DE2128301B2

DE2128301B2 - Halbleiter-Oszillatordiode

Info

Publication number: DE2128301B2
Application number: DE2128301A
Authority: DE
Inventors: James Cleary Putnam Valley N.Y. Mcgroddy (V.St.A.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-06-18
Filing date: 1971-06-07
Publication date: 1979-02-22
Also published as: DE2128301A1; US3602841A; JPS5221358B1; DE2128301C3; FR2095324B1; SE359703B; FR2095324A1; GB1343647A; CA926024A

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleiter-Oszillatordiode, wie es dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist.

Halbleiter-Oszillatordioden dieser Art beruhen im allgemeinen auf Strominstabilitäten in AIII-BV-Halbleitern, die unter Einwirkung einer elektrischen Feldstärke oberhalb eines bestimmten Schwellenwertes betrieben werden. Hierzu werden bisher Halbleiter verwendet, bei denen die differentielle Leitfähigkeit, ausgehend von der Frequenz Null zunächst negativ ist, um dann oberhalb einer durch den Halbleiter bedingten Grenzfrequenz positiv zu werden. In der US-Patentschrift 34 90 051 werden Schaltungsanordnungen gezeigt, bei denen unter Verwendung von Halbleiter-Oszillatordioden der vorgenannten Art Schwingungen verstärkt bzw. erzeugt werden, indem unter Anlegen eines statischen elektrischen Feldes unterhalb eines Schwellenwertes, der für die Anfachung von Hochfelddomänen erforderlich ist, zusätzlich hochfrequente Schwingungen zur Einwirkung gebracht werden, so daß zur Schwingungserzeugung dieser Schwellenwert periodisch überschritten wird. Der hierzu verwendete Halbleiter weist dabei durch einen hinreichend kleinen direkten Bandabstand voneinander getrennte Energiebänder auf, um zu erreichen, daß eine Ladungsträger-Umverteilung noch bei derartigen Feldstärken stattfinden kann, die für den Halbleiter unschädlich sind. Bei Feldstärke Null muß die l.adungsträgerkonzentration im niedrigeren Energieband zumindest zehnmal größer als die im oberen Energieband bei Betriebstemperatur sein; dabei ist die Ladungsträgerbeweglichkeit im niedrigeren Energieband angenähert fünfmal größer als die im oberen Energieband, Die zur Schwingungsanfachung erforderliche stationäre elektrische Feldstärke liegt im Bereich zwischen 3100 und 4000 V/cm. Die Anwendung dieses Halbleiterbauelements zur Schwingungserzeugung und -verstärkung ist wie beim Gunneffekt-Bauelernent auf

ίο den unteren Frequenzbereich beschränkt, da der verwendete Halbleiter, wie gesagt, eine negative differentielle Leitfähigkeit bei niedrigeren Frequenzen und im daran anschließenden oberen Frequenzbereich eine positive differentielle Leitfähigkeit aufweist, die bekanntlich jegliche Schwingungsanfachung ausschließt Mit anderen Worten, Halbleiter-Oszillatordioden der vorgenannten Art sind oberhalb einer bestimmten Grenzfrequenz für die Schwingungserzeugung und -verstärkung völlig unbrauchbar.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Halbleiter-Oszillatordiode für Volumeffektschwingungen bereitzustellen, die erst oberhalb einer Grenzfrequenz, insbesondere im Bereich oberhalb von 10⁹ Hz, zu betreiben ist, indem ein Halbleiter mit negativem differentiellen Widerstand Verwendung findet, der sich erst oberhalb einer bestimmten Grenzfrequenz einstellen kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, wie es dem Kennzeichnen des Patentanspruchs 1 zu entneh-

jo men ist Es zeigt sich, daß hierbei die differentielle Leitfähigkeit bei niedrigen Frequenzen positiv und bei hohen Frequenzen kleiner als Null ist. Es ergibt sich also demnach eine differentielle Leitfähigkeit aufgrund des Übergangs der Elektronen von Zuständen geringerer

ji Beweglichkeit zu solchen höherer Beweglichkeit bzw. von Zuständen, bei denen die Elektronen zur Stromleitung nicht frei sind, in Zustände, bei denen die Elektronen die Stromleitung übernehmen. Nichtleitende Zustände können durch Elektronen im Valenzband oder in nichtlokalisierten Störstellenniveatis vorgegeben sein, wohingegen stromleitende Zustände durch Elektronen im niedrigsten Leitungsbandminimum dargestellt sein können. Jedenfalls wird hierdurch ein Verlauf der differentiellen Leitfähigkeit herbeigeführt, die bei

v-, niedrigeren Frequenzen positiv ist und bei höheren Frequenzen in den negativen Bereich gelangt.

In vorteilhafter Weise lassen sich also mit der Erfindung Schwingungen mit Frequenzen erzeugen bzw. verstärken, die weit oberhalb der bisher mit

■in Ausnutzung des Volumeffekts verwendeten Schwingungsfrequenzen liegen. Wie bei der bekannten Anordnung wird an den Halbleiter ein stärkeres stationäres elektrisches Feld Eo angelegt, dem ein schwächeres, räumlich gleichförmiges Wechselfeld

-,) E\(t) = E\ cos ü)t überlagert ist. Der sich im Ansprechen auf dieses relativ kleine Wechselfeld einstellende Strom ist von der Form

j\(t)=j\^rcos ü)t+ji's\n ti)f.

bit Das Verhältnis von jY zu E\ wird als Realteil der differentiellen Leitfähigkeit bei Frequenz bezeichnet und ist mit α_Γ'(ω) gleichgesetzt. Das Verhältnis des gegenüber zuvor außer Phase liegenden Stroms, nämlich j\> zu £",, stellt dabei den Imaginärteil der

h", differentiellen Leitfähigkeit bei Frequenz ω dar und ist mit α/ (ω) gleichgesetzt. Lediglich durch das Vorzeichen von α/ (ω) wird festgelegt, ob ein Verstärkungs- oder Schwingungszustand vorliegt. Ist ο/ (ω) negativ, was

bedeutet, daß der in Phase liegende Strom entgegengesetzt zur Richtung des ihn erzeugenden Feldes fließt, dann liegt ein Verstärkungszustand vor. Andererseits ist bei positivem af (ω) ein Dämpfungszustand wirksam.

Die Halbleiter-Oszillatordiode besitzt in vorteilhafter Weise die Eigenschaften, daß für einen bestimmten Bereich der stationären Feldstärke Eq der Wert für α/ (ω) bei niedrigen Frequenzen positiv, jedoch in einem daran anschließenden höheren Frequenzbereich kleiner als Null ist, so daß sich hier Verstärkungs- und Schwingungszustand einstellen können. So zeigt der Halbleiter unterhalb von etwa 10⁹ Hz positive Leitfähigkeit und ist damit für Bereitstellung eines Schwingungszustandes wirkungslos, wohingegen bei höheren Frequenzen als es dem angegebenen Wert entspricht sich negative Leitfähigkeit einstellt, die damit eine Verstärkung und Schwingungserzeugung ermöglicht

An sich ist es bekannt, für Volumeffekt-Halbleiterbauelemente-Halbleiter mit direktem Bandabstand zu verwenden, insbesondere Galliumarsenid. An sich ist es außerdem bekannt, N-leitendes Germanium, das unter Druckspannung steht, für die Voiumeffekt-Schwingungserzeugung heranzuziehen. Letzteres ist beschrieben in »Applied Physics Letters«, Band 12, N:\ 7, vom 1. April 1968, Seiten 233 ff. Diese Schwingungen lassen sich nur unter bestimmten Voraussetzungen erzeugen, wovon eine die ist, daß der Halbleiter aus einem Material besteht, das zur Herbeiführung des Gunneffekts geeignet ist; womit dann verhältnismäßig hohe Feldstärkewerte Anwendung finden müssen.

Weiterhin ist aus der niederländischen Offenlegungsschrift 6916 757 ein Halbleiter, bestehend aus InPjAsi-*, worin χ den Atombruchteil des Phosphors mit einem Wert zwischen 0,16 und 0,65 darstellt, oder aus Ini-^Ga^As, bekanntgeworden, worin y den Atombruchteil des Galliums mit einem Wert zwischen 0,15 und 0,43 bezeichnet, um für Lawinenverstärkungszwecke Verwendung zu finden. Derartige Materialien an sich stellen aber nicht die Erfindung dar.

Gegenüber der bekannten Anordnung, wie sie in der oben bezeicnneten Veröffentlichung in »Applied Physics Letters« beschrieben ist, lassen sich im vorliegenden Fall die Elektronen vom Valenzband zum Leitungsband in der Weise bringen, daß sie von einem Leitungsband geringer Beweglichkeit auf ein Leitungsband höherer Beweglichkeit gehoben werden, wie bei N-Ieitendem Germanium, das in der (111 )-Richtung unter Druckspannung steht, wobei das stationäre Feld Eo parallel zur Druckrichtung angelegt wird oder wie bei unter Uniaxialdruck stehendem P-leitendem Germanium sowie Silicium, wo das stationäre elektrische Feld senkrecht zur Druckrichtung einwirkt. Das gleiche läßt sich von einem Störstelienniveau innerhalb des verbotenen Bereiches eines Halbleiters mit entsprechend hoher Trägerbeweglichkeit herbeiführen, wie es z. B. für chromdotiertes Galliumarsenid der Fall ist. Auch in diesem Fall ist der Feldschwellenwert für den der Erfindung zugrundeliegenden Effekt geringer als der für den Gunneffekt, nämlich 100 V/cm im Vergleich zu 3500 V/cm bekannter Anordnungen.

Das der Erfindung zugrunde liegende Phänomen ist klar zu unterscheiden vom Effekt des stromgesteuerten negativen Widerstandes, der mehr oder weniger eine statische Erscheinung ist, wie sie sich aus der Strom-Spannungscharakteristik gemäß dem Verlauf nach F i g. 6 ergibt. Während bei einer derartigen Kurve das Intervall zwischen b und c als Bereich des stromgesteuerten negativen Widerstandes anzusehen ist, ist bei einer Halbleiter-Oszillatordiode gemäß der Erfindung ein solcher Bereich hiervon nicht betroffen. Vielmehr besitzt die Kurve für den stationären Zustand in diesem Fall eine Form, wie sie der graphischen Darstellung nach Fig.7 zu entnehmen ist, wo die negative differentielle Leitfähigkeit ein rein dynamisches Phänomen darstellt

Unter Bezugnahme auf Fig.3 enthält die mit Hilfe der Halbleiter-Oszillatordiode gemäß der Erfindung zu

ίο realisierende Oszillatorschaltung in bekannter Weise (US-PS 34 90 051) ein Volumeffekt-Halbleiterbauelement 36, dessen Struktur, wie an sich ebenfalls bekannt, in F i g. 2 gezeigt ist, wo allerdings ein Ladungsträgerübergang von einem Band niedrigerer Trägerbeweglichkeit zu einem Band höherer Trägerbeweglichkeil herbeiführbar ist Weiterhin ist in der bekannten Schaltungsanordnung nach F i g. 3 eine Gleichspannungsquelle 37, ein Schalter 38 und ein Schwingkreis, bestehend aus dem Kondensator 39 und der Spule 40, vorgesehen. Der Schwingkreis ist allerdings gegenüber der Schaltungsanordnung nach dei genannten US-Patentschrift 34 90 051 im vorliegenden Fall auf eine Resonanzfrequenz abgestimmt, die höher ist als 10⁹ Hz. Für darunterliegende Frequenzen stellt sich keine

2) Schwingungsanfachung ein. Wird demnach bei Einstellung e^:ier höheren Resonanzfrequenz der Schalter 38 geschlossen, dann werden die Einschwingvorgänge bei Resonanzfrequenz verstärkt und auf das verstärkende Halbleiterbauelement rückgekoppelt, bis sich ein

JU eingeschwungener Schwingungszustand ergibt. Ein mit Hilfe des verstärkenden Halbleiterbauelements betriebener Oszillator ist dem Gunneffekt-Oszillator und anderen bisher bekannten Volumeffekt-Oszillatoren insofern vorzuziehen, als hiermit höhere Betriebsfre-

!-. quenzen zur Verfügung stehen als sie bisher zu erzielen sind.

Anschließend soll die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiclsbeschreibung mit Hilfe der unten aufgeführten Zeichnungen näher erläutert weriien. Es zeigt

Fig. 1 eine bekannte Verstärkerschaltung, die allerdings mit einer Halbleiter-Oszillatordiode gemäß der Erfindung ausgestattet ist,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Halblei-

■n ter-Oszillatordiode gemäß der Erfindung

Fig. 3 eine an sich bekannte Oszillatorschaltung, die mit einer Halbleiter-Oszillatordiode gemäß der Erfindungausgestattet ist,

Fig. 4 eine graphische Darstellung, bei der die

in Leitfähigkeit als Funktion der Frequenz aufgetragen ist, und zwar für eine bekannte Halbleiter-Oszillatordiode,

Fig. 5 eine graphische Darstellung, bei der d^:e Leitfähigkeit als Funktion von der Frequenz für eine Halbl.ier-Oszillatordiode gemäß der Erfindung aufge-

i) tragen ist,

F i g. 6 eine graphische Darstellung, bei der der Strom in Abhängigkeit von der Spannung aufgetragen ist, wie es sich für Bauelemente nach dem Stand der Technik ergibt,

hu F i g. 7 eine grapnische Darstellung, bei der der Strom in Abhängigkeil von der Spannung dargestellt ist, wie es sich für eine erfindungsgemäße Kalbleiter-Os/illatordiode ergibt.

Die in F i g. 1 dargestellte Verstärkerschaltung ent-

Hi hält eine Mikrowellen-Signalquelle 11, eine Richtungsgabel 12, einen Volumeffektverstärker !3, eine Gleichspannungsquelle 14 und eine Belastung 15 mit dem Lastwidersland Ri. Die Mikrowellen-Sienalaiicllc 11

liegt am Eingang f der Richtungsgabei 12 und ist mit dem Volumeffekt-Bauelement über den Anschluß 2 und den Transformator 17 gekoppelt. Außerdem wirkt auf Jas Volumeffekt-Bauelement eine von der Gleichspanmingsquelle 14 bereitgestellte Gleichspannung ein. Der Transformator 17 verhindert, daß ein Gleichstrom auf die Richtungsgabel gelangt, wohingegen die Drossel 18 die Übertragung der Mikrowellen auf die Gleichspannungsquelle 14 verhindert. Die Signalamplitude wird dann durch das Volumeffekt-Bauelement K) verstärkt. Über den Anschluß 2 und den Ausgang 3 der Richtungsgabel 12 wird dann das verstärkte Mikrowellensignal auf die Last 15 übertragen.

Wie in F i g. 2 gezeigt, besteht das Halbleiter-Bauelement 13 aus dem Volumeffekt-Halbleiter 20, der an gegenüberliegenden Enden mit den Elektroden 21 und 22 versehen ist. Ein geeigneter differentieller negativer Widerstand im Halbleiter ist bedingt durch den hoher Beweglichkeit zu einem Band niedrigerer Beweglichkeit stellt grundsätzlich eine statische negative differentielle Leitfähigkeit bereit, was bedeutet, daß d_r'(ω) meistens negativ für ω = 0 ist und daß mit

-> zunehmender Frequenz und wenn die Elektronen nicht weiter unmittelbar auf das angelegte Feld ansprechen, die differentielle Leitfähigkeit positiv wird, so daß die Schwingungserzeugung unterbunden wird.

Demgegenüber sind die der vorliegenden Erfindung in zugrunde liegenden Bauelemente aus einem Halbleiter hergestellt, für den der Verlauf von a_r' {οή in Abhängigkeit von ω gilt, wie in F i g. 5 gezeigt.

In diesem Fall ergibt sich für den statischen Vorgang bei der Frequenz w = 0 ein positiver Wert für «_r (ω). Bei

-, höheren Frequenzen oberhalb der Grenzfrequenz, wo das unmittelbar Ansprechen der Elektronen auf das angelegte elektrische Feld nicht mehr von entscheidender Bedeutung ist, wird dann der Wert für ο/ (ω)

pinh rlif»c«>r relativ hr»Vi

der Ladungsträgerbesetzung von einem Band niedrigerer Beweglichkeit oder sogar Nicht-Leitungsbändern zu Bändern höherer Beweglichkeit. Bei den hier in Betracht kommenden Energiebändern handelt es sich entweder um Leitungsbänder oder um Valenzbänder, je nachdem, welches Vorzeichen die Ladungsträger besitzen. Der Volumeffekt-Halbleiter 20 muß dabei aus einem Halbleiter mit direktem Bandabstand bestehen, der nicht den Gunneffekt zeigt. Der Bandabstand dieser Halbleiter sollte im Bereich von etwa 0.5 eV bis etwa 0.7 eV liegen.

Die Erfindung beruht auf der Ausnutzung eines neuartigen Effekts zur Bereitstellung einer negativen difierentiellen Leitfähigkeit oberhalb einer Grenzfrequenz in einem Volumeffekt-Halbleiter. Zur Erläuterung der Wirkungsweise soll ein gleichförmiges Halbleiterstück betrachtet werden, das einem relativ starken Gleichfeld Er, ausgesetzt ist, das eine Gleichstromdichte /, zur Folge hat. Die Wirkung eines elektrischen Wechselfeldes kleiner Amplitude E (r) = E cos(ojf/ das dem elektrischen Gleichfeld Er, überlagert ist. läßt eine der Feldstärke E\(tj proportionale Stromdichte, nämlich j\(t), entstehen mit der Form:

J· (0 = /<^r cos ω J + yr sin ω ί.

worin _/■" die Amplitude der in Phase liegenden Stromdichte undjVdie Amplitude der 90° aus der Phase liegenden Stromdichte darstellt. Das Verhältnis von j-,^r zu E- stellt den reellen Teil der differentiellen Leitfähigkeit (mit dem Grundfeld Eo und der Frequenz ω) dar und wird mit σ/ (ω) bezeichnet. In gleicher Weise wird das Verhältnis der Außer-Phase-Stromdichte yV zu £i der Imaginärteil der differentiellen Leitfähigkeit bezeichnet und trägt die Bezeichnung öl (ω).

Wird ein Bauelement als Volumoszillator oder -verstärker bei einer Frequenz ω verwendet dann ist es erforderlich, daß der Wert für σ/ (ω) bei gegebenem Wert von ω negativ ist. Halbleiter, die den Gunneffekt zeigen, der vom Elektronenübergang von einem hohen Beweglichkeits- zu einem niedrigen Beweglichkeits-Energieband abhängt zeigt einen Funktionsverlauf für Or {οή von ω, wie er in F i g. 4 dargestellt ist So lassen sich verstärkende oder schwingende Bauelemente bereitstellen, die bis zu einer oberen Grenzfrequenz mit einem Wert von w_cbetrieben werden können. Der Wert mc für N-ieitendes Galliumarsenid, den am meisten verwendeten Gunneffekt-Halbleiter, beträgt etwa ωό gleich 10" Hz. Der Obergangsprozeß von einem Band ?ii Frequenzen ist also für die vorliegende Erfindung von Bedeutung und stellt den Betriebsbereich dar.

Um grundsätzlich einen negativen Wert für σ/ {οή bei einer Frequenz ω zu erhalten, ist es erforderlich, daß die Phasenverschiebung zwischen dem angelegten elektri- ?-> sehen Feld und der Stromdichte 90° übersteigt.
Dies gilbt z. B. für

Il 2t

/;,(/) = K₁ cos ">i
/,(M = /, cos(-.f - O).

Hierin stellt j_x die Amplitude i'nd θ die Phasenverschiebung zwischen dem angelegten elektrischen Feld und der resultierenden Stromdichte dar. Gleichung 2 läßt sich auch wie folgt schreiben:

	läßt	Ί) = j\ cos θ cos ω ί	*+ h*	sin θ sin ωί.
Hierin		sich ersetzen:
		/', COS H	= j\
4\|	J₁ sin (-)	*= Ji*

Für den Bereich 90^c < θ < 270° ist j\^r negativ, so daß der in Phase liegende Stromy'i^rin entgegengesetzter Richtung zum angelegten Feld E fließt und das Signal mit der Frequenz ω verstärkt wird. Es gibt einige Halbleiter, bei denen θ > 90° ist Als Beispiel läßt sich

v, Indiumantimonid anführen. Ist dieser Halbleiter geringfügig N-dotiert und es wird ein hinreichend stu.kes elektrisches Feld angelegt dann gewinnen die Elektronen im Leitungsband genügend Energie, um zusätzliche Elektronen aus dem Valenzband in das Leitungsband zi ziehen. Die Rate, mit der zusätzliche Elektronen in da; Leitungsband gebracht werden, hängt von der mittlerer Elektronenenergie und der Rekombinationszeit dei Überschußelektronen ab. Diese Energie wiederuir enthält einen Schwingungsanteil E\ cos (ωί — θΐ) auf grand des elektrischen Wechselfeldes £Ί cos ωί Da da! elektrische Feld nur die Zuwachsrate der Energie bestimmt kann der Wert für θΐ bei hohen Frequenzer bis zu 90° betragen. Da die Erzeugungsrate dei Überschußladungsträger von der Energie abhängig ist ergibt sich eine Verzögerung bzw. Nacheilung in bezuf auf die Energie.

5)

n,(f) = n, cos (mt. — W₁ — B₂).

Auch hier wiederum kann der Wert für O₂ bis zu 90 beiragen, lh eilt /T, um einen Winkel θ nach, der den über 90° hinausgehenden Betrag erfaßt; also wenn Q_{1 +} (-), > 90°. Der in Phase liegende Wechselstrom besitzt zwei Tenne:

j\^r = e(n_nv\^r + v_n«i^r)

LJer erste Term stellt hierbei die Geschwindigkeitsänderung der Elektronenzahl in stationärem Zustand dar und ist für die in Betracht kommenden Substanzen niemals negativ.

Π\^Γ = Π[ COS (Θι + Θ2)

Der /weite Term jedoch kann negativ werden, da v» positiv ist und der Wert von ri\^r, wie oben ersichtlich, negativ werden kann. Wenn jedoch n\ groß genug ist und6i + θ₂ > 90°. dann ist o/ (o>) < 0.

Eine Realisierung eines solchen Modells stellt einen inSb-Haitieiter oder irgendeine Aiii-BV-Haibieiiei vci bindung oder Legierung dar, die jedoch keinen Gunneffekt zeigen darf, leicht N-dotiert ist und bei hinreichend niedrigen Temperaturen, z. B. von 77° K bis zu etwa 300⁰K (abhängig vom Bandabstand), betrieben wird, so daß es nur wenige Eigenladungsträger gibt. Ein stationäres Feld von einigen 100 V/cm, z.B. 200 bis 400 V/cm, für InSb wird an den Halbleiter über zwei Elektroden angelegt, so daß das stationäre Feld eine stationäre Konzentration von Überschußelektronen bereitstellt, die geringer ist als die Dotierungs- bzw. Slörstellenkonzentration. Ein solcher Halbleiter wird in einen Resonanzhohlraum oder eine Wellenleiterstruktur eingegeben, wie in den F i g. 2 und 3 schematisch angedeutet, indem das zu verstärkende Feld Ei cos»)/ zugeführt wird, um Schwingungserzeugung oder Verstärkung herbeizuführen.

Alternativ lassen sich Elektronen vom Valenzband zum Leitungsband in der Weise bringen, daß sie von einem Leitungsband geringer Beweglichkeit auf ein Leitungsband höherer Beweglichkeit gehoben werden, wie z. B. in N-leitendem Germanium, das in der (111)-Richtung unter Druck gesetzt wird, wobei das stationäre Feld Ea parallel zur Druckrichtung angelegt wird oder bei unter Uniaxialdruck stehendem P-leitendem Germanium oder Silicium, wo das stationäre Feld 3CII1M Ci-iii /.ui iJTüCtiPiCiiiiliPig Λ ΙΓΚί. LJaS g'CiCriC !ΰΰί SiCi!

von einem Storstellenniveau innerhalb des verbotenen Bereiches eines Halbleiters mit entsprechend hoher Trägerbeweglichkeit herbeiführen, wie es z. B. für chromdotiertes Galliumarsenid der Fall ist. Im letzteren Fall ist der Feldschwellenwert für diesen neuartigen Effekt geringer als der für den Gunneffekt, nämlich 1000 V/cm im Vergleich zu 3500 V/cm.

Hierzu I Blatt Zciclinutmcn

Claims

Patentansprüche:

1. Halbleiter-Oszillatordiode, enthaltend einen Halbleiter mit Energiebändern verhältnismäßig geringen Bandabstandes, so daß eine Umverteilung der Ladungsträgerbesetzung von Zuständen geringer Ladungsträgerbeweglichkeit zu Zuständen höherer Ladungsträgerbeweglichkeit in beiden Energiebändern stattfindet, wenn ein über ohmsche Kontakte angelegtes elektrisches Feld unter gleichzeitiger Einwirkung eines stationären und eines nichtstationären Anteils einen Schwellenwert überschreitet und dadurch Volumeffektschwingungen im Halbleiter anregt, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter einen direkten Bandabstand mit einem Wert zwischen 0,5 bis 0,7 eV aufweist, wie z.B. InSb, InXJai-jAs, mit 0,53 < χ < 1,0, InAsjrPi-x, mit 0,30 < χ < 1,0, In₁AIi-xSb, mit 0,9 < χ < 1,0, wobei vorstehend aufgeführte Halbleiter leicht N-Ieitend dotiert sind oder unter Druckspannung stehendes N- und P-leitendes Germanium, unter Druckspannung stehendes P-leitendes Silicium sowie chromdotiertes Galliumarsenid, und daß der stationäre Feldanteil einen Wert in der Größenordnung von einigen 100 V/cm aufweist, so daß die differentielle Leitfähigkeit σ ,(ω) des Halbleiters im unteren Frequenzbereich positiv und im daran anschließenden oberen Frequenzbereich negativ ist.

2. Halbleiter-Oszillatordiode nach Anspruch 1, mit zur Bereitstel.ang des nichtstationären Feldanteils angeschlossenem Schwingkreis, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis im oberen Frequenzbereich auf eine Frequenz von nindestens 10⁹Hz abgestimmt ist.