Brevet FR2119942A1 — publié le 19720811

i 2119942 L'invention concerne un élément semiconducteur oscillant, comprenant une structure pnpn ou npnp. Les* éléments oscillants classiques sont généralement amenés à osciller lorsqu'une résistance négative apparaît, mais ils ont 5 une stabilité médiocre et, en outre, leur caractéristique d'oscillation ne peut pas être commandée de l'extérieur. La présente invention a pour but d'éliminer ces inconvénients et de fournir un élément oscillant qui effectue une oscillation stable et dont l'oscillation puisse être commandée de 10 l'extérieur. L'un des objets de l'invention est de fournir un élément oscillant qui comprend : a) un corps semiconducteur présentant au moins une région superficielle; b) une première et une deuxième région ayant un type de conductivité opposé à celui du ôorps 15 semiconducteur et formées dans ladite région superficielle; c) une troisième région formée dans ladite deuxième région et ayant un type de conductivité opposé à celui de cette dernière; d) des électrodes connectées respectivement au corps semiconducteur et aux première et troisième régions; et e) des moyens d'applica-20 tion de polarisation pour applique!' des tensionsde polarisation positives aux électrodes du corps semiconducteur ot de la première région, par rapport à celle de la troisième région, de façon à déterminer un phénomène d'oscillation entre les électrodes de la première et de lr» troisième régions. 25 L'invention pourra de toute façon être bien comprise à l'ai de du complément de description qui suit ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont relatifs à des modes de réalisation préférés qui sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. 30 La f-Jg. 1 est une vus en coupe schématique d'une forme de réalisation de l'élément oscillant selon l'invention» La fig. 2 reproduit les courbes caractéristiques de tension/courant relatives à l'élément do la fig. 1. La fig. 3 indique la région oscillatoire de l'élément 35 représenté sur la fig. 1. La fie. 1 illustre un mode de réalisation d'un élément oscillant oowpren&nt un corps semiconducteur 1 de•type n, deux régions 2 et 3 de type p formées dans le corps semiconducteur 1, une région 4 de type n formée.dans la région 3 de type p, des 40 électrodes 5, 6 et '{ connectées respectivement à la région 4 de 71 42660 2 2119942 type n, à la région 2 de type p et au corps semiconducteur 1, ainsi qu'une couche d'isolation 8. Dans .le cas ici considéré, le corps semiconducteur peut être formé de l'une quelconque des substances connues et utili-5 sées traditionnellement telles que Si, Ge, GaAs, GaP. Pour simplifier la description, on a choisi le silicium à titre d'exemple pour le corps semiconducteur 1. Par ailleurs, les types de conductivité indiqués dans cette forme de réalisation peuvent être inversés mutuel le nient ; sans nuire au principe de l'inven-10 tion. Les régions 2 et 3 de type p sont formées dans le corps 1 de silicium de type n par des techniques usuelles de diffusion. Puis la région 4 de type n est formée de la même manière dans la région 3 de type p. La couche d'isolation S est ordinairement 15 formée d'oxyde do silicium. Les électrodes 5, 6 et 7 sont mises en contact ohmique avec les régions de types n et p du corps de silicium. Dans l'exemple ici considéré, pour engendrer l'oscillation selon l'invention, il est nécessaire que les régions 2 et 3 de type p et la région 4 de type n soient formées dans une 20 même région superficielle du corps semiconducteur 1. La caractéristique de courant/tension que l'on observe entre les électrodes 5 et 6 est telle que la représente la fig. 2, dans laquelle le sens direct est établi lorsque l'électrode 6 est positive. Dans le sens direct, une résistance négative est ''obtenue 25 et, dans le sens inverse, une haute tension de rupture peut être obtenue c , En ce qui concerne la résistance négative , la tension (tension de seuil) dépend de la distance L entre les régions 2 et 3 de type p, ainsi que de la concentration d'impureté dans 30 les régions de type p. En effet, lorsque L diminue, V.v s'abaisse Vil et elle décroît également lorsque les concentrations d'impureté des régions de typès n et p deviennent importantes. Or, si l'on applique une tension de polarisation directe entre les électrodes 5 et 6, tandis qu'une tension de polarisa-35 tion positive est appliquée à l'électrode 7 par rapport à l'électrode 5, devient élevée et, en même temps, on peut observer un phénomène oscillatoire, selon ce qui est indiqué sur la fig. 3. La fréquence d'oscillation peut varier avec L et l'on observe des valeurs qui se situent entre plusieurs centaines de kKr> et ^0 plusieurs disaines de MHz. 71 42660 3 2119942 De plus, lorsque la tension de polarisation appliquée à l'électrode 7 est augmentée, continue à croître et la région d'oscillation est réduite pour disparaître finalement. Par conséquent, le phénomène oscillatoire peut être commandé par la 5 polarisation de l'électrode 7. La description qui suit se rapporte à une forme de réalisation concrète de l'invention. Dans un monocristal de silicium de type n, du bore est diffusé selon ce qui est indiqué sur la fig. 1, pour former des 10 régions de type p. Puis du phosphore est diffusé pour former une région de type n+. Des électrodes d'aluminium sont formées au contact des différentes régions, pour constituer les électrodes 5, 6 et 7. Lorsque des tensions de polarisation sont appliquées de telle sorte que l'électrode 6 soit positive par rapport à 15 l'électrode 5 et que l'électrode 7 soit positive par rapport à l'électrode 5, on obtient un phénomène d'oscillation tel que représenté sur la fig. 3. Dans le cas ici considéré, la distance L mesurait 7 microns, la fréquence d'oscillation était de 1 MHz. On a observé que cette oscillation disparaissait lorsque la ten-20 sion de polarisation pour l'électrode 7 atteignait 14 V. Selon ce qui a été énoncé précédemment, il est fourni, d'après la présente invention, un élément oscillant qui est en mesure d'effectuer une oscillation stable et, en même temps, peut être commandé. En conséquence, le dispositif de l'invention 25 peut être adapté pour remplir des fonctions telles que la commutation, l'oscillation, la modulation, etc. et il pourra être largement utilisé dans les applications industrielles. Comme il va de soi et corflmeiL'résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses 30 modes d'application non plus qu'à ce.ux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 71 42660 4 2119942 REVENDICATION Elément oscillant, caractérisé par le fait qu'il comprend a) un corps semiconducteur présentant au moins une région superficielle; b) une première et une deuxième région ayant un type 5 de conductivité opposé ?• celui du corps semiconducteur et formé, dans ladite région superficielle; c) une troisième région formé, dans la deuxième régior t ayant un type de conductivité opposé à celui de la deuxième .%ion; d) des électrodes connectées res pectivement au corps semiconducteur et aux première et troisièm 10 régions; et e) des moy~-ns d'application de polarisation pour appliquer, aux électrodes du corps semiconducteur et de la prem re région, des tensions de- polarisation positives par rapport à celle de la troisième région, de façon à déterminer un phénomèn d'oscillation entre les électrodes de la première et de la troi 15 sième régions.