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Photoelektriscbe Vorrichtung.
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Kupfer und dem Kupferoxydul eine sehlechtleitende Sperrschicht bildet. Diese Sperrschicht steht also zu der Kupferoxydulelektrode sowie zu der Kupferelektrode in genetischer Beziehung. An die Elektrode aus dem halbleitenden Kupferoxydul, das bekanntlich eine innere photoelektrische Empfindlichkeit besitzt, wird ein aus gutleitendem Stoff bestehendes Stromzuführungsorgan angelegt. Die verschiedenen
Schichten werden dabei so dünn gemacht, dass das Licht, mit dem die Vorrichtungen bestrahlt werden, bis an die Grenze zwischen dem Kupferoxydul und der Sperrschicht durehdringen kann.
Diese Strahlen erzeugen in einer solchen Vorrichtung eine elektromotorische Kraft, die einen Elektronenstrom durch einen an die Kupferelektrode und an das Stromzuführungsorgan der Kitpferoxydtilelektrode angeschlos- senen äusseren Kreis fliessen lassen kann.
Ausser Elektroden aus Kupfer wurden auch Elektroden aus ändern Stoffen verwendet. Es ist z. B. bekannt, die eine Elektrode aus Eisen bestehen zu lassen und Selen, das eine innere photoelektrisehe
Wirkung zeigt, als Halbleiter zu benutzen und diese Stoffe derart aufeinander anzubringen, dass sich eine dünne Sperrsehieht aus Bisenselenid bildet. Die Selenschieht wird dabei so dünn gemacht, dass die wirksamen Strahlen die Grenze zwischen dem Selen und dem Eisenselenid erreichen. Auch in diesem
Fall wird also die Sperrschicht aus dem Eisen und aus dem Selen gebildet, so dass sie in genetischer Be- ziehung zu beiden Elektroden steht.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, eine Kupferoxydulscheibe an der Oberfläche einer derartigen
Behandlung zu unterwerfen, dass eine schlechtletende Sperrschicht entsteht. Auf diese Sperrschicht wird dann ein durchscheinendes Goldhäutchen aufgebracht. Auch in diesem Fall steht also die Sperr- schicht in genetischer Beziehung zu der halbleitenden Elektrode.
Der Widerstand der halbleitenden Schicht dieser photoelektrischen Vorrichtungen ist klein in bezug auf jenen der Sperrschicht, während der Widerstand der Metallelektroden praktisch gleich Null ist, so dass der innere Widerstand der Vorrichtungen im wesentlichen durch die Sperrschicht bestimmt wird.
Es wurde gefunden, dass der innere Widerstand dieser bekannten Vorrichtungen klein, u. zw. so gering ist, dass Verstärkung der bei sieh ändernder Beleuchtung erzeugten pulsierenden Ströme nicht gut möglich ist.
Wird an die Elektroden. wie es oft der Fall ist. eine geringe Spannung angelegt, so tritt auch ohne
Beleuchtung der Vorrichtung ein erheblicher Strom auf (sogenannter Dnnkelstrom).
Den bekannten Vorrichtungen haftet ferner der Nachteil an, dass sich die Bildung der Sperrschicht zwischen der Metallelektrode und dem Halbleiter in vielen Fällen praktisch jeder Überwaellllng ent-
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Gemäss der Erfindung wird durch Verwendung einer Sperrschicht, die nicht in genetischer Beziehung zum photoelektrischen Halbleiter steht, eine Verbesserung erzielt, denn es wurde gefunden, dass, wenn die Sperrschicht aus diesem Halbleiter oder mit dessen Hilfe hergestellt wird, somit in genetischer Beziehung zu diesem Halbleiter steht, der innere Widerstand weit unterhalb jenes Wertes bleibt.
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Es wurde gefunden, dass, wenn die Sperrschicht nicht aus dem Halbleiter gebildet wird. so dass sie nicht in genetischer Beziehung zu der halbleitenden Elektrode steht, ihr leicht eine solche Dicke gegeben werden kann, dass der innere Widerstand um viele Male grösser ist und eine gute Verstärkung der Stromschwankungen ermöglicht, während bei der Fabrikation eine gute 1Tberwachung der Zusammen- setzung und der Dicke der Sperrschicht möglich ist, so dass gleichmässigere Erzeugnisse mit untereinander sehr kleinen Unterschieden erhalten werden. Es wird ausserdem der Vorteil erzielt, dass die Kapazität der Vorrichtung erheblich herabgesetzt ist, was auch eine gute Verstärkung begünstigt und dass ausserdem der Dunkelstrom viel kleiner ist.
In vielen Fällen können die Eigenschaften der Sperrschicht noch besser beeinflusst werden, wenn diese Schicht auch nicht in genetischer Beziehung zu der Metallelektrode steht. Die Sperrschicht wird zweckmässig aus einem sieh auf dem Halbleiter gut ausbreitenden Stoff hergestellt, wodurch ein guter
Kontakt zwischen dieser Schicht und der halbleitenden Elektrode erhalten wird.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung bezeichnet. ? eine photoelektrische Vorrichtung gemäss der Erfindung, die wie
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die dadurch erhalten werden kann, dass auf die Messingplatte eine Selenmenge aufgebracht und ge- schmolzen wird. Das geschmolzene Selen breitet sich nun als eine dünne Schicht über die Messingplatte aus. Durch Dosierung der Selenmenge kann dieser Schicht die gewünschte Stärke gegeben werden. Eine geeignete Stärke ist z. B. 100 Mikron. Es ist vorteilhaft, die Messingplatte nebst der Selenschicht noeh einige Zeit (z. B. eine halbe bis eine ganze Stunde) in einem Ofen auf etwa 200 C zu erhitzen.
Dann wird auf der Selenschicht eine Sperrschicht 4 aus Kunstharz gebildet. Es kann zu diesem
Zweck auf die Selensehieht eine Lösung eines im Zustand ,,A" befindlichen Phenol- oder Kresolformal- dehydharzes in Alkohol auf die Selensehieht aufgebracht werden. Nach Verdampfung des Lösungs- mittels wird auf etwa 200'C erhitzt, wodurch eine weitere Erhärtung des Harzes bewirkt und eine feste
Harzschicht erhalten wird. Die Stärke dieser Sperrschicht lässt sieh durch geeignete Wahl der Menge der aufgebrachten Lösung und der Stärke dieser Lösung genau regeln. Ein brauchbarer, hoher innerer Widerstand der Vorrichtung wird z. B. erhalten, wenn der Harzschieht eine Stärke von einigen Mikronen. z. B. 5 Mikronen, gegeben wird.
Nach der Herstellung der Harzschieht wird auf letztere auf bekannte Weise ein durchscheinendes Goldhäutehen 5 aufgebracht. Dieses Goldhäutchen bildet eine der Elektroden und die Selenschieht J die andere, während die Messingplatte 2 in gutem Kontakt mit dem Selen ist und das Stromzuführungsorgan der halbleitenden Elektrode. 3 bildet.
Bei der genannten Stärke der Sperrschicht 4 können die Strahlen, welche die photoelektrischen Erscheinungen hervorrufen müssen, durch das Goldhäutehen und die Harzsehicht hindurch die Grenze zwischen der letzteren Schicht und der Selenelektrode sehr gut erreichen. Es sei bemerkt, dass die in der Zeichnung angegebenen Stärken der vemehiedenen Schichten übertrieben sind und den wirklichen Stärken nicht entsprechen.
An die Elektroden der photoelektrischen Vorrichtung ist ein äusserer Stromkreis angeschlossen, in dem sich eine Gleichstromquelle 6 und ein hoher Widerstand 7 befinden. Die Spannungsquelle ist derart geschaltet. dass die Goldelektrode 5 mit dem positiven Pol und das Stromzuführungsorgan 2 der Selenelektrode. 3 mit dem negativen Pol der Stromquelle verbunden ist. Die Enden des Widerstandes 7 sind unter Zwischenschaltung eines Akkumulators 8 auf bekannte Weise mit der Kathode und dem Gitter einer Verstärkerröhre 9 verbunden.
Der Widerstand 7 muss ein hoher sein. Um eine gute Verstärkung zu ermögliehen, muss der innere Widerstand der photoelektrischen Vorrichtung zweckmässig dem Widerstand 7 ungefähr gleich sein. Wird der Sperrschicht eine genügende Stärke gegeben, so erhält dieser innere Widerstand den erforderlichen hohen Wert. Bei der beschriebenen Vorrichtung wurde bei einer Stärke der Kunstharz- Schicht von 1 bis 10 Mikron ein innerer Widerstand von 10 & 1 bis 106 Ohm gemessen.
Dieser Widerstand wurde wie folgt gemessen : Es wurde an die Elektroden eine Gleichspannung angelegt (Selenschicht negativ. Goldelektrode positiv) und die Stromstärke wurde bestimmt. Aus dem Verhältnis zwischen Strom und Spannung wurde nun der Widerstand berechnet. Der oben angegebene Wert wurde an einer im Dunkeln angeordneten photoelektrischen Vorrichtung bestimmt. Es ergab sieh, dass der Widerstand, bei Tageslicht gemessen, um einige Male kleiner als der oben angegebene Wert war.
Dem Widerstand 7 wurde jetzt auch ein Wert von 10- bis 106 Ohm gegeben. Bei Beleuchtung der Goldelektrode mit 1 Lumen und bei einer Spannung der Batterie 6 von. 50 Volt wurden zwischen den Enden des Widerstandes 7 Spannungserhöhungen von 1 bis 10 Volt gemessen (abhängig von dem Wert des Widerstandes 7, der 105 bis 106 Ohm betrug).
Es wurde gefunden, dass die bei sich ändernder Intensität der Beleuchtung auftretenden Strom- schwankungen mit Hilfe der beschriebenen Schaltung sehr gut verstärkt werden konnten.
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Wird die Sperrschicht nicht aus Kunstharz, sondern aus Polystyrol hergestellt, das in Tetra- clilorkohlenstoff gelöst werden kann, so ist nach Verdampfung des Lösungsmittels keine Nacherhitzung nötig, wie dies bei Kunstharzen der Fall ist.
Polystyrol und Kuntharz besitzen die angenehme Eigenschaft, dass sie sieh über das Selen gut ausbreiten und sich bei der Verdampfung des Lösungsmittels als eine zusammenhängende gleichmässige
Schicht absetzen.
Die photoelektrisehe Vorrichtung kann auch wie folgt aufgebaut werden : eine Aluminiumplatte,
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Oberfläche in einem 4% igen Oxalsäurenbad mit einer Stromstärke von 1 Amp. pro don2 anodises oxydiert. Die Stärke der gebildeten Oxydschicht hängt von der Zeitdauer der Oxydation ab. Es kann auf diese Weise die Stärke dieser Schicht sehr genau und reproduzierbar eingestellt werden. In einem bestimmten Fall wurde der Aluminiumoxydschicht, welche die Sperrschicht der Vorrichtung bilden muss, eine Stärke von 5 Mikron gegeben. Auf diese Oxydschicht wird durch Verdampfung eine dünne durchsichtige Selenschicht aufgebracht, die wieder durch Verdampfung mit einem durchsichtigen Goldhäutchen überzogen wird.
Bei dieser Vorrichtung bilden die Aluminiumplatte und die Selenschicht die beiden Elektroden, die Aluminiumoxydhaut ist die Sperrschicht und die Goldsehicht ist das Stromzuführungsorgan der
Selenelektrode. Die Goldsehieht und die Selenelektrode sind so dünn. dass die wirksamen Strahlen bis zum Aluminiumoxyd durchdringen können.
Es wurde gefunden, dass der innere Widerstand dieser Vorrichtung 106 Ohm betrug. Bei Beleuch- tung der Goldschicht mit 1 Lumen und bei einer Spannung der Batterie von 15 Volt und einem äusseren
Widerstand von 106 Ohm ergab sieh. dass der Kreis von einem Strom von 11'5 Mikroampere durehflossen wurde, so dass zwischen den Enden des äusseren Widerstandes eine Spannung von 11'5 Volt auftrat.
Es kann auch von einer Kupferplatte ausgegangen werden, die an der Oberfläche jodiert wird. wodurch eine Schicht aus Kupferjodid gebildet wird. das ein photoelektrischer halbleitender Stoff ist.
Auf diese Kupferjodidschieht wird dann eine durchscheinend Sperrschicht. z. B. aus Kunstharz, auf- gebracht. die mit einer durchsichtigen Goldschieht überzogen wird.
Auch würde man die Vorrichtung in nachstehender Weise herstellen können : Auf ein Messing- plättchen wird eine Selenschicht angebracht, auf der man durch Verdampfen und Kondensieren von
Kalziumfluorid eine dünne, z. B. 1 Mikron starke, Kalziumfluoridschicht bildet, die wieder mit einer durchsichtigen Gold- oder Kadmiumschiebt überzogen wird.
Als Halbleiter, die eine innere photoelektrische Wirkung haben, können ausser Selen und Kupfer- jodid auch andere Stoffe, z. B. Kupferoxydul (CuO), Molybdänsulfid (MoS), benutzt werden. Für die
Sperrschicht kommen z. B. auch Stoffe wie Paraffin, Stearin oder Papier in Frage. Bei Verwendung von Papier wird dies zweckmässig unter Zwischenfügung eines sich auf dem Halbleiter gut ausbreitenden
Stoffes, z. B. eines Kunstharzes, auf die halbleitende Elektrode aufgehraeht.
Die Metallelektrode kann durch eine Elektrode aus Kohle ersetzt werden, die ebenfalls eine metal- lische Leitfähigkeit besitzt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Photoelektrische Vorrichtung mit einer Elektrode aus photoelektrischem, halbleitendem toff, der durch eine Sperrschicht von einer metallisch leitenden Elektrode getrennt ist, wobei die Grenze zwischen der Sperrsehieht und der Elektrode aus halbleitendem Stoff für die Liehtstrahlen erreichbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die schleehtleitende Sperrschicht nicht in genetischer Beziehung zu dem Halbleiter steht.