DE2117009B2 - Nicht gleichrichtendes, monostabiles festkoerperbauelement und verfahren zum herstellen - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft ein nicht gleichrichtendes, onostabiles Festkörperbauelement, dessen Slromlannungskcnnünic einen Rereich mit negativem 'iderstand aufweist und das aus einer Vanadium und luerstoff enthaltenden Glasschichi besteht, an der an vei gegenüberliegenden Oberflächen je eine Elektrode lgebraehl ist.

Festkörperbauelemente mit negativem Widerstand nd nach dem Stand der Technik gewöhnlich aus "istallinen Halbleitern hergestellt, im wesentlichen is Germanium und Silizium. Die meisten von ihnen iben gleichrichtende Strom-Spannungs-Kennlinien und sind nicht immer zur Steuerung einer Wechselstrom-Lastschaltung geeignet. Da kristalline Halbleiter im allgemeinen empfindlich sind gegenüber der Anwesenheit kleiner Mengen von Fremdatomen, ist das Herstellungsverfahren für Festkörperbauelemente, die diese Materialien verwenden, sehr kompliziert. Man möchte jedoch stabile Festkörperbauelemente mit negativem Widerstand unter Verwendung glasartiger Materialien herstellen können, die im all- gemeinen unempfindlich sind gegenüber der Anwesenheit von Fremdatomen.

Es ist bekannt, daß »Thermistoren« genannte elektrische Bauelemente, die aus bestimmten, halbleitenden, kristallinen Oxyden hergestellt sind, Eigen- schäften eines negativen Widerstandes zeigen, wenn eine ausreichende elektrische Leistung zugeführt wird. Der negative Widerstand eines Thermistors ergibt sich aus der Selbsterwärmung des Thermistormaterials, dem ein thermaler Weglauf folgt, und im allgemeinen zeigt der Thermistor eine lange Ansprechzeit auf ein angelegtes elektrisches Signal. Die hier erwähnte Ansprechzeit ist definiert als die Zeit, die erforderlich ist, damit der Strom durch das Bauelement 90°/,, des Gleichgewichtswertes erreicht nach dem Anlegen des elektrischen Feldes. Es war im allgemeinen schwierig, einen Thermistor als negatives Widerstandselement in einer elektrischen Schallung für hochfrequenten Strom von mehr als 60 Hz zu verwenden.

Vanadiumdioxyd (VO₂), bei dem es sich um eines der Thermistormaterialien handelt, zeigt bekannterweise eine abrupte Widerstandsänderung bei seiner Phasenübergangstemperatur (67 C). Es ist deshalb möglich, ein sehr schnelles, nicht gleichrichtendes Bauelement mit negativem Widerstand herzustellen unter Verwendung kleiner Teilchen oder dünner Filme von VO₂ mit einer Dicke von weniger als 10 μ, wie es z. B. in der deutschen Patentschrift 1 253 837 beschrieben wird. Vanadiumoxyd ist chemisch stabil in einer Form von V₂O₅ oder V₂O^ bei gewöhnlichen Bedingungen.

Der Herstellungsvorgang für VO₂, insbesondere in der Form dünner Filme, ist sehr kompliziert und deshalb sehr teuer.

Es ist bekannt, daß gewisse glasartige Halbleitermaterialien in mindestens zwei physikalischen Zuständen existieren: einem halbleitcnden Zustand, der gekennzeichnet ist duri.h einen relativ hohen elektrischen Widerstand, und einem metallischen Zustand, der durch einen relativ niedrigen elektrischen Widerstand gekennzeichnet ist. Die elektrische Kennlinie dieser Sorte eines halbleitenden Glases ist ausgedrückt durch zwei diskrete Kurven in einer Strom-Spannungs-Darstellung, die dem halbleitenden bzw. dem metallischen Zustand des Materials entsprechen. Bauelemente, die diese halbleitcnden Gläser verwenden, werden allgemein als !.bistabil« gekennzeichnet. Im Gegensatz zu Bauelementen, die kristalline Halbleitermaterialien verwenden, sind solche Bauelemente gekennzeichnet durch das Fehlen der Gleichrichtung. Mit anderen Worten sind ihre elektrischen Kennlinien symmetrisch hinsichtlich der Polarität angelegter elektrischer Felder. Soklic Bauelemente sind deshalb besonders geeignet zur .Steuerung von Wechselstrom-Lastschaltungen, obgleich sie nicht einfach anwendbar sind zur Steuerung von Gleichstrom-LaslschalUingen.

Die meisten halbleitenden Gläser, die als brauchbar für aktive Bauelemente bekannt sind, wie sie oben erwähnt wurden, gehören zur Kategorie der »Chalcogenidgläser« (siehe z. B. die USA.-Palentschriften

₁₅

nach jedem geeigneten Verfahren hergestellt werden. Zum Beispiel wird ein Stück des Glasblcckes in einem Schmelztiegel bis zur Schmelze srhitzt, eine kleine Menge des geschmolzenen Glases wird am einen Ende eines Rohres aus feuerfestem Material, wie Tonerde, angebracht und dann 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 μ kann nach diesem Verfahren hergestellt werden. Die Dicke der Glassc hicht kann durch Regulierung der Glastemperatur und/oder der Fließgeschwindigkeit des Blasgases gesteuert werden. Ein weiteres Verfahren zur Herstellung der Glasschicht ist das Schleifen und Polieren eines Glasblockes zu einer Glasplatte.

Die Elektroden 2 und 3 werden auf irgendeine Weise ar. der Glasschicht befestigt, wie durch Vakuum-•yM'iocrune eines Metalls oder durch Auftragen einer U-J'.enden Paste. Im allgemeinen ergeben dickere Elektroden eine bessere Langzeitstabilität des fertigen ! c-ikörperbauelemenles. Vorzugsweise werden Elektroden verwendet, die dicker als 0,5 μ sind.

ι ',laser, die Tellur und Vanadium in einem Atom- \c<hälinis von mehr als 60: 40 enthalten, neigen zum Lmcrgang vom halbleitenden Zustand in den metallischen Zustand und umgekehrt, d. h., sie neigen zur Bislabilität. Diese Gläser sind nicht geeignet /ur Verwendung als Bauelemente mit negativem Widerstand. (ilaser, die Tellur und Vanadium in einem Atomverhältnis von weniger als 29:71 enthalten, haben sowohl monostabile Kennlinien als auch die Wirkungen negativer Widerstände. Der negative Widerstandsefi'ekt dieser Gläser ist jedoch ziemlich klein, und sie besitzen eine relativ lange Ansprechzeit hinsichtlich eines angelegten elektrischen Signals, und sie können deshalb nicht für den sehr schnellen elektrischen Betrieb verwendet werden. Gläser mit Tellur und Vanadium in einem Atomverhällnis von 60:40 bis 2'»: 71 können zur Herstellung von Bauelementen verwendet werden, die sowohl monostabile Kennlinien als auch sehr schnelle negative Widerstandswirkungen element monostabile gg^ ^nefpe^ keil des negativen Wukrstandes e^ _ktroden

bauelemente* * d*jg« m g^ _{des nega}. verwendeten Materialien. Mit w

tiven Widerstandes« wird durekmve Bre ^„^. nungsbereiches gemeint ^r^ ^ _e&

bauelement enen ^^^_EiM ausgezeichnete spater S^enaf ^^b™'^e°f" *!„„ mindestens eine der Wirksamkeit w.rd <^^™£™ _{Gold besteh}t. beiden Elektroden aus Alum mum^_{n bildel} Unter J^«!«g EWLjod«««^ ^

^K^^L^dl^j£S Festkörperbauelemente. Der

^^bll'^tot. ^T ^!T Kohlenstoff sehr inaktiv ist Grund dafür ist daß Kohlenston

n nach dem oben beschriebenen

v^STSsSites Festkörperbauelement einen Verfahren hergesteHtes re ^ _kemen

sehr hohe' ele^kt'sch en W^lde ^'_An, _{n e}iner eleknegat.venW.de^and be.m ersten A g ^^ ^ ^S^nnung G^maß d« h<^ -^_{n Aktl}. kt, daß ^^,^^"^,j. _L,,_r elektrische ^^ g^S deT vorliegenden ErfinH n- heraus dem Anlegen eines elektronen dung besKh aus dem A g _vorzugswe,se

Felde ™ ^meJ^ ^ _{an die} ciasschichl des mehr als ² · 10 V^cm JJ.cKe d _E]ek_

^g^S^J '* Aktivierung kann enl-

^ι·£·_ν^^^₆,. _oder von einer Gleichstromweder von e.ner Wechse _{hes Feld in} der

^"^^^'Χ^ ebenfalls anwendbar. 1-orm e nes pu es - J ^.^^

Γ vv rd u-t/Λ ein _{pin s nnungsirnpu}ls

Akt.vmrungs organg geg _{γ und ejner ßrelte}

rn.t c.ner Amp .lude ^on ^ ^ ^^

von /B ° ^.^k ;^d _rbaudementes, dessen Glas-

se al ting ei nc s H l ^^ _{mU £|nem L t}.

schicht eine Dicke von 7 _{S(mm b£}.

w.derstand on / B. °°_t™Widerstand des Fest-

|^^2 ^j ^tHe entlich reduziert durch ko.pcrb. uelemen es ^ _eleklrische Spannung

d.eelek che Aknv. ri ^ _{elemenl angelegl} ^,rd, Widerstandswirkungen. Fe

40

Sei>,cke der G.assch.cht . in dem Baue.ement hat einen signifikanten Einfluß auf die erhaltenen t.genschäften. Im allgemeinen neigen Gassch.chten m.t

Gassch.chten m.t

mehr

^V' ^ _hervorrufen kann

* der anwendbaren Dicke ist nicht so signifikant

SÄ» bistabilen Kennlinie,, Die Dicke der Glasschicht beeinflußt auch d.e Ai.sprechze,,des fertigen Festkörperbauelementes, leslkorperbauelemente mit dünneren Schichten haben im allgemeinen kürzere Ansprechzeiten. Festkörperbauelemente nut Glasschichten unter 35 μ Dicke haben extrem kurze Ansprechzeiten typisch 10~^e Sekunden, und sind SS in elekJnscnen Hochfrequenzschaltungen Vorzugsweise bestehen die beiden hlektroden 2 und3 aus einem Material aus der Gruppe, die T.tan E.«n Nickel, Zirkon, Molybdän, Aluminium Gold und

jJg^ _{g Die}

^Äennlinie lird direkt auf einen, Oszi.lograp en beobachte. _SlrolT1._Spannungs.Kennlinie

55 L.^ne ^™^e _erba ^g _uelementes wird in F ig. 2 gezeigt eines ^orpe, _{Kennlinie nich}i gleichrichtend

L 1 ^u seheη dl _drei ^^„,^ _{Be chen}

und1 o. oslab11 kritischen Punkte F und

bes.ehu Ju d^ure£^d _sjpd. _Es handelt sich dabe,

60 Q Nonemanü ^ _{der durch einen}

^Sa ^o.len differentie.len Widerstand

J^JJ _{js e}^_nen Bereich NR m.t negativem gekennj u.h.,et . , ^.^ ^ _bel

Widers α ü ^kennzeichnet ,st, und einen

3 241 009, 3 271 591 und 3 177 013). Da Chalcogenid- Eine weitere Entwicklung der vorliegenden Erfin-

gläser und ihre Rohmaterialien sehr giftig und ziemlich dung besteht darin, daß das nicht gleichrichtende,

unstabil in oxydierender Atmosphäre sind, insbeson- monostabile Festkörperbauelement nach einem Ver-

dere bei hohen Temperaturen, ist der Herstellungs- fahren hergestellt wird, welches dadurch gekenn-

vorgang für Bauelemente, die diese Materialien ver- 5 zeichnet ist, daß man eine Glasschicht herstellt, die

wenden, sehr kompliziert. Wegen dieses Problems eine Dicke von nicht mehr als 100 μ aufweist und eine

ist es äußerst erwünscht, stabile Bauelemente her- Zusammensetzung hat, die im wesentlichen aus

stellen zu können, die Oxydgläser verwenden. Tellur, Vanadium und Sauerstoff besieht mit einem

Halbleitende Oxydgläser für solche bistabilen Bau- zwischen 60: 40 und 29 : 71 liegenden Atomverhältnis elemente werden in den USA.-Patentschriften 3241009 io von Tellur zu Vanadium, man eine Elektrode jeweils (V — P — O-, V — Pb — O- und Na — B — Ti — O- an zwei gegenüberliegenden Oberflächen der Glas-Systeme) und 3 271 591 (Te — O-System) offenbart. schicht befestigt und man an die Elektroden ein elek-Diese Bauelemente zeigen im allgemeinen schnelle trisches Feld von mehr als 5 · 10" V/cm Dicke der Übergänge zwischen ihren beiden physikalischen Zu- Glasschicht anlegt. Ein Vorteil dieser Entwicklung ständen, wenn das elektrische Steuersignal (Spannung 15 liegt darin, daß dadurch ein nicht gleichrichtendes oder Strom), das an das Bauelement angelegt wird, Festkörperbauelement mit monostabiler Strom-Spaneinen kristischen Wert erreicht; d. h. die Kennlinie nungs-Kennlinie erhalten wird.

ist bistabil. Diese Bauelemente sind geeignet zur Ver- Es sei darauf hingewiesen, daß die elektrische Aktiwendung in Schalt- und Speicherelementen. Von vierung von nicht gleichrichtenden Fetskörperbaueinigen dieser Materialien ist bekannt, daß sie einen 20 elementen mit zwei verschiedenen Widerstandszustännegativen Widerstand aufweisen, wenn sie sich im den durch Anlegen elektrischer Felder bereits bekannt halbleitenden Zustand befinden, doch sind diese ist (deutsche Auslegeschrift 1 234 880). Materialien nicht immer geeignet zur Verwendung in Die Erfindung wird an Hand von Ausführungs-Bauelementen mit negativem Widerstand, wie Oszil- beispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher latoren und Verstärkern, da sie leicht vom halb- 25 erläutert, in denen leitenden in den metallischen Zustand schalten. F i g. 1 eine Querschnittsansicht eines Festkörper-

Es ist ebenfalls bekannt, daß gewisse halbleitende bauelementes mit negativem Widerstand zeigt, und

Oxydgläser Eigenschaften eines negativen Wider- F i g. 2 eine Strom-Spannungs-Darstellung ist, die

Standes zeigen, wenn ausreichende elektrische Lei- das elektrische Verhalten eines solchen Festkörper-

stung zugeführt wird, wie es z. B. von C. F. D r a k e 30 bauelementes zeigt.

et al. in Physica Status Solidi, Vol. 32, 1969, S. 193 bis Bevor mit der genauen Beschreibung von Ausfüh-208 beschrieben wird, wo ein nicht gleichrichtendes rungsbeispielen der Erfindung fortgefahren wird, wird monostabiles Festkörperbauelement der eingangs ge- die Konstruktion eines nicht gleichrichtenden Festnannten Art angegeben ist. Der negative Widerstand körperbauelementes mit negativem Widerstand unter solcher Gläser ergibt sich ebenfalls aus der Selbst- 35 Bezugnahme auf F i g. 1 beschrieben. Eine dünne erwärmung wie im Fall des oben erwähnten kristallinen Glasschicht 1 trägt zwei Elektroden 2 und 3, die jeweils; Thermistors und weist deshalb eine relativ lange An- an gegenüberliegenden Oberflächen befestigt sind. Sprechzeit auf ein angelegtes elektrisches Signal auf. Zwei elektrische Zuleitungen 4 und 5 sind leitend mit

Die elektronische Industrie benötigt seil langem den entsprechenden Elektroden 2 und 3 in einem schnelle, nicht gleichrichtende, monostabile Fest- 40 geeigneten Verfahren verbunden, z. B. durch Löten körperbauelemente mit negativem Widerstand, die oder Schweißen oder mit einer elektrisch leitenden glasartiges Material enthalten und sehr stabil sind. Klebepaste. In F i g. 1 sind die beiden Zuleitungen 4 Mit '»monostabil« wird ein Bauelement bezeichnet, und 5 mit den beiden Elektroden 2 bzw. 3 durch Lot 6 welches eine 1-U-Kennlinie aufweist, die immer nur und 7 verbunden. Eine Federzuleitung aus einem geeinen Wert für Strom oder Spannung besitzt. Mit an- 45 eigneten Material, wie Phosphorbronze, kann auch deren Worten kann seine elektrische Eigenschaft voll- an Stelle der Leitungen 4 oder 5 verwendet werden. ständig durch eine einzige kontinuierliche Kurve in so daß das Lot 6 und 7 wegfallen kann, der Strom-Spannungs-Darstellung ausgedrückt werden. Die Glasschicht hat eine Dicke im Bereich von 0.' Solche Bauelemente sind geeignet zur Verwendung als bis 100 μ. und hat eine Zusammensetzung, die lau Bauelemente mit negativem Widerstand für z. B. 50 Analyse im wesentlichen aus Tellur. Vanadium um Oszillatoren und Verstärker, und zwar nicht nur bei Sauerstoff besteht. Das Atomverhältnis von Tellur 71 Gleichstrom- sondern auch bei Wechselstromschal- Vanadium reicht von 60: 40 bis 29: 71. Das Atom Hingen. verhältnis von Tellur /u Vanadium, auf das hieri

Aufcabc der vorliegenden Erfindung ist die Schaff ung Bezug genommen wird, ist definiert als das Verhältni

eines nicht gleichrichtenden, monostabilen Festkörper- 55 der Anzahl der Telluratome zur Anzahl der Vanadium

bauelementes mit einer einzigen kontinuierlichen atome.

Strorn-Spannungs-Kennlinie, die Bereiche mit nega- Im allgemeinen sind die Ausgangsmaterialien, di

tivem Widerstand aufweist, das aus chemisch stabilen zur Herstellung des Glases verwendet werden, hoc!

Oxulgläsern besteht, und auf ein angelegtes elek- reine chemische Reagenzien, Tellurdioxyd und V;

trisches Signal in sehr kurzer Zeit anspricht. 60 nadiumpentoxyd. Ein Gemisch von Tellurdioxyd un

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfin- Vanadiumpentoxyd in einem gegebenen Atom\erhäl

dung be einem Festkörperbauelement der eingangs nis wird in einen hochreinen T.merdetiegel eii

genannten Art dadurch gelöst, daß die Glasschicht gebracht und in offener Luft bei 751 bis 1000 C g

im wesentlichen aus Tellur, Vanadium und Sauerstoff schmolzen, um Glas herzustellen. Dar.acli wird d

besteht, dal5 das Atomverhältnis von Tellur zu Va- 65 Glas auf Raumtemperatur abgekühlt. In einigi

_na,üinn zwisd cn 60: 40 und 29 : 71 liegt und daß die Fällen wird das Glas zur schnellen Abkühlung

Giasschtcnteine Dicke von nicht mehr als 100 μ auf- kaltes Wasser gegossen.

Die Glasschicht 1 des Festkörperbauelementes ka

Vp am Punkt P zur Spannung V_Q am Punkt O. ist ein Maß für die Wirksamkeit der negativen '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 Festkörperbaueiementes aus Aluminium oder Gold besteht.

Das Festkörperbauelement gemäß der Erfindung ist sehr stabil und spricht schnell auf ein angelegtes elektrisches Signal an. Es gibt viele Anwendungen ähnlich denen für Festkörperbauelemente mit negativem Widerstand, die aus kristallinen Halbleitern bestehen und gut bekannt sind. Das Festkörperbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung ist besonders geeignet zur Steuerung von Wechselstrom-Lastschaltungen, da es eine hinsichtlich der Polarität des angelegten Feldes symmetrische Strom-Spannungs-Kennlinie aufweist.

Beispiel 1

Ein im wesentlichen aus Tellur, Vanadium und Sauerstoff bestehendes Glas mit einem Atomverhältnis von 43: 67 von Tellur zu Vanadium wird durch Schmelzen eines Gemisches von 17,1 g TeO₂ und 12,9 g V₂O₅ bei 95O^CC in Luft für 2 Stunden und Luftabschreckung auf Raumtemperatur hergestellt. Ein Glasfilm mit einer Dicke von etwa 2 μ wird auf folgende Weise hergestellt: Ein Stück des Glasblockes vom Schmelztiegel wird in einem Tonerdetiegel bei etwa 600 C zum Schmelzen gebracht. Eine kleine Menge des geschmolzenen Glases wird an einem Ende eines Tonerderohres von 2 mm Innendurchmesser ii'id 3 mm Außendurchmesser sowie 150 mm Länge ."(!gebracht und dann durch Zuführung von Stickstoffgas vom anderen Ende des Rohres aufgeblasen. Eine Nickelplatte mit einer Fläche von 3 · 3 mm² und einer Dicke von 0,5 mm und mit ebener, sauberer Oberfläche •λ αϊ de als Träger verwendet. Eine Glasschicht mix einer rUiehc von 1.5 -1,5 mm² wurde aus dem Glasfilm ;.erausgeschnitten und auf der sauberen Oberfläche der Nickelplatte mit einer leitenden Paste befestigt, ■Jie Graphit in Dispersion enthält, 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 Yakuumablagerung von Aluminium aufgebracht. Eine Kupferzuleitung mit einem Durchmexser von 0.3 mm wurde an eine Kante der Nickelplatte angeschweißt. 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 Sekunden über einer Reihenschaltung des Festkörperbauelementes mit einem Widerstand von 50 kOhm durchgeführt. Die Ansprechzeit des Festkörperbaueiementes wurde durch Anlegen eines Spannungsimpulses von 7,0 V (zweimal V,·) an die Reihenschaltung des Festkörperbauelementes mit einem Widerstand von 2,5 kOhm gemessen, wobei auf einem Oszillographen die Zeit beobachtet wurde, die der Strom zum Erreichen von 90° „ des Gleichgewiehtswertes benötigte. Die elektrischen Eigenschaften einschließlich der Ansprechzeit des Festkörperbauelemcntcs werden in der Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 2

Das Glas dieses Beispiels war das gleiche, wie das des Beispiels 1. Ein Glasfilm mit einer Dicke von 35 μ wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt. Ein Festkörperbauelement wurde nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 hergestellt. Ein Spannungsimpuls mit einer Amplitude von 350 V und einer Breite von 3 · 10~³ Sekunden und ein Reihenwiderstand von 300 kOhm wurden zur Aktivierung des Festkörperbauelementes verwendet. Ein Spannungsimpuls mit einer Amplitude von 24 V und ein Reihenwiderstand von 6 kOhm wurden zur Messung der Ansprechzeit verwendet. Die elektrischen Eigenschäften des Festkörperbauelementes werden in Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 3

Ein Glas ähnlich dem des Beispiels 1 mit einem Tellur-Vanadium-Atomverhältnis von 29 : 71 wurde durch Schmelzen eines Gemisches von 12,5 g TeO., und 17.5 g V₂O₅ bei 950 C in Luft Tür eine Stunde und Luftabschreckung auf Raumtemperatur hergestellt.

Ein Glasfilm mit einer Dicke von etwa 8 μ wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt. Ein Festkörperbauelement wurde nach dem im Beispiel 1 angegebenen Verfahren hergestellt. Eine Wechselspannung von 60 Hz und einer Spitzenspannung von 160 V und ein Reihenwiderstand \on 200 kOhm wurden zur Aktivierung verwendet. Die Ansprechzeit des Festkörperbauelementes wurde unter Verwendung eines Spannungsimpulses von 10,6 V und eines Reihenwiderstandes von 4 kOhm gemessen. Die elektrischen Eigenschaften des Festkörperbauelementes werden in der Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 4

Ein Glas ähnlich dem des Beispiels 1 mit einem Tellur-Vanadium-Atomverhältnis von 60 : 40 wurde durch Schmelzen eines Gemisches \on 21.7 g TcO₂ und 8.3g N₂O₅ bei 950"C in Luft für 1 Stunde"und Luftabschreckung auf Raumtemperatur hergestellt. Ein Glasfilm mit einer Dicke von etwa 1 μ 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 Ansprechzeil de^ Festkörperbauelementes wurde unter Verwendung eines Spannungsimpulses von 5.0 V und eine! Reihenwiderstandes von 2 kOhm gemessen. Die elek irischen Eigenschaften des Festkörperbauelemente: werden in der Tabelle 1 angegeben.

Beispiel 5

Ein Festkörperbauelement wurde nach dem gleiche Verfahren wie im Beispiel 1 hergestellt, doch hatt die Glasschicht eine Dicke von etwa 0,3 ^. Ein Spar nungsimpuls mit einer Amplitude von 40 V und ein« Breite von 10 ⁴ Sekunden und ein Reihenwiderstan von 50 kOhm wurden zur Aktivierung verwendet. D Ansprechzeit des Festkörperbauelementes wurde m einem Spannungsimpuls von 4,0 V und einem Reihei widerstand von 2 kOhm gemessen. Die elektrisch« Eigenschaften des Festkörperbauelementes werden der Tabelle 1 angegeben.

ono κι tn

Beispiel 6

Das Glas dieses Beispiels war das gleiche wie das des Beispiels 1. Die Glasplatte mit einer Fläche von etwa 0,1 cm² und einer Dicke von etwa 100 μ wurde durch Abschleifen eines Glasstückes mit einem Tonerde-Schleifpulver hergestellt. Zwei Elektroden mit je 0,5 mm Durchmesser wurden durch Vakuumablagerung von Aluminium auf gegenüberliegenden Oberflächen der Glasplatte angebracht. Zwei elektrische Zuführungen wurden an den Elektroden unter

Verwendung einer Klebepaste, in der Silber dispergiert ist, angebracht. Das so aufgebaute Festkörperbauelement wurde unter Verwendung einer 60-Hz-Spannung mit einer Spitzenspannung von etwa 500 V und einem Reihenwiderstand von 1 MOhm aktiviert. Die Ansprechzeit des Festkörperbauelementes wurde unter Verwendung eines Spannungsimpulses von 50 V und eines Reihenwiderstandes von 8 kOhm gemessen. Die elektrischen Eigenschaften des Festkörperbauelementes ίο werden in der Tabelle 1 gezeigt.

	Glassc Zusammen setzung	hiebt Dicke	Vp(V)	Tabelle	1	aften Io	VPi"-\,	Ansprechzeit
Beispiel	(Te: V)	(μ)	3,5	Elekt	risclie Eigenscli	(mA)	3.5	(see)
	43:57	~>	12	(mA)	(V)	0,7	3.0	1,5- ΙΟ"6
1	43:57	35	5,3	0,3	1,0	1,1	2.9	2,5 · 10-6
2	29:71	8	2,5	0.4	4,0	1.5	3.6	8.0 · ΙΟ"7
3	60:40	1	2,0	0,6	1,8	0,3	3,3	1.1 · 10-7
4	43:57	0,3	25	0,1	0.7	1,5	2,1	2.4 · ΙΟ"7
5	43:57	100	0.1	0,6	0,3		1,8 · 10-3
6			U. 5	12

Beispiel 7

Der Glasfilm dieses Beispiels war der gleiche wie im Beispiel 1 hinsichtlich der Zusammensetzung und der Dicke. Sieben Glasschichten ähnlich dein Beispiel 1 wurden aus dem Glasfilm herausgeschnitten und entsprechend auf saubere Oberflächen von 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 ] Stunde in einer Stickstoffgasatmosphäre befestigt. Eine Gegenelektrode und zwei elektrische Zuleitungen wurden jeweils wie im Beispiel 1 angebracht. Die Festkörperbauelemente wurden nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 aktiviert. Die elektrischen Eisenschaften der Festkörperbauelemente werden in der Tabelle 2 anceeeben.

Tabelle 2

Elektrodenmaterial

(V)

(mA)

Elektrische Eigenschaften

q
(V)

(mA)

Titan

Nickel

Eisen

Zirkon
Molybdän
Aluminium.
Gold

3,7
3.2
4.1
3,0
4.0
3,6
3,5

0.3

0.35

0,25

0.3

0,25

0.3

0.3

2,2

1 "7
1, /

3.0 1,6 2.9 1.0 0.7

0.75

0.S

0.9

0.8

0.9

0.7

0,7

1.7 1.9 1.4 1,9 1.4 3.6 5,0

Beispiel

Drei Festkörperbauelemente wurden nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 hergestellt und akti\iert, doch waren die Gegenelektroden dieses Beispiels aus im Vakuum abgelagertem Titan. Gold bzw. Kohlenstoff. Eine 60-Hz-Spannung mit einer Spitzenspannung von 14 V wurde über jedem Festkörper-

bauelement in Reihenschaltung mit einem Widerstanc von 6 kOhm angelegt. Die Änderung des Wertes vor Vp wurde für jedes Festkörperbauelement nach 24 100 und 500 Betriebsstunden gemessen. Die Ergebnissf werden in der Tabelle 3 zusammen mit den elek irischen Eigenschaften der Festkörperbauelement! angegeben.

	v, (V)	Elekt (mA)	Tabelle	3	vr ivo	Ände 24Std.	rung von V 100 SUL	•Η Γ») 500 Std.
Hektrodenmaterial	4,1	0,2	rische Eigenscl V0 (V)	laften Jo (mA)	1,6	+4,2	+ 5,1	+5,4
	3,0	0,3	2,5	0,8	5,0	+ 1,0	+ 1,4	+2,0
	3,5	0,25	0,6	0,7	1,8	+0,3	+0,4	+0,4
Kohlenstoff		2,0	0,85

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Nicht gleichgerichtetes, tnonostabiles Festkörperbauelement, dessen Strom-Spannungskennlinie einen Bereich mit negativem Widerstand aufweist und das aus einer Vanadium und Sauerstoff enthaltenden Glasschicht besteht, an der an zwei gegenüberliegenden Oberflächen je eine Elektrode angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasschicht (1) im wesentlichen aus Tellur, Vanadium und Sauerstoff besteht, daß das Atomverhältnis von Tellur zu Vanadium zwischen 60: 40 und 29 : 71 liegt und daß die Glasschicht (1) eine Dicke von nicht mehr als 100 μ aufweist.

2. Festkörperbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasschicht (1) nicht dicker als 35 μ ist.

3. Festkörperbauclement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasschicht (1) nicht dünner als 0,3 μ ist.

4. Festkörperbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Elektroden (2, 3) im wesentlichen aus einem Material besteht, welches aus der Gruppe von Titan, Nickel, Eisen, Zirkon, Molybdän, Aluminium, Gold und Kohlenstoff ausgewählt ist.

5. Festkörperbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden Elektroden (2, 3) im wesentlichen aus Aluminium besteht.

6. Festkörperbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden Elektroden (2, 3) im wesentlichen aus Gold besteht.

7. Festkörperbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (2, 3) im wesentlichen aus Kohlenstoff bestehen.

8. Verfahren zur Herstellung eines Festkörperbauelementes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Glasschicht herstellt, die eine Dicke von nicht mehr als 100 μ aufweist und eine Zusammensetzung hat, die im wesentlichen aus Tellur, Vanadium und Sauerstoff besteht, mit einem zwischen 60 : 40 und 29 : 71 liegenden Atomverhältnis von Tellur zu Vanadium, man eine Elektrode jeweils an zwei gegenüberliegenden Oberflächen der Glasschicht bel'estigt und man an die Elektroden ein elektrisches Feld von mehr als 5 · 10' V/cm Dicke der Glasschicht anlegt.