CH191661A - Elektrodensystem unsymmetrischer Leitfähigkeit. - Google Patents
Elektrodensystem unsymmetrischer Leitfähigkeit.Info
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Description
Elektrodensystem unsymmetrischer Leitfähigkeit. Die Erfindung bezieht sich .auf ein Elek- trodensystem unsymmetrischer Leitfähigkeit, bei dem als Material für eine der Elek troden Selen verwendet ist., welche Elektrode auf einer Seite durch eine Sperrschicht be grenzt ist.
In einem derartigen Elektrodensystem be steht die Selenelektrode regelmässig aus einer Selenschicht von sehr geringer Dicke, die zum Beispiel zwischen einigen Hundertstel und einigen Zehnteln eines Millimeters schwankt.
Es wurde bereits vorgeschlagen, das Selen auf einen zum Beispiel aus einem Metall der Eisengruppe oder aus Platin bestehenden Träger aufzubringen.
Das Trägermaterial hat jedoch beson deren Anforderungen zu genügen, um seine Aufgabe in einwandfreier Weise erfüllen zu können. Es soll ein gutes Anhaften des in flüssigem Zustand aufgebrachten :Selens ge währleisten. Dadurch soll erreicht werden, dass sich das flüssige Selen nicht zu einem Tropfen zusammenzieht, sondern gut aus breitet.
Das Anhaftun,gsvermögen soll derart sein, dass :das Selen besonders auch bei der Temperatur, auf die es zur Überführung in die leitende kristallinische Modifikation er hitzt wird, fest haftet, so,dass ein gutleiten der Kontakt gewährleistet bleibt.
Ein gutes Anhaften der Selenelektrode an der Unterlage wird erfindungsgemäss da durch erzielt, dass als Material für letztere Kohle verwendet wird, worunter hier Koh lenstoff in irgend einer leitenden Form ver standen sein ,soll. Die Kohle befindet sich auf der der Sperrschicht gegenüberliegenden Seite der Selenelektrode.
Die Kohlenunterlage kann insbesondere als Zwischenschicht zwischen. ,dem .Selen und einem Metallträger ausgebildet sein. Der Vorteil der Erfindung kann alsdann darin erblickt werden, dass :die Kohlenzwischen- schicht der Bildung von chemischen Verbin dungen zwischen :Selen und Trägermetall im Wege ist.
Solche Verbindungen könnten näm- lieh eine Sperrseliicht bilden, welche die G leichrichterwirkung des Systems beein trächtigen würde, da auf der andern Seite des Selens bereits eine Sperrschicht mit an diese grenzender gutleitender Elektrode vor handen ist. Im System wären also zwei Gleichrichter vorhanden, deren Wirkungen sich teilweise aufheben würden.
Als Unterlagenmaterial eignet sich ins besondere Graphit im engeren Sinn, sei es natürliches oder künstliches.
Es wurde bereits vorgeschlagen, in Sperr schichtphotozellen Kohle oder Graphit zu verwenden; diese Stoffe befanden sich je doch auf der von der Selenelektrode abge wandten Seite der Sperrschicht.
Die oben erwähnte unerwünschte zweite Sperrschicht kann sich unter Umständen auch dann auf der Oberfläche des Metall trägers bilden, wenn: die Kohlenzwischen- schicht derart aufgebracht wird, da.ss sich kleine Öffnungen in der Kohlenschicht be finden; dies kann insbesondere dann statt finden, wenn die Dicke der Kohlezwischen- schicht sehr klein ist.
Eine solche Sperr schicht könnte sich an der Luft oder durch Einwirkung von Selendämpfen bei der Her stellung des Elektrodensystems bilden. Jede solche Möglichkeit kann dadurch vermieden werden,,dass der Metallträger mit einem kor rosionsverhütenden Überzug versehen wird.
Diese Massnahme macht es möglich, als Trä germaterial für -die Kohleschicht Metalle zu wählen, welche die günstigst möglichen Ei genschaften in bezug auf Elektrizitäts- und Wärmeleitfähigkeit besitzen, da die Anfor derung .der Korrosionsverhütung beim Trä germaterial nicht mehr gestellt zu werden braucht. Zweckmässig wird zu diesem Zweck Kupfer verwendet.
Zum Aufbau von Hochspannungsgleich- riehtern mit niedriger gleichzurichtender Stromstärke ist es günstig Gleiehrichter- elernente mit Aluminium als Trägermaterial zu verwenden.
Bei der grossen Anzahl der in Reihe zu schaltenden Elemente, die je einen Träger enthalten, ist nämlich die Ge- wiehtsersparnis von Bedeutung. F\ür den korrosionsverhütenden Überzug kann Nickel oder Chrom verwendet werden. Bekanntlich ist Chrom ein Metall, das im allgemeinen sehr schwer Verbindungen mit andern Stoffen eingeht. Ausserdem hat es die vorteilhafte Eigenschaft, dass die Kohle schicht hinreichend fest auf ihm angebracht werden kann.
Dies kann noch verbessert wer den, wenn man den Träger vor dem Auf bringen der Chromschicht, zum Beispiel mit tels eines Sandstrahls aufrauht.
Zwar wird das Nickel selbst stärker als Chrom von Selendämpfen angegriffen, aber es hat sich in der Praxis gezeigt, dass bei Anordnung einer Nickelschicht auf Kupfer oder auf Aluminium auch unter einer sehr dünnen Kohlenschicht unter Einwirkung von Selendämpfen kein merklicher Übergangs- widerstand gebildet wird, während bei Ver wendung der obenerwähnten Metalle ohne Schutzschicht dieser Nachteil in hohem Masse auftritt. Die schützenden Eigenschaften des Nickels vor Lufteinwirkung sind an sich, wohl bekannt.
Das Nickel ist dem Chrom darin überlegen, dass die Kohleschicht daran noch viel stärker haftet.
Die Herstellung eines Elektrodensystems gemäss der Erfindung wird nachstehend bei spielsweise anhand der Fig. 1 näher er läutert.
Als Metallträger wird eine zum Beispiel durch Sandstrahlen aufgerauhte Messing platte 1 verwendet, .auf die auf verschiedene Weise die Kohleschicht 2 aufgebracht wer den kann. So kann zum Beispiel die auf- gerauhte Platte mit pulverförmiger Kohle trocken eingerieben werden, bis eine mehr oder weniger zusammenhängende Kohle schicht mit einer Dicke von etwa 0,1 mm gebildet ist.
Die Kohle kann auch aus einer Kohlensuspension in Bindemitteln (zum Bei spiel aus einer unter dem Namen "Graphit- schmiere" bekannten Kohlensuspension in Wasser) auf den Träger aufgebracht werden, worauf das Ganze zur Verdampfung des Dispersionsmittels erhitzt wird. Andere Dis- persionsmittel als Wasser können ebenfalls, bei normalem oder herabgesetztem Druck verdampft., oder, gegebenenfalls, durch Er hitzen in geeigneter Umgebung verkohlt werden.
Es wird :dann auf die durch die Kohle schicht \3 gebildete Unterlage, die zum Bei spiel eine Dicke von 0,1 mm aufweisen kann, eine Selenschicht 3 in flüssigem Zu stand aufgebracht, .die zu einer Dicke von etwa 0,1 mm ausgewalzt oder gebügelt wird. L rn das Selen halbleitend zu machen, wird der Träger nebst dem auf ihm befindlichen Selen in einen Ofen eingebracht und wäh rend einiger Zeit (gewöhnlich 2 bis 24 Stun den) auf eine Temperatur von etwa 200' C erhitzt. Das Selen ist jetzt halbleitend ge worden, da eine Modifikationsänderung statt gefunden hat; das amorphe Selen ist nämlich in die leitende kristallinische Modifikation übergegangen.
Es wird dann auf das Selen 3 ,eine zum Beispiel aus einem Kunstharz, wie Poly- styren, bestehende Sperrschicht 4 aufge bracht, zum Beispiel aus einer Lösung in Benzen, der je nach der zu sperrenden Span nung eine Stärke von 0,1 bis 10,u gegeben werden kann, worauf !die Elektrode 5 zum Beispiel durch Aufspritzen aufgebracht wird. Zur Herstellung der Elektrode 5 wird zweck mässigerweise eine leichtschmelzbare Legie rung, zum Beispiel Woods Metall verwen det.
Ein weiteres Beispiel, das anhand der Fig. ? beschrieben wird, ist folgendes: Pulverförmige Kohle wird zu einer festen Platte 6 von genügender Dicke gepresst, um als selbständiger Träger .dienen zu können. Um das Anlöten eines Stromzuführungs- dra.htes :8 mit Hilfe des Lötmaterials 9 zu ermöglichen, wird auf eine :Seite :der Platte 6 eine Kupferschicht 7 elektrolytisch aufge bracht.
Auf den unmittelbar als Unterlage für das Selen dienenden Träger 6 wird die Selenschicht 10 in flüssigem Zustand aufge bracht und flach ausgebügelt. Dem Selen können zur Erhöhung seiner Leitfähigkeit isolierende Zusätze in feinzerteiltem Zustand, zum Beispiel Bariumwolframat (BaW04), zugesetzt sein.
Das Selen wird dann da- durch in die leitende kristallinische Modi- fikation übergeführt, dass es während einiger Stunden in einem Ofen auf eine jedenfalls unter dem Schmelzpunkt des Selens liegende Temperatur, zum Beispiel von etwa 200' C, erhitzt wird.
Während dieser Erhitzung verdampft .das Selen oberflächlich, so dass ein Häutchen 1l des isolierenden Stoffes entsteht. Auf dieses Häutchen 1l, das also die Sperrschicht bildet, wird die Gegenelektrode 12 aus einem Me tall, zum Beispiel Kadmium, in flüssigem Zustand in der gewünschten Stärke, zum Beispiel von 1 mm, aufgebracht.
In Fig. 3- ist ein Ausführungsbeispiel eines El.ektrodensystems nach .der Erfindung in stark vergrössertem Massstabe dargestellt, bei dem der Metallträger für das Selen mit einer gegen Korrosion schützenden Beklei dung versehen ist.
Der Metallträger 13 aus Aluminium weist eine Nickelschicht 14 und eine Chrom schicht 15 auf. Die Chromschicht .dient als Schutzbekleidung gegen Korrosion. Um aber eine Chromschicht aufzubringen ist es er wünscht, das zu bekleidende Metall erst zu vernickeln. Dieser Vorgang findet in einem Bad statt, das aus Nickelsulphat, Borsäure, Ammoniak, Bittersalz und Glaubersalz, im destillierten Wasser gelöst, besteht.
Der zu bekleidende Träger wird erst in einer kau stischen Lösung entfettet. Die Stromdichte beim Galvanisieren beträgt anfangs 4, später 1,5 Amp/d#m2. Die so gebildete Nickelschicht hat eine Dicke von etwa 10,u. Die darauf niedergeschlagene Chromschicht 15 hat eine Dicke von etwa 4,
u und ist in einem Bad von in destilliertem Wasser gelöster Chrom säure und chemisch reiner Schwefelsäure mit einer Stromdichte von 20 Amp/dm2 (Zeit- dauer etwa 20 Sekunden) gebildet.
Auf der Chromschicht ist beispielsweise wie oben dargelegt, eine Kohleschicht 16 an gebracht, die als Unterlage für das Selen dient, das in einer Schicht 17 bis zu einer Stärke von etwa 0,1 mm in flüssigem Zu stand aufgebracht wird. Auf dem Selen be findet sich eine Sperrschicht<B>18</B> aus Poly- steren, das aus einer Lösung in Benzen auf gebracht werden kann.
Die Gegenelektrode 1,9 -besteht aus Woodmetall, das in Form eines geschmolzenen Tropfens, in den der Zu führungsleiter 20 gesteckt ist, auf,die Sperr schicht aufgebracht ist.
Im Rahmen der Erfindung sind auch noch andere Ausführungsformen möglich; beispielsweise kann man anstatt des Chroms oder des Nickels auch andere korrosionsver hütende Bekleidungen für den Metallträger der Kohleschicht verwenden, zum Beispiel Gold oder Platin.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH: Elektrodensystem unsymmetrischer Leit fähigkeit, bei dem als Material für eine der Elektroden Selen verwendet und diese Elek trode auf der einen Seite durch eine Sperr schicht begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Selen auf der andern Seite mit einer Unterlage aus Kohle innig verbunden ist. UNTERANSPRÜCHE: 1. Elektrodensystem nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet,' dass die Unter lage aus Graphit besteht.2. Elektrodensystem nach Patentanspruch, :dadurch gekennzeichnet, dass die aus Kohle bestehende Unterlage ihrerseits auf einen Träger aus Metall aufgebracht ist. 3. Elektrodensystem nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Metallträger mit einem korrosionsverhütenden Überzug versehen ist. 4. Elektro.densystem nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und. 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallträger aus Kupfer besteht.5. Elektrodensystem nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und 3, zum Auf bau von Gleichrichter für höhere .Span nungen aus mehreren Gleichrichterel.e- menten in Reihe, :dadurch ,gekennzeichnet, dass der Metallträger aus Aluminium be steht. ; 6. Elektrodensystem nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und. 3, dadurch gekennzeichnet, dass der korrosionsver hütende Überzug .eine Chromschicht um fasst.7. Elektrodensystem nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, @dass der korrosionsver hütende Überzug eine Nickelschicht um fasst.
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|---|---|---|---|---|
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