DE2041401A1

DE2041401A1 - Negative resistance device

Info

Publication number: DE2041401A1
Application number: DE19702041401
Authority: DE
Inventors: Masahiro Nagasawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1969-12-17
Filing date: 1970-08-17
Publication date: 1971-10-07
Also published as: DE2041401B2; FR2071734A5; NL7018339A; GB1331970A

Description

M 2875M 2875

PA Γ£,Ν r ΑΛΙ WÄPA Γ £, Ν r ΑΛΙ WÄ

»«. HANS»«. HANS

Matsushita Electric Industrial Company, Ltd., 1006 Kadoma,Matsushita Electric Industrial Company, Ltd., 1006 Kadoma,

Osaka, JapanOsaka, Japan

Negative WiderstandsvorrichtungNegative resistance device

Summary;

Die Erfindung betrifft eine nicht gleichrichtende, monostabile, negative Widerstandsvorrichtung. Die Vorrichtung weist eine Glasschicht von einer Dicke von 0,002 bis 0,2 mm mit einer Zusammensetzung gemäß Analyse aus im wesentlichen Tellur, Eisen und Sauerstoff auf. Auf die entgegengesetzten Oberflächen der Glasschicht sind zwei Elektroden aufgebracht. Das Atomverhältnis von Tellur zu Eisen liegt im Bereich von 85:15 bis 64:36. Eine solche Vorrichtung besitzt eine monostabile Strom-Spannungs-Kennlinie, welche negative Widerstandbereiche umfaßt und sehr stabil ist.The invention relates to a non-rectifying, monostable, negative resistance device. The device has a Glass layer 0.002 to 0.2 mm thick, with a composition, as analyzed, consisting essentially of tellurium and iron and oxygen on. On the opposite surfaces of the Two electrodes are applied to the glass layer. The atomic ratio of tellurium to iron is in the range from 85:15 to 64:36. Such a device has a monostable current-voltage characteristic curve which has negative resistance ranges and is very stable.

Die Erfindung betrifft elektrische Vorrichtungen aus glasartigen Materialien und insbesondere negative Widerstandsvorrichtungen mit geregeltem Strom, welche Oxidgläser enthalten.The invention relates to electrical devices made from vitreous materials and, more particularly, to negative resistance devices with regulated current, which contain oxide glasses.

Eb ist in der Technik bekannt, daß bestimmte feste, halbleitende Materialien im glasartigen Zustand eine bemerkenswerte physikalische Eigenschaft aufweisen, welche durch das Vorhandensein von zwei (oder mehr) physikalischen Zuständen charakterisiert 1st : einen halbleitenden Zustand, der durch relativEb is known in the art to have certain solid, semiconducting Materials in the vitreous state have a remarkable physical property, which is due to the presence of characterized by two (or more) physical states 1st: a semiconducting state, which is characterized by relative

109841/1037109841/1037

20AU0120AU01

hohen elektrischen Widerstand gekennzeichnet ist, und einen metallischen Zustand, der durch relativ niedrigen elektrischen Widerstand gekennzeichnet ist. Die elektrische Kennlinie dieser Art von halbleitenden Gläsern zeigt sich durch zwei getrennte Kurven auf einem Btrom-Spannungs-Diagramm, welche einem halbleitenden bzw. einem metallischen Zustand des Materials entsprechen. Vorrichtungen, bei denen diese halbleitenden Gläser als aktive Elemente verwendet werden, sind im allgemeinen als "bistabil" charakterisiert. Im Gegensatz zu denjenigen Vorrichtungen, bei denen kristalline Halbleitermaterialien verwendet werden, besitzen solche Vorrichtungen eine weitere bemerkenswerte Eigenschaft, die durch die Abwesenheit von Gleichrichtung charakterisiert ist. Mit anderen Worten, ihre elektrischen Eigenschaften sind im Hinblick auf die Polarität von angelegten elektrischen Feldern symmetrisch. Solche Vorrichtungen sind daher besonders zur Verwendung bei der Regelung von elektrischen Wechselstromkreisen geeignet, obgleich sie auch leicht für die Regelung von Gleichstromkreisen verwendet werwendet werden können, wenn man sie diesem Anwendungszweck anpasst.high electrical resistance, and a metallic state, characterized by relatively low electrical Resistance is marked. The electrical characteristic of this type of semiconducting glasses is shown by two separate curves on a current-voltage diagram, which show a semiconducting or a metallic state of the Materials. Devices using these semiconducting glasses as active elements are generally characterized as "bistable". In contrast to those devices in which crystalline semiconductor materials are used, such devices have another remarkable property, that of the absence is characterized by rectification. With others In other words, their electrical properties are symmetrical with respect to the polarity of applied electric fields. Such devices are therefore particularly suitable for use in regulating AC electrical circuits, although they can easily be used to control DC circuits if one can adapts to this application.

Materialien für bistabile Vorrichtungen werden in den USA-Patentschriften 3 177 015, 3 241 009 und 3 271 591 beschrieben. Diese Vorrichtungen unterliegen im allgemeinen raschen Übergängen zwischen ihren beiden physikalischen Zuständen, wenn das elektrische Steuersignal (Spannung oder Strom), das an die Vorrichtung angelegt wird, einen kritischen Wert erreicht. Diese Vorrichtungen sind zur Verwendung in Schalterund Speicher-Elementen geeignet. Die in den beiden erstgenannten Patentschriften beschriebenen Materialien besitzen einen negativen Widerstandseffekt, wenn sie sich im halbleitenden Zustand befinden, sie sind jedoch nicht immer zur Verwendung in negativen Widerstandsvorrichtungen wie z.B. Oszillatoren und Verstärkern geeignet, weil sie einer Veränderung von halbleitenden Zustand in den metallischen Zustand liegen.Bistable device materials are described in U.S. Patents 3,177,015, 3,241,009, and 3,271,591. These devices generally undergo rapid transitions between their two physical states when the electrical control signal (voltage or current) applied to the device reaches a critical level. These devices are suitable for use in switch and memory elements. The materials described in the first two patents have a negative resistance effect when in the semiconducting state, but they are not always suitable for use in negative resistance devices such as oscillators and amplifiers because they are subject to a change from semiconducting state to metallic state .

109841 / 1037109841/1037

Die elektronische Industrie "benötigt seit langem nicht gleichrichtende, monostabile, negative Widerstandsvorrichtungen, welche glasartige Materialien enthalten. Mit "monostabil" sind Vorrichtungen gemeint, die I-V-Kennlinien aufweisen, welche hinsichtlich des Stroms oder der Spannung nur eine Kurve aufweisen. Mit anderen Worten, seine elektrischen Merkmale können durch eine einzige kontinuierliche Kurve auf einem Strom-Spannungs-Diagramm vollständig wiedergegeben werden. Solche Vorrichtungen sind geeignet zur Verwendung als negative Widerstandsvorrichtungen wie Oszillatoren und Verstärkern nicht nur für Gleichstromkreise, sondern auch für Wechsel- ä Stromkreise.The electronics industry "has long had no need for rectifying, monostable, negative resistance devices containing vitreous materials. By" monostable "is meant devices that have IV characteristics that are only one curve in terms of current or voltage. In other words, its electrical characteristics may voltage diagram stream be completely represented by a single continuous curve on a. such devices are suitable for use, etc. as a negative resistance devices such as oscillators and amplifiers not only for dc circuits, but also for AC circuits.

Die meisten halbleitenden Gläser, von denen bekannt ist, daßMost semiconducting glasses known to be

für
sie aktive Elemente wie die oben genannten geeignet sind, gehören zur Gruppe der sogenannten "Chalkogenidgläser". Da die Chalkogenidgläser und ihre Rohmaterialien im allgemeinen hochgiftig und in oxydierenden Umgebungen insbesondere bei hoher Temperatur relativ unstabil sind, ist das Herstellungsverfahren für Vorrichtungen unter Verwendung dieser Materialien sehr kompliziert. Aus diesen Gründen wäre es äußerst wünschenswert, stabile Vorrichtungen unter Verwendung von Oxidgläsern herstellen zu können.for
they are active elements such as those mentioned above, belong to the group of so-called "chalcogenide glasses". Since the chalcogenide glasses and their raw materials are generally highly toxic and relatively unstable in oxidizing environments, particularly at high temperatures, the manufacturing process for devices using these materials is very complicated. For these reasons, it would be highly desirable to be able to fabricate stable devices using oxide glasses.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine nicht gleichrichtende, negative Widerstandsvorrichtung, die durch eine monostabile Strom-Spannungs-Kennlinie charakterisiert ist.It is an object of the present invention to provide a non-rectifying negative resistance device which is provided by a monostable Current-voltage characteristic is characterized.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine nicht gleichrichtende, monostabile, negative Widerstandsvorrichtung, die eine Oxidglasschicht enthält. Another object of the invention is a non-rectifying, monostable negative resistance device containing an oxide glass layer.

Diese Ziele werden erreicht, indem man eine nicht gleichrichtende, monostabile, negative Widerstandsvorrichtung gemäß der Erfindung erzeugt, welche eine Glassehicht mit einer Zusammensetzung gemäß Analyse im wesentlichen aus Tellur, Eisen und Sauerstoff sowie zwei Elektroden, die auf die entgegengesetztenThese goals are achieved by adopting a non-rectifying, A monostable negative resistance device according to the invention comprising a glass layer with a composition according to analysis consisting essentially of tellurium, iron and oxygen as well as two electrodes pointing to the opposite one

Ί.09 8Ο/1037Ί.09 8Ο / 1037

Oberflächen der Glasschicht aufgetragen sind, aufweist. Eine solche Vorrichtung besitzt eine monostabile Strom-Spannungs-Kennlinie, welche negative Widerstandsbereiche umfaßt, und sie unterliegt keiner Überführung in einen metallischen Zustand.Surfaces of the glass layer are applied. Such a device has a monostable current-voltage characteristic, which includes negative resistance ranges, and it is not subject to any conversion into a metallic one State.

Weitere Ziele der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen hervor. In der Zeichnung sindFurther objects of the invention will become apparent from the following description and the accompanying drawings. In the drawing are

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer negativen Widerstandsvorrichtung gemäß der Erfindung, undFigure 1 is a cross-sectional view of a negative resistance device according to the invention, and

Fig. 2 ein Strom-Spannungs-Diagramm, welches das elektrische Verhalten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.2 shows a current-voltage diagram which shows the electrical behavior of a device according to the invention.

Vor der Beschreibung der Erfindung im einzelnen soll der Aufbau einer nicht gleichrichtenden, monostabilen, negativen Widerstandsvorrichtung gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert werden. Eine dünne Glasschicht 1 besitzt zwei Elektroden 2 und 3, die auf ihre entgegengesetzten Oberflächen aufgetragen sind. Zwei elektrische Drahtleitungen 4 bzw. 5 sind mittels eines geeigneten Verfahrens, z.B. durch Löten oder Anschmelzen oder unter Verwendung einer elektrisch leitfähigen Klebepaste, leitend mit den Elektroden 2 bzw. 3 verbunden. In Fig. 1 sind die Drahtleitungen 4 bzw. 5 mittels der Lötstellen 6 bzw. 7 mit den Elektroden 2 bzw. 3 verbunden. Ein Federdraht aus einem geeigneten Metall, z.B. Phosphorbronze, kann ebenfalls anstelle der Drahtleitung 4 oder ohne Lötmetall 6 oder 7 verwendet werden.Before describing the invention in detail, the structure of a non-rectifying, monostable, negative Resistance device according to the invention will be explained with reference to FIG. Has a thin glass layer 1 two electrodes 2 and 3 applied on their opposite surfaces. Two electrical wires 4 or 5 are by means of a suitable method, e.g. by soldering or melting or using an electrically conductive adhesive paste, conductively connected to electrodes 2 and 3, respectively. In Fig. 1, the wire lines 4 and 5 are means the soldering points 6 and 7 are connected to the electrodes 2 and 3, respectively. A spring wire made of a suitable metal, e.g. phosphor bronze, can also be used in place of wire line 4 or without solder 6 or 7.

Die Glasschicht besitzt gemäß Analyse eine Zusammensetzung aus im wesentlichen Tellur, Eisen und Sauerstoff. Das Atomverhältnis von Tellur zu Eisen liegt im Bereich von 65:15 bis 64:36. Das hier angegebene Atomverhältnis von Tellur zu Eisen ist das Verhältnis der Anzahl von Telluratomen zur Anzahl der Elsenatome.According to analysis, the glass layer has a composition of essentially tellurium, iron and oxygen. The atomic ratio from tellurium to iron is in the range from 65:15 to 64:36. The atomic ratio of tellurium to iron given here is the ratio of the number of tellurium atoms to the number of Elsen atoms.

Die Elektroden 2 bzw. 3 bestehen vorzugsweise aus einem derThe electrodes 2 and 3 preferably consist of one of the

1 ο η 8 41 /1 η 3 71 ο η 8 41/1 η 3 7

-5- 204U01-5- 204U01

Metalle Titan, Nickel, Eisen, Zirkonium oder aus Kohlenstoff. Optimale Ergebnisse können erhalten werden, -wenn mindestens eine der Elektroden 2 oder 3 im wesentlichen aus Titan "besteht.Metals titanium, nickel, iron, zirconium or made of carbon. Optimal results can be obtained -if at least one of the electrodes 2 or 3 consists essentially of titanium ″.

Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gläser verwendeten Rohmaterialien sind im allgemeinen chemische Eeagentien von hoher Reinheit, und zwar Tellurdioxid und Eisenoxid in einer der Formen FeO, Fe,O, oder Fe₃O,. Ein Gemisch aus Tellurdioxid und Eisenoxid in einem gegebenen Atomverhältnis wird in einen Aluminiumoxidtiegel von hoher Reinheit gebracht. Das Gemisch wird in dem Tiegel an der Luft bei einer Temperatur von 650 bis 1000 C unter Bildung eines Glases geschmolzen. Nach dem Brennen wird das Glas auf Raumtemperatur abgekühlt. In einigen Fällen wird das Glas zur raschen Abkühlung in kaltes Wasser gegossen.The raw materials used for the production of the glasses according to the invention are generally chemical reagents of high purity, namely tellurium dioxide and iron oxide in one of the forms FeO, Fe, O, or Fe ₃ O ,. A mixture of tellurium dioxide and iron oxide in a given atomic ratio is placed in an alumina crucible of high purity. The mixture is melted in the crucible in air at a temperature of 650 to 1000 C to form a glass. After firing, the glass is cooled to room temperature. In some cases, the glass is poured into cold water to cool it down quickly.

Die Glasschicht 1 der Vorrichtung kann mittels irgendeines geeigneten und zur Verfügung υ teilenden Verfahrens gebildet werden. Das in Form eines Blockes aus dem Tiegel erhaltene Glas kann z.B. gemahlen und zu einer Glasplatte poliert werden. Ein weiteres Verfahren zur Herstellung der Glasschicht besteht in der Verwendung einer Farbe, die fein verteiltes Glaspulver dispergiert in einem organischen Träger enthält, und zwar unter Anwendung des in der Technik bekannten Glasierungsverfahrens.The glass layer 1 of the device can be formed by any suitable and available sharing method will. For example, the glass obtained from the crucible in the form of a block can be ground and polished into a glass plate will. Another method of making the glass layer is to use a paint that is finely divided Contains glass powder dispersed in an organic vehicle using those known in the art Glazing process.

Die Elektroden 2 und 3 werden mittels eines geeigneten und zur Verfügung stehenden Verfahrens auf die Platte aufgetragen, z.B. durch Abscheidung eines Metalles im Vakuum oder durch Auftragen einer leitfähigen Paste. Bei der Glasierungstechnik wirkt ein Metallsubstrat, auf dessen eine Oberfläche die Farbe aufgetragen wird, als die eine der Elektroden 2 oder 3} die zweite Elektrode wird in ähnlicher Weise wie die Elektroden auf der Platte erzeugt.The electrodes 2 and 3 are applied to the plate using a suitable and available method, e.g. by depositing a metal in a vacuum or by applying a conductive paste. In the glazing technique a metal substrate, on one surface of which the paint is applied, acts as one of the electrodes 2 or 3} second electrode is created in a similar way to the electrodes on the plate.

Gläser, die Tellur in einem Atomverhältnis zu Kiyen von mehrGlasses containing tellurium in an atomic ratio to Kiyen of more

1 (j 'ι v. Ls. 1 /1 η s 7 .1 (j 'ι v. Ls . 1/1 η s 7.

204U01204U01

als 85:15 besitzen, neigen zur Veränderung aus dem halbleitenden Zustand in den metallischen Zustand oder umgekehrt, d*h. sie neigen zur Bistabilität. Diese Gläser sind zur Vervendung als negative Widerstandselemente nicht geeignet. Andererseits bilden Gläser, die ein Atomverhältnis von Tellur zu Eisen von weniger als 64:36 aufweisen, selbst bei raschem Abkühlen nicht leicht homogene Gläser} Gläser mit diesen Zusammensetzungen besitzen kristalline Einschlüsse, die mit Hilfe einer üblichen mikroskopischen und/oder Röntgenanalyse ermittelt werden können. Diese Massen bilden zwar monostabile Vor- ^ richtungen, sie zeigen jedoch keine negative Widerstandswirkung. Gläser mit Zusammensetzungen gemäß der Erfindung können zur Herstellung von Vorrichtungen mit sowohl monostabilen als auch negativen Widerstandsmerkmalen verwendet werden.than 85:15 tend to change from the semiconducting state to the metallic state or vice versa, i.e. they tend to be bistable. These glasses are for use not suitable as negative resistance elements. On the other hand, glasses form that have an atomic ratio of tellurium to iron of less than 64:36, glasses with these compositions are not easily homogeneous even when cooled rapidly have crystalline inclusions, which are determined with the help of a conventional microscopic and / or X-ray analysis can be. Although these masses form monostable devices, they do not show any negative resistance effect. Glasses with compositions according to the invention can can be used to make devices with both monostable and negative resistance characteristics.

Die Dicke der Glasschicht 1 in der Vorrichtung hat einen signifikanten Einfluß auf die erhaltenen Eigenschaften. Im allgemeinen haben Vorrichtungen mit Glasschichten von weniger als 0,002 mm Dicke eine Neigung zu bistabilen Merkmalen. Die obere Grenze der betriebsfähigen Dicke ist nicht so kritisch wie die untere Grenze, jedoch ist es im allgemeinen schwierig, Glasschichten mit einer Dicke von mehr als 0,2 mm elektrisch zu aktivieren, wie nachfolgend noch genauer erläutert wird.The thickness of the glass layer 1 in the device has a significant influence on the properties obtained. in the in general, devices with glass layers less than 0.002 mm thick tend to have bistable characteristics. the the upper limit of the operable thickness is not as critical as the lower limit, but it is generally difficult to To activate glass layers with a thickness of more than 0.2 mm electrically, as will be explained in more detail below.

Eine Glasschicht mit einer Zusammensetzung gemäß der Erfindung kann verwendet werden, um eine Vorrichtung mit sowohl monostabilen als auch negativen Widerstandsmerkmalen zu erzeugen, wenn sie an den entgegengesetzten Oberflächen mit Elektroden versehen wird. Bevorzugt werden Elektroden, die aus einem der Metalle Titan, Nickel, Eisen, Zirkonium oder aus Kohlenstoff bestehen. Die Elektrode ist im Hinblick auf die erfindungsgemäßen Gläser chemisch inaktiv und gewährleistet die monostabilen Eigenschaften der erhaltenen Vorrichtung. Die Elektrode besitzt eine bemerkenswerte Wirkung, wenn die Glasschicht dünner als 0,005 mm ist. Die chemische Aktivität der Elektrodenmaterialien kann mittels verschiedener Methoden festgestellt werden. Kin Prüfungsverfahren besteht darin, daß manA glass sheet with a composition according to the invention can be used to create a device with both monostable and negative resistance characteristics, when electrodes are placed on the opposite surfaces. Electrodes are preferred which consist of one of the Metals made of titanium, nickel, iron, zirconium or made of carbon. The electrode is in view of the invention Glasses chemically inactive and ensures the monostable properties of the device obtained. The electrode has a remarkable effect when the glass layer is thinner than 0.005 mm. The chemical activity of the electrode materials can be determined using various methods. The examination procedure consists in that one

1 (19 8 A 1 / 1 H'}71 (19 8 A 1/1 H '} 7

204H01204H01

ein Elektrodenmaterial in ein geschmolzenes Glas von etwa 800⁰O taucht und es anschließend auf etwaige Veränderungen im Glas oder im Elektrodenmaterial untersucht, und zwar mit Hilfe der üblichen mikroskopischen, Röntgen- und chemischen Untersuchungen. Titan bildet unter den verschiedenen Elektrodenmaterialien die testen Elektroden. Ein Grund dafür besteht darin, daß Titan in Bezug auf die erfindungsgemäßen Gläser sehr inaktiv ist. Ein weiterer Grund besteht darin, daß eine T it an elektrode "besonders gut an den Glasschichten haftet.an electrode material is immersed in a molten glass of about 800 ⁰ O and then examined for any changes in the glass or in the electrode material, with the help of the usual microscopic, X-ray and chemical examinations. Titanium is the most popular electrode among the various electrode materials. One reason for this is that titanium is very inactive with respect to the glasses of the invention. Another reason is that a T it an electrode "adheres particularly well to the glass layers.

Es wurde gefunden, daß man eine Glasschicht mit einem Widerstand von mehr als 10 Ohm vorzugsweise einer "elektrischen f Aktivierung" ähnlieh dem als "Formieren" in der Transistortechnologie bekannten Verfahren unterwirft. Schwierigkeiten beim Erzielen eines stabilen negativen Widerstandseffektes können durch dieses "elektrische Aktivieren" ausgeschaltet werden.It has been found that you can have a glass layer with a resistor of more than 10 ohms, preferably an "electrical f Activation "is similar to" forming "in transistor technology subject to known procedures. Difficulty in achieving a stable negative drag effect can be switched off by this "electrical activation".

Ein Beispiel für ein'elektrisches Aktivierungsverfahren besteht darin, daß man einen Spannungsimpuls mit einer Amplitude von 50 bis 300 Volt über einer Reihenschaltung von Vorrichtungen gemäß der Erfindung und einen Belastungswiderstand von beispielsweise 50000 0hm , der den Fluß des überschüssigen Stromes beschränkt, anlegt. Der elektrische Widerstand (bei ^ V=O) einer Vorrichtung gemäß der Erfindung wird durch die ' elektrische Aktivierung wesentlich vermindert. Im allgemeinen erfordern die dickeren Glasschiehten höhere Aktivierungsspannungen. Vorrichtungen mit Glasschiehten von mehr als 0,2 mm Dicke erfordern im allgemeinen Aktivierungsspannungen von mehr als 1000 Volt.An example of an electrical activation process exists in that you get a voltage pulse with an amplitude from 50 to 300 volts across a series connection of devices according to the invention and a load resistance of for example 50000 Ohm, which restricts the flow of the excess current, applies. The electrical resistance (at ^ V = O) of a device according to the invention is significantly reduced by the electrical activation. In general the thicker glass layers require higher activation voltages. Devices with glass slides larger than 0.2 mm Thicknesses generally require activation voltages in excess of 1000 volts.

Die elektrischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Vorrichtungen werden folgendermaßen gemessen: Eine Reihenschaltung der Vorrichtung und ein Widerstand von 1000 bis 100000 0hm werden mit einer Wechselstromspannung aus einer Wechselspannungsquelle von 60 Hz versehen. Die ütrom-Spannungs-Kennlinie der Vorrichtung kann direkt auf einem Oscilloskop beobachtet werden. 109841/1 Π 3 7The electrical properties of the devices according to the invention are measured as follows: A series connection of the device and a resistance of 1000 to 100000 ohms with an alternating current voltage from an alternating voltage source of 60 Hz. The current-voltage characteristic the device can be observed directly on an oscilloscope. 109841/1 Π 3 7

20AU0120AU01

Ein Diagramm einer Strom-Spannungs-Kennlinie einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Wie zu ersehen ist, ist die Charakteristik nicht gleichrichtend und monostabil und besteht aus drei unterscheidbaren Bereichen, die durch die beiden kritischen Punkte P und Q voneinander getrennt sind; einem Bereich hohen Widerstandes HR, der durch positiven und relativ großen Differenzwiderstand gekennzeichnet ist; einem Bereich negativen Widerstandes NR, der durch einen An-' stieg der Stromstärke bei verminderter Spannung gekennzeichnet ist} und einem Bereich niedrigen Widerstandes LR, der durch positiven und relativ geringen Differenzwiderstand gekennzeichnet ist. Die Vorrichtung besitzt das Merkmal, daß sie stabil ist und niemals in einen metallischen Zustand übergeht. Sie besitzt zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten ähnlich denjenigen von negativen Widerstandselementen, die in der Technik bekannt sind. Beispielsweise kann ein Zweipol-Oszillator unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, eines Widerstandes und einer Kapazität gebaut werden. Sägezahn-Oszillationen bis zu 250 kc können mit diesem Oszillator erhalten werden. Die Oszillationen sind während eines Zeitraumes von mehr als 100 Stunden ohne irgendwelche merklichen Veränderungen stabil.A diagram of a current-voltage characteristic curve of an inventive The device is shown in FIG. As can be seen is, the characteristic is non-rectifying and monostable and consists of three distinguishable areas, the are separated from one another by the two critical points P and Q; an area of high resistance HR, which by positive and relatively large differential resistance is characterized; a range of negative resistance NR, which is characterized by an increase in the current intensity with a reduced voltage is} and a range of low resistance LR, which is characterized by positive and relatively low differential resistance is. The device has a feature that it is stable and never becomes metallic. It has numerous uses similar to those of negative resistance elements used in the art are known. For example, a two-pole oscillator using a device according to the invention, a resistor and a capacity to be built. Sawtooth oscillations up to 250 kc can be obtained with this oscillator will. The oscillations are without any noticeable changes over a period of more than 100 hours stable.

Die folgenden Beispiele erläutern spezialle Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den erwünschten elektrischen Eigenschaften. Die elektrischen Eigenschaften der Vorrichtungen aus den Beispielen sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. The following examples explain special embodiments the device according to the invention with the desired electrical properties. The electrical properties of the devices from the examples are summarized in Table 1.

example 1

Ein Glas mit einem Atomverhältnia von Tellur zu Eisen von 67:33 wurde durch Schmelzen eines Gemisches von 32 g TeOp und 8g Fe₂O₅ bei 95O⁰C in Luft während einer Stunde und Abschrecken in Luft auf Raumtemperatur zubereitet. Das Glas wurde zerkleinert und zu einem feinen Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 15 /U vermählen. Eine Farbe wurde hergestellt durch Dispergierung von 1,0 g des Glaspulvers in 1,0 mlA glass with an atomic ratio of tellurium to iron of 67:33 was prepared by melting a mixture of 32 g of TeOp and 8 g of Fe ₂ O ₅ at 95O ⁰ C in air for one hour and quenching in air to room temperature. The glass was crushed and ground to a fine powder with an average particle size of about 15 / U. A paint was made by dispersing 1.0 g of the glass powder in 1.0 ml

109841/1 Π 37109841/1 Π 37

eines organischen Trägers, der aus 30$ Äthylcellulose und 70% Carbitolacetat bestand. Eine Titanplatte mit eineran organic carrier consisting of 30 $ ethyl cellulose and 70% carbitol acetate. A titanium plate with a

2
Fläche von 5x5 mm und einer Dicke von 0,5 mm wurde als eine der Elektroden verwendet. Die Titanplatte wurde mit einer Ätzlösung aus 1 Teil 47$iger Fluorwasserstoffsäure, 4 Teilen konz. Salpetersäure und 5 Teilen Wasser chemisch geätzt. Die Platte wurde dann mit destilliertem Wasser gespült und getrocknet. Die oben beschriebene Druck-Farbe wurde auf die eine Oberfläche der Titanplatte auf eine Fläche von etwa2
Area of 5 x 5 mm and a thickness of 0.5 mm was used as one of the electrodes. The titanium plate was treated with an etching solution of 1 part of 47% hydrofluoric acid, 4 parts of conc. Nitric acid and 5 parts of water chemically etched. The plate was then rinsed with distilled water and dried. The above-described printing ink was applied to one surface of the titanium plate over an area of about

2
2x2 mm unter Verwendung des üblichen Siebauftragverfahrens aufgetragen. Nachdem etwa 30 Minuten lang bei etwa 150 C in ä Luft getrocknet worden war, wurde die Platte mit der Farbe in Luft langsam mit einer Erhöhungsrate von etwa 5°C/Min. von Raumtemperatur auf 510 C erhitzt. Im Anfangsstadium dieses Erhitzungsvorganges verdampften und zersetzten sich die organischen Bestandteile der Farbe und nur das Glaspulver verblieb auf der Oberfläche der Titanplatte. Schließlich wurde das Glas geschmolzen, und es bildete sich eine Glasschicht mit einer gleichmäßigen Dicke von etwa 0,03 mm. Eine Gegenelektrode von kreisförmiger Gestalt mit einem Durchmesser von etwa 0,6 mm wurde durch Auftragen einer Graphitdispersion als leitfähiger Paste auf der Glasschicht erzeugt» Ein Kupferdraht mit einein Durchmesser von etwa 0,3 mm wurde an eine Ecke der Titanplatte angeschmolzen. Ein Federdraht aus Phosphorbronze " wurde durch Federwirkung mit der Gegenelektrode leitend verbunden.. .2
2x2 mm applied using the usual screen application process. After about 30 minutes had been dried at about 150 C in air for ä, the plate with the color in the air was slowly with an increase rate of about 5 ° C / min. heated from room temperature to 510 C. In the initial stage of this heating process, the organic components of the paint evaporated and decomposed and only the glass powder remained on the surface of the titanium plate. Eventually the glass was melted and a layer of glass formed with a uniform thickness of about 0.03 mm. A counter electrode of circular shape with a diameter of about 0.6 mm was produced by applying a graphite dispersion as a conductive paste on the glass layer. A copper wire with a diameter of about 0.3 mm was fused to a corner of the titanium plate. A spring wire made of phosphor bronze "was conductively connected to the counter electrode by spring action.

Gemäß den Verfahren von Beispiel 1 wurde eine Vorrichtung her gestellt, wobei jedoch die Gegenelektrode aus einem im .Vakuum abgeschiedenen. Ti tan film "bestand.,Following the procedures of Example 1, an apparatus was prepared placed, but the counter electrode from an im .Vakuum secluded. Ti tan film "consisted.,

Gemäß eiern '/erfahren von Boiupiel 1 wurde eine Vorrichtung elJ.t, wobei jedoch die Gegenelektrode "aua einem imAccording to Boiupiel 1's experience, there was a device elJ.t, but the counter electrode "aua an im

iH abgeacMedenen Kohlenstoff!Im bestand.iH removed carbon!

! Π :: 7! Π :: 7

-10--10-

Example 4

Gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 wurde eine Vorrichtung hergestellt, wobei jedoch die Gegenelektrode aus einem im Vakuum abgeschiedenen Eisenfilm bestand.A device was manufactured according to the method of Example 1, except that the counter electrode was made of an im Vacuum deposited iron film existed.

Beispiel 5Example 5

Ein Blas ähnlich demjenigen von Beispiel 1 mit einem Atomverhältnis von Tellur zu Eisen von 79:21 wurde durch Schmelzen eines Gemisches von 35,4 g TeOp und 4,6g Fe,0, bei 900⁰C in Luft während 30 Minuten und Abschrecken in Luft auf Raumtemperatur hergestellt. Eine Farbe ähnlich derjenigen von Beispiel 1 wurde unter Verwendung von 2,0 g des pulverisierten Glases und 1,0 ml desselben organischen Trägers wie in Beispiel 1 zubereitet. Die Grundelektrode war in diesem Beispiel eine Zirkoniumplatte mit denselben Abmessungen wie die Titanplatte in Beispiel 1. Die Vorrichtung wurde gemäß demselben Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Dicke der Glasschicht betrug etwa 0,05 mm. Die Vorrichtung wurde nach der Herstellung unter Verwendung eines Schutzwiderstandes von 100000 0hm sowie eines Spanrmngsimpulses mit einer Amplitude von 180 Volt und einer Weite von 100 Mikrosekunden elektrisch aktiviert.A blow similar to that of Example 1, with an atomic ratio of tellurium to iron of 79:21 was prepared by melting a mixture of 35.4 g and 4.6 g Teop Fe, 0 at 900 ⁰ C in air for 30 minutes and quenching in air produced at room temperature. A paint similar to that of Example 1 was prepared using 2.0 g of the powdered glass and 1.0 ml of the same organic vehicle as in Example 1. The base electrode in this example was a zirconium plate with the same dimensions as the titanium plate in Example 1. The device was manufactured according to the same method as in Example 1. The thickness of the glass layer was about 0.05 mm. After manufacture, the device was electrically activated using a protective resistor of 100,000 ohms and a voltage pulse with an amplitude of 180 volts and a width of 100 microseconds.

Beispiel example 6th

Ein Glas ähnlich demjenigen von Beispiel 1 mit einem Atomverhältnis von Tellur zu Eisen von ö5:15 wurde durch Schmelzen eines Gemisches aus 'Ό g TeOp und 2 g Fe,,0^ bei ö50°C in Luft während einer Stunde und Abschrecken in Luft auf Raumtemperatur hergestellt. Eine Farbe ähnlich derjenigen von Beispiel 1 wurde unter Verwendung von 0,1 g des pulverisierten Glases und 1 ml des organischen Trägers zubereitet. Die Grundelektrode dieses Beispiela war ein dünner Titanium mit einer Dicke von etwa 1 /U, der durch Vakuumabscheidung auf einer feuerfesten Glasplatte gebildet worden war. Auf de«! Titanfilm wurde mittels desselben Verfahrens wie in Beispiel 1 eine Ginuachient gebildet, wobei jedoch die Ü las i e runkst ein pe ra tu r in diesem Beispiel ^ι>60 (I betrug. Bei d i tti-ier Temperatur it?!, die Viskoait η t ti fs (.!1.¹IiICt; ti ο £■· tv r ι;:;-, ι i ;■ 11,1 e:, ί i\ ich üb e .t · ti i. e !,brisen T e i J. eA glass similar to that of Example 1 with an atomic ratio of tellurium to iron of 5:15 was prepared by melting a mixture of g TeOp and 2 g Fe 1, 0 at 50 ° C in air for one hour and quenching in air Room temperature produced. A paint similar to that of Example 1 was prepared using 0.1 g of the powdered glass and 1 ml of the organic vehicle. The base electrode of this example a was thin titanium, about 1 / U in thickness, formed by vacuum deposition on a refractory glass plate. On de «! A titanium film was formed by the same process as in Example 1, but the Ü las ie runkst a pe ra tu r in this example ^ι > 60 (I. At di tti-ier temperature it?!, The viscosity η t ti fs (.! 1. ¹ IiICt; ti ο £ ■ · tv r ι;:; -, ι i; ■ 11,1 e :, ί i \ ich über e .t · ti i. e!, breezes T ei J. e

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des Titanfilmes verteilt, auf die die Parte zuvor nicht aufgetragen gewesen war. Es bildete sich demzufolge eine dünne Glasschicht mit einer mittleren Dicke von etwa 0,002 mm. Eine Gegenelektrode mit einem Durchmesser von etwa 0,6 mm wurde durch Abscheidung von Titan im Vakuum erzeugt. Zwei elektrische Drähte wurden wie in Beispiel 1 mit den Elektroden verbunden.of the titanium film, to which the part has not previously been applied had been. As a result, a thin glass layer with an average thickness of about 0.002 mm was formed. A counter electrode with a diameter of about 0.6 mm was created by depositing titanium in a vacuum. Two electric wires were connected to the electrodes as in Example 1.

Example 7

Eine Vorrichtung wurde wie-in Beispiel 6 hergestellt, wobei jedoch die Gegenelektrode bei diesem Beispiel ein aus dem Vakuum abgeschiedener Nickelfilm war.A device was made as in Example 6, wherein however, the counter electrode in this example was a vacuum deposited nickel film.

Example 8

Ein Glas mit einem Atomverhältnis von Tellur zu Eisen von 64:36 wurde durch Schmelzen eines Gemisches von 39 g TeOp und 11 g Pe₂O, bei 1000⁰C während 30 Minuten und Abschrecken in Luft auf Raumtemperatur hergestellt. Eine Glasplatte mit einerA glass with an atomic ratio of tellurium to iron of 64:36 was prepared by melting a mixture of 39 g and 11 g Teop Pe ₂ O, at 1000 ⁰ C for 30 minutes and quenched in air to room temperature. A glass plate with a

ρ
Fläche von etwa 0,36· cm und einer Dicke von etwa 0,2 mm wurde durch Abschleifen eines Glasblockes mit Aluminiumoxid-Schleif pulver hergestellt. Zwei Elektroden mit Durchmessern von etwa 0,6 mm wurden durch Vakuumabscheidung von Titan auf die entgegengesetzten Oberflächen der Glasplatte erzeugt. Zwei elektrische Drähte wurden mit Hilfe einer Haftpaste, die dispergiertes Silber enthielt, mit den Elektroden verbunden. Die % Vorrichtung wurde nach der Herstellung unter Verwendung eines Schutzwiderstandes von 2 000 000 0hm und einer sinusförmigen Spannung von 60 Hz mit einer Peakspannung von etwa 1000 Volt elektrisch aktiviert.ρ
An area of about 0.36 x cm and a thickness of about 0.2 mm was made by grinding a block of glass with alumina abrasive powder. Two electrodes, approximately 0.6 mm in diameter, were created by vacuum deposition of titanium on opposite surfaces of the glass plate. Two electric wires were connected to the electrodes with the aid of an adhesive paste containing dispersed silver. The% device was electrically activated after manufacture using a protective resistance of 2 000 000 0hm and a sinusoidal voltage of 60 Hz having a peak voltage of about 1000 volts.

Während die Erfindung durch die Ausführungsformen im einzelnen beschrieben worden ist, soll sie nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt werden.While the invention has been described in detail through the embodiments, it is not intended to apply to the described Embodiments are limited.

109 841/1Π37109 841 / 1Π37

20AU0120AU01

Tabel

Beispielexample Widerstand
(Kilo-Ohm)resistance
(Kilo-ohms) Strom-üpannungsmerkmale
VI V
^VP ^XP ^VQ
(Volt) (mA) (Volt)Current-voltage characteristics
VI V
^V P ^X P ^V Q
(Volts) (mA) (volts) 0,60.6 6,86.8 bei P und Q
(niA)at P and Q
(niA) 11 4141 1414th 0,50.5 8,78.7 1,21.2 22 3838 1212th 0,30.3 8,08.0 1,01.0 33 6565 1717th 0,60.6 1212th 0,70.7 44th 6363 1818th 0,50.5 1616 1,11.1 55 8080 2626th 1,51.5 2,02.0 1,21.2 66th 1818th 6,56.5 2,02.0 2,82.8 4,24.2 77th 2020th 8,08.0 1,01.0 5,55.5 5,25.2 88th 8,28.2 6,.36, .3 3,23.2

Differenzwiderstand bei V=O.Differential resistance at V = O.

1 Π 9 Γ: /.1/1 η I 71 Π 9 Γ: /.1/1 η I 7

Claims

Non-rectifying, monostable, negative resistance device, characterized in that it comprises a glass layer with a composition according to the analysis of im • essential tellurium, iron and oxygen as well as two electrodes that are on opposite surfaces of the Glass layer are applied, has.

2. Negative resistance device according to claim 1, .due to this characterized in that the atomic ratio of tellurium to iron

ranges from 85:15 to 64:36. |

3. Negative resistance device according to claim 1, characterized characterized in that the glass layer has a thickness of not less than 0.002 mm.

4. Negative resistance device according to claim 1, characterized in that the Giasschicht a thickness of not is more than 0.2 mm.

5. Negative resistance device according to claim 1, characterized in that each of the electrodes consists essentially of one of the metals titanium, nickel, iron or zirconium j or of carbon. "

6 » Negative resistance device according to claim 1, characterized in that at least one of the electrodes consists essentially of titanium,

M 7 Me/WrM 7 Me / Wr

10 9 8 4 1/10

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