DE1646752C - Halbleiterbauelement aus Metalloxyden und einem glasartigen Bindemittel - Google Patents

Description

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gezeichnet, daß der Mischung zusätzlich ein Oxyd- löst, daß Pulverteilchen des halbleitenden Metallpulver (104) zugesetzt wird, dessen spezifischer oxydes, und zwar SnO₂, TiO₂, Sb₂O₆, WO₃, Cr₂O₃, Widerstand höher ist als der des halbleitenden 40 Fe₂O₃, V₂O₆ und/oder Bi₂O₃, in dem glasartigen Metalloxyds (103). Bindemittel dispergiert sind und daß die Korngröße

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- des Pulverteilchens der Metalloxyde größer ist als die zeichnet, daß es sich bei dem Oxyd um BaTiO₃, Korngröße des Glaspulvers. Gegebenenfalls kann auch Al₂O₃ und/oder SiO₂ handelt. ein weiteres Oxydpulver vorgesehen werden, dessen

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, 'dadurch 45 Korngröße ebenfalls größer ist als diejenige des Glasgekennzeichnet, daß ein Glaspulver mit Pulver- pulvers. Durch die angegebenen Korngrößenbeziehunteilchen eines halbleitenden Metalloxyds und mit gen und durch die Dispergierung der Pulverteilchen einem Oxydpulver, dessen spezifischer Widerstand des Metalloxydes in dem glasartigen Bindemittel, was höher ist als der des halbleitenden Metalloxyds und bedeutet, daß eine kleine Menge Metalloxyd mit einer dessen Korngröße größer ist als die des Glaspulvers, so größeren Bindemittelmenge gemischt ist, erhält man jedoch kleiner als 5 Mikron, vermischt wird und ein Halbleiterbauelement, bei dem relativ große Metalldie Pulverteilchen des Metalloxyds und des Oxyd- oxyd-Pulverteilchen in ein homogenes Gerüst des glaspulvers in dem Glaspulver gut dispergiert werden, artigen Bindemittels eingebettet sind. Auf diese Weise worauf das Gemenge erhitzt wird. erhält man gute mechanische Eigenschaften des HaIb-

55 leiterbauelementes und dennoch einen guten Kontakt zwischen den einzelnen Pulverteilchen, so daß das

Halbleiterbauelement gleichmäßige und gut reproduzierbare Eigenschaften erhält. Ein spezifischer Widerstand im Halbleiterbereich, nämlich 10⁵ bis IO⁸ 0hm-

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement aus 60 Zentimeter, kann so sicher erreicht und auch seinem Letalloxyden und einem glasartigen Bindemittel. Wert nach angewählt werden. Überdies bieten sich

Es ist bekannt (»Technische Keramik«, VEB-Verlag herstellungsmäßig keine Schwierigkeiten, da Metalljchnik Berlin, 1954, S. 109), bei der Herstellung von oxyd leicht zu den feinen Pulvergrößen gebracht ailbleiterwiderständen anorganische Plastifizierungs- werden kann, die hier im Bereich von weniger als ittel zu verwenden. 65 5 Mikron liegen. Die Glaspulverteilchen sollen eine

Weiter ist es bekannt (deutsche Auslegeschrift Körnung von etwa 1 Mikron haben. Der Anteil des 062401), zur Herstellung von vielseitig verwendbaren Metalloxydes beläuft sich auf etwa 10 bis 35 Volum- :rbundkörpern Glaspulver und Metalloxydpulver prozent. Man erhält also ein einfach herstellbares

Halbleiterbauelement mit guten Eigenschaften hinsichtlich seines spezifischen Widerstandes und seiner Lebensdauer.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen eingehend erläutert werden; in diesen zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht eines die Erfindung verkörpernden halbleitenden Bauelements,

F i g. 2 ein Diagramm der Strom-Spannungs-Kennlinie des in F i g. 1 wiedergegebenen halbleitenden Bauelements,

F i g. 3 eine Schnittansicht einer weiteren, die Erfindung v:rkörpernden Anordnung,

F i g. 4 eine Oberansicht einer weiteren, die Erfindung verkörpernden Anordnung,

F i g. 5 eine Schnittansicht noch einer weiteren, die Erfindung verkörpernden Anordnung,

F i g. 6 ein Diagramm der Strom-Spannungs-Kenn-Iinie des in F i g. 5 wiedergegebenen Bauelements,

I- ι g. 7 eine Schnittansicht einer weiteren, die Erfindung verkörpernden Anordnung und

i' i g. 8 eine Oberansicht einer weiteren, die Erfindung verkörpernden Anordnung.

Ls sei zunächst auf F i g. 1 Bezug genommen. P.mikeln einer Substanz 103, bei der es sich um gepulvertes Zinndioxyd (SnO₈) handelt, sind als halblciiendes Material in ein glasartiges Bindemittel 102 eingebettet. Diese halbleitende Schicht wiM in der Weise ausgeformt, daß man das Gemenge des halbierenden Materials 103 mit dem aus einem glasartigen Pulver bestehenden Material auf die Oberfläche einer Eisenblechplatte 104 aufbringt und dann durch Erhii/en trocknet. Die glasierbare bisenblechplatte 104 dient gleichzeitig als Elektrode und als hitzebeständige Substratfläche. Eine aus einem elektrisch leitenden Überzug bestehende Elektrode 101 ist auf die vorerwähnte halbleitende Schicht aufgebracht.

Im nachfolgenden soll beispielsartig der Herstellungsgang für die vorbeschriebene, die Erfindung verkörpernde Anordnung erläutert werden. Die Zusammensetzung des aus einem pulverisierten Frittenmaterial (nachstehend mit A bezeichnet) als Bindemittel sowie aus gepulvertem Zinndioxyd (nachstehend mit B bezeichnet) als dem halbleitenden Material bestehenden Gemenges geht aus der folgenden Aufstellung hervor:

Material

Volumprozent

Gepulvertes Frittenmaterial: A
Gepulvertes SnO₄: B

85
15

Der Prozentanteil des Metalloxyds kann je nach dem erwünschten Wert des spezifischen Widerstands in dem Bereich von 10 bis 35°/o schwanken. Die durchschnittliche Korngröße von A beläuft sich vorzugsweise auf etwa 1 Mikron und die von B auf höchstens etwa 5 Mikron. Eine Korngröße, die darüber hinausgeht, beeinträchtigt die Dispersionsfähigkeit der Partikeln und führt zu Schwierigkeiten in der Ausbildung der Schicht, da die Schicht in diesem Fall porös wird. Andererseits ist eine geringere Korngröße erwünscht, da hierdurch die Dispersionsfähigkeit verbessert, ein stabileres elektrisches Widerstandsverhalten erzielt und die Ausformung erleichtert wird. Es ist jedoch darauf zu achten, daß die Bedingung eingehalten wird, die Korngröße von A kleiner zu wählen als die von B. Falls nämlich die Korngröße von A größer ist als die von B, so bedecken sich die Partikeln des Frittenmaterials mit Metalloxydpartikeln und können sich nicht mehr gegenseitig berühren. Es kommt daher beim Erhitzen dann nicht zur Bildung einer zusammenhängenden Schicht

Als nächstes werden die in diesem Verhältnis zusammengebrachten Pulver A ur»d B in einem geeigneten Misch- oder Rührgerät gründlich durchgemischt. Im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels wurde das Gemenge von A und B, dem noch eine flüchtige Flüs-

sigkeit wie beispielsweise Diacetonalkohol oder eine äquivalente Menge Octylalkohol zugesetzt war, in einer Kugelmühle 12 Stunden durchgemengt. Als geeignete Zeitspanne für diesen Durchmengungsvorgang kommt ein halber bis ein voller Tag in Betracht. Bei einer kürzeren Zeitdauer sind die Partikeln nicht genügend dispergiert, während sich bei einer längeren Zeitspanne die Unterschiede zwischen der Korngröße von A und der von B verwischen, so daß dann die Bedingung nicht mehr eingehalten ist, daß die Korngröße der Substanz A größer sei als die von B. Das in dieser Weise durchgemengte und dispergierte Pulver befindet sich im wesentlichen in einem molartigen Zustand, wobei die Flüssigkeit als Dispersionsmittel dient Das Gemenge wird nach dem Seidenrasterverfahren auf die Oberfläche des hitzebeständigen Substrats aufgebracht, wobei diese Verfahrensweise zwar eine bevorzugte Methode des Aufbringens der Substanz darstellt, dieser Umstand jedoch nicht in einem die Erfindung einschränkenden Sinn aufzufassen ist.

Zweck des Erhitzens ist es, die Teilchen des glasartigen Bindemittels miteinander zu verschmelzen, ohne dabei aber die Partikeln des Metalloxyds in dem glasartigen Material zu lösen, und ferner zu bewirken, daß das Bindemittel unter Ausbildung einer Schicht mit glatter Oberfläche an dem Substrat festhaftet. In dieser Weise gehen die Metalloxydpartikeln immerhin wenigstens an ihrer Oberfläche in eine feste Lösung in dem glasartigen Bindemittel ein, wodurch die Randschichtwirkung der Oberflächen der Metalloxydpartikeln ver-

ringe« wird. Dies verbessert den elektrischen Kontakt zwischen dem Bindemittel und dem halbleitenden Material und verleiht der Schicht einen einheitlichen spezifischen ohmschen Widerstand. Eine möglichst niedrige Erhitzungstemperatur wird bevorzugt. Demgemäß ist ein Frittenmaterial zu wählen, das schon bei einer niedrigen Temperatur minder zähflüssig ist, d. h. also ein Frittenmaterial, das einen niedrigen Erweichungspunkt besitzt. Aus der nachstehenden Tabelle 1 geht die Zusammensetzung des im Rahmen

dieses Ausführungsbeispiels benutzten glasartigen Materials hervor.

Tabelle 1

Bestandteil

SiO₂ .
B₂O₃.
ZnO .
BaO .
CaO .
MgO
Na₂O
K₂O .
TiO₂ .
Al₂O₃
Fe₂O₃
PbO .

Gewichtsprozent

20,01
28,58
18,33
14,34
0,74
0,016
10,84
4,05
2,31
0,41
0,009
0,012

Herstellung dieses Bauelements und die Erfordernisse hinsichtlich der Korngröße sind die gleichen wie bei

• der voraufgegangenen Ausführungsform. Was das Substrat anlangt, so kommen als Materialien

5 hierfür bei dem erstbeschriebenen Ausführungsbeispiel nur Eisenblechplatten, keramische oder ähnliche Materialien in Betracht, während im Rahmen des letzten Ausführungsbeispiels auch Glas verwendbar ist. Zwei Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit

Der Erweichungspunkt dieses Frittenmaterials lag bei etwa 600 bis 640⁰C. Als Substrat wurde eine Eisenblechplatte von annähernd dem gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das glasartige Bindemittel benutzt. Das Erhitzen konnte ohne Schwierigkeiten in einem elektrischen Ofen vorgenommen werden. Dies bedeutet also, daß der Aufheizvorgang in normaler Raumatmosphäre stattfinden kann, ohne daß besondere Maßnahmen erforderlich wären, da das

als halbleitendes Material benutzte Zinndioxyd (SnO₂) io ein Glas als Substrat Verwendung finden kann. Die bei Temperaturen um 640⁰C an der Luft sehr bestän- eine davon ist die, daß der Erweichungspunkt des dig ist und da das verwendete Substrat den gleichen Bindemittels niedriger sei als der des Substrats. Dies Wärmeausdehnungskoeffizienten hat wie das glas- ist eine wesentliche Vorbedingung, da die Ausformung artige Material. Das solartige Gemenge von A und B unmöglich ist, falls das Substrat beim Erhitzen eher wird auf das Substrat aufgebracht und binnen einer 15 erweicht als das Bindemittel. Die andere Voraus-Zeitspanne von etwa 20 Minuten nach dem Einlegen selzung betrifft den kubischen Ausdehnungskoefin einen elektrischen Ofen auf 650⁰C erhitzt, wobei fizienten des Substrats, der annähernd gleich dem des die flüssige Komponente verdampft und das Pulver- glasartigen Bindemittels sein muß. Falls nämlich die gemenge auf dem Substrat zurückbleibt. Das auf das Ausdehnungskoeffizienten bei derMaterialien wesent-Substrat aufgebrachte Gemenge wird etwa 5 Minuten 20 lieh voneinander differieren, so bilden sich in dem auf dieser Temperatur (650⁰C) gehalten, woran eine Substrat infolge der beim Abkühlen auftretenden Kühlzeit von etwa 20 Minuten Dauer anschließt, nach Spannungskräfte Risse oder zumindest verlieren die welcher der gesamte Arbeitsgang beendet ist. Falls Elektroden 303 und 304 infolge der verformenden zum Aussieben des Pulvers mit einer Korngröße von mechanischen Spannung ihre Leitfähigkeit. lnTabelle2 etwa 1 Mikron ein Seidenraster mit 130 Maschen je 25 sind die kubischen Ausdehnungskoeffizienten und die Zoll (130 mesh) benutzt wird, kann eine Schicht mit Erweichungspunkte des im Rahmen dieses Auseiner Stärke von etwa 20 Mikron innerhalb eines führungsbeispiels verwendeten Bindemittels und Sub-Aufheizarbeitsgangs ausgeformt werden. Zusätzlich strats aufgeführt, kann noch eine weitere Schicht auf die bereits ausgeformte Schicht aufgebracht werden, falls dies für 30
bestimmte Zwecke erwünscht sein sollte. Da das Glas
von beträchtlicher Zähflüssigkeit ist, steht nicht zu
befürchten, daß dabei die erste Schicht des Glases bei
der Temperatur von 650° C während der kurzen Zeit-

Tabelle 2

Ausdehnungskoeffizient

270

(270 bis 300) · ΙΟ"⁷

Erweichungspunkt

annähernd 58O⁰C

650 bis 700° C

Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde auf 630" C erhitzt. Die transparenten Elektroden (Nesa-Elektroden) 303 und 304 verlieren beim Erhitzen ihre Leitfähigkeit nicht.

F i g. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der das Bauelement eine Form hat, wie sie sich für ein Potentiometer eignet. Transparente Elektroden 401 und 402 sind auf einem hitzebeständigen (aus Glas oder Keramikmaterial

spanne von 5 Minuten zerfließen oder ihre Stärke 35 Bindemittel ändern könnte. F i g. 2 gibt die Strom-Spannungs- Tafelglas
Kennlinie der so gebildeten halbleitenden Schicht (Substrat) wieder, wobei die Gleichspannung über die Elektroden 101 und 104 angelegt ist. Aus der ausgezeichneten
Geradlinigkeit der Kennlinie ist zu ersehen, daß die 40
Schicht einen spezifischen ohmschen Widerstand aufweist. Diese Schicht hat eine Strombelastbarkeit von
beträchtlicher Höhe und ist ohne weiteres hitzebeständig.

F i g. 3 zeigt eine andere, die Erfindung verkörpernde 45
Anordnung, bei der statt des Zinndioxyds des voraufgegangenen Ausführungsbeispiels Titandioxyd
(TiO₈) Verwendung findet. In der Darstellung der
F i g. 3 handelt es sich bei dem Bindemittel 301
um ein glasartiges Material mit einem Erweichungs- 50 bestehenden) Substrat 403 ausgeformt. Die halbpunkt von 550 bis 58O°C, in dem das gepulverte leitende Schicht 404, die aus einem ein gepulvertes TiO₂ dispergiert ist. Transparente Elektroden 303 Metalloxyd enthaltenden Bindemittel besteht, ist und 304 sind voneinander getrennt auf einem Glas- auf das Substrat und auf Elektroden aufgebracht, substrat 305 vorgesehen, dessen Erweichungspunkt In den die Erfindung verkörpernden Anordnungen

sich auf 680 bis 700° C beläuft. Eine aus dem Binde- 55 kommt als halbleitendes Material nicht etwa nur mittel 301 und den Partikeln der halbleitenden Zinndioxyd (SnO₈) oder Titandioxyd (TiO₂) in BeSubstanz 302 bestehende halbleitende Schicht ist tracht, wie es in den obigen Ausführungsformen über den Elektroden und über dem Substrat ein- Verwendung fand, sondern es kann sich hierbei schließlich des Zwischenraums zwischen den beiden auch um ein anderes halbleitendes Metalloxyd Elektroden ausgeformt. Die in F i g. 1 dargestellte 60 handeln, so beispielsweise um WO», Sb₂O₅, Cr₂O₈, Ausführungsform ist als Widerstand in Richtung der Fe₂O₃, V₂O₃ sowie um Mischungen zweier beliebiger Schichtstärke gedacht, wohingegen bei der Aus- oder mehrerer dieser Oxyde.

führungsform gemäß F i g. 3 der elektrische Strom Es bedarf keiner besonderen Hervorhebung, daß

in der Betrachtungsrichtung der Figur in seitlicher die Erfindung nicht auf die vorbeschriebenen Aus-Richtung fließen soll. Ein weiteres Merkmal dieser 65 führungsformen beschränkt ist, sondern gleichfalls auch Ausführungsform ist es, daß die glasartige Schicht in mannigfaltig abgeänderten Anordnungen verauf der Oberfläche eines Glases oder eines glasartigen körpert sein kann, wie sie der jeweilige Verwendungs-Substrats ausgeformt ist. Die Verfahrensweise bei der zweck erfordert.

Wie im obigen bereits dargelegt wurde, werden durSi die Erfindung halbleitende Bauelemente gebei denen die Teilchen eines halbleitenden in eTnglasartiges Bindemittel eingebettet Jm folgenden soll im Rahmenweiterei^Ausführungsbeispiele auf einen anderen Aspekt der-Erfindung eingegangen werden.

Gemäß diesem Aspekt der Erfindung werden dem

sehen Widerstand dem ea

einem unvollständigen Dispergieren oder einer Fehl-

dem

* i_eicht

einzelne ein

mit einer ^{als 1}^

Korn-

Auf eine kurze Formel gebracht,

erfindungsgemäßen ' "-

nach einem Verfahren
Verfahrensschritte die
fahrensschritt, bei dem ein _ _
durchschnittlichen Korngröße von krön mit einem gepulverten 1 '

oxyd gemischt wird, dessen du

größe weniger als 5 Mikron beträgt, jedoch größer ist als die des Glases, wobei der Mengenanteil des Metalloxyds sich auf 10 bis 35 Volumprozent beläuft und wobei die Mischung zusammen mit einem Zusatz in Form einer flüchtigen Flüssigkeit bis zum Erreichen eines solartigen Zustandes durchgerührt wird; '-'η Verfahrensschritt, bei dem diese Mischung in ¹ 'Tm einer Schicht auf die Oberfläche eines hitzebeständigen Substrats aufgebracht wird, dessen Schmelz- oder Erweichungspunkt höher liegt als der ' rweichungspunkt des Glases; und ein Verfahrens-M^hritt, bei dem diese Schicht der Mischung auf eine Temperatur erhitzt wird, die höher liegt als der Er-•eichungspunkt des Glases, jedoch niedriger als der Vhmelz- oder Erweichungspunkt des hitzebeständigen ' ibstrats. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren 1 mn das Erhitzen in Raumatmosphäre vorgenommen werden, ohne daß besondere Vorsichtsmaßnahmen hinsichtlich der äußeren Bedingungen zu treffen wären. Auch wird, bewirkt durch die Tatsache, daß die Korngröße des Glaspulvers kleiner gewählt ist als die des Metalloxydpulvers, eine glatte und fest abgebundene Schicht erhalten. Der Umstand, daß die des Glases und des Metalloxydpulvers 1 bzw. 5 Mikron ist, verhinder" ^A~^{n Α}'·° scnicni porös wird, und gewährleistet ein r des Dispergieren der Metalloxydpartikeln in dem als Bindemittel dienenden Glas, wodurch also die Herstellung von Widerständen mit einheitlichen und gleichbleibenden Eigenschaften ermöglicht und gleichzeitig die Schichtausbildung sehr erleichtert wird. Mithin können in sehr einfacher Weise halbleitende Bauelemente mit einem spezifischen Widerstand im Halbleiterbereich (10⁶ bis 10⁸ Ohmzentimeter) hergestellt werden.

Die erfindungsgemäßen halbleitenden Bauelemente sind selbst bei Temperaturen von beträchtlicher Höhe beständig und gegen Feuchtigkeit und sonstige äußere Einflüsse sehr widerstandsfähig.

pulvers und auch als die des Isoliermaterials. Beim Durchmengen, Aufbringen und Erhitzen des Pulvers geht man im wesentlichen in gleicher Weise vor, wie »5 dies im voraufgegangenen im Zusammenhang anderer Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde. Eine Ausführungsform einer solchen, die Erfindung verkörpernden Anordnung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert werden. In der Darstellung der F i g. 5 enthält ein mit der Bezugszahl 102 bezeichnetes glasartiges Bindemittel als halbleitendes Material Partikeln einer gepulverten Masse 103 von Zinndioxyd (SnO₂) sowie Partikeln einer gepulverten Masse 104, bei der es sich um BaTiQ₃ handelt und die beigemischt wird, um das Dispergieren und Verteilen des halbleitenden Materials 103 zu erleichtern und um die dielektrische Festigkeit des Bauelements zu erhöhen. Das aus den Pulvern 102. 103 und 104 bestehende Gemenge wird in Form einer Schicht auf die Oberfläche einer Eisenplatte 105 aufgetragen und durch Erhitzen getrocknet. Die glasierbare Eisenplatte 105 dient als Elektrode und gleichzeitig als hitzebeständiges Substrat. Eine aus einem elektrisch leitenden Überzug bestehende Elektrode 101 ist auf die vorerwähnte halbleitende Schicht aufgebracht. Die Znsammensetzung des aus dem gepulverten Fittenmaterial (nachstehend mit A bezeichnet), aus dem gepulverten Zinndioxyd (im folgenden mit B bezeichnet) und aus dem gepulverten BaTiO₈ (im folgenden mit C bezeichnet) bestehenden Gemenges geht aus der anschließenden Aufstellung hervor.

ι- _Gepui_Vertes Frittenmatenal
_Gepulvertes SnO_E: B
_GeJ_{ulvertes Ba}TiO₃: C

Volumprozent

65 15 20

Der Prozentanteil SnO₈ kann je nach dem an _eeStxdAm Wert des spezifischen Widerstands zu β _q^ ^ ^^ ^ _{Prozentantefls des Fritten}

B^.^ ._{n dem Bereich yon 1Q bjs y5% schwan1cer}

65 Hinsichtlich der Korngrößen von B und C im Vei hältnis zu der von A sind die gleichen Vorbedmgunge ^ ^_m&n ^ _{bej den voraufgegangenen} Ausführungs

beispielen. Auch die Verfahrensweise beim Mische

und Durchmengen des Gemenges, die Bestandteile des Frittenmaterials und der Erhitzungsvorgang sind hierbei im wesentlichen die gleichen wie im Rahmen der voraufgegangenen Ausführungsbeispiele. F i g. 6 zeigt die Strom-Spannungs-Kennlinie der so ausgeformten halbleitenden Schicht, wobei die Gleichspannung über die Elektroden 101 und 105 angelegt ist. Die Geradlinigkeit der Kennlinie zeigt an, daß die Schicht einen ohmschen Widerstand aufweist. Diese Schicht hat gleichfalls auch eine Slrombelastbarkeit von beträchtlicher Höhe.

F i g. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, die im wesentlichen der Anordnung der F i g. 3 gleicht, wobei allerdings zur Erleichterung des Dispergieren der TiO₂-Partikeln noch gepulvertes Al₂O₃ hinzugegeben ist. Im einzelnen handelt es sich in diesem Fall bei dem Bindemittel 301 um ein glasartiges Material mit einem Erweichungspunkt von 550 bis 580°C, das als halbleilendes Material 302 gepulvertes TiO₂ sowie als Dispersionsmittel 303 gepulvertes Al₂O₃ enthält. Aus SnO₂ bestehende Elektroden 304 und 305 sind in getrennter Anordnung auf der Oberfläche des Glassubstrats 306 ausgeformt, dessen Erweichungspunkt bei 680 bis 700° C liegt. Die aus den Pulvern 301, 302 und 303 bestehende halbleitende Schicht füllt auch den Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden aus. In seinen übrigen baulichen Merkmalen gleicht diese Ausführungsform im wesentlichen der unter Bezugnahme auf F i g. 3 beschriebenen.

In F i g. 8 ist eine weitere, die Erfindung verkörpernde Anordnung dargestellt. Diese Anordnung gleicht im wesentlichen der Ausführungsform der F i g. 4, wobei jedoch dem Gemenge ein Dispersionsmittel zugesetzt ist. In der Darstellung der F i g. 8 sind auf dem hitzebeständigen Substrat 403 (bei dem es sich um keramisches Material oder um Glas handeln kann) transparente Elektroden 401 und 402 vorgesehen. Über dem Substrat und den Elektroden ist dann die halbleitende Schicht ausgeformt, die mit der Bezugszahl 404 bezeichnet ist.

Auch bei diesen Ausführungsformen kommt als halbierendes Materia! nicht nur Zinndioxyd (SnO₂) oder Titandioxyd (TiO₂) in Betracht, sondern es kann sich hierbei, wie im obigen bereits ausgeführt wurde, auch um ein halbleitendes Metalloxyd wie etwa WO₃, Sb₂O₃, Cr₂O₃, Fe₂O₃, V₂O₅ oder Bi₂O₃ sowie um beliebige Mischungen solcher Metalloxyde handeln. Ferner beschränkt sich auch die Auswahl des Isolieroder Dispersionsmittels keineswegs nur auf BaTiO₃ oder Al₂O₃, sondern kann auch beliebige andere Stoffe (so beispielsweise SiO₂) einbeziehen, die einen bedeutend höheren Wert des elektrischen Widerstands als die vorbezeichneten Metalloxyde und einen höheren Schmelzpunkt als das glasartige Bindemittel aufweisen.

Wie im obigen erläutert wurde, wer den gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung halbleiten.de Bauelemente geschaffen, bei denen Teilchen eines halbleitenden Metalloxyds und Teilchen eines Oxyds mit einem höheren spezifischen Widerstand als dem jenes Metalloxyds in einem glasartigen Bindemittel enthalten sind. Diese Bauelemente weisen außer den im Rahmen des ersten Aspekts der Erfindung im Zusammenhang mit den voraufgegangenen Ausführungsformen beschriebenen Merkmalen eine erhöhte dielektrische Festigkeit und einen noch einheitlicheren spezifischen Widerstand auf, was auf die hinreichend feine Dispersion der halbleitenden Partikeln zurückzuführen ist.

Halbleitende Bauelemente dieser Art lassen sich ohne Schwierigkeiten nach einem Verfahren herstellen, dessen einzelne Verfahrensschritte die folgenden sind: ein Verfahrensschritt, bei dem ein gepulvertes Glas mit einer durchschnittlichen Korngröße von weniger als 1 Mikron mit einem gepulverten halbleitenden Metalloxyd und mit einem gepulverten, einen höheren spezifischen Widerstand als das Metalloxyd aufweisenden Oxyd gemischt wird, wobei die durchschnittlichen Korngrößen des Metalloxyds und jenes einen höheren spezifischen Widerstand als das Metalloxyd aufweisenden Oxyds kleiner als 5 Mikron, jedoch größer als die des Glases sind, wobei der Anteil des Metalloxyds sich auf 10 bis 35 Volumprozent beläuft und wobei die Mischung zusammen mit einem * Zusatz in Form einer flüchtigen Flüssigkeit bis zum Erreichen eines solartigen Zustandes durchgerührt wird; ein Verfahrensschritt, bei dem diese Mischung in Form einer Schicht auf die Oberfläche eines hitzebeständigen Substrats aufgebracht wird, dessen Schmelz- oder Erweichungspunkt höher liegt als der Erweichungspunkt des Glases; und ein Verfahrensschritt, bei dem diese Schicht der Mischung auf eine Temperatur erhitzt wird, die höher liegt als der Erweichungspunkt des Glases, jedoch niedriger ah der Schmelz- oder Erweichungspunkt des hitzebeständigen Substrats. Die durch dieses Verfahrer erzielbaren Vorteile sind bereits im Rahmen des ersten Aspekts der Erfindung erläutert worden und seier deshalb hier nicht wiederholt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

miteinander zu mischen, wobei die Korngrößen der Patentansprüche: Pulverteilchen des Metalloxydes und des Glaspulvers zwischen 50 und 100 Mikron liegen und das Glaspulver

1. Halbleiterbauelement aus Metalloxyden und die gleiche oder eine größere Korngröße als die Puivereinem glasartigen Bindemittel, dadurch ge- S teilchen des Metalloxydes aufweist Verwendet wird kennzeichnet, daß Pulverteilchen (103) des beispielsweise Kupferoxyd, und es laut sich durch halbleitenden Metalloxydes, und zwar SnO* TiO₂, Sintern ein Verbundkörper herstellen, dessen spezi-Sb₂O₅, WO₃, Cr₂O₃, Fe₂Oj, V₂O₅ und/oder Bi₂O₈, fischer Widerstand mehrere Zehnerpotenzen unter der in dem glasartigen Bindemittel(102) dispergiert sind Einheit liegt.

und daß die Korngröße des Pulverteilchens (103) io Bei der Herstellung der bekannten halbleitenden

der Metalloxyde größer ist als die Korngröße des Gläser .müssen überdies umständliche Vorkehrungen

Glaspulvers. getroffen werden, um eine geeignete Atmosphäre zu

2. Verfahren zum Herstellen des in Anspruch 1 gewährleisten, damit ein Oxydieren der Metallpulverbeanspruchten Halbleiterbauelementes, gekenn- teilchen nicht erfolgt und durch die hohen Brennzeichcet durch einen Verfahrensschritt, bei dem 15 temperaturen beim Sintern bedingten Abbauerscheiein Glaspulver mit einer durchschnittlichen Korn- nungen vorgebeugt werden kann. Außerdem sind größe von weniger als I Mikron mit Pulverteilchen Metalle in hohem Maße mechanisch widerstandsfähig eines halbleitenden Metalloxydes gemischt wird, und lassen sich deshalb beim gegenwärtigen Stand dei dessen durchschnittliche Korngröße weniger als Zerkleinerungs- oder Körnungsiechnik nur schwer 5 Mikron beträgt, jedoch größer ist als die Korn- 20 übet eine gewisse Grenze hinaus pulverisieren Uhergröße des Glaspulvers, wobei der Anteil der Metall- dies bereitet es bei den bekannten leitenden Gläsern oxyde sich auf 10 bis 35 Volumprozent beläuft und große Schwierigkeit, einen vorbestimmten Wert des wobei die Mischung zusammen mit einem Zusatz spezifischen Widerslandes präzise einzuhalten.

einer flüchtigen Flüssigkeit bis zum Erreichen eines Bekannt ist es auch schon, elektrisch leitfähige solartigen Zustandes durchgeführt wird, einen 25 Pulverteilchen in ein organisches Harz oder einen Verfahrensschritt, bei dem diese Mischung in Form Kunststoff einzubetten, das als Bindemittel für die einer Schicht auf die Oberfläche eines hitzebestän- Pulverleilchen dient. Diese haben jedoch entweder, digen Substrats aufgebracht wird, dessen Schmelz- wenn sie voll in das Bindemittel eingebettet sind, unter- oder Erweichungspunkt höher liegt als der Er- einander einen unvollkommenen Kontakt, was zu weichungspunkt des Glaspulvers, und einen Ver- 30 einer nichtlinearen Spannungs-Strom-Kennlinie führt, fahrensschritt, bei dem diese Schicht der Mischung oder, wenn weniger Bindemittel verwendet wird, eine auf eine Temperatur erhitzt wird, die höher liegt unzureichende Festigkeit und Lebensdauer,
als der Erweichungspunkt des Glaspulvers, jedoch Aufgabe der Erfindung ist es, ein Halbleiterbauniedriger als der Schmelz- oder Erweichungspunkt element der eingangs genannten Art mit einem spezides hitzebeständigen Substrats, wobei die Schicht 35 fischen Widerstand von 10⁶ bis 10« Ohmzentimeter zu mit dem Substrat verbunden wird. schaffen.