Relaxation oscillations of large amplitudes in Au-compensated p+in+ silicon diodes

The I–U characteristics of p +in + diodes containing deep levels show a negative differential resistance (n.d.r.) region. At such diodes relaxation oscillations (r.o.) occur, which are discussed for the first time in the present paper. The r.o. are a very general phenomenon. The reasons are given, why a point by point measurement right into the n.d.r. region of the I–U characteristic is sometimes possible and sometimes not due to the occurrence of r.o. The attainable amplitudes of the r.o. are very high, thus an application in switching devices may be possible. The switching time is in the order of magnitude of the carrier lifetime. A theoretical explanation of the processes taking place inside the diodes cannot yet be given. But it will be shown, that, contrary to the usual assumption, even in “long” pin-diodes 1. the recombination processes mainly take place in regions close to the contacts and not in the “i” region and that therefore 2. the diffusion cannot be neglected. Die I–U-Kennlinien von p +in +-Dioden weisen negative differentielle Widerstands-(n.d.W.)-bereiche auf. An solchen Dioden werden unter bestimmten Bedingungen Kippschwingungen (K.S.) beobachtet, uber die in der vorliegenden Arbeit zum ersten Male berichtet wird. Es werden die Grunde dafur angegeben, das manchmal eine punktweise Messung der I–U-Kennlinien in den n.d.W.-Bereich hinein moglich ist und manchmal nicht, da die K.S. auftreten. Die erreichbaren Amplituden der K.S. sind so gros, das an eine Verwendung zu Schaltzwecken gedacht werden kann. Die Schaltzeiten liegen in der Grose der Lebensdauer der Ladungstrager. Ein theoretisches Verstandnis der Vorgange im Probeninneren konnte bisher noch nicht erreicht werden. Es wird jedoch gezeigt, das nicht, wie bisher allgemein angenommen, die Rekombination hauptsachlich in der „i” Zone stattfindet, sondern das auch in „langen” pin-Dioden 1. die Rekombination ausschlieslich in Kontaktnahe stattfindet und das daher auch 2. die Diffusion nicht vernachlassigt werden darf.