DE1736203U - Elektrischer kondensator. - Google Patents

Description

International Standard Electric Corporation^ liew Tork

Elektrischer Kondensator

Pie Heuerung "bedient Sien auf einen. Kondensator, der ein Metall wie EUairtal» 3Pita33. oder Aluminium enthält, das sich "bei anodischer Oxydation mit eikem Oxydfilm überzieht» Dieser Oxydfilm ist entweder ein eigenleitender Halbleiter oder ein Halbleiter vom n-Syp. line weitere Halbleiterschieht befindet sich auf der Oberfläche des zuerst genannten Halbleiters. Man erhält so einen trockenen Kondensator von gexlng;®? G-rösse und grosser Kapazität mit ausgezeichneter !Temperaturbeständigkeit.

Bei den bekannten Elektrolytkondensator en v/ird nach der Oxydationsbehandlung des Tentilmetalls wie iCantal, Titan oder Aluminium dieses zusammen mit einem mit dem Elektrolyten getränkten Papier aufgewickelt und bildet beim Anlegen eines elektrischen Feldes die Anode, während der Elektrolyt die Kathode bildet·

Obwohl dieser bekannte Typ des elektrolytischen Kondensators die Torteile einer grossen Kapazität mit geringer (Jrögjse vereinigt, zeigt er doch ißaehteile im Betrieb bei extrem hohen oder niedrigen Temperaturen als Folge der Verwendung des Elektrolyten, lach längeren Betriebspausen sind die üigensehaften des Kondensators schlechter und infolge der geringen lichkeit ist der Kondensator fre^uenzabhängig*

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Diese lachteile werden durch die feuerung vermieden·

Der Kondensator gemäss der !feuerung enthält ebenfalls ein Ventilmetall wie Santal» Titan oder Aluminium, das in der lage ist, bei anodisch©? Oxydation β sich mit einem Öxydfila zu überziehen. Auf diesem Oxydfilm befindet sich eine dünne Halbleiters oiiioht vom p-fyp, die in der lage ist, in der Oberflächenschicht der Oxydschicht p-Leitfähigkeit au erzeugen. Auf der Halbleiterschicht vom p-Iyp befindet sich gegebenenfalls eine v/eitere Schicht guter elektrischer leitfähigkeit, die aus irgend einem der zuvor genannten Metalle wie Santal, litan oder Aluminium bestehen kann oder aus einem anderen Metall und die Kathode bildet.

Der Aufbau eines Kondensators gemäss der !Teuerung ist in Mg.1 im Schnitt dargestellt. Mit 1 ist eine Platte aus Ventilmetall* beispielsweise eine l'antalplatte, bezeichnet _f auf der sich dünne Schichten 2 und 3 von lantaloxyd befinden, die durch anodisch© Oxydation der Plattenoberfläche erzeugt sind. Das gebildete !Dantaloxyd besteht aus einer Schicht 2 vom n-iDyp und der eigenleitenden Halbleiterschicht 3. Da die Kapazität eines elektrolyt is ohen Kondensators der lormiersp&nnung umgekehrt proportional ist, während durch Inderung der Betriebsspannung sich die Kapazität kaum verändert, soll die Tantaloxydsehicht vom n-5?yp sehr dtinn und nur auf die unmittelbare Nachbarschaft der metallischen !üantalplatte beschränkt sein. Daran schliesst ©ich die eigenleitende Halbleitersehicht aus üDantaloxyd,deren Dicke der Pormierspannung entsprichtl

schliesslich noch eine lantaloxydschicht vom p-3)yp auf der Oberfläche der Santaloxydschieht 3» die einen eigenleitenden Halbleiter darstellt, vorhanden ist, so liegt ein Gleichrichter vor* der aus einer p*leitenden, einer eigenleitenden unt

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einer η-leitenden Halbleiterschient Gesteht. Beim Anlogen einer Spanntmg in Verrichtung entstellt ein Spannungsabfall in dem eigenleitenden Halbleitergebiet. Die Kapazität des £leichriohters weist daher einen Wert auf, der hauptsächlich durch die Dicke, KLtiehe und Dielektrisitätekonstante des eigenleitenden Halbleitera bestirnt ist. Bei den bekannten elektrolytisehen Kondensatoren werden die Ionen des Elektrolyten durch die Oberfläche des Halbleiters absorbiert, wodurch eine dünne g-Schicht entsteht» Ss wurde jedoch gefunden, dass die dünne p-Schicht vorteilhafter auf" andere Weise erzeugt werden kann, durch die Ionendes Elektrolyten.

In Iig.1 bezeichnet 5 beispielsweise eine aufgedampfte Schicht von reinem öermsniuia,. das die Halbleitersehieht vom p-2yp erzeugt. In der p-Sehicht ist eine trosse Ansah! von Defektelektronen vorhanden* von denen ein Seil gegen die Oberfläche der !Cantalozydschicht 3 diffundiert, die aus eigenleitendem Halbleiter besteht· Die Elektronen im eigenleitenden Halbleiter 3 diffundieren ßBßen die p-Sermaniumoehicht und rekombinieren mit den Defektelektronen, d.h. öit den positiven üadungsträgern in p«*Germa,nium auf Kosten einer kurzen lebensdauer der negativen lä&dun-iSträger (in diesem Falle Elektronen) in der aufgedampften p-öeriaaniumsohicht* So wird ein Oberflächenaustand vom p-iyp in der Oberflache des eigenleitenden Halbleiters 3 erzeugt, wem der Halbleiter 5 vom p-ÜDyp Bit der Oberfläche der eigenleitenden Hslbleiterschicht 3 in Kontakt steht. Die Bildung der oberflächlichen p-Sehicht ist durch die Schichten in Hg. 1 angedeutet*

Wenn die aufgedampfte öermaniumöchieht, wie in öie0em Beispiel, aus einem Halbleiter vom p-£yp besteht» hat diese Schicht einen sehr grosssen elektrischen Widerstand» Diese Erscheinung macht

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es wünschensTirert» die Oberfläche der aufgedampften Schicht 5 mit einer dünnen Schicht 6 yon geringem elektrischen Widerstand zu "bedecken· Dann besteht der Kondensator aus einem Schichtgleichrichter rom !Cyp p-i-n» wobei i die eigenleitende» Halbleiterschioht bedeutet. Die genannte gutleitende Schicht bil&ot die eise SXöMcfcrode und das !Tantal die andere«

3?ig· 2 ssoigt die Gfleichrichterlcennlinie eines solchen Sonden« sators. Die positiven und negativen Torseichen der Spannung entsprechen der !Polung der dünnen metallischen Elektrode. Der Strom in gperrichtung beträgt weniger als 0,1 Mikroampere, Die (xleiehriehterkennlinie, insbesondere der Strom in Durchlaßrichtung, wird hauptsächlich durch die Spannung bei der anodischen Oxydation, bestimmt, d.h. durch die Diefce der eigenleitenden Ealble it er s chi cht·

Im folgenden soll ein spezielles Au,sftahrungsbeispiel eines Kondensators gemäss der¹ !Neuerung beschrieben werden.

Sine 3?anta,lfolie von 33 x 75 mm mit einer Dicke 0,014 mm wird gründlich gewaschen und in eine ?/ässrige 7$ige Lösung von Amaoniumlcarbonat eingetaucht* Hierauf wird eine Spannung angelegt, so dass eine anodische Oxydation stattfindet, wobei die

Stromdichte 4 Milliampere pro cm beträgt. Die Spannung wird langsam, bis auf 10 V gesteigert. STachdem die formierung beendet ist, was ungefähr eine Stunde dauert, wird die Polie aus dem Bad herausgenommen» gründlich gewaschen und getrocknet»

Auf der Oberfläche wird reinstes Germanium (reiner als 99>999$) durch Aufdampfen im Vakuum bei 10"^mm Hg niedergeschlagen und darauf durch Aufdampfen eine Aluminiumschioht erzeugt· Bei einer Messung,, bei &eä? die lantalfolie die Anode und die Aluminiums chi cht die Kathode bildet, ergibt sich, dass der Reststrom "bei 7 V unter 0,1 Mikrofarad beträgt. Die Kapazität ist

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ungefähr dieselbe wie "bei. einem elektrolytischen Kondensator, der durch Yerwöndung einer gleichen Ss&talplatte hergestellt ist· Die Durchsehla$espannung des Kondensators liegt ungefähr zwischen 9 und 10 T, was ungefähr der Spannung bei der anodi— sehen Oxydation entspricht*

Wie axt® dem oben beschriebenen Beispiel entnommen v/erden hat der Kondensator gemäss der iTeueruns nicht nur die Torteilö dop kskaimieK. oleirfcrol3rtischen Kondensators, sondeim kann ausse-rdsm Dei extrem hohen und niedrigen fDemperaturen Terwendet werden, da er keinen llektrolyten enthält, Weiterhin zeigt er keine frecpens&hwedohungen und Tersclileehterungen» woiax er !Enger abge gehalt ο t war, was beides bei Tenärendung eines Elektrolyten der fall ist*

Anlagen?

5 Sohutsanspriiche

Claims (1)

1. «LJ.a

   3.905

   Sehutaanspriiche s

   1») Blelrtriseher Kondensator mit einer Sls&trocle aus f Umbildendem Ventilmetall wie Stent al, Jitan oder Aluminium» die mit einer O&y&achicht überzogen ist, auf der sich eine Halb· Isiteraohioht Tbefindet, dadurch, gekennseiolmet, dass sich. auf dor Qxj&seMont eine HalbleiterscMciit vom p-3)yp befindet, die Qi&e oijopfläohliolie p-ScMoiit la der Ozydsoiiiclxt W Mldot*

   2·) Slektrisohea* Kondensator nach. Anisprucli 1, dadurch, golcenn-

   » dass die Haltleiterschiclit aus {xerißaniuia vom "besteht·

   3·) Bleictrischer Kondensator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschicht durch Aufdampfen im T&fcuum aufgebracht ist*

   4.) llolttriseher Kondensator nach Ansprueii 1 ia'is 3_f dadurch gelEennisoiohnet, dass die Halbleit©1*8cMeht von einer Schicht grösser&r Leitfähigkeit bedeckt ist«

   3·) Elektrischer Kondensator nach Anspruch 4» dadurch ^QiClHiQt, äass diö Schicht grösseror Leitfülhigkeit aus einom Ventilaotall wie Aluminium besteht.

   (Dr.Bo.)Fr,/Ha, - 25.4*56