DE1225762B

DE1225762B - Elektrischer Kondensator bestehend aus einer Metallfolie aus Ventilmetall

Info

Publication number: DE1225762B
Application number: DEI16945A
Authority: DE
Inventors: Yoshioki Ishikawa; Eiichi Okamoto
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1958-09-22
Filing date: 1959-09-09
Publication date: 1966-09-29

Description

Elektrischer Kondensator bestehend aus einer Metallfolie aus Ventilmetall Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Kondensatoren mit schichtförmigem Aufbau, bestehend aus einer Metallfolie aus Ventilmetall, einer auf dieser gebildeten dielektrischen Oxydschicht, einer weiteren dielektrischen Schicht auf dieser Oxydschicht und einer Metallschicht als Gegenbelegung und hat einen Kondensator zum Gegenstand, der einen niedrigeren Reststrom hat als die bisher bekannten Kondensatoren dieser Axt. Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung zwischen der dielektrischen Oxydschicht und der Gegenbelegung eine 100 bis 150 mlt dicke Schicht aus Magnesiumfluorid oder Calciumfluorid angeordnet.
Es ist zwar bekannt, bei Kondensatoren mit Oxydschichtdielektrikum eine weitere dielektrische Schicht zur Überdeckung der Poren in der Oxydschicht aufzubringen. Hierdurch wird jedoch die Kapazität vermindert. Deshalb hat man an Stelle einer zusätzlichen dielektrischen Schicht in die Poren der Oxydschicht Farbstoffe und anorganische Pigmente oder Schwefel auf chemischem oder elektrochemischem Wege eingebracht. Danach ist es jedoch erforderlich, die bei diesem Verfahren verwendeten Flüssigkeiten wieder restlos zu entfernen. Auch wird keine wesentliche Verbesserung des Kondensators erzielt.
Es ist weiter bekannt, bei kondensatorartigen Vorrichtungen mit einem ferroelektrischen Dielektrikum, die für Speicherzwecke verwendet werden sollen, eine Zwischenschicht aus Magnesiumfluorid zu verwenden. Das Magnesiumfluorid wird hierbei dem Aluminiumoxyd gleichgestellt.
Bei der Erfindung soll der Reststrom von Oxydschicht-Kondensatoren vermindert werden, ohne daß eine wesentliche Kapazitätsverminderung eintritt. Hierzu ist es erforderlich, nicht nur geeignete Substanzen für die Zwischenschicht auszuwählen, sondern es muß auch eine geeignete Schichtdicke gefunden werden, die den obengenannten Bedingungen genügt. Die optimale Schichtdicke liegt bei den als besonders geeignet gefundenen Substanzen Magnesiumfluorid und Calciumfluorid zwischen 100 und 150 mw. Durch die Materialauswahl und Schichtdickenbemessung ergibt sich erst eine wesentliche Verbesserung gegenüber den bekannten Kondensatoren.
Die Erfindung soll an Hand der Figuren näher erläutert werden.
F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Schichtaufbau eines Kondensators gemäß der Erfindung, und F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Schichtaufbau einer anderen Ausführungsform eines Kondensators nach der Erfindung. Ein solcher Kondensator ist aus dünnen Schichten verschiedenen Materials aufgebaut, und zwar aus einer Metallfolie aus Ventilmetall 1, wie Tantal, Aluminium, Zirkon, Titan usw., auf der durch anodische Oxydation eine dielektrische Oxydschicht 2 erzeugt ist, welche mechanisch und thermisch widerstandsfähig ist und gute dielektrische Eigenschaften hat. Auf dieser dielektrischen Oxydschicht befindet sich eine dünne Metallschicht 4 aus Aluminium, Silber oder Gold. Gegebenenfalls ist zwischen der Oxydschicht und der Metallschicht eine Zwischenschicht 5 aus einem Halbleiter, wie Germanium, Silizium, Bleisulfid oder Cadmiumsulfid, angeordnet.
Gemäß der Erfindung ist bei einem solchen Kondensator auf der Oxydschicht 2 eine dielektrische Schicht 3 aus Magnesiumfluorid (MgF2) oder Calciumfiuorid (CaF2) angeordnet, welche mechanisch und thermisch widerstandsfähig ist und gute dielektrische Eigenschaften hat. Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ist die Metallschicht 4 aus Aluminium, Silber oder Gold auf dem dielektrischen Film 3 angeordnet, während bei der Ausführungsform nach F i g. 2 zwischen der Metallschicht 4 und der dielektrischen Schicht 3 eine Zwischenschicht 5 aus einem Halbleiter, wie Germanium, Silizium, oder anderem Material liegt. Im Kondensator dient die Metallfolie l als Anode und die Metallschicht 4 als Kathode. Bei einem solchen Kondensator soll die Dicke der dielektrischen Schicht 3 in der Größenordnung von 150 bis 100 m#t liegen. Auch wenn die dielektrischen Eigenschaften des Oxydfilms 2 schlecht sind, so ist doch der Widerstand der dielektrischen Schicht 3 hoch. Andererseits kann die Dicke der dielektrischen Schicht 3 so gewählt werden, daß der Widerstand der dielektrischen Schicht 3 geringer ist als der der Oxydschicht z. Bei einer praktischen Ausführungsform ergab sich dabei ein geringer Abfall der Kapazität des Kondensators, während der Reststrom wesentlich kleiner war.
Ein elektrischer Kondensator der bekannten Ausführungsform ohne Zwischenschicht mit einer Betriebsspannung von 50 Volt hatte eine Kapazität von 0,04 [,F/cm2, einen Verlustfaktor von 5 % (beide bei 1 kHz gemessen) und einen Reststrom von 1,0 [,A/[tF - V.
Die entsprechenden Werte für einen gleichen Kondensator mit dielektrischer Zwischenschicht gemäß der Erfindung war folgende: Die Kapazität lag bei 0,035 gF/cm2, der Verlustfaktor betrug 5 % und der Reststrom 0,7 l.A/iF - V.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektrischer Kondensator, bestehend aus einer Metallfolie aus Ventilmetall, einer auf dieser gebildeten dielektrischen Oxydschicht, einer weiteren dielektrischen Schicht auf dieser Oxydschiebt und einer Metallschicht als Gegenbelegung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der dielektrischen Oxydschicht und der Gegenbelegung eine 100 bis 150 m#t dicke Schicht aus Magnesiumfluorid oder Calciumfiuorid angeordnet ist.
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schicht aus Magnesiumfiuorid oder Calciumfluorid und der Gegenbelegung eine Halbleiterschicht angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1158 022; britische Patentschriften Nr. 426 874, 747 051; USA.-Patentschriften Nr. 1906 691, 2 836 776.