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Elektrodensystem mit unsymmetrischer Leitfähigkeit mit Steuergitter.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektrodensystem mit unsymmetrischer Leitfähigkeit, das aus Schichten mit verschiedenem Emissionsvermögen als Hauptelektroden besteht, zwischen denen sich eine Schicht aus Isolierstoff und ein Gitter befindet, welch letzteres mit einem Zuführungsleiter zum Anlegen von Potentialen zwecks Steuerung des Elektronenstromes versehen ist.
Es ist bereits bekannt, dass, wenn von Kupferoxydulgleichrichtern ausgegangen wird, ein Drei- elektrodensystem dadurch herzustellen ist, dass in der halbleitenden Oxydschicht ein Gitter angebracht . wird, an das eine Hilfsspannung angelegt wird, um den von der Kupferelektrode zum Halbleiter fliessenden Elektronenstrom zu beeinflussen. Versuche haben jedoch ergeben, dass ein auf diese Weise hergestellter Detektor nicht gut arbeitete. Der Elektronenstrom ist nämlich nicht richtig zu steuern. falls das Steuerorgan innerhalb einer Hauptelektrode gelegen ist.
Des weiteren hat man vorgeschlagen, ein Dreielektrodensystem derart zu bauen, dass im Halb- leiter eine spiralenförmige Rille angeordnet wurde, in welcher ein isolierter Draht eingelegt wurde.
Gegen die mit der Rille versehene Seite des Halbleiters wurde die mittels chemischer Behandlung mit einer genetischen Sperrschicht bedeckte, gut leitende Elektrode angeordnet. Der Draht diente als Steuerorgan im System. Die Steuerung bei einem solchen System isf jedoch sehr unvollkommen, wohl deshalb, weil das Gitter in der halbleitenden, als Anode wirkenden Elektrode eingebettet war.
Eine weitere Schwierigkeit dieser Ausführung liegt darin, dass praktisch keine Möglichkeit besteht, mehrere Gitter in einem derartigen System unterzubringen.
Es wurde ferner bereits vorgeschlagen, einen Detektor als Trockengleichrichter auszubilden. bei dem der Elektronenstrom zwischen der Metallelektrode und dem Halbleiter durch die Feldänderung eines Magnetkreises beeinflusst wird, von dem der Gleichrichter einen Teil bildet. Dieser Bauart haftet der Nachteil an, dass sie viel Raum beansprucht, zur Steuerung viel Energie benötigt und nicht auf einfache Weise bedient werden kann.
Die Erfindung hat den Zweck, einen Detektor oder Verstärker zu schaffen, der die gegen- wärtigen Rohren mit thermischer Emission, die verwickelt und in der Anschaffung sowie im Betrieb teuer sind (z. B. infolge des Stromverbrauches zur Heizung der Kathode), ersetzen kann.
Das Elektrodensystem nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den
Hauptelektroden abwechselnd Schichten aus unabhängig vom Baustoff der angrenzenden Elektroden gebildetem Isolierstoff und leitende Schichten befinden, welche Schichten so dünn sind, dass sie nicht als selbständige Teile verarbeitet werden können, sondern von einer selber genügend mechanische
Festigkeit aufweisenden Elektrode gestützt werden, wobei die leitenden Schichten aus derart porösem
Baustoff bestehen, dass Öffnungen zum Durchlassen von Elektronen frei bleiben.
Ein derartiges System kann also eine übliche Detektor-oder Verstärkerröhre ersetzen, denn es weist gleichfalls eine emittierende sowie eine nicht oder fast nicht emittierende Elektrode und zwischen diesen beiden ein Gitter auf, das einem in einer Röhre im Vakuum zwischen Anode und Kathode angeordneten Gitter entspricht. Da nach der Erfindung das Gitter in der nicktgenetisch gebildeten
Isolierschicht angeordnet ist, kann der Aufbau in einfacher Weise stattfinden und kann ein zuverlässiges Ergebnis erhalten werden, wie aus den später gegebenen Ausführungsbeispielen hervorgehoben wird. Beim erfindungsgemässen Aufbau ist es somit auf einfache Weise möglich, mehrere Gitter anzuordnen.
Man hat ja die Dicke der nicht genetisch gebildeten Schicht selbst und die Lage der einzulegenden Gitter völlig in der Hand.
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kann nämlich erst eine isolierende Schicht anbringen, danach auf dieser Schicht ein Gitter bilden und sodann wiederum eine Isolierschicht anbringen ; Die beiden Isolierschichten bilden zusammen die
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starkes Feld zu erhalten, muss die Sperrschicht sehr dünn sein, in der Grössenanordnung von 1 Mikron.
Da auch die Dicke des Gitters erfindungsgemäss sehr gering ist, ist es einleuchtend, dass die Gesamt- dicke zwischen den Elektroden so gering ist, dass das zwischen den Elektroden hervorgerufene Feld genügend stark ist, um einen hinreichend grossen Elektronenstrom entstehen zu lassen.
Wenn man z. B. die isolierenden und leitenden Schichten so ausführt, dass jede Gitterschicht eine Dicke von 0'5 Mikron und jede isolierende Trennungsschicht eine Dicke von ebenfalls 0'5 Mikron hat, so kann man acht Gitter in eine Gesamtdielektrikumschicht von 8'5 Mikron unterbringen.
Die Gitter können durch in der isolierenden Zwischenschicht vorhandene gelochte Schichten aus leitendem Material gebildet werden, die z. B. dadurch gebildet sind, dass auf die eine Elektrode eine isolierende Schicht und dann eine Schicht aus Gittermaterial, und schliesslich auf die letzte Gitterschicht noch eine isoli'rende Schicht aufgebracht wird. Es ist also möglich, Elektrodensysteme zu bauen, die den jetzigen Radioröhren mit drei oder mehr Elektroden, wie z. B. den Achtelelektrodenröhren, entsprechen.
Wie gesagt, ist es sehr erwünscht, die Schichtdicke zwischen den Elektroden möglichst gering zu halten, um die elektrische Feldstärke zwischen den beiden Hauptelektroden möglichst zu steigern, da dies einen starken Einfluss auf die günstige Wirkung hat. Es ergibt sich jedoch durch das Vorhandensein eines leitenden Gitters die Möglichkeit, dass letzteres infolge der zu geringen Dicke der isolierenden
Schicht in einem einzigen, z. B. zufälligerweise vorragenden Punkt, mit einer der Elektroden Kurzschluss verursacht. Die Gefahr eines Kurzschlusses wird bei einer günstigen Ausführungsform dadurch vermieden, dass die Gitter vor dem Aufbringen auf die isolierende Schicht mit einem isolierenden Überzug versehen werden. Hiedurch ist die Kurzschlussgefahr völlig beseitigt.
Bei der Wahl des Gittermaterials ist zu berücksichtigen, dass ein Gitter aus gut emittierendem Material einen Beitrag zum Elektronenstrom nach der Anode infolge der Eigenemission liefern wird.
Während also ein Gitter aus emittierendem Material zwar z. B. als Schirmgitter dienen kann, ist es vor allem für Steuergitter erwünscht, diejenigen Materialien zu verwenden, welche wenig oder nicht besser als die Anode emittieren.
Gemäss einer günstigen Ausführungsform wird daher ein Gittermaterial verwendet, das halboder schlechtleitend ist.
Im untenstehende ist ein Beispiel des Aufbaues eines Systems nach der Erfindung beschrieben.
Die Zeichnung stellt in Fig. 1 das System in stark vergrössertem Massstab schematisch dar. Fig. 2 gibt eine Schaltung an, in der das hergestellte System gemessen werden kann. Fig. 3 stellt die erhaltene Messkurve dar.
Die Hauptelektroden 1 und 2 werden durch einen z. B. aus Metall mit hohem Emissionsvermögen, wie Aluminium, Kupfer oder Silber bestehenden Leiter bzw. durch einen Halbleiter gebildet, wie dies bei Trockengleichrichtern üblich ist. Ein sehr geeigneter Stoff für den Halbleiter ist Selen.
In Fig. 1 der Zeichnung ist beispielsweise ein Sechselektrodensystem dargestellt. Ausser den Hauptelektroden sind also noch vier weitere Elektroden (Schirm-und Steuergitter u. dgl. ) vorhanden.
Die Hauptelektroden sind mittels eines Isolierstoffe 3 voneinander getrennt. Es sind im dargestellten Beispiel mehrere Gitter vorhanden, die abwechselnd mit den isolierenden Schichten aufgebracht. worden sind.
Bei dem Aufbau eines derartigen Elektrodensystems wird z. B. von einer Hauptelektrode 2 mit einer glatten Kontaktfläche ausgegangen. Es wird auf diese Elektrode, z. B. durch Aufspritzen, eine isolierende Schicht. 3 aus Kunstharz aufgebracht, auf die ein Gitter 4 aus Kohle aufgebracht wird, das zum Anlegen von Potentialen mit einem durch einen Silberpapierstreifen gebildeten Zu- führungsleiter 5 versehen ist. Darauf wird wieder eine isolierende Schicht 3'und dann wieder ein mit einem Zuführungsleiter 6 versehenes Gitter 4'aufgebracht. Es wird auf diese Weise fortgegangen, bis die erforderliche Anzahl von Gittern vorhanden ist, und schliesslich wird auf das letzte Gitter noch eine isolierende Schicht aufgebracht. Wegen der Undichtheit einer Kohleschicht kann diese zweckmässig als Gitter angewendet werden.
Die sich von der einen in der Richtung der andern Elektrode bewegenden Elektronen können dann leicht zwischen den Kohleteilchen der Schicht hindurchgehen.
In einer Schaltung nach Fig. 2 können Messungen an einem obenbeschriebenen System vorgenommen werden. Die als Kathode wirkende gutleitende Elektrode 1 liegt am negativen Pol der Batterie 4, die Anode 2 (Halbleiter) ist am positiven Pol gelegen. Das hier gemessene System weist ein Gitter auf, welches mittels einer regelbaren Spannungsquelle 5 ein positives Potential mit Bezug auf die Kathode erhält.
Bei den Messungen wird die Anodenspannung, also die Potentialdifferenz zwischen 1 und 2, konstant gehalten und die Spannung von 5 variiert. Wurde das System nach obigem Beispiel aufgebaut, wobei das Gitter in eine Sperrschicht von 2 X 0'5 Mikron eingebettet ist, so ergab sich bei
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einer konstant gehaltenen Anodenspannung von 30 Volt das aus Fig. 3 ersichtliche Messergebnis. Die Gitterspannung Eg variierte zwischen 0 und +9 Volt. Die hiebei auftretenden Anodenströme variieren zwischen 42 mA bei Eg = 0 und 56 mA bei Eg = + 6 Volt. Bei grösserer Eg zeigt die Kurve keine Proportionalsteigung des Anodenstromes mehr. Zwischen 0 und 6 Volt für Eg ergibt es sich aber klar, dass das erfindungsgemässe System eine Steuerung bewirkt, also eine verstärkende Wirkung hat.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrodensystem mit unsymmetrischer Leitfähigkeit, bestehend aus Schichten mit verschiedenem Emissionsvermögen als Hauptelektroden, zwischen denen sich eine Schicht aus Isolierstoff und ein gegebenenfalls mit einem isolierenden Überzug versehenes Gitter befinden, welches letztere mit einem Zuführungsleiter zum Anlegen von Potentialen zwecks Steuerung des Elektronenstromes versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den Hauptelektroden abwechselnd Schichten aus unabhängig vom Baustoff der angrenzenden Elektroden gebildetem Isolierstoff und leitende Schichten befinden, welche Schichten so dünn sind, dass sie nicht als selbständige Teile verarbeitet werden können, sondern von einer selber genügend mechanische Festigkeit besitzenden Elektrode gestützt werden, wobei die leitenden Schichten aus derart porösem Baustoff bestehen,
dass Öffnungen zum Durchlassen von Elektronen frei bleiben.