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Photoleitendes Fühlerelement
Die Erfindung betrifft photo leitende Fühlerelemente mit zwei ohmschen Kontakten, die erst bei Be- lichtung gleichrichtend wirken, wie solche insbesondere zur Überwachung von Feuerungsanlagen verwen- det werden.
Bei den bisher bekannten Einrichtungen dieser Art wird der durch das photoleitende Fühlerelement flie- ssende Strom direkt oder über einen Verstärker zur Steuerung eines Relais herangezogen ; hiebei kann je- doch bei einem Kurzschluss der Zuleitungen das Vorhandensein einer Flamme vorgetäuscht werden, was eine erhebliche Gefährdung der zu überwachenden Feuerungsanlage bedeutet.
Zur Beseitigung dieses Nach- teils wurde bereits vorgeschlagen, in Reihe mit dem photoleitenden Fühlerelement einen Gleichrichter zu schalten und das Fühlerelement an Wechselstrom anzuschliessen, so dass bei beleuchtetem Fühlerelement dem Verstärker pulsierender Gleichstrom - bei Kurzschluss der Zuleitungen des Fühlerelemente dagegen Wechselstrom-zugeführt wird, wobei dann die Überwachungseinrichtung in Störstellung geht ; hiedurch wird der erwähnte Nachteil zwar beseitigt, dagegen kann auch hiebei durch Kurzschluss im Fühlerelement selbst eine Flamme vorgetäuscht werden - dies insbesondere bei den sonst vorteilhaften Fühlerelementen aus Halbleitermaterial, die infolge ihrer Empfindlichkeit ein Relais ohne Zwischenschaltung eines Verstärkers direkt betätigen können.
Nach der Erfindung werden bei photoleitenden Fühlerelemente der eingangs beschriebenen Art diese Nachteile dadurch vermieden, dass es aus einem Halbleitermaterial mit ungleichem Produkt der Beweglichkeit und Konzentration der Ladungsträger verschiedener Polarität besteht, dessen Gleichrichterwirkung erst durch ausschliessliche Belichtung, des an eine seiner Elektroden grenzenden Teiles eintritt.
In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen photoleitender Fühlerelemente schematisch dargestellt. Es zeigen Fig. ! ein photoleitendes Fühlerelement ! Fig. 2-4 zugehörige Spannungund Stromdiagramm; und schliesslich Fig. 5 eine andere Ausführungsform des Fühlerelementes im Mittelschnitt.
In der Halbleiterphysik ist der Effekt bekannt, dass bestimmte Photowiderstände-also Halbleiterelemente-ohne im voraus ausgebildete Sperrschicht gleichrichtend wirken, wenn nur der an eine Elektrode grenzende Teil des Halbleiters mit oc-Strahlen bestrahlt wird, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Der Halb- leiterkörper l mit Elektroden 2 und 3 ist in seiner rechten Hälfte durch eine Platte 4 gegen Strahleneinfall abgedeckt. Es zeigt sich nun, dass bei Photowiderständen ein Gleichrichtereffekt auch dann auftritt, wenn bei Belichtung mit sichtbarem Licht an der der Lichtquelle zugewandten Fläche das Produkt der Konzentration der Ladungsträger verschiedener Polarität und der entsprechenden Beweglichkeit der beiden Arten der Ladungsträger verschieden ist. Durch zweckmässige Behandlung des Halbleitermaterials-z.
B. durch Einbau von Donatoren oder Akzeptoren oder auch durch Veränderung der Verweilzeit in den Haftstellen - kann erreicht werden, dass als Folge der Beleuchtung nur eine Art von Ladungsträgern freigegeben wird ; es ist jedoch auch eine derartige Zusammensetzung des Halbleitermaterials denkbar, dass die Konzentrationen der durch Beleuchtung freigegebenen Ladungsträger zwar gleich, ihre Beweglichkeiten jedoch verschieden sind.
Fig. 2 zeigt den Verlauf einer an ein solches photoleitendes Fühlerelement angelegten Wechselspannung, Fig. 3 den Verlauf des entsprechenden Stromes bei unbelichtetem und Fig. 4 bei belichtetem Fühlerelement : Durch das Fühlerelement fliesst also bei Belichtung-wie ersichtlich-pulsierender Gleichstrom ;
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bei Kurzschluss verliert es jedoch seine gleichrichtende Eigenschaft und es fliesst Wechselstrom hindurch.
Fig. 5 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Fühlerelemente im Mittelschnitt : zwischen einer gitterförmigen Elektrode 5 und einer. plattenförmigen Elektrode 6 befindet sich eine Schicht 7 aus Halbleitermaterial, deren Dicke d so gross gewählt ist, dass bei Belichtung des Elementes von der Seite der gitterförmigen Elektrode 5 das Licht an der Oberfläche der Schicht 7 absorbiert wird, so dass es nicht bis zur Elektrode 6 durchdringen kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Photoleitendes Fühlerelement mit zwei Ohmschen Kontakten das erst bei Belichtung gleichrichtend wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem Halbleitermaterial mit ungleichem Produkt der Beweglichkeit und Konzentration der Ladungsträger verschiedener Polarität besteht, dessen Gleichrichterwirkung erst durch ausschliessliche Belichtung des an eine seiner Elektroden (2 bzw. 5) grenzenden Teiles (1, 7) eintritt.