую можно создать, а, следовательно, и число импульсов, которые можно сохранить, ограничены рекомбинацией дырок с электронами в теле. Как уже отмечалось, до сих пор концентрация дырок в импульсе, проходящем через полупроводниковое тело, уменьшается экспоненциально в соответствии с () Сигналы и коэффициенты усиления будут уменьшаться пропорционально. Очевидно, что если велико, импульсный сигнал на коллекторе 80 может стать настолько мал, что его невозможно легко обнаружить. Однако, поскольку устройство производит усиление входного сигнала, можно допустить существенное ослабление дырочного импульса. В частности, допустимым является ослабление около 40 децибел. Затухание такой величины соответствует примерно Срок службы 4–6 дырок в германии -типа с высоким противонапряжением. ( 3) 6 300 , , = - = 40 -+ + /(-)-= / ( 4) 70 , , , , , 75 - () , 80 , , , 85 40 4 6 - . Например, если желательно сохранить 40 90 различимых импульсов вдоль участка 10 полупроводникового корпуса в устройстве конструкции, показанной на фиг. 9, корпус изготовлен из германия с высоким противонапряжением, необходимое напряжение между на эмиттерах и коллекторах 95 составляет 60 вольт согласно уравнению (4). , 40 90 10 - 9, , 95 6 ( 4). Если каждый интервал импульса имеет длительность 1/10 микросекунд, общее требуемое время прохождения составляет 4 микросекунды или менее 46 дырок. / , 4 4 6 . Тогда из уравнения () требуемая длина равна 100, т.е. расстояние между эмиттерами и коллекторами составляет около 8 сантиметров. (), , , 100 ., 8 .
, ."> . . .
: 506
: 2024-04-15 18:27:49
: GB700236A-">
: :
700238-- = "/"; . , . . , . . , . , , . .
... 0%
. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB700238A
, ."> . . .
: 506
: 2024-04-15 18:27:52
: GB700238A-">
: :
700239-- = "/"; . , . . , . . , . , , . .
. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB700239A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ 700. 700. Дата подачи заявки и подачи полной спецификации: 23 декабря 1949 г. : Dec23, 1949. № 329741/49. 329741/49. Заявление подано в Соединенных Штатах Америки 29 декабря 1948 года. 29, 1948. Полная спецификация опубликована: 25 ноября 1953 г. : 25, 1953. Индекс при приемке: -Класс 40(6), СК. :- 40 ( 6), . ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ 1 2 3 , , , 195, Бродвей, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, Соединенные Штаты Америки, корпорация штата Нью-Йорк, Соединенные Штаты 6 штатов Америки, настоящим заявляем о сути этого изобретения и о том, каким образом оно должно быть реализовано, которые должны быть подробно описаны и подтверждены в следующем заявлении: 1 2 3 , , , 195, , , , , , 6 , , : - Настоящее изобретение относится к сетям трансляции сигналов, использующим полупроводниковые усилители в качестве активных элементов. - . В нашей заявке № 23800-9/48 (серийный № 694021) описан блок усилителя, содержащий небольшой блок полупроводникового материала, такого как германий -типа, с которым связаны три электрода. Один из них, известный как базовый электрод , обеспечивает контакт с низким сопротивлением с лицевой стороной блока. Это может быть металлическая пленка с покрытием. Другие, называемые эмиттером и коллектором соответственно, предпочтительно обеспечивают контакт выпрямителя с блоком. Фактически они могут быть точечными контактами. Эмиттер смещен для проведения «Прямой» и «обратный» здесь используются в том смысле, в котором они понимаются в технике выпрямителей, когда источник сигнала подключен между эмиттером и базой и при включении нагрузки в коллекторную цепь обнаруживается, что на нагрузке появляется усиленная копия напряжения источника сигнала. Вышеупомянутая заявка содержит подробные технические условия на изготовление устройства. 23800-9/48 ( 694,021) com16 - , - , , , , , , , , "" "" , . Устройство может иметь различные формы, все из которых имеют свойства, которые в целом схожи, хотя и отличаются в важных второстепенных аспектах. Примеры таких других форм описаны в нашей заявке № , . 21020-1/49 (Серийный номер 760,232) Устройство во всех его формах получило наименование Транзистор и будет обозначаться так в настоящей спецификации. 21020-1/49 ( 760,232) , . В вышеупомянутой заявке № 23808-9/48 (серийный № 694021) приведена таблица рабочих характеристик трех образцов транзисторов. В одном из них указано, что приращения сигнального тока, протекающего в цепи На коллекторном электроде 50 в результате приращения сигнала ток, протекающий в цепи эмиттерного электрода, превышает последний по величине. 23808 -9/48 ( 694,021), , 218 50 . Эта особенность усиления тока транзисторов стала общим правилом, и число 56 появляется почти во всех изготовленных транзисторах. В связи с настоящим изобретением, а также с другими, это настолько важно, что соотношение этих приращений получило название «о». В настоящем изобретении наличие такого коэффициента усиления по току, который до сих пор не был доступен в обычных ламповых усилителях, учитывается при построении автоколебательной схемы или генератора колебаний. Транзисторные генераторы также описаны в нашей работе. Приложение №. , 56 , , ", " , 60 , , - 65 . 32332/49 (заводской № 700238). 32332/49 ( 700,238). Согласно этому изобретению генератор электрических колебаний включает в себя транзистор, имеющий базовый, эмиттерный и коллекторный электроды, 70 средство для создания условий смещения электродов, чтобы при работе коэффициент «а» (как определено выше) был больше единицы, внешнюю сеть связанный с электродами и включающий в себя путь обратной связи через 75, ток коллектора которого подается обратно к эмиттеру, причем указанный путь включает последовательно включенный импедансный элемент, предназначенный для ограничения обратной связи по существу до желаемой частоты. , , 70 , , "" ( ) , 75 , . В случае транзисторного усилителя, внешняя цепь которого имеет так называемую конфигурацию с «заземленной базой»; (конфигурация, в которой эмиттер и база служат входными клеммами, а коллектор и база служат выходными клеммами) ток коллектора 85 (выходной) находится в фазе с током эмиттера (входным) Пока ток коллектора превышает по величине ток эмиттера, часть тока коллектора, равная току эмиттера, может быть возвращена 90} эмиттеру, а остальная часть подается на полезную нагрузку. Затем работа продолжается, даже если все другие источники сигнала частоты тока эмиттера отключены. То есть имеет место автоколебание. Из-за упомянутой выше идентичности фаз эта подача 239 ',-) '6,, to_ назад может быть осуществлена простыми средствами, например, путем подключения токовой цепи коллектор к эмтеру и включает в себя элемент, определяющий частоту, такой как 6-серийный резонансный контур или эквивалент-е в его простейшей форме. Эта схема включает катушку и конденсатор, соединенные последовательно. Альтернативно, она может содержать более сложный элемент, например, пьезоэлектрический преобразователь. 80 - " " ; ( ) 85 () () , 90} , , - 95 , feed239 ',-) ' 6 ,, to_ , , - 6 - , , , . На желаемой частоте колебаний, на которую настроена эта схема, ее полное сопротивление представляет собой просто остаточное сопротивление цепи обратной связи, которое на практике может быть настолько низким, что им можно пренебречь. Следовательно, 16 на этой частоте обратная связь сильна. С другой стороны, С другой стороны, на частотах выше и ниже резонансной частоты обратная связь сильно снижается как потому, что величина импеданса настроенного контура больше на частотах резонанса, чем на резонансной частоте, так и потому, что она вносит фазовый сдвиг такой, что синфазная составляющая обратного тока, единственная, стремящаяся к поддержанию автоколебаний, еще более снижается. Таким образом, автоколебания поддерживаются на той частоте, на которую настроен частотоопределяющий элемент, и ни на какой другой. , , , 16 , , , , , -, , - - , . В общих чертах, как указано выше, те же самые соображения справедливы для генератора колебаний на основе транзисторного усилителя схемы с круглым коллектором или, в действительности, для любой схемы схемы, характеризующейся совпадением фаз между температурой выходного (коллекторного) тока и входной ток (эмиттера) с использованием транзистора, коэффициент усиления которого по току больше единицы. , , 3 ; , , () () , . В случае всех генераторов колебаний, активным элементом которых является обычная вакуумная лампа, либо происходит изменение фазы между входными и выходными клеммами, и в этом случае в качестве частотоопределяющего элемента в генераторе необходимо использовать параллельную или антирезонансную цепь. цепь обратной связи, или выходной ток 46 просто равен входному току, в этом случае поглощение любой мощности нагрузкой или даже различными резистивными элементами самой схемы генератора приводит к быстрому затуханию автоколебаний. . , , - , 46 , , , -. Но с помощью настоящего изобретения ни одна из этих трудностей не возникает, и схема последовательной резонансной обратной связи может быть использована со многими вытекающими отсюда преимуществами. , . Одним из таких преимуществ является улучшенная стабильность частоты. Частота, на которой колеблется система, - это частота, при которой тракт обратной связи не вносит фазового сдвига, т. е. ее импеданс является чисто резистивным. В последовательном резонансном контуре эта частота равна частоте, на которой ее индуктивное сопротивление точно равно сбалансирован благодаря своему емкостному реактивному сопротивлению. Оно не зависит от величин остаточных сопротивлений в цепи. Таким образом, если, например, изменение температуры приведет к изменению сопротивления катушки, частота колебаний не изменится. , , , , , , . Обратное верно для генератора колебаний, который, как и любой из обычных генераторов, использует антирезонансную сеть в цепи обратной связи. В таком случае соответствующая частота зависит известным образом от остаточного сопротивления сети, так что изменение температуры катушка приводит к изменению частоты автоколебаний генератора. Это условие хорошо известно и вызвало необходимость разработки различных искусственных средств для поддержания постоянной генерируемой частоты либо путем предотвращения возникновения изменений сопротивления, либо путем их балансировки в В соответствии с мостовой технологией или иным образом. Благодаря настоящему изобретению такие способы становятся ненужными. Таким образом, создается генератор колебаний с собственной стабильностью частоты. , , 70 , - 76 , , , 80 . Изобретение будет полностью понято из следующего подробного описания 85 некоторых его предпочтительных вариантов осуществления, взятого в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых: 85 , , : Фиг.1 представляет собой принципиальную схему транзисторного генератора, воплощающего изобретение; 90 Рис. 2 представляет собой принципиальную схему альтернативы Рисунку 1; и Фиг.3 представляет собой схематическое изображение другой альтернативы Фиг.1. 1 ; 90 2 1; 3 1. ИЗГОТОВЛЕНИЕ 95 Подробные инструкции по изготовлению транзистора содержатся в описании патента вышеупомянутой заявки № 95 . 23808-9/48 (серийный № 694021) и в нашей заявке № 12815/49 (серийный № 100 694026). Однако теперь будет дано краткое описание способа, который не является частью настоящего изобретения. 23808-9/48 ( 694,021) 12815/49 ( 100 694,026) , , . Материалами, используемыми при изготовлении транзисторов, являются полупроводники 105, электрические характеристики которых в значительной степени зависят от включения в них очень малых количеств существенных примесей. Выражение «значительные примеси» используется здесь для обозначения тех примесей, которые влияют 110 на электрические характеристики транзисторов. материал, такой как его удельное сопротивление, фоточувствительность, ректификация и т.п., в отли
Соседние файлы в папке патенты