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Halbmetall-Schichtwiderstand mit mindestens einer ebenen, selenhaltigen Widerstandsschicht
Die Erfindung bezieht sich auf einen Halbmetall-Schichtwiderstand mit mindestens einer ebenen, selenhaltigen Widerstandsschicht.
Die Herstellung von Widerständen ist zur Zeit zufolge der hohen Genauigkeitsanforderungen an die Vorgänge zur Erreichung der gewünschten Widerstandswerte umständlich, der Herstellungsprozess wird ferner dadurch erschwert, dass die Vorgänge zur Einstellung des Widerstandswertes nicht massenhaft bzw. in Serien durchgeführt werden können.
Ein bekanntes Verfahren ist der schraubenlinienförmige Einschliff des zylinderförmigen Schichtwiderstandes. Dies erfordert jedoch eine kostspielige Maschine, womit dann je Widerstand der Arbeitsvorgang separat durchzuführen ist.
Die Zielsetzung der Erfindung ist die Rationalisierung der Widerstandsherstellung bzw. die Vereinfachung des Einstellungsvorganges von Widerstandswerten. Dies wird durch jene physikalische Erscheinung ermöglicht, wonach die Leitfähigkeit von Selen durch die Einwirkung von eingeführten speziellen Verunreinigungen sogar um mehrere Grössenordnungen veränderbar ist.
Es ist ferner ein Herstellungsverfahren bekannt, um den unerwünschten negativen Temperaturkoeffizienten des Selens zu verbessern und auszuschalten bzw. in einen positiven zu kippen, z. B. durch Zusetzen von feindispergierter Kohle oder Aluminiumazetat oder Chromsesquioxyd oder Zirkoniumoxyd um Glühen des Gemisches bei einer Temperatur von 2000C während etwa 24 h (s. z. B. die franz. Patentschrift Nr. 815. 677).
Die Erfindung weicht jedoch von den bekannten Verfahren hinsichtlich sowohl ihrer Zielsetzung als auch ihrer Mittel ab, indem es die Zielsetzung hat, den ohmschen Wert des Widerstandes in der Massenherstellung einzustellen, wobei dies mittels Diffusion und nicht mit dem bekannten Zumischen erreicht wird.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass der Widerstandskörper auf der Trägerschicht zwei oder mehrere übereinanderliegende Selenschichten aufweist, welche bei einer die Betriebstemperatur überschreitenden Temperatur diffundierende Verunreinigungen, insbesondere Halogene und bzw. oder Thallium enthalten, von welchen Verunreinigungen benachbarter Schichten ihre Gattung und bzw. oder Gewichtsanteil voneinander verschieden ist.
Bei erfindungsgemässen Schichtwiderständen können die ohmschen Werte in der Massenfertigung in einem Ofen eingestellt werden.
Im Laufe von Versuchen wurde festgestellt, dass durch Kombination der Verunreinigungen die Einstellbarkeit des Temperaturkoeffizienten von Halbmetall-Schichtwiderständen zwischen bestimmten Grenzen, im positiven oder negativen Bereich nach Belieben erreicht, oder auch ein beliebig niedriger Wert des Temperaturkoeffizienten des Widerstandes verwirklicht werden kann. Zur Einführung der Verunreinigungen wird Diffusion verwendet, indem die Selenschicht bei einer die Betriebstemperatur wesentlich überschreitenden Temperatur wärmebehandelt wird, während die entsprechenden Diffusate
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bzw. eine entsprechende Menge des Diffusates aus der mit der Selenschicht benachbarten Selenschicht gewonnen werden.
Zur Verunreinigung von Selen können Halogene und bzw. oder Thallium verwendet werden, wobei Thallium bevorzugt wird.
Im Prinzip können die benachbarten Selenschichten als Endresultat entweder eine verschiedene
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"verschiedenen Mengen" wird übrigens eine Mengenabweichung um etwa eine Grössenordnung verstanden.
Den obigen Prinzipien entsprechend werden also als Ausgangsschichten womöglich entweder zwei
Selenschichten mit Verunreinigungen verschiedener Art oder eine verunreinigte und eine reine Schicht gewählt. Die gewünschte Verunreinigungsmenge wird sodann mittels Wärmebehandlung gesichert u. zw. derart, dass die Verunreinigung aus der einen Schicht bzw., wo nur eine verunreinigt gewesen ist, aus der verunreinigten Schicht teils in die andere Schicht diffundiert.
Es ist meistens schwierig, mittels einer einzigen Wärmebehandlung den gewünschten Verunreinigungsgrad und daher die gewünschten Eigenschaften zu erzielen, es ist deshalb zweckmässiger, mittels der ersten Wärmebehandlung eine Grobeinstellung zu gewährleisten, sodann das Produkt zu zerstückeln, den erzielten Eigenschaften nach zu sortieren und mittels einer zweiten Wärmebehandlung den gewünschten Verunreinigungsgrad bzw. die gewünschten Eigenschaften einzustellen.
Die hier in Frage kommenden Verunreinigungsmengen liegen sowohl im Ausgangsstoff als auch im Endprodukt zwischen 0, 001 und 0, 5 Gew.-%. Die Behandlungstemperatur soll noch unter der Schmelztemperatur des Selens, also bei etwa 200 bis 210 C, liegen.
Die Behandlungsdauern sind von der Menge der zu diffundierenden Verunreinigung stark abhängig, können daher zwischen einigen Minuten bis einigen Stunden liegen bzw. schwanken. Es ist jedoch zweckmässig, die erste Wärmebehandlung auf etwa eine Stunde einzustellen, die Dauer der zweiten ist dann je nach Bedarf.
Als Schichtträger kann entweder eine isolierende oder aber auch eine leitende Grundplatte verwendet werden.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles schematisch erläutert.
Auf einem dünnen isolierenden Schichtträger--l--wird durch Verdampfen in Vakuum eine Selenschicht--2--mit einer starken Thalliumverunreinigung (etwa 0, 1%) gebildet.
Auf die verunreinigte Selenschicht--2--wird eine mit Halogenen verunreinigte weitere Selenschicht--3--aufgedampft und sodann werden auf der Schicht--3--mittels Metallmaske ohmsche Kontakte --4-- angeordnet.
Der so hergestellte Widerstand wird bei einer Temperatur von 200 bis 210 C etwa 1 h lang wärmebehandelt, wodurch ein Teil der Thalliumverunreinigung aus der unteren Schicht in die obere diffundiert.
Der so hergestellte Widerstand wird zerstückelt. Die Widerstände werden sodann nach deren Eigenschaften in Gruppen geteilt und die Gruppen mit verschieden langen Wärmebehandlungen bei gleicher Temperatur auf einen Endwert eingestellt.
Die Kontakte werden mit Anschlussleitungen versehen und der Widerstand mit einer Schutzschicht, z. B. einer Farbschicht, überzogen.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Herstellungskosten infolge der möglichen Massenfertigung bloss einen Bruchteil der Herstellungskosten von bekannten Widerständen bilden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Halbmetall-Schichtwiderstand mit mindestens einer ebenen, selenhaltigen Widerstandsschicht,
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mehrere übereinanderliegende Selenschichten aufweist, welche bei einer die Betriebstemperatur überschreitenden Temperatur diffundierende Verunreinigungen, insbesondere Halogene und bzw. oder Thallium enthalten, von welchen Verunreinigungen benachbarter Schichten ihre Gattung und bzw. oder ihr Gewichtsanteil voneinander verschieden ist.
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