AT219151B

AT219151B - Selen-Gleichrichterzelle

Info

Publication number: AT219151B
Application number: AT263860A
Authority: AT
Original assignee: Ckd Modrany Narodni Podnik
Priority date: 1959-04-08
Filing date: 1960-04-06
Publication date: 1962-01-10

Description

Selen-Gleichrichterzelle
Der Erfindungsgegenstand ist eine Selen-Gleichrichterzelle, deren Halbleitersystem sich zwischen zwei Schichten desselben Metalles befindet.

Die bisher bekannten Bauarten der Selen-Gleichrichter sind durch eine tragbare Grundplatte, die aus Metall oder Nicht-Metall verfertigt ist, gekennzeichnet. Auf dieser Platte wird die Schicht eines Stoffes angetragen, welcher die Sperrwirkung zwischen dem Halbleiter-Selen und der Grundplatte begrenzt. Oberhalb dieser Schicht befindet sich eine oder mehrere Schichten entweder eines reinen Halbleiter-Selens, oder des Halbleiters, der verschiedene metallene oder nichtmetallene Beimischungen enthält, welche den Widerstand der Halbleiter- (Selen-) Schicht bzw. des ganzen Systems von Halbleiterschichten beeinflussen. Die Gleichrichterzelle wird schliesslich mit einer Gegenelektrode begrenzt, welche zwei oder drei Metalle in Form einer Legierung enthält.

Grundsätzlich wird in diesem Falle die Halbleiter-Selenschicht zwischen zwei Schichten verschiedener Metalle gebracht, von denen die erste die Sperrwirkung der Halbleitennetallkontaktfläche vermindert, während von der zweiten Schicht diese Wirkung vergrössert wird. Dadurch entsteht ein unsymmetrisches System, das nach der elektrischen Formierung die bekannte Stromspannungscharakteristik aufweist.

Der Nachteil dieser Systeme besteht in ihrer verhältnismässig hohen Schwellenspannung, die ungefähr 0, 5-0, 7 Volt beträgt. Dieser Umstand verhindert die Benützung derartiger Gleichrichterzellen zur Gleichrichtung von niedrigen Spannungen. Infolge der höheren Schwellenspannung sind die Leistungsverluste der Platten in der Durchgangsrichtung ziemlich gross, woraus eine nur mässige mittlere Belastungsstromdichte von 80 bis 120 mA/cm resultiert.

Die Erzeugungsart der Selen-Gleichrichter, welche den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, beseitigt die oben erwähnten Nachteile, wodurch der Wirkungsgrad der Selen-Platten erhöht wird.

Die erfindungsgemässe Erzeugung der Selen-Platten besteht darin, dass das Halbleitersystem (die Selenschicht) zwischen zwei Schichten desselben Metalles angebracht wird, wobei die Dicke einer von diesen zwei Schichten beträchtlich kleiner ist als die der zweiten Schicht, u. zw. im Verhältnis, das ungefähr 1 : 20 bis 1 : 100 beträgt.

Zwecks Verbesserung der Eigenschaften der Selen-Zellen können verschiedene Beimischungen zu dem Halbleiter hinzugefügt werden, wodurch z. B. die Leitfähigkeit der Selenschicht vergrössert und damit die in der Platte verbrauchte Verlustleitung vermindert wird. Als solch eine geeignete Beimischung können z. B. die Halogene betrachtet werden. Eine hochwertige Sperrschicht kann z. B. durch Beimischung von Elementen der dritten Gruppe des periodischen Systems, z. B. Thallium, erzielt werden. Die sekundäre Sperrschicht zwischen dem Halbleiter und der Grundelektrode kann durch Hinzufügen der Elemente der fünften und achten Gruppe zu dem Halbleiter, z. B. Wismut, wirksam umerdrilekt werden.

Die derart angeordneten Selen-Platten werden nach der Wärmebehandlung mit der Gegenelektrode versehen, wonach sie, unter gleichzeitiger Formierung durch den elektrischen Strom, einer zweiten nachtäglichen Wärmebehandlung unterworfen werden. Bei dieser zweiten Wärmebehandlung werden die SelenPlatten bis zu dem Schmelzpunkt des Gegenelektrodenmateriales erhitzt.

Ein Beispiel der erfindungsgemässen Erzeugungsart der Selen-Gleichrichterzelle soll nun an Hand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben werden, wobei in der Fig. 1 der Querschnitt der erfindungsge-

mässen Gleichrichterzelle gezeichnet ist und die Fig. 2 die Stromspannungsabhängigkeit der bisher be- kannten und der erfindungsgemässen Systeme veranschaulicht. In der Zeichnung bedeutet 1 die Grund- platte, die z. B. aus Metall verfertigt werden kann, 2 und 4 die Schichten eines und desselben Metalles deren Dickenverhä1tnis zwischen 1 : 20 und 1 : 100 liegt, 3 mindestens eine Schicht des Halbleiter-Selens,
5 die Gegenelektrode. Die schwächere von den Schichten 2 und 4 kann entweder als eine homogene Schicht oder in Form eines Rasters ausgelegt werden.

Zur Erzeugung der metallenen Schichten 2 und 4 können die Metalle der dritten und fünften Gruppe und der fünften Reihe des periodischen Systems, oder die Legierungen dieser Metalle verwendet werden.

In der Fig. 2 ist die Stromspannungscharakteristik der bisher bekannten Systeme (Kurve A) und des erfindungsgemässen Systems (Kurve B) veranschaulicht.

Die erfindungsgemässen Selen-Gleichrichter sind durch besonders hohe Werte der Durchgangsstromdichten (bis 250 mA/cm). durch hohe Sperrspannung (bis 30 Volt) und durch niedrige Schwellenspan- nung (0, 25-0, 35 Volt) gekennzeichnet.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Selen-Gleichrichterzelle, die aus einer Grundelektrode des Gleichrichtersystems und aus einer Gegenelektrode besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleichrichtersystem aus einem Halbleitersystem (3) besteht, das zwischen zwei Schichten desselben Metalles (2, 4) eingebettet ist, wobei die Dicke der Metallschicht (2) zwischen der Grundelektrode (1) und dem Halbleitersystem 20- bis 100mal grösser ist als die Dicke der zweiten Schicht (4) desselben Metalles, die sich zwischen dem Halbleitersystem (3) und der Gegenelektrode (5) befindet.

2 Selen-Gleichrichterzelle nachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieSchichten (2, 4), zwi- schen denen das Halbleitersystem eingebettet ist, die Metalle der dritten, vierten und fünften Gruppe und der fünften Reihe des periodischen Systems enthalten.

Claims

3. Selen-Gleichrichterzelle nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (2, 4), zwischen denen das Halbleitersystem eingebettet ist, die Legierungen der Metalle der dritten, vierten und fünften Gruppe und der fünften Reihe des periodischen Systems enthalten.

4. Selen-Gleichrichterzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schwächere Metallschicht (4) als eine, homogene Schicht angeordnet ist.

5. Selen-Gleichrichterzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schwächere Metallschicht (4) in Form eines Rasters angeordnet ist.

6. Selen-Gleichrichterzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem Halbleiter (3) die Halogene hinzugefügt sind, u. zw. als eine Beimischung, welche die Leitfähigkeit des Halbleiters beeinflusst.

7. Selen-Gleichrichterzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem Halbleiter (3) die Elemente der dritten Gruppe des periodischen Systems hinzugefügt sind, u. zw. als eine Beimischung, welche die Erzeugung der Sperrschicht unterstützt.

8. Selen-Gleichrichterzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu-dem Halbleiter (3) die Elemente der fünften und achten Gruppe des periodischen Systems hinzugefügt sind, u. zw. als eine Beimischung, welche die Erzeugung der sekundären Sperrschicht unterdrückt.

9. Selen-Gleichrichterzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle, nachdem sie mit der Gegenelektrode versehen wurde, einer kurzzeitigen Wärmebehandlung durch Erhitzen bis zum Schmelzpunkt der Gegenelektrode unterworfen wird, u. zw. unter gleichzeitiger Formierung mittels des elektrischen Stromes.