JPS5927112B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体装置に関するもので、その電流制御を
効率よく行うことを主な目的とする。

一般に半導体の内部でのキャリアはその場に磁界が作用
すると磁界と垂直方向に力を受けて流札方向が変ること
が知られており、その利用として従来ではマグネットダ
イオードがある。このマグネットダイオードは半導体の
ペレットに対し、外部の上下方向にマグネットを配置し
たもので、このマグネットによる磁界をペレット内部に
作用させて電流制御を行つていた。ところがこのような
間接的なマグネットの利用ではかなり大きなマグネット
を必要としてあまり実用的とはいえなかつた。この発明
は上記したキャリアの磁界による影響を考慮してなした
もので、半導体のＰＮ接合面に平行な磁界を効率よく発
生させてキャリアの流れ即ち電流をこの磁界による影響
で制御する新しい半導体装置を提供する。

以下本発明を各種実施例に於て説明すると次の通りであ
る。まずこの発明の動作原理であるが、これは２つの導
体に夫々の電圧を印加して電流を流すと、その各電流が
同一方向ならば導体間に引力が作用し、逆方向ならば反
撥力が作用することを利用したもので、つまりはこの磁
気的引力や反撥力を半導体でのキャリアに影響させるこ
とにある。

この原理による本発明での基本的な各実施例を以下順を
追つて説明する。まず、第１図及ひ第２図の第１の実施
例に於て、１はＰ型（或はＮ型）の第１の導電型領域、
２はＮ型（或はＰ型）の第２の導電型領域で、この両者
で１つのＰＮ接合面を有する、いわゆる半導体ペレット
を形成する。

次に３は第１の導電領域１の両端部に設けた第１の電極
、４は第２の導電型領域２に設けた第２の電極、５は第
１の導電型領域１の上面に固着した５１０２やＵ２０３
等の絶縁脆６は絶縁膜５上に設けた導電層であり、そし
て７は導電層６の両端に設けた制御用電極である。この
制御用電極Ｔの両端子は第１の電極３の両端子と同一方
向に配列され、そして両電極３、１の間を流れる電流は
同方向か逆方向となす。即ち、第１の電極３と匍脚用電
極Ｔに夫々の電圧を印加して、導電層６に流れる電流１
１と第１の導電型領域１に流れる電流１２を同方向、又
は逆方向に流すと両電流１１、１２の方向により引力、
又は反撥力が作用する。

つまり、このとき第１と第２の導電型領域１，２のＰＮ
接合面には平行な磁界が作用する。すると第１の導電型
領域１のキヤリヤが磁界によつて磁界の方向と直角方向
にローレンツカを受けて、移動せしめられる。今第１の
導電型領域１をＰ型とし、そこを流れる電流１２と導電
層６に流れる電流１１とが逆方向であるとすれば、第１
の導電型領域１のキヤリヤ（正孔）はＰＮ接合の方向に
押しつけられる。しかしＰＮ接合は一種の障壁を有する
ので、キヤリヤ（正孔）がこの障壁を越えて第２の導電
型領域２に移動するためには一定のエネルギーが必要で
ある。したがつて、もしキヤリヤ（正孔）に加わるロー
レンツカ、換言すれば導電層６に流れる電流１１が小さ
いと、キヤリヤ（正孔）はＰＮ接合を越えて第２の導電
型領域２に移動せず、第２の電極４には電流が流れない
、導電層６に流れる電流１１を一定値以上に増大すると
、キヤリヤ（正孔）はＰＮ接合を越えて第２の導電型領
域２に移動し、第２の電極４に電流３が流れる。電流１
を増大すると、第２の電極４に流れる電流１３が増大す
る。すなわち第１の導電型領域１に流れる電流１２のう
ちＰＮ接合面を越えて第２の電電型領域２に分流する電
流３の量が上記磁界によるキヤリヤの反撥力の作用にて
制御される。要するに電流１１，１２にて接合面に平行
な磁界を発生させ、そして電流１１や電流２の変化によ
る磁界の変化にて電流１３を流れよくしたり、流れにく
くしたりする電流制御である。このことは第１の導電型
領域１や第２の導電型領域２のＰ型やＮ型の区別に関係
なく同様にいえることは当然で、これは以下同様である
。ただし、第１の導電型領域１がＮ型で第２の導電型領
域２がＰ型の場合は、第１の導電型領域１のキヤリヤは
ホールであるため、キヤリヤに吸引力が作用したとき電
流１３が流れる。上記第１の実施例は電流だけによる磁
界発生で、電流制御を行うようにしたが、これを改良し
たのが次の第３図及び第４図に示す第２の実施例である
。

これは２つの絶縁膜５ａ，５ｂの間に強磁性体８を挟ん
だもので、後は第１の実施例と同様である。そしてこの
第２の実施例でのポイントは強磁性体８に少しの磁界を
作用させると、キヤリヤに作用する磁界を強める作用を
なすことにある。従つてごの強磁性体８によつて、第２
の実施例は電流１や電流１２のより弱い変化でもつて電
流１３を制御できることになる。即ち、電流制御効率は
より向上するメリツトがある。更にこの第２の実施例を
改良したのが次の第３の実施例で、第５図及び第６図に
示す。

これは強磁性体８を用い、この強磁性体８の外周域での
絶縁膜５ｃの上にホトエツチング法等にて導電層６をコ
イル状に形成したことをポイントにする。このコ・イル
状導電層６は１回、或は複数回に捲回形成するもので、
別に強磁性体８の外周域でなく、強磁性体８上に絶縁し
て形成するようにしてもよい。またこの第３の実施例の
場合、コイル状導電層６による磁界方向が上記とは変る
ため、第１・第２の導電型領域１，２でのＰＮ接合面は
第５図及び第６図に示すようにＰ型とＮ型を交互に組合
せて縦方向に構成し、而してこのＰＮ接合面に、コイル
状導電層６を流れる電流１にて発生する磁界を平行に作
用させる。このとき各ＰＮ接合面の１組毎に絶縁層を設
けるようにしてもよい。この第３の実施例の動作原理は
第１ 第２の実施例と同様であり、より効果的な点は導
電層６をコイル状にしたところにある。即ち、例えばこ
の導電層６を１００回捲くとすると、流れる電流１１が
第２の実施例と同じであるとするならば生じる磁界の強
さは第２の実施例の１００倍程度になる。換言すれば、
第２の実施例の１／１００の電流１１で、第２の実施例
と同じ作用をなすわけである。つまり第３の実施例では
第２の実施例より、更により弱い電流Ｔｌ，Ｔ２で電流
１３の制御が可能となる。いずれにせよ第１第２第３の
実施例で明らかな如く、接合面に流れる電流１３は電流
１１や電流１２の変化にて制御できるわけであるが、
また電流１３の変化にて電流１２が電流１１にて結果的
に制御されることにもなる。

即ち電流１１は電流２と電流３を制御するわけであり．
そして第２から第３の実施例になる程に電流１１はより
微少変化でよいことが既に明らかである。またこのよう
な電流制御は上記実施に限らずトランジスタ等の構造に
於ても適用が可能であることは当然である。以上説明し
たようにこの発明によれば半導体の接合面に流れる電流
は半導体と一体化した制御用電極間の電流によつて発生
する磁界により制御でき、従つて電流制御の効率がよく
、より弱い制御電流で制御が可能となる。

またマグネツトのような部品を全く必要とせず、流れる
電流による磁界を直接に利用するから半導体装置の小型
化が容易に可能となり、その適用範囲は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体装置の第１の実施例を示す
平面図、第２図は第１図Ａ−Ａ線の側断面図、第３図は
第２の実施例を示す平面図、第４図は第３図Ｂ−Ｂ線の
側新面図、第５図は第３の実施例を示す平面図、第６図
は第５図のＣ−Ｃ線の側断面図である。 １・・・・・・第１の導電型領域、 領域、３・・・・・・第１の電極、 ・・・・・・絶縁膜、６・・・・・・導電層、２・・・
・・・第２の導電型４・・・・・・第２の電極、５ ７・・・・・・制御用電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１の導電型領域とこれとは異なる第２の導電型領
   域を有する半導体と、該半導体の第１の導電型領域の両
   端部に設けた第１の電極と、前記第２の導電型領域に設
   けた第２の電極と、前記第１の導電型領域及び、或いは
   第２の導電型領域の表面に絶縁して設けた導電層と、該
   導電層の両端に設けた制御用電極とからなり、前記制御
   用電極間に流れる電流にて上記第１・第２の導電型領域
   の接合面に平行な磁界を発生させ、第１の電極間若しく
   は第１の電極と第２の電極間の電流を制御するようにな
   したことを特徴とする半導体装置。