новая папка / 4006366

4006366-Desc-ru var ctx = "/emtp"; The translation is almost like a human translation. The translation is understandable and actionable, with all critical information accurately transferred. Most parts of the text are well written using a language consistent with patent literature. The translation is understandable and actionable, with most critical information accurately transferred. Some parts of the text are well written using a language consistent with patent literature. The translation is understandable and actionable to some extent, with some critical information accurately transferred. The translation is not entirely understandable and actionable, with some critical information accurately transferred, but with significant stylistic or grammatical errors. The translation is absolutely not comprehensible or little information is accurately transferred. Please first refresh the page with "CTRL-F5". (Click on the translated text to submit corrections)

Patent Translate Powered by EPO and Google

French

German

  Albanian

Bulgarian

Croatian

Czech

Danish

Dutch

Estonian

Finnish

Greek

Hungarian

Icelandic

Italian

Latvian

Lithuanian

Macedonian

Norwegian

Polish

Portuguese

Romanian

Serbian

Slovak

Slovene

Spanish

Swedish

Turkish

  Chinese

Japanese

Korean

Russian

      PDF (only translation) PDF (original and translation)

Please help us to improve the translation quality. Your opinion on this translation: Human translation

Very good

Good

Acceptable

Rather bad

Very bad

Your reason for this translation: Overall information

Patent search

Patent examination

FAQ Help Legal notice Contact 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.

РћРџРРЎРђРќРР• РЗОБРЕТЕНРРЇ US4006366A[]

ОБЛАСТЬ РЗОБРЕТЕНРРЇ FIELD OF THE INVENTION Рзобретение относится Рє быстродействующим коммутационным полупроводниковым приборам СЃ эффектом памяти, которые РјРѕРіСѓС‚ быть использованы РІ ячейках памяти РІ промышленной электронике Рё компьютерах. This invention relates to high-speed switching semiconductor devices with a memory effect which can be used in memory cells in industrial electronics and computers. ПРЕДПОСЫЛКРСОЗДАНРРЇ РЗОБРЕТЕНРРЇ BACKGROUND OF THE INVENTION Рзвестно РјРЅРѕРіРѕ типов коммутационных полупроводниковых РїСЂРёР±РѕСЂРѕРІ, таких как, например, биполярные транзисторы, РњРћРџ-транзисторы, туннельные РґРёРѕРґС‹, тиристоры, аморфные переключатели, используемые РІ ячейках памяти. Ячейка памяти характеризуется тем, что РѕРЅР° имеет РґРІР° устойчивых состояния: Р’РљР› Рё ВЫКЛ. Эти состояния различаются значением РѕРґРЅРѕРіРѕ или нескольких характеристических параметров, Рё эта разница передается РЅР° выход. Ячейка памяти остается РІ определенном состоянии даже после прекращения запускающего сигнала, РїСЂРё этом параметры состояния имеют гистерезисную характеристику РІ зависимости РѕС‚ запускающего сигнала для изменения состояний. There are known many types of switching semiconductor devices as, for example, bipolar transistors, MOS transistors, tunnel diodes, thyristors, amorphous switches, which are used in memory cells. A memory cell is characterized by the fact that it has two stable states, ON and OFF. These states differ by the value of one or more characteristic parameters, this difference being transmitted to the output. The memory cell remains in a determined state even after the triggering signal has ceased, the state parameters having a hysteresis characteristic as a function of the triggering signal for changing states. Время переключения, С‚. Рµ. время перехода РёР· РѕРґРЅРѕРіРѕ состояния РІ РґСЂСѓРіРѕРµ Рё время перехода РІ РёСЃС…РѕРґРЅРѕРµ состояние, является существенной характеристикой указанных выше устройств Рё входящих РІ РёС… состав ячеек памяти. Время переключения определяется физическим принципом действия Рё технологическими ограничениями, установленными конструкцией устройства Рё параметрами используемых материалов. Switching time, i.e. the time for changing from one state to the other and the time for triggering to the initial state, is an essential characteristic of the above-mentioned devices and of the memory cells which include them. The switching time is determined by the physical principle of operation and by technological limits established by the device structure and parameters of the materials used. Среди вышеперечисленных устройств биполярный транзистор, РњРћРџ-транзистор Рё тиристор можно рассматривать как четырехполюсники, РїСЂРё этом сигнал запуска подается РЅР° РІС…РѕРґ, который изолирован РѕС‚ выхода благодаря наличию управляющего электрода. Туннельный РґРёРѕРґ Рё овистор являются диполями Рё РЅРµ имеют управляющего электрода. Коммутационные устройства СЃ управляющим электродом РїРѕ сравнению СЃ устройствами без управляющего электрода имеют то преимущество, что требуют меньшей мощности срабатывания Рё обеспечивают лучшую изоляцию (разделение) между РІС…РѕРґРѕРј Рё выходом. Among the above-mentioned devices, the bipolar transistor, the MOS transistor and the thyristor can be treated as quadripoles, the triggering signal being applied to the input which is isolated from the output due to presence of a control electrode. The tunnel diode and the ovistor are dipoles and have no control electrode. Switching devices with a control electrode, as compared with those without a control electrode, have the advantage that they need a lower triggering power and that they provide a better isolation (separation) between the input and the output. Р—Р° исключением аморфного переключателя, который имеет собственную петлю гистерезиса, РґСЂСѓРіРёРµ переключающие устройства имеют тот недостаток, что РёС… можно использовать РІ ячейках памяти только РІ сочетании СЃ РґСЂСѓРіРёРјРё элементами схемы. Excepting the amorphous switch, which has its own hysteresis loop, the other switching devices have the disadvantage that they can be used in memory cells only in connection with other circuit components. РљСЂРѕРјРµ того, описанные предшествующие устройства имеют тот недостаток, что РѕРЅРё характеризуются электрической СЃРІСЏР·СЊСЋ между РІС…РѕРґРѕРј Рё выходом РёР·-Р·Р° электрического взаимодействия между РёС… частями. Also, the described prior devices have the disadvantage that they are characterized by an electrical coupling between the input and the output, due to the electrical interaction among their parts. Недостатком всех вышеупомянутых устройств является то, что РѕРЅРё РЅРµ удовлетворяют одновременно всем требованиям, необходимым для использования хорошего коммутационного устройства РІ ячейке памяти, Р° именно: собственная петля гистерезиса, короткое время переключения, управляющий электрод Рё электрическая изоляция. (разделение) между РІС…РѕРґРѕРј Рё выходом. All the above-mentioned devices have the disadvantage that they do not fulfill simultaneously all of the requirements needed for a good switching device to be used in a memory cell, namely: an intrinsic hysteresis loop, short switching time, control electrode, and electrical isolation (separation) between the input and the output. Настоящее изобретение устраняет вышеупомянутый недостаток, обеспечивая новый класс полупроводниковых устройств, которые имеют базовую структуру, выполненную РёР· РєРѕСЂРїСѓСЃР° РёР· полупроводникового материала, содержащего p-n-гетеропереход между РґРІСѓРјСЏ областями p-типа Рё n-типа; область n-типа изготовлена РёР· непрямого полупроводникового материала, который имеет непрямую запрещенную Р·РѕРЅСѓ больше, чем прямая запрещенная Р·РѕРЅР°, Р° также больше, чем непрямая запрещенная Р·РѕРЅР° РїСЂСЏРјРѕРіРѕ полупроводникового материала, РёР· которого изготовлена область p-типа. The present invention avoids the above-mentioned disadvantage providing a new class of semiconductor devices which has a basic structure made of a semiconductor material body containing a p-n heterojunction between two p-type and n-type regions; the n-type region is made of an indirect semiconductor material which has an indirect forbidden band gap larger than the direct forbidden band gap and also larger than the indirect band gap of the direct semiconductor material of which the p-type region is made. Гетеропереход имеет РїСЂСЏРјРѕ-непрямую структуру «выемка-всплеск». Р’ этом гетеропереходе возможны РґРІР° механизма перетока электронов РёР· области n-типа РІ область p-типа: медленный Рё быстрый. The heterojunction exhibits a notch-spike direct-indirect structure. In this heterojunction two mechanisms for electron flow from the n-type region to the p-type region are possible, namely, a slow and a fast flow. Переключение СЃ медленного механизма РЅР° быстрый осуществляется Р·Р° счет лавинного заполнения РїСЂСЏРјРѕР№ щели Р·Р° счет усиления электрон-электронного взаимодействия. Это взаимодействие РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ между непрямыми электронами, инжектированными через непрямой РїРёРє, Рё прямыми электронами, которые уже существуют РІ РїСЂСЏРјРѕРј надрезе. Лавинное заполнение РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ РїСЂРё превышении критического значения электронной заселенности надреза. The switching from the slow mechanism to the fast one is done by avalanche filling of the direct notch due to the enhancement of electron-electron interaction. This interaction occurs between indirect electrons injected over the indirect spike and the direct electrons which exist already in the direct notch. The avalanche filling is produced when a critical value of the notch electron population is exceeded. Переключение СЃ быстрого механизма РЅР° медленный осуществляется Р·Р° счет опустошения РїСЂСЏРјРѕРіРѕ надреза Р·Р° счет ослабления электрон-электронного взаимодействия. Это взаимодействие РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ между непрямыми электронами, инжектированными через непрямой РїРёРє, Рё прямыми электронами, которые уже существуют РІ РїСЂСЏРјРѕРј надрезе. Опустошение РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚, РєРѕРіРґР° популяция электронов СЃ надрезом уменьшается ниже критического значения. The switching from the fast mechanism to the slow one is done by emptying of the direct notch due to attenuation of the electron-electron interaction. This interaction takes place between indirect electrons injected over the indirect spike and direct electrons which already exist in the direct notch. The emptying is brought about when the notch electron population decreases below a critical value. Базовая конструкция снабжена схемными средствами для смещения переменным внешним напряжением p-n-гетероперехода, связанного СЃ нагрузкой. Получается вольт-амперная характеристика, которая имеет РґРІРµ ветви или ответвления: ветвь ВЫКЛ Рё ветвь Р’РљР›. Рабочая точка находится РЅР° ВЫКЛ ветви вольт-амперной характеристики. РџСЂРё превышении критической точки Р’РљР›, определяемой критическим уровнем напряжения Р’РљР› Рё критическим уровнем тока Р’РљР›, причем эти СѓСЂРѕРІРЅРё соотносятся СЃ увеличением популяции электронов надреза сверх критического значения, устройство включает ветвь Р’РљР› тока -вольтамперная характеристика. The basic structure is provided with circuit means in order to bias with a variable external voltage the p-n heterojunction coupled with a load. A current-voltage characteristic is produced which has two branches or limbs, the OFF branch and the ON branch. The operating point is on the OFF branch of the current-voltage characteristic. When a critical point ON, determined by a critical voltage level ON and by a critical current level ON is exceeded, these levels being correlated with an increase of the notch electron population over a critical value, the device switches on the ON branch of the current-voltage characteristic. Если рабочая точка находится РЅР° ветви Р’РљР› Р’РђРҐ Рё смещение уменьшается, то РїСЂРё превышении критической точки ВЫКЛ, определяемой критическим уровнем напряжения ВЫКЛ Рё критическим уровнем тока ВЫКЛ, эти последние СѓСЂРѕРІРЅРё коррелируют СЃ РїСЂРё уменьшении заселенности режекторными электронами ниже критического значения РїСЂРёР±РѕСЂ включает ВЫКЛЮЧЕННУЮ ветвь вольт-амперной характеристики. Таким образом получается петля гистерезиса, которая определяется РґРІСѓРјСЏ ветвями Р’РђРҐ Рё РґРІСѓРјСЏ линиями нагрузки, которые РїСЂРѕС…РѕРґСЏС‚ через критические точки Р’РљР› Рё ВЫКЛ. If the operating point is on the ON branch of the current-voltage characteristic and the bias is decreased, when a critical point OFF, determined by a critical voltage level OFF and a critical current level OFF, is exceeded, these latter levels being correlated with a decrease of notch electron population below a critical value, the device switches on the OFF branch of the current-voltage characteristic. A hysteresis loop is thus obtained which is defined by the two branches of the current-voltage characteristic and by two load lines which pass through the ON and OFF critical points. Устройство, имеющее эту базовую структуру Рё использующее простую схему, может использоваться как бистабильное устройство СЃ эффектом памяти. The device having this basic structure and employing simple circuitry can be used as a bistable unit with a memory effect. РСЃС…РѕРґСЏ РёР· базовой бистабильной структуры СЃ эффектом памяти, можно создавать устройства, управляемые управляющим электродом или оптическими средствами. Starting from the basic bistable memory-effect structure, devices controlled by a control electrode or by optical means, can be made. Новые устройства РјРѕРіСѓС‚ оптически отображать состояния Р’РљР› Рё ВЫКЛ. Р’ сочетании СЃ фотодетекторами РѕРЅРё обеспечивают гальваническую развязку РІС…РѕРґР° Рё выхода. The new devices can optically display ON and OFF states. When coupled with photodetectors they permit electrical isolation of the input from the output. Бистабильное устройство СЃ эффектом памяти СЃ управляющим электродом может быть использовано для генерации электромагнитных колебаний. The bistable memory-effect device, with control electrode, can be used for the generation of electromagnetic oscillations. Устройства, принадлежащие Рє вышеописанному классу, имеют время переключения, определяемое быстрыми собственными процессами. The devices belonging to the above described class have switching times determined by fast intrinsic processes. РљР РђРўРљРћР• РћРџРРЎРђРќРР• ЧЕРТЕЖА BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING Другие особенности устройств, описанных РІ данном изобретении, станут очевидными РёР· последующего РїРѕРґСЂРѕР±РЅРѕРіРѕ описания СЃРѕ ссылкой РЅР° чертеж, РЅР° котором: Other features of the devices described in this invention will become apparent from the detailed description which follows, reference being made to the drawing in which: РРќР–РР . 1 - поперечное сечение РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРіРѕ устройства Рё схемных средств для получения описанной вольт-амперной характеристики; FIG. 1 is a cross-section through the basic device and circuit means for producing the described current-voltage characteristic; РРќР–РР . 2 - энергетическая диаграмма энергетических Р·РѕРЅ p-n-гетероперехода; FIG. 2 is an energy-profile diagram of the energy bands in the p-n heterojunction; РРќР–РР . 3 схематически показывает Р·РѕРЅРЅСѓСЋ структуру области p-типа Рё области n-типа РІ k-пространстве; FIG. 3 shows diagrammatically the band structure of the p type region and of the n type region in the k space; РРќР–РР . 4 - график Р’РђРҐ РїСЂРёР±РѕСЂР°; FIG. 4 is a graph of the current-voltage characteristic of the device; РРќР–РР . 5 представляет СЃРѕР±РѕР№ энергетическую диаграмму энергетических Р·РѕРЅ РїСЂРё приложении внешнего смещения, показывающую различные процессы, происходящие РІ p-n-гетеропереходе; FIG. 5 is an energy-profile diagram of the energy bands when an external bias is applied showing the different processes which occur in the p-n heterojunction; РРќР–РР . 6 - график Р’РђРҐ устройства, обеспечивающий его работу РІ качестве бистабильного блока памяти; FIG. 6 is a graph of the current voltage characteristic of the device which assures its operation as a bistable memory- effect unit; РРќР–РР . 7 - схема РѕРґРЅРѕРіРѕ РёР· возможных схем включения базового устройства РІ качестве бистабильного блока СЃ эффектом памяти; FIG. 7 is a diagram of one possible circuit connection of the basic device as a bistable memory-effect unit; РРќР–РР . 8 - принципиальная схема бистабильного устройства СЃ эффектом памяти СЃ управляющим электродом РїСЂРё РґСЂСѓРіРѕРј включении цепи; FIG. 8 is a circuit diagram of the bistable memory-effect device, with control electrode, in another circuit connection; РРќР–РР . 9 представляет СЃРѕР±РѕР№ диаграмму энергетического профиля энергетических Р·РѕРЅ для бистабильного устройства СЃ эффектом памяти СЃ управляющим электродом РІ случае, РєРѕРіРґР° совокупность меток управляется управляющим током; FIG. 9 is an energyprofile diagram of the energy bands for the bistable memory-effect device, with control electrode, in the case where notch population is controlled by a control current; РРќР–РР . 10 - график вольт-амперной характеристики бистабильного устройства СЃ эффектом памяти СЃ управляющим электродом для значения Ic@o управляющего тока; FIG. 10 is a graph of the current-voltage characteristic of the bistable memory-effect device, with control electrode, for a value Ic@o of the control current; РРќР–РР . 11 - диаграмма петли гистерезиса для тока I p-n-гетероперехода РІ зависимости РѕС‚ тока управления Ic; FIG. 11 is a diagram of the hysteresis loop for the p-n heterojunction current I as a function of the control current Ic ; РРќР–РР . 12 - РІРёРґ бистабильного устройства СЃ эффектом памяти СЃ оптическим управлением РІ возможном схемном соединении; FIG. 12 is a view of the bistable memory-effect device as optically controlled, in a possible circuit connection; РРќР–РР . 13 - график вольт-амперной характеристики оптически управляемого бистабильного устройства СЃ эффектом памяти РїСЂРё значении I@o контрольного светового потока; FIG. 13 is a graph of the current-voltage characteristic of the optically controlled bistable memory-effect device, for a value I@o of the control luminous flux; РРќР–РР . 14 - график петли гистерезиса тока I p-n гетероперехода РІ зависимости РѕС‚ управляющего светового потока I; Р° также FIG. 14 is a diagram of the hysteresis loop of the p-n heterojunction current I as a function of the control luminous flux I; and РРќР–РР . 15 представляет СЃРѕР±РѕР№ схему, иллюстрирующую возможность считывания состояний Р’РљР› Рё ВЫКЛ устройства, принадлежащего Рє этому классу, использующего оптическую СЃРІСЏР·СЊ СЃ фотодетектором. FIG. 15 is a diagram illustrating the possibility of reading the ON and OFF states of a device belonging to this class employing optical coupling with a photodetector. КОНКРЕТНОЕ РћРџРРЎРђРќРР• SPECIFIC DESCRIPTION Полупроводниковое устройство СЃ эффектом памяти согласно настоящему изобретению основано РЅР° РЅРѕРІРѕРј принципе работы. The semiconductor device with a memory effect, according to the present invention, is based on a new operating principle. РРќР–РР . 1 показана базовая структура устройства, состоящего РёР· p-n-гетероперехода между полупроводником 1 n-типа Рё прямым полупроводником 2 n-типа, имеющим омический контакт 3 РЅР° n-стороне Рё омический контакт 4 РЅР° стороне n. сторона p, эти контакты пропускают ток, РєРѕРіРґР° Рє устройству, соединенному СЃ нагрузкой R, приложено внешнее смещение Vext. FIG. 1 shows the basic structure of the device, which is made of a p-n heterojunction between an n-type indirect semiconductor 1 and a p-type direct semiconductor 2, having an ohmic contact 3 at the n-side and an ohmic contact 4 at the p-side, these contacts permitting current flow when an external bias Vext is applied across the device coupled with a load R. РќР° фиг. 2 показан профиль энергетических Р·РѕРЅ системы. Полупроводник n-типа имеет непрямую запрещенную Р·РѕРЅСѓ 5, РїСЂСЏРјСѓСЋ запрещенную Р·РѕРЅСѓ 6, РјРёРЅРёРјСѓРј Р·РѕРЅС‹ непрямой проводимости 7, РјРёРЅРёРјСѓРј Р·РѕРЅС‹ РїСЂСЏРјРѕР№ проводимости 8 Рё максимум валентной Р·РѕРЅС‹ 9, Р° полупроводник p-типа имеет РїСЂСЏРјСѓСЋ запрещенную Р·РѕРЅСѓ. запрещенная Р·РѕРЅР° 10, непрямая запрещенная Р·РѕРЅР° 11, РїСЂСЏРјРѕР№ РјРёРЅРёРјСѓРј Р·РѕРЅС‹ проводимости 12, непрямой РјРёРЅРёРјСѓРј Р·РѕРЅС‹ проводимости 13 Рё максимум валентной Р·РѕРЅС‹ 14. In FIG. 2 the profile of the energy bands of the system is shown. The n-type semiconductor has an indirect forbidden band gap 5, a direct forbidden band gap 6, an indirect conduction band minimum 7, a direct conduction band minimum 8, and a valence band maximum 9, and the p-type semiconductor has a direct forbidden band gap 10, an indirect forbidden band gap 11, a direct conduction band minimum 12, an indirect conduction band minimum 13 and a valence band maximum 14. Эта система обладает следующими свойствами: непрямая запрещенная Р·РѕРЅР° 5 полупроводника n-типа больше РїСЂСЏРјРѕР№ запрещенной Р·РѕРЅС‹ 10 Рё непрямой запрещенной Р·РѕРЅС‹ 11 как полупроводника p-типа, так Рё непрямых РјРёРЅРёРјСѓРјРѕРІ 7 Рё 13 Р·РѕРЅ непрямой проводимости имеют одинаковую локализацию РІ Р·РѕРЅРµ Бриллюэна для РѕР±РѕРёС… полупроводников. This system has the following properties: the indirect forbidden band gap 5 of the n-type semiconductor is larger than the direct forbidden band gap 10 and than the indirect forbidden band gap 11, both of the p-type semiconductor, and the indirect minima 7 and 13 of the indirect conduction bands have the same localization in the Brillouin zone for both semiconductors. РќР° фиг. 3 показана зонная структура как p-, так Рё n-полупроводников РІ Р·РѕРЅРµ Бриллюэна, С‚. Рµ. зависимость энергии электронных состояний Р·РѕРЅС‹ проводимости Рё валентной Р·РѕРЅС‹ РѕС‚ волнового вектора электрона k. In FIG. 3 the band structure of both p-type and n-type semiconductors in the Brillouin zone is shown, i.e. the dependence of electron states energy of the conduction band and of the valence band on the electron wave vector k. Р’ непрямых минимумах находятся электроны 15, которые РІ дальнейшем называются непрямыми электронами, Р° РІ прямых минимумах — электроны 16, которые РІ дальнейшем называются прямыми электронами. Электроны 15 непрямых РјРёРЅРёРјСѓРјРѕРІ 7 Рё 13 непрямых Р·РѕРЅ проводимости РѕР±РѕРёС… полупроводников обладают большей эффективной массой Рё, следовательно, меньшей подвижностью, чем электроны 16 прямых РјРёРЅРёРјСѓРјРѕРІ 8 Рё 12 Р·РѕРЅ РїСЂСЏРјРѕР№ проводимости РѕР±РѕРёС… полупроводников. . РЈСЂРѕРІРЅРё легирования полупроводников p- Рё n-типа имеют близкие значения. In the indirect minima there are electrons 15, which hereinafter are called indirect electrons, and in the direct minima there are electrons 16, which hereinafter are called direct electrons. The electrons 15 of the indirect minima 7 and 13 of the indirect conduction bands of both semiconductors have a greater effective mass and, consequently, a smaller mobility than those of the electrons 16 of the direct band minima 8 and 12 of both semiconductors direct conduction band. The p-type and n-type semiconductors doping levels have close values. Транзитная область РѕС‚ РѕРґРЅРѕРіРѕ полупроводника Рє РґСЂСѓРіРѕРјСѓ узкая Рё РЅРµ имеет заметного количества интерфейсных состояний. Максимумы валентной Р·РѕРЅС‹ 9 Рё 14 РЅРµ представляют заметного разрыва РЅР° стыке между полупроводниками p-типа Рё n-типа, так что различия между запрещенными зонами РѕР±РѕРёС… полупроводников проявляются как разрывы РјРёРЅРёРјСѓРјРѕРІ Р·РѕРЅС‹ проводимости, Р° именно: разрыв 17- 19 для Р·РѕРЅ РїСЂСЏРјРѕР№ проводимости Рё разрыв 18-20 для Р·РѕРЅ непрямой проводимости. The transit region from one semiconductor to the other is narrow and does not exhibit an appreciable number of interface states. The valence band maxima 9 and 14 do not present an appreciable discontinuity at the junction between p-type and n-type semiconductors, so that the differences between forbidden band gaps of both semiconductors appear as discontinuities of conduction band minima namely: a discontinuity 17-19 for the direct conduction bands and a discontinuity 18-20 for the indirect conduction bands. Р’ этих условиях РјРёРЅРёРјСѓРјС‹ 8 Рё 12 Р·РѕРЅС‹ РїСЂСЏРјРѕР№ проводимости Рё РјРёРЅРёРјСѓРјС‹ 7 Рё 13 Р·РѕРЅС‹ непрямой проводимости дают структуру, состоящую РёР· РїСЂСЏРјРѕРіРѕ надреза 17, непрямого надреза 18, РїСЂСЏРјРѕРіРѕ всплеска 19 Рё непрямого всплеска 20, далее именуемую надрезом-всплеском. РїСЂСЏРјРѕ-косвенная структура. Under these circumstances the direct conduction band minima 8 and 12 and indirect conduction band minima 7 and 13 yield a structure consisting of a direct notch 17, an indirect notch 18, a direct spike 19 and an indirect spike 20, hereinafter termed a notch-spike direct-indirect structure. Выемки 17 Рё 18 совмещены Рё принадлежат полупроводнику СЂ-типа. Надрез 17, образованный прямым РјРёРЅРёРјСѓРјРѕРј Р·РѕРЅС‹ проводимости, содержит достаточно большое количество состояний для прямых электронов, что практически достигается Р·Р° счет подходящего выбора разрыва 17-19 Рё СѓСЂРѕРІРЅСЏ легирования, параметров, определяющих как глубину Рё ширина выреза. The notches 17 and 18 are superposed and belong to the p-type semiconductor. The notch 17 produced by the direct minimum of the conduction band contains a large enough number of states for the direct electrons and this is practically accomplished by by suitable choice of the 17-19 discontinuity and of the doping level, parameters which determine both the depth and the width of the notch. РљСЂРѕРјРµ того, надрез РЅРµ должен быть шире длины диффузии непрямых электронов 15; эта диффузионная длина определяется подвижностью электронов Рё временем РёС… косвенно-РїСЂСЏРјРѕРіРѕ переноса Р·Р° счет взаимодействия электронов СЃ решеткой. Тем РЅРµ менее, для получения достаточно широкой метки, Р° также для того, чтобы избежать туннелирования спайков, необходимо РЅРёР·РєРѕРµ значение уровней легирования, менее 10@16 СЃРј@@-3. РР·-Р·Р° близких значений уровней легирования обеих областей РїСЂСЏРјРѕ-непрямая структура «вырез-всплеск» расположена примерно посередине области пространственного заряда, причем состояния «вырез» остаются пустыми, РєРѕРіРґР° Рє устройству РЅРµ приложено внешнее напряжение. Also, the notch should not be wider than the diffusion length for indirect electrons 15; this diffusion length is determined by the electron mobility and by their indirect-direct transfer time due to electron-lattice interaction. Nevertheless, in order to obtain a wide enough notch and also in order to avoid spike tunneling, a low value for the doping levels, under 10@16 cm@@-3, is needed. Due to the close values of the doping levels of both regions, the notch-spike direct-indirect structure is situated approximately in the middle of space charge region, the notch states being empty when no external voltage is applied to the device. Разрыв 18-20 между косвенными минимумами РѕР±РѕРёС… полупроводников меньше, чем разрыв 17-19 между прямыми минимумами. The 18-20 discontinuity between the both semiconductors indirect minima is smaller than the discontinuity 17-19 between the direct minima. РљРѕРіРґР° Рє устройству, соединенному СЃ нагрузкой R, приложено постоянное напряжение Vext, как РЅР° фиг. 1, получают вольт-амперную характеристику, представленную РЅР° фиг. 4. РџСЂРё напряжении V, приложенном Рє РїСЂРёР±РѕСЂСѓ, через гетеропереход протекает ток I. Зависимость I РѕС‚ V представляет СЃРѕР±РѕР№ эффект гистерезиса. РџРѕ мере увеличения напряжения РѕС‚ нулевого значения увеличивается ток РЅР° ветви 21-22-23 характеристики. Р’ дальнейшем ветвь 21-22-23 идентифицируется как ветвь ВЫКЛ. Р’ критической точке 22 РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ скачок СЃ ветви ВЫКЛ РЅР° ветвь 26-24-25, РЅР° линии нагрузки 23-24. Р’ дальнейшем ветвь 26-24-25 идентифицируется как ветвь ON. Пересечение РіСЂСѓР·РѕРІРѕР№ линии 23-24 СЃ ответвлением Р’РљР› - точка 24. РџРѕ мере дальнейшего увеличения приложенного напряжения ток увеличивается после ветви Р’РљР›. РџСЂРё снижении напряжения ток РЅР° Р’РљР›-ветви уменьшается Рё РІ критической точке 26 РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ скачок РЅР° ВЫКЛ-ветвь характеристики, РЅР° линии нагрузки 26-22. Пересечение линии нагрузки 26-22 СЃ ветвью ВЫКЛ характеристики - точка 22. When a direct voltage Vext is applied to the device coupled with the load R, as in FIG. 1, one obtains a current-voltage characteristic as presented in FIG. 4. At a voltage V applied on the device, through the heterojunction flows a current I. The I dependence on V presents a hysteresis effect. As the voltage increases from the zero value, the current increases on a branch 21-22-23 of the characteristic. Hereinafter the branch 21-22-23 is identified as the OFF branch. In a critical point 22, a jump occurs from the OFF branch to a branch 26-24-25, on a load line 23-24. Hereinafter the branch 26-24-25 is identified as the ON branch. The intersection of the load line 23-24 with the ON branch is a point 24. As the applied voltage increases further, the current increases following the ON branch. When the voltage decreases, the current decreases on the ON branch and in a critical point 26 a jump occurs to the OFF branch of the characteristic, on the load line 26-22. The intersection of the load line 26-22 with the OFF branch of the characteristic is a point 22. РљРѕРіРґР° напряжение, подаваемое РЅР° устройство, уменьшается РґРѕ нуля, ток уменьшается РґРѕ нуля после ветви ВЫКЛ. When the voltage applied to the device decreases to zero the current decreases to zero following the OFF branch. Физические процессы, определяющие эту характеристику, показаны РЅР° фиг. 5. Выключенная ветвь вольт-амперной характеристики определяется процессом инжекции 27 непрямых электронов 15 РїРѕ непрямому РїРёРєСѓ 20 СЃ последующим процессом диффузии 28 Рё процессами переноса РІ РїСЂСЏРјРѕРј надрезе 17. Затем прямые электроны покидают надрез РІ результате процесса 29 рекомбинации Рё процесса 30 диффузии, Р·Р° которым следует процесс 29' рекомбинации РІРЅРµ надреза. Р’ процессах рекомбинации 29 Рё 29' участвуют дырки 31 p-области. Перенос непрямых электронов возможен РїРѕ процессу 32 электрон-решеточного взаимодействия Рё РїРѕ процессу 33 электрон-электронного взаимодействия. Процесс электрон-электронного взаимодействия 33 РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ между непрямыми электронами, инжектированными через иглу, Рё прямыми электронами, уже существующими РІ надрезе. РџСЂРё малых значениях заселенности электронов СЃ надрезом механизм электрон-электронного взаимодействия слабее механизма взаимодействия электронов СЃ решеткой, РЅРѕ становится преобладающим РїСЂРё высоких значениях заселенности электронов СЃ надрезом. The physical processes which determine this characteristic are illustrated in FIG. 5. The OFF branch of the current-voltage characteristic is determined by an injection process 27 of the indirect electrons 15 over the indirect spike 20, followed by a diffusion process 28 and transfer processes in the direct notch 17. Next, the direct electrons leave the notch by a recombination process 29 and by a diffusion process 30 followed by a recombination process 29' outside the notch. The recombination processes 29 and 29' involve holes 31 of the p-type region. The transfer of indirect electrons is possible by a process 32 of electron-lattice interaction and by a process 33 of electron-electron interaction. The electron-electron interaction process 33 takes place between the indirect electrons injected over the spike and direct electrons already existing in the notch. For small values of notch electron population the electron-electron interaction mechanism is weaker than the electron-lattice interaction mechanism but becomes prevalent at high values of notch electron population. Для каждого значения приложенного напряжения популяция электронов надреза имеет стационарное значение, определяемое равновесием между процессами заполнения надреза 32 Рё 33 Рё процессом опорожнения 29 Рё 30. Стационарное значение заселенности увеличивается СЃ приложенным напряжением Рё РІ то же время увеличивает преобладание электрон-электронного взаимодействия над электрон-решеточным взаимодействием. РџСЂРё достижении критического значения приложенного напряжения V23 Рё критического значения тока I23, значений, соответствующих критической точке 23, электронная популяция РІ РїСЂСЏРјРѕРј надрезе достигает критического значения, РїСЂРё котором процесс электрон-электронного взаимодействия становится преобладает, Рё равновесие между процессами наполнения Рё опорожнения нарушается. РџРѕ мере увеличения значения популяции надрезов электрон-электронное взаимодействие еще больше увеличивается Рё вызывает дальнейшее увеличение популяции надрезов Рё С‚. Рґ., С‚. Рµ. явление принимает лавинный характер. Это соответствует скачку 23-24 рабочей точки СЃ ветви ВЫКЛ РЅР° ветвь Р’РљР› Р’РђРҐ, показанной РЅР° фиг. 4. For every value of the applied voltage, the notch electron population has a steady-state value determined by the equilibrium between the notch filling processes 32 and 33 and the emptying process 29 and 30. The steady-state population value increases with the applied voltage and, at the same time, increases the preponderance of the electron-electron interaction over the electron-lattice interaction. When a critical value of the applied voltage V23 and a critical value of the current I23, values which correspond to the critical point 23, are reached, the electron population in the direct notch reaches a critical value at which the electron-electron interaction process becomes prevalent and the equilibrium between the filling and emptying processes is interrupted. As the notch population value increases the electron-electron interaction is further increased and causes a further increase of the notch population, etc., i.e. the phenomenon assumes an avalanche behavior. This corresponds to the jump 23-24 of the operating point from the OFF branch to the ON branch of the current-voltage characteristic shown in FIG. 4. Динамическое равновесие между процессами наполнения Рё опорожнения восстанавливается РїСЂРё РЅРѕРІРѕРј значении заселенности надрезов вследствие усиления процессов опорожнения. Нижняя граница времени переключения так определяется косвенно-прямыми переходными процессами. The dynamic equilibrium between the filling and emptying processes is reestablished at a new value of the notch population as a consequence of the enhancement of the emptying processes. The lower limit of the switching time is so determined by indirect-direct transfer processes. РџСЂРё дальнейшем увеличении приложенного напряжения рабочая точка перемещается РїРѕ Р’РљР›-ветви вольт-амперной характеристики. When the applied voltage further increases, the operating point moves along the ON branch of the current-voltage characteristic. РљРѕРіРґР° приложенное напряжение уменьшается Рё рабочая точка достигает точки 24 РЅР° фиг. 4, электронная популяция надреза имеет достаточно большое значение, так что преобладающий механизм переноса обусловлен электрон-электронным взаимодействием. Этот процесс продолжается РґРѕ тех РїРѕСЂ, РїРѕРєР° приложенное напряжение РЅРµ уменьшится РґРѕ критического значения V26, Р° ток РЅРµ уменьшится РґРѕ критического значения I26, значений, соответствующих критической точке 26. Р’ критической точке 26 электрон-электронный механизм взаимодействия перестает быть преобладающим Рё нарушается равновесие между процессами заполнения Рё опорожнения. Заселенность надрезов уменьшается, это ослабляет интенсивность электрон-электронного взаимодействия, что еще больше снижает заселенность надрезов Рё С‚.Рґ. Это соответствует скачку 26-22 рабочей точки СЃ ветви Р’РљР› РЅР° ветвь ВЫКЛ Р’РђРҐ РЅР° фиг. 4. When the applied voltage decreases and the operating point reaches the point 24 of FIG. 4, the notch electron population has a large enough value so that the prevalent transfer mechanism is due to electron-electron interaction. This process prevails until the applied voltage decreases to a critical value V26 and the current decreases to a critical value I26, values corresponding to the critical point 26. At the critical point 26 the electron-electron interaction mechanism ceases to be prevalent and the equilibrium between the filling processes and the emptying ones is, interrupted. The notch population value decreases, this attenuates the intensity of the electron-electron interaction, which further decreases the notch population value, etc. This corresponds to the jump 26-22 of the operating point from the ON branch to the OFF branch of the current-voltage characteristic in FIG. 4. Устройство, связанное СЃ нагрузкой, как описано выше, имеет такие свойства, что РїСЂРё приложении фиксированного внешнего напряжения VF, так что линия нагрузки РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ между РґРІСѓРјСЏ критическими точками 23 Рё 26, РѕРЅРѕ может работать РІ РґРІСѓС… устойчивых состояниях, состояние ВЫКЛ соответствует рабочая точка 34 Рё состояние Р’РљР›, соответствующее рабочей точке 35. Эти рабочие точки определяются пересечением линии нагрузки СЃ выключенной или включенной ветвью вольт-амперной характеристики, представленной РЅР° фиг. 6. The device coupled with the load as described above has properties such that, when a fixed external voltage VF is applied so that the load line passes between the two critical points 23 and 26, it can work in two stable states, the state OFF corresponding to an operating point 34 and the state ON corresponding to an operating point 35. These operating points are determined by the intersection of the load line with the OFF or with the ON branch of the current-voltage characteristic presented in FIG. 6. Состояния устройства передаются РЅР° выход РІ РІРёРґРµ РґРІСѓС… различных значений падения напряжения РЅР° нагрузке, как РЅР° фиг. 7. Команда РЅР° переключение устройства РёР· РѕРґРЅРѕРіРѕ состояния РІ РґСЂСѓРіРѕРµ может быть выполнена, как РЅР° фиг. 7 путем наложения РЅР° фиксированное напряжение смещения VF, приложенное Рє устройству, соединенному СЃ нагрузкой, входных импульсов СѓРґРѕР±РЅРѕР№ полярности Рё амплитуды. Рмпульсы должны превышать критическую точку Р’РљР› 23 для переключения ВЫКЛ-Р’РљР› или критическую точку ВЫКЛ 26 для переключения Р’РљР›-ВЫКЛ. Таким образом получается бистабильное устройство СЃ эффектом памяти. The states of the device are transmitted to the output as two distinct values of voltage drop on the load, as in FIG. 7. The command for switching the device from one state to the other can be performed as in FIG. 7 by superposing on the fixed biasing voltage VF, applied on the device coupled with a load, input pulses of convenient polarity and amplitude. The pulses should exceed the critical point ON 23 for the switching OFF-ON, or the critical point OFF 26 for the switching ON-OFF. In this way a bistable memory-effect device results. РР· описания базового устройства будет понятна роль величины РїСЂСЏРјРѕР№ электронной заселенности РІ РїСЂСЏРјРѕРј надрезе, играемая РІ эффектах переключения СЃ РѕРґРЅРѕР№ ветви вольт-амперной характеристики РЅР° РґСЂСѓРіСѓСЋ. Величину электронной заселенности надреза можно изменять независимо РѕС‚ механизма протекания РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРіРѕ тока I через p-n-гетеропереход, используя РґСЂСѓРіРёРµ СЃРїРѕСЃРѕР±С‹ инжекции электронов РІ надрез. From the description of the basic device, the role of the value of direct electron population in the direct notch played in the switching effects from one branch of the current-voltage characteristic to the other will be clear. The value of the notch electron population can be modified independently of the main current I flow mechanism through the p-n heterojunction, using other means for injecting electrons in the notch. РќР° фиг. 8 показана структура устройства, являющегося производным РѕС‚ базового устройства, РІ котором популяция электронов СЃ надрезом может контролироваться инжекцией электронов СЃ использованием p-n-перехода. P-n-переход выполнен РёР· области 36 n-типа Рё области 2 p-типа, общей для p-n-перехода Рё для p-n-гетероперехода. In FIG. 8 we show the structure of a device derived from the basis device, in which the notch electron population can be controlled by electron injection employing a p-n junction. The p-n junction is made of a n-type region 36 and of the p-type region 2, which is common for the p-n junction and for the p-n heterojunction. Структура, представленная РЅР° фиг. 8 устроен так, что ширина общей области, называемой РІ дальнейшем базой, меньше диффузионной длины прямых электронов. P-n-переход имеет контакт 4 для p-области Рё контакт 37 n-области. The structure presented in FIG. 8 is so made that the width of the common region, hereinafter called the base, is narrower than the diffusion length of the direct electrons. The p-n junction has a contact 4 for the p-type region and a contact 37 n-type region. Для протекания тока p-n-переход смещается РІ РїСЂСЏРјРѕРј направлении постоянным напряжением Vc@o, РЅР° которое накладываются входные импульсы напряжения подходящей полярности Рё амплитуды. For current flow, the p-n junction is forwardly biased with a constant voltage Vc@o on which are superposed voltage input pulses of convenient polarity and amplitude. РРќР–РР . 9 показано, как значение популяции надрезов регулируется процессом инжекции 38 РѕС‚ p-n перехода через основание. Электроны останавливаются прямым барьером 17-19, так что можно создать РїСЂРё малом управляющем токе Ic через p-n-переход такую же населенность надрезов, как Рё существенно большие значения РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРіРѕ тока I через гетеропереход. РџСЂРё значении управляющего тока Ic@o критические значения населенности электронов надреза достигаются РїСЂРё меньших значениях приложенного напряжения РЅР° p-n-гетеропереходе РїРѕ сравнению СЃРѕ случаем Ic =0. FIG. 9 shows how the notch population value is controlled by an injection process 38 from the p-n junction through the base. The electrons are stopped by the direct barrier 17-19, so that one can produce with a small control current Ic through the p-n junction the same notch population as substantially greater values of main current I through the heterojunction. For a value Ic@o of the control current, the critical values of notch electron population are reached at smaller values of the applied voltage on the p-n heterojunction compared with the case Ic =0. РќР° фиг. 10 показана вольт-амперная характеристика для значения Ic@o управляющего тока, представляющая критическую точку 23' Р’РљР› Рё критическую точку 26' ВЫКЛ. РљРѕРіРґР° линия нагрузки, определяемая фиксированным смещением VF ', РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ между критическими точками 23' Рё 26', устройство РјРѕР¶Р