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Bauelement mit negativem Widerstand Diese Erfindung betrifft elektrische
Bauelemente aus glasartigem Material und insbesondere nicht gleichrichtende, stromgesteuerte
Bauelemente mit negativem Widerstand, die aus Oxydgläsern bestehen, und ein Verfahren
zur Herstellung derselben.
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Bauelemente mit negativem Widerstand sind nach dem Stand der Technik
gewöhnlich aus kristallinen Haloleitern hergestellt, im wesentlichen aus Germanium
und Silizium. Die meisten von ihnen nasen gleichrichtende Strom-Spannungs-Kennlinien
und sind nicht immer zur Steuerung einer Wechselstrom-Lastschaltung geeignet.
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Da kristalline Halbleiter im allgemeinen empfindlich sind gegenober
der Anwesergleit kleiner Mengen von Fremdatomen, ist das Herstellungsverfahren für
Bauelemente, die diese Materialien verwenden, sehr kompliziert. Man machte Jedoch
stabile Bauelement te mit negativem Widerstand unter Verwendung glasartiger Materialien
herstellen können die im allgemeinen unempfindlich sind gegenUber der Anwesenheit
von Fremdatomen.
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Es ist bekannt, dass gewisse glasartige Halbleitermaterialien in mindestens
zwei physikalischen Zuständen existieren: einem halbleitenden Zustand, der gekennzeichnet
ist durch einen relativ hohen elektrischen Widerstand, und einem metallischen Zustand,
der durch einen relativ niedrigen elektrischenWiderstand gekennzeichnet ist. Die
elektrische Kennlinie dieser Sorte eines halD-leitenden Glases ist ausgedrUckt durch
zwei diskrete Kurven in einer Strom-Spannungs-Darstellung, die dem halbleitenden
ozw.
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dem metallischen Zustand des Materials entsprechen. Bauelemente, die
diese halbleitenden Gläser verwenden, werden allgemein als "Distabil" gekennzeichnet.
Im Gegensatz zu Bauelementen, die kristalline Halbleitermaterialien verwenden, sind
solche Baelemente gekennzeichnet durch das Fehlen der Gleichrichtung.
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Mit anderen Worten sind ihre elektrischen Kennlinien symmetrisch hinsichtlich
der Polarität angelegter elektrischer Felder. Solche Bauelemente sind deshalb besonders
geeignet zur Steuerung von Wechselstrom-Lastschaltungen, obgleich sie nicht einfach
anwendbar sind zur Steuerung von Gleichstrom-Lastschaltungen.
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Materialien für solche bistabilen Bauelemente werden in den US-Patentschriften
3 241 009, 3 271 591 und 3 177 013 offenbart.
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Diese Bauelemente zeigen im allgemeinen schnelle Ubergänge zwischen
ihren beiden physikalischen Zustaknen, wenn das elektrische Steuersignal (Spannung
oder Strom), das das Bauelement angelegt wird, einenkritischen Wert erreicht. Diese
Bauelemente sind geeignet zur Verwendung in Schalt- und Speicherelementen. Von einigen
dieser Materialien ist bekannt, dass sie die Wirkung eines negativen Widerstandes
haben, wenn sie sich im halbleitenden Zustand befinden, doch sind diese Materialien
nicht immer geeignet zur Verwendung in Bauelementen mit negativem Widerstand, wie
Oszillatoren und Verstärkern, da sie leicht vom halbleitenden in den metallischen
Zustand wechseln.
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Die elekionische Industrie benötigt seit langem nicht gleichriche
tende, monostabile Bauelemente mit negativem Widerstand, die glasartiges Material
enthalten. Mit "monostabil" wird ein Bauelement bezeichnet, welches eine I-U-Kennlinie
aufweist, die immer
nui einen Wert für Strom oder Spannung besitzt.
Mit anderen Worten kann seine elektrische Eigenschaft vollständig durch eine einzige
kontinuierliche Kurve in der Strom-Spannungs-Darstellung ausgedrückt werden. Solche
Bauelemente sind geeignet zur Verwendung als Bauelemente mit negativem Widerstand
für z.B.
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Oszillatoren und Verstärker, und zwar nicht nur bei Gleichstromsondern
auch bei Wechselstromschaltungen.
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Die meisten halbleitenden Gläser, die als brauchbar für aktive Bauelemente
bekannt sind, wie sie oben erwähnt wurden, gehören zur Kategorie der "Chalcogenidgläser".
. Da Chalcogenidgläser und ihre fiohmaterialien sehr giftig und ziemlich unstabil
in oxydierender Atmosphäre sind, insbesondere bei hohen Temperaturen, ist der Hersteilungsvorgang
für Bauelemente, die diese Materiaheu verwenden, sehr konìpliziert. Wegen dieses
Problems ist es äusserst erwürxcht, stabile Bauelemente herstellen zu können, die
O«>ydgläser verwenden.
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Es ist gut bekannt, dass elektrische Bauelemente, die "Glasthermistoren
genannt werden und aus gewissen nalbleitenden Oxydgläsern hergestellt sind, Wirkungen
eines negativen Widerstandes zeigen, wenn genügend elektrische Leistung zugeführt
wird. Der negative Widerstand eines Glasthermistors ist auf die Selbsterwärmung
des halbleitenden Glases, gefolgt von einem thermischen eglauf zurückzuführen, und
im allgemeinen hat er eine relativ lange Ansprechzeit hinsichtlich des angelegten
elektrischen Qignals. Die Ansprechzeit, auf diehier Bezug genommen wird, ist als
die Zeit definiert, die der Strom durch das Bauelement braucht, um 90 % eines Gleichgewichtswertes
nach dem Anlegen eines elektrischen Feldes zu erreichen. Eswar im allgemeinen schwierig,
einen Glasthermistor als Element mit negativem Widerstand in einer elektrischen
Schaltung für einen hochfrequenten Strom mit mehr als 60 Hz zu verwenden.
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El.n Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein nicht gleichrichtenden
Bauelement mit negativem Widerstand, welches gekennzeichnet ist durch eine monostabile
Strom-Spannungs-Kennlinie.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein nicht gleichrichtendes
schnelles Bauelement mit negativem Widerstand, das eine Oxydglasschicht enthalt.
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Ein weiteres Ziel ist ein Verfahren zur Herstellung eines nicht gleichrichtenden
Bauelementes mit negativem Widerstand, welches gekennzeichnet ist durch eine monostabile
Strom-Spannungs-Kennlinie.
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Diese Ziele werden erreicht mit einem nicht gleicrichtenden Bauelement
mit negativem Widerstand, welches aus einer Glas schicht besteht, die eine Dicke
von nicht mehr als 100 /u aufweist und die sich im wesentlichen aus Tellur, Vanadium
und Sauerstoff zusammensetzt, wobei die Glasschicht zwei Elektroden aufweist, die
jeweils an den gegenüberliegenden Oberflächen der Glas schicht angebracht sind.
Die Glasschicht wird elektrisch aktiviert durch ein angelegtes elektrisches Feld
von mehr als 5 x 10 V/cm durch die Elektroden. Ein solches Bauelement hat eine nicht
gleichrichtende Strom-Spannungs -Kennlinie, die Bereiche negativen Widerstandes
enthält, und es spricht sehr schnell auf ein angelegtes elektrisches Signal an.
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Ein Verfahren zur Herstellung eines nicht gleichrichtenden Bauelementes
mit negativem Widerstand gemäss der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass man
eine Glasschicht herstellt, die eine Dicke von nicht mehr als 100 /u aufweist und
eine Zusammensetzung besitzt, die laut Analyse im wesentlichen aus Tellur, Vanadium
und Sauerstoff besteht, dass man zwei Elektroden jeweils an den gegenüberliegenden
Oberflächen der Glasschicht anbringt und zwischen den Elektroden ein elektrisches
Feld von mehr als 5 x 10' V/cm anlegt.
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Andere und weitere Ziele dieser Erfindung werden aus der folgenden
genauen Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Weich, nungen deutlich werden,
in denen
Fig.l eine Querschnittsansicht eines Bauelementes mit negativem
Widerstand gemäss der Erfindung zeigt, und Fig.2 eine Strom-Spannungs-Drstellung
ist, die das elektrische Verhalten eines Bauelementes gemäss dei vorliegenden Ereindung
zeigt.
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Bevor mit der genauen Beschreibung der Erfindung fortgefahren wird,
wird die Konstruktion eines nichtgleicrlrichtenden Bauelementes mit negativem Widerstand,
wie es durch diese Erfindung beabsichtigt ist, unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.
Eine w dünne Glasschicht 1 trägt zwei Elektroden 2 und 3 die JeWeils an gegenüberliegenden
Oberflächen befestigt sind. Zxei elektrische Zuleitungen 4 und 5 sind leitend mit
den entsprechenden Elektroden 2 und 3 in einem geeigneten Verfahren verbunden, z,3.
durch Löten oder Schweissen oder mit einer elektrisch leitenden Klebepaste. In Fig.
1 sind die beiden Zuleitungen 4 und5 mit den beiden Elektroden 2 szw. 3 durch Lot
6 und 7 verbunden. Eine Federzuleitung aus einem geeigneten Material, wie Phosphorbronze,
kann auch anstelle der Leitungen 4 oder 5 verwendet werden, so dass das Lot t und
7 wegfallen kann.
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Die Glasschicht hat eine Dicke im Bereich von 0,3 bis 100 u und hat
eine Zusammensetzung, die laut Analyse im wesentliciien aus Tellur, Vanadium und
Sauerstoff besteht. Das Atomverhältnis von Tellur zu Vanadium reicht von w0 : 40
bis 29 : 71. Das Atomverhältnis von Tellur zur Vanadium, auf das hierin Bezug genommen
wird, ist definiert als das Verhältnis der Anzahl der Telluratome zur Anzahl der
Vanadiumatome.
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Im allgemeinen sind die Ausgangsmaterialien, die zur Herstellung des
Glases dieser Erfindung verwendet werden, hochreine chemische Reagenzien, Tellurdioxyd
und Vanadiumpentoxyd. Ein Gemisch von Tellurdioxyd und Vanadiumpentoxyd in einem
gegebenen Atomverhältnis wird in einen hochreinen Tonerdetiegel eingebracht und
in offener Luft bei 750 - 1000° C geschmolzen, um Glas herzustellen.
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Danach wird das Glas auf Raumtemperatur abgekühlt. In einigen Fällen
wird das Glas zur schnellen Abkühlung in kaltes Wasser gegossen.
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Die Glasschicht 1 des Bauelements kann nacü jedem geeigneten Verfahren
hergestellt werden. Z.B. wird ein Stück des Glasbloces in einem Schmelztiegel bis
zur Scllmelze ernitzt, eine kleine Menge des geschmolzenen Glases wird am einen
Ende eines Rohres aus feuerfestem Material, wie Tonerde, angebracht unddann wird
das geschmolzene Glas durch Zuführung eines geeigneten Fliessgases, wie Luft, Sauerstoff
oder Stickstoff vom anderen Ende des Rohres geblasen. Eine Glasschicht mit ziemlich
gleichförmiger Dicke von 0,3 bis 100 /u kann nach diesem Verfahren nergestellt werden.
Die Dicke der Glasschicht kann durcii Regulietang der Glas temperatur und/oder der
Fliessgeschwindigkeit des Blasgases gesteuert werden. Ein weiteres Verfahren zur
Herstellung der Glasschicht ist das Schleifen und Polieren eines GlasDlockes zu
einer Glasplatte.
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Die Elektroden 2 und 3 werden auf irgendeine geeignete Weise an der
Glasschicht befestigt, wie durch Vakuumablagerung eines Metalls oder durch Auftragen
einer leitenden Paste. Im allgemeinen ergeben dickere Elektroden eine bessere Langzeitstabilität
des fertigen Bauelementes. Vorzugsweise werden Elektroden verwendet, die dicker
als 0,5 u sind.
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Gläser, die Tellur und Vanadium in einem Atornverhältnis von mehr
als 60 : 40 enthalten, neigen zum uebergang vom halbleitenden Zustand in den metallischen
Zustand und umgekehrt, d.h. sie neigen zur Bistabilität. Diese Gläser sina nicht
geeignet zur Verwendung als Bauelemente mit negativem Widerstand. Gläser, die Tellur
und Vanadium in einem Atomverhältnis von weniger als 29 : 71 enthal ten, haben sowohl
monostabile Kennlinien als auch die :lrkungen negativer Widerstände. Der negative
Widerstandseffekt dieser Gläser ist jedoch ziemlich klein, und sie besitzen eine
relativ lange Ansprechzeit hinsichtlich eines angelegten elektrischen Signals, und
sie können deshalD nicht für den sehr schnellen
elektrischen Betrieb
verwendet werden. Gläser mit Tellur und Vanadium in einem Atomverhältnis von 60
s 40 bis 29 :71 können zur Herstellung von Bauelementen verwendet werden, die sowohl
monostabile Kennlinien als aucn sehr schnelle negative Widerstandswirkungen besitzen.
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Die Dicke der Glasschicht 1 in dem Bauelement hat einen signifikanten
Einfluss auf die ernaltenen Eigenschaften. Im allgemeinen neigen Glasschichten mit
einer Dicke von mehl als 100 µ zum Ubergang in einen isolierenden Zustand, und weiterhin
d#chlaufen sie eine elektrische Aktivierung nur mit Schwierigkeit, wie es später
genauer beschrieben wird. Die untere Grenze der anwendbaren Dicke ist nicht so signifikant
wie die obere Grenze, doch im allgemeinen neigen Bauelemente mit Glasschichten,
deren Dicke unter 0,3 /u liegt, zu bistabilen Kennlinien. Die Dicke der Glasschicht
beeinflusst auch die Ansprechzeit des fertigen Baueleentes. Bauelemente mit dünneren
Schichten haben im allgemeinen kürzere Ansprechzeiten. Bauelemente mit Glasschichten
unter 35 u Dicke haben extrem kurze Ansprechzeiten, typisch 10-6 sec, und sind brauchbar
in elektrischen Hochfrequenzschaltungen.
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Vorzugsweise bestehen die beiden Elektroden 2 und 3 aus einem Material
aus der Gruppe, die Titan, Eisen, Nickel, Zirkons Molybdän, Aluminium, Gold und
Kohlenstoff umfasst. Die Elektrode sollte chemisch inaktiv sein in Bezug auf die
Gläser dieser Erfindung, unct wenn die Elektrode aus einem Material der obigen Gruppe
besteht, dann stellt dies sicher, dass das fertige Bauelement monostabile Eigenschaften
hat. Die Wirksamkeit des negativen Widerstandes eines Bauelementes gemäss der Erfindung
ist abhängig von den für die Elektroden verwendeten Materialien. Mit "Wirksamkeit
des negativen Widerstandes" wird die relative Breite des Spannungsbereiches gemeint,
in dem das Bauelement einen negativen Widerstand zeigt, wie es später genauer beschrieben
wird. Eine ausgezeichnete Wirksamkeit wird erhalten, wenn mindestens eine der beiden
Elektroden aus Aluminium oder Goldbesteht. Unter verschiedenen Elektrodenmaterialien
bildet Kohlenstoff die stabilste Elektrode für eine Langzeitstailität der erhaltenen
Bauelemente.
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Der Grund dafür ist, dass Kohlenstoff sehr inaktiv ist gegenüber den
Gläsern dieser Erfindung.
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Im allgemeinen hat ein nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestelltes
Bauelement einen sehr hohen elektrischen Widerstand und zeigt keinen negativen Widerstand
beim ersten Anlegen einer elektrischen Spannung. Gemäss der Erfindung wurde entdeckt,
dass die Glasschicht einer "elektrischen Aktivierung" unterworfen werden muss, die
dem in der Transictortechnologie gut bekannten "Formieren" sehr ähnlich ist. Der
elektrische Aktivierungsvorgang besteht aue dem Anlegen eines elektrischen Feldes
von mehr als 5 x 104 V/cm Dicke, vorzugsweise mehr als 2 x 105 V/cm Dicke an d#e
Glasschicht des Bauelementes zwischen den beiden ElektrLden. Das elektrische Feld
zur Aktivierung kann entweder von einer Wechsel-oder von einer Gleichstromquelle
gelierert werden. Ein elektrisches Feld in der Form eines Impulses ist ebenfalls
anwendbar.
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Ei wird jetzt ein darstellendes Beispiel für einen Aktivierungsvorgang
gegeben. Ein Spannungsimpuls mit einer Amplitude von z.B.
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300 V und einer Breite von z.B. 2 xlO 4 sec wird an eine Reihen-Schaltung
eines Bauelementes, dessen Glassehicht eine Dicke von z.B. 10# hat, mit einem Lastwiderstand
von z.B. 100 kOhm, der den Strom begrenzt, angelegt. Der elektrische Widerstand
des Bauelementes der Erfindung wird wesentlich reduziert durch die eiektrische Aktivierung.
Wenn elektrische Spannung an das aktivierte Bauelement angelegt wird, zeigt dieses
negative Widerstandswirkungen. Bauelemente mit Glassohichten von mehr als 100 /u
Dicke erfordern eine Aktivierungsspannung von mehr als 500 V, vorzugsweise mehr
als 2 000 V, was technische Schwierigkeiten hervorrufen kann.
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Die elektrischen Eigenschaften der Bauelemente gemäss der vorliegenden
Erfindung werden auf folgende Weise gemessen. Eine Reihenschaltung aus einem Bauelement
und einem Widerstand von z.B. 200 kOhm wird an eine 60 Hz-Wechselspannung gelegt.
Die Strom-Spannungs Kennlinie wird direkt auf einem Oszillographen beobachtet.
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Eine Darstellung der 3 iom-Spannungs-Kennlinie eines Bauelementes
gemäss der Erfindung wird in Fig. 2 gezeigt. Es ist zu sehen, dass die Kennlinie
nicht gleichrichtend und monostaoil ist und aus drei bestimmten Bereichen besteht,
die durch die beiden kritischen Punkte P und Q voneinander getrennt sind. Es handelt
sich dabei um einen hochohmigen Bereich HR, der durch einen positiven und relativ
grossen differentiellen Widerstand gekennzeichnet ist, einen Bereicn NR mit negativem
Widerstand, der durcn einen ANSTIEG des Stromes bei abnehmender Spannung gekennzeichnet
ist, und einen niederohmigen Bereich LR, der durch einen positiven und relativ kleinen
differentiellen Widerstand gekennzeichnet ist, Das Verhältnis VP/VQ, d.h. der Spannung
Vp am Punkt P zur Spannung VQ am Punkt Q, ist ein Mass für die Wirksamkeit der negative
Widerstandswirkung. Das Verhältnis ist abhängig von den verwendeten Elektrodenmaterialien.
Bemerkenswert grosse Werte, d.h. ein besonders wirksamer negativer Widerstand, können
erhalten werden, wenn mindestens eine der beiden Elektroden des Bauelementes aus
Aluminium oder Gold besteht.
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Das Bauelement gemäss der Erfindung ist sehr stabil und spricht schnell
auf ein angelegtes elektrisches Signal an. Es gibt viele Anwendungen ähnlich denen
für Bauelemente mit negativem Widerstand, dle als kristallinen Halbleitern bestehen
und gut bekannt sind. Das Bauelement gemäss der vorliegenden Erfindung ist besonders
geeignet zur Steuerung von Wechselstrom-Lastschaltungen, da es eine hinsichtlich
der Polarität des angelegten Feldes symmetrisuche Strom-Spannungs-Kennlinie aufweist.
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Beispiel 1 Ein im wesentlichen aus Tellur, Vanadium und Sauerstoff
bestehendes Glas mit einem Atomverhältnis von 43 : ó7 von Tellur zu Vanadium wird
durch Schmelzen eines Gemisches von 17,1 g Te02 und 12,9 g V2O5 bei 950° C in Luft
für 2 Stunden und Luftabschreckung auf Raumtemperatur hergestellt. Ein Glasfilm
mit einer Dicke von etwa 2 P wird auf folgende Weise hergestellt: Ein Stück des
Glasblockes
vom Schmelztiegel wird in einem Tonerdetiegel bei
etwa 6000 C zum Schmelzen gebracht. Eine kleine Menge des geschmolzenen Glases wird
an einem Ende eines Tonerderohres von 2 mm Inner.-durchmesser und 3 mm Aussendurchmesser
sowie 150 mm Länge angebracht und dann durch ZufUhrung von Stickstoffgas vom anderen
Ende des Rohres aufgeblasen. Eine Nickelplatte mit eIner Fläche 2 von 3 x 3 mm und
einer Dicke von 0,5 mm und mit ebener, sauberer Oberfläche wurde als Träger verwendet.
Eine Glasßchicht mit einer 2 Fläche von 1,5 x 1,5 mm wurde aus dem Glasfilm herausgeschnitten
und auf der sauberen Oberfläche der Nickelplatte mit einer leitenden Paste befestigt,
die Graphit in Dispersion enthält "Aquadag", Acheson Colloids Co., Michigan, USA),
um die Basiselektrode des Bauelementes zu bilden. Eine kreisförmige Gegenelektrode
mit einem Durchmesser von etwa 0,5 mm wurde an der der Nickelplatte gegenüberliegenden
Oberfläche der Glasschicht durch Vakuumablagerung von Aluminium aurgebracht. Eine
Kupferzuleitung mit einem Durchmesser von 0,3 mm wurde an eine Kante der Nickelplatte
ange#chweisst. Eine Federzuführung aus Phosphorbronze wurde leitend mit der Gegenelektrode
durch Federwirkung verbunden Die elektrische Aktivierung des Bauelementes wurde
mit' einem Spannungsimpuls mit einer Amplitude von 85 V und einer Breite von 10
3 sec Uber einer Reihenschaltung des Bauelementes mit einem Widerstand von 50 kOhm
durchgeführt. Die Ansprechzeit des Bauelementes wurde durch Anlegen eines Spannungs
impulses von ,0 V # zweimal VP ) an die Reihenschaltung des Bauelementes mit einem
Widerstand von 2,5 k0hm gemessen, wobei auf einem Oszillographen die Zeit beobachtet
wurde, die der Strom zum Erreichen von 90 % des Gleichgewichtswertes benötigte.
Die elektrischen Eigenschaften einschliesslich der Ansprechzeit des Bauelementes
werden in der Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 2 Das Glas dieses Beispiels war das gleiche, wie das des
Beispiels 1. Ein Glas film mit einer Dicke von 35 /u wurde auf die gleiche Weise
wie im Beispiel 1 hergestellt. Ein Bauelement wurde nach
dem gleichen
Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt. Ein Spannungsimpuls mit eir)er Amplitude
von 350 V und einer Breite von 3 x 10-3 sec und ein Reihenwlderstand von 300 k0hm
wurden zur Aktivierung des Bauelementes verwendet. Ein Spannungsimpuls mit einer
Amplitude von 24 V und ein Reihenwiderstand von 6 KOhm wurden zur Messung der Ansprechzeit
verwendet. Die elektrischen Eigenschaften des Bauelementes werden in Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 3 Ein Glas ähnlich dem des Beispiels 1 mit einem Tellur-Vanadium-Atomverhältnis
von 29 : 71 wurde durch Schmelzen eines Gemischs von 12,5 g TeO2 und 17,5 g V205
bei 9500 C in Luft fttr eine Studc und Luftabsohreckung auf Raumtemperatur hergestellt.
Ein Glasfilm mit einer Dicke von etwa 8 /u wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel
1 hergestellt. Ein Bauelement wurde nach dem in Beispiel 1 angegebenen Verfahren
hergestellt. Eine Wechsel-Spannung von 60 Hz und einer Spitzenspannung von 160 V
und ein Reihenwiderstand von 200 k0hm wurden zur Aktivierung verwendet.
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Die Ansprechzeit des Bauelementes wurde unter Verwendung eines Spannungsimpulses
von 10,6 V und eines Reihenwiderstandes von 4 KOPm gemessen. Die elektrischen Eigenschaften
des Bauelementes werde in der Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 4 Ein Glas ähnlich dem des Beispiels 1 mit einem Tellur-Vanadium-Atomverhältnis
von 60 : 40 wurde durch Schmelzen eines Gemischs von 21,7 g TeO2 und 8,3 g V205
bei 9500 C in Luft für eine Stunde und Luftabschreckung auf Raumtemperatur hergestellt.
Ein Glasfilm mit einer Dicke von etwa l/u wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel
1 hergestellt. Eine Wechselspannung von 60 Hz mit einer Spitzenspannung von 57*
V und ein Reihenwiderstand von 50 kOhm wurden zur Aktivierung verwendet. Die Ansprechzeit
des Bauelementes wurde unter Verwenaung eines Spannungsimpulses von
5,0
V und eines Reihenwiderstandes von 2 kOhm gemessen. Die elektrischen Eigenschaften
des Bauelementes werden in der Tabelle 1 angegeben.
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Beispiel 5 Ein Bauelement wurde nach dem gleichen Verfahren wie in
Beispiel 1 hergestellt, doch hatte die Glasschicht eine Dicke von etwa 0,3 /U. Ein
Spannungsimpuls mit einer Amplitude von 40 V und einer Breite von 10-4 4 sec und
ein Reihenwiderstand von 50 kOhm wurden zur Aktivierung verwendet. Die Ansprechzeit
des Bauelementes wurde mit einem Spannungsimpuls von 4,0 V und einem Reinen widerstand
von 2 kOhm gemessen. Die elektrischen Eigenschaften des Bauelementes werden in der
Tabelle 1 angegeben.
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Beispiel 6 Das Glas dieses Beispiels war das gleiche wie das des Beispiels
1.
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2 Die Glasplatte mit einer Fläche von etwa 0,1 cm und einer Dicke
von etwa 100 u wurde durch Abschleifen eines Glasstückes mit einem Tonerdg-Schlelfpulver
hergestellt. Zwei Elektroden mit je 0,5 mm Durchmesser wurden durch Vakuumaolagerung
von aluminium auf gegenüberliegenden Oberflächen der Glasplatte angebracht.
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Zwei elektrische Zuführungen wurden an den Elektroden unter Verwendung
einer Klebepaste, in der Silber dispergiert ist, angebracht. Das so aufgebaute Bauelement
wurde unter Verwendung einer 60 Hz-Spannung mit einer Spitzenspannung von etwa 500
V und einem Reihenwiderstand von 1 MOhm aktiviert. Die Ansprechzeit des Bauelementes
wurde unter Verwendung eines Spannungaimpulses von 50 V und eines Reihenwiderstandes
von 8 k0hm gemessen. Die' elektrischen Eigenschaften des Bauelementes werden in
der Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
| Beispiel Glasschicht Elektrische Eigenschaften Ansprechzeit |
| (sec) |
| Zusammensetzung Dicke Vp (V) Ip VQ IQ Vp/VQ |
| (Te:V) (µ) (mA) (V) (mA) |
1 43:57 2 3,5 0,3 1,0 0,7 3,5 1,5x10-6 2 43:57 35 12 0,4 4,0 1,1 3,0 2,5x10-6 3
29:71 8 5,3 0,6 1,8 1,5 2,9 8,0x10-7 4 60:40 1 2,5 0,1 0,7 0,3 3,6 1,1x10-7 5 43:57
0,3 2,0 0,1 0,6 1,5 3,3 2,4x10-7 6 43:57 100 25 0,5 12 0,3 2,1 1,8x10-3
Beispiel
7 Der Glasfilm dieses Beispiels war der gleiche wie im Beispiel 1 hinsichtlich der
Zusammensetzung und der Dicke. Sieben Glasschichten ähnlich dem Beispiel 1 wurden
aus dem Glasfilm herausgeschnitten und entsprechend auf saubere Oberflächen vor
Platten aus Titan, Nickel, Eisen, Zirkon, Molybdän, Aluminium und Gold mit den gleichen
Abmessungen wie die Nickelplatte im Beispiel 1 aufgebracht. Die Glasschichten wurden
an den entsprechenden Metallplatten durch Erwärmung auf 350 C für eine Stunde in
einer Stiekstoffgasatmosphäre befestigt. Eine Gegenelektrode und zwei elektrische
Zuleitungen wurden jeweils wie im Beispiel 1 angebracht. Die Bauelemente wurden
nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 aktiviert. Die elektrischen Eigenschaften
der Bauelemente werden in der Tabelle 2 angegeben.
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Tabelle 2 Elektroden- Elektrische Eigenschaften material V 1 VQ IQ
Vp/VQ (Vy (mA) (v) (mA) Titan 3,7 0,3 2,2 0,75 1>7 Nickel 3,2 0,35 1,7 0,8 1,9
Eisen 4,1 0,25 3,0 0,9 1,4 Zirkon 3,0 . 0,3 1,6 0,8 1,9 Molybdän 4,0 0,25 2,9 0,9
1,4 Aluminium 3,6 0,3 1,0 0,7, 3,6 Gold 3,5 0,3 0,7 0,7 5,0
Beispiel
8 Drei Bauelemente wurden nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 hergestellt
und aktiviert, doch waren die Gegenelektoden dieses Beispiels aus im Vakuum abgelagertem
Titan, Gold bzw.
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Kohlenstoff. Eine 60 Hz-Spannung mit einer Spitzenspannung von 14
V wurde über dem Bauelement in Rethenschaltung mit einem Widerstand von 6 k0hm angelegt
Die Änderung des Wertes von Vp wurde für jedes Bauelement nach 24, 100 und 500 Betriebsstunden
gemessen. Die Ergebnisse werden, in der Tabelle 3 zusammen mit den elektrischen
Eigensthaften der Bauelemente angegeben.
Tabelle 3 Elektroden-
Elektrische Eigenschaften Änderung von Vp, (%) material Vp Ip VQ IQ Vp/VQ 24hr 100hr
500hr (V) (mA) (V) (mA) Titan 4,1 0,2 2,5 0,8 1,6 +4,2 +5,1 +5,4 Gold 3,0 0,3 0,6
0,7 5,0 +1,0 +1,4 +2,0 Kohlenstoff 3,5 0,25 2,0 0,85 1,8 +0,3 +0,4 +0,4
Obwohl
die Erfindung hier in den Einzelheiten heschrieben wurde, soll diese Beschreibung
nur als Darstellung und nichtals Einschränkung verstanden werden.
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- Patentansprüche -