DE593931C

DE593931C - Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Widerstandes mit einer metallischen Siliciumschicht auf isolierendem Traeger

Info

Publication number: DE593931C
Application number: DES102015D
Authority: DE
Inventors: Dr Emil Duhme
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1931-11-24
Filing date: 1931-11-24
Publication date: 1934-03-07

Description

Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Widerstandes mit einer metallischen Siliciumschicht auf isolierendem Träger Elektrische Widerstände hoher Ohmzahl stellt man vielfach so her, daß man auf einen gut isolierenden Träger, z. B. auf die Innenseite eines Isolierrohres, eine mehr oder weniger dicke Schicht eines elektrischen Leiters aufbringt. So sind z. B. für Zwecke der Radiotechnik Hochohmwidertände bekanntgeworden, die aus einem mit Kohlenstoff (Ruß) überzogenen Glasstab bestehen. An Stelle des Kohlenstoffes, kann auch jeder andere Leiter Verwendung finden. Man hat die verschiedensten Metalle benutzt, beispielsweise Kupfer in ganz dünner Schicht, Silber, Platin, Silicium und andere Metalle. Zum Aufbringen der Metallschicht bedient man sich verschiedener Verfahren. Kann die Widerstandsschicht verhältnismäßig stark sein, so genügt ein Aufpinseln der Schicht. Werden entsprechend - höheren Widerstandswerten feine Schichten benötigt, so kann man das Verfahren der Kathodenzerstäubung oder ein Spritzverfahren anwenden. Alle die genannten Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß die Schicht nicht absolut gleichmäßig stark herzustellen ist und daß sich dann auf dem Widerstand Stellen hohen .Widerstandes und Stellen geringen Widerstandes befinden. Ein weiterer Nachteil der angegebenen Verfahren ist der, daß die Herstellung sehr hoher Widerstandswerte große Schwierigkeiten bereitet, da es nicht möglich ist, in einwandfreier Weise ganz feine, den hohen Widerstandswerten entsprechende Schichten aufzubringen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Widerstandes mit einer metallischen Siliciumschicht, bei dem erfindungsgemäß die Siliciumschicht durch chemische Umwandlung der Oberfläche des Isolierträgers gebildet ist. Bei dein nach diesem Verfahren hergestellten Widerstand ist der Übergang zwischen Isoliermaterial und leitender Schicht ein stetiger, so daß ein absolut festes Haften des Widerstandsmaterials gewährleistet ist. Außerdem besteht auch die Möglichkeit, durch entsprechende Bemessung und Beeinflussung der chemischen Umwandlung die Stärke der Widerstandsschicht den jeweiligen Bedürfnissen weitgehendst anzupassen und so insbesondere auch sehr dünne Widerstandsschichten zu erzielen. Weiterhin sind die erzeugten leitenden Schichten sehr gleichmäßig.
Das Verfahren kann beispielsweise in folgender Weise ausgeführt werden: Es ist bekannt, daß Alkali und Erdalkaliinetalldampf Glas, Quarz und Porzellan in-. sofern angreift, als es die Siliciumv erbindungen des Glases bzw. Quarzes oder Porzellans zu metallischem Silicium reduziert. Die Einwirkung der Alkali- oder Erdalkaliinetalle auf das Glas ist um so kräftiger, je höher die Reaktionstemperatur ist. Diese bekannte Tatsache bietet die Grundlage des Verfahrens zur Herstellung von Widerständen gemäß der Erfindung. Man läßt beispielsweise durch eine Glasröhre, welche zweckmäßig auf eine Temperatur von 5oo° C erhitzt wird, Alkali- oder Erdalkalimetalldampf durchströmen, wobei sich die Reduktion des Siliciumoxydes vollzieht und metallisches Silicium an der Innenfläche der Glasröhre entsteht. Die Abbildung zeigt schematisch eine Anordnung zur Ausübung des Verfahrens. Am Ende des Glasrohres i, welches auf der Innenseite eine Siliciumschicht erhalten soll, befindet sich angeschmolzen ein Gefäß z, welches das zu verdampfende Alkali- oder Erdalkalimetall 3 enthält. Durch eine Heizspirale .4, welche von einer Batterie 5 gespeist wird, wird das Glasrohr i auf die für die Reaktion nötige Temperatur gebracht. Ein Bunsenbrenner 6 erhitzt das Alkali- oder Erdalkalimetall 3, welches durch die Röhre i zu einer nicht gezeichneten Absaugpumpe 7 führt. Beim Durchströmen des erhitzten Rohres i tritt die Reduktion zu metallischem Silicium ein, und man hat es durch Bemessung der Temperatur und der Strömungsgeschwindigkeit in der Hand, verschieden starke Siliciumschichten zu erhalten. Im allgemeinen ist reiner Alkali-oder Erdalkalimetalldampf zu stark angreifend für das Siliciumdioxyd. Man kann nun gemäß der Erfindung die Wirkung der Alkali-oder Erdalkalimetalldämpfe dadurch mildern, daß man sie mit Quecksilberdampf entsprechend verdünnt. In dem Absatz :2 bei der Anordnung, die in der Abbildung gezeichnet ist, befindet sich dann nicht reines Alkali- oder Erdalkalimetall, sondern Alkali- oder Erdalkaliamalgam.
Es ist zweckmäßig, die Rückstände des Reduktionsprozesses auszuwaschen, damit nicht während des späteren Betriebes des Widerstandes irgendwelche Veränderungen auftreten. Das nach vorstehend beschriebenem Verfahren behandelte Glasrohr wird in an sich bekannter Weise mit Elektroden und gegebenenfalls Fassungen versehen, so daß es als Hochohrnwiderstand Verwendung finden kann. An Stelle von Glas ist selbstverständlich auch die Verwendung von Quarz, Porzellan und ähnlichen Stoffen möglich.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Widerstandes mit einer metallischen Siliciumschicht auf isolierendem Träger, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliciumschicht durch chemische Umwandlung der Oberfläche des Isolierträgers gebildet wird. :
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht durch chemische Umwandlung der inneren Oberfläche eines Isolierrohres erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch i oder a, dadufch gekennzeichnet, daß als Träger dienendes erhitztes Glas, Quarz oder Porzellan einem Alkali- oder i#rdalkalimetalldampf ausgesetzt wird, wodurch eine Reduktion der Siliciumverbindungen. der Trägeroberfläche zu metallischem Silicium erfolgt. :
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Quecksilberdampf verdünnter Alkali- oder Erdalkalimetalldampf benutzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß ein Behälter mit Alkali- oder Erdalkalimetall oder Alkali-oder Erdalkaliamalgam bis auf die Verdampfungstemperatur seines Inhaltes erhitzt wird und danach der Inhalt in Dampfform durch ein sich an den Behälter anschließendes, zweckmäßig- auf Soo° C erhitztes Glas-, Quarz- oder Porzellanrohr mit Hilfe einer am freien Rohrende angebrachten Saugpumpe geleitet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktionswirkung und damit die Beschaffenheit der Widerstandsschicht durch den Grad der Erhitzung des Trägers undloder durch die Strömungsgeschwindigüeit des Dampfes geregelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das nach einer gewünschten Reduktion der Siliciumverbindungen noch freie Alkalimetall ausgewaschen wird.