DE599309C - Negativer Widerstand - Google Patents

Description

• Negativer Widerstand Bestimmte Kontakte, z. B. Rotzinkerz gegenüber einem Eisendraht oder Bleiglanz gegenüber einem Molybdändraht, zeigen bekanntlich die Eigenschaft eines negativen Widerstandes, d. h. sie weisen eine Charakteristik auf, bei der die Spannung in einem bestimmten Bereich mit steigender Stromstärke fällt. Die Ursache der fallenden Charakteristik glaubte man bisher in einer Temperaturabhängigkeit des Kontaktes gefunden zu haben, insofern als ein größerer Strom eine erhöhte Temperatur und diese eine bessere Leitfähigkeit der Kontaktstelle und niedrigere Spanung an ihr hervorrufen sollte.
• Genauere Untersuchungen haben nun ergeben, daß die Erwärmung nicht die Ursache des Verhaltens als negativer Widerstand ist, sondern sogar störend wirkt und daher sorgfältig verhindert werden muß. Es genügt zu diesem Zweck meistens, die Elektroden gut zu kühlen oder möglichst massig auszubilden. Die Temperatur wird zweckmäßig möglichst tief gehalten. Für die tatsächliche Ursache der fallenden Charakteristik haben die Versuche folgenden Sachverhalt ergeben. Gewisse Kombinationen, wie z. B. das obenerwähnte Rotzinkerz mit Eisendraht oder Bleiglanz gegenüber einem Molybdändraht, haben die Eigentümlichkeit, Gase an der Oberfläche der Kontaktstelle zu adsorbieren. Diese Eigenschaft tritt anscheinend nur im Zusammenwirken der beiden Elektrodenmaterialien auf. Das Gas findet sich in de; Kombination Bleiglanz/Molybdän in der Hauptsache am Bleiglanz adsorbiert, während in der Kombination Rotzinkerz/Eisen beide Elektroden das Gas adsorbieren. Da die Leitfähigkeit der Kontaktstelle durch Elektronen hervorgerufen wird, die von der Kathode zur Anode übergehen, und da diejenigen Stellen einer Elektrode, die mit einer Gasschicht bedeckt sind, weniger Elektronen emittieren als solche Stellen, die frei von Gas sind, so ergibt sich für den Vorgang der fallenden Charakteristik folgendes Bild: bei Stromlosigkeit der Kontaktstelle ist ein erheblicher Teil der Kathode von der adsorbierten Gasschicht bedeckt. Die Emission der Kathode ist gering. Für einen bestimmten kleinen Strom ist eine verhältnismäßig hohe Spannung notwendig. Sobald der aus der Kathode austretende Elektronenstrom größer wird, hebt er gewissermaßen die hindernde Gasschicht von der Kathode ab; die Elektronenemissionsfähigkeit der Kathode wird größer; die Spannung fällt mit wachsendem Strom. Auf Grund dieser Erkenntnis läßt sich ein negativer Widerstand erfindungsgemäß verbessern.
• Die bekannten Kontakte mit der Eigenschaft eines negativen Widerstandes wurden in verschiedenen Gasen untersucht. Es zeigten sich, wie erwartet, charakteristische Unterschiede. In. Wasserstoff z. B., der doch bei der Poulsenlampe ein unentbehrlicher Bestandteil ist, ist die fallende Charakteristik bedeutend schlechter ausgebildet oder fehlt ganz, während sie in Sauerstoff am besten hervortritt. Erfindungsgemäß werden daher solche Kontakte, wie z. B. das obenerwähnte Oxyd bzw. Sulfid, in ein Gas, z. B. in Sauerstoff, zweckmäßig von höherem Druck als Atmosphärendruck gebracht. Wird jetzt der Anliegedruck der Elektroden dem Drucke des Gases bestimmt angepaßt, so tritt bei den Kontakten die neue Eigenschaft auf, sich zu regenerieren. Ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird nämlich ein Kontakt beim Betriebe mit der Zeit unwirksam und zeigt dann die fallende Charakteristik nicht mehr, weil das adsorbierte Gas beim Betriebe allmählich aus dem Raum zwischen den beiden Elektroden entweicht. Trifft man aber die erfindungsgemäßen Maßnahmen, so diffundiert das Gas allmählich aus dem Außenraum in den Kontaktraum zurück, und die fallende Charakteristik taucht wieder auf. Das Regenerieren erfolgt bei Betriebsruhe innerhalb io bis 5o Stunden und nur, wenn für diesen Zweck der Gasdruck und der Anliegedruck sorgfältig einander angepaßt sind und sich der Kontakt in einem Medium befindet, das vom Kontakt besonders stark adsorbiert wird. Bei zu losem Anliegedruck wird der Kontakt mit der Zeit innerhalb der benutzbaren Spannungen völlig nichtleitend, bei zu starkem Anliegedruck vermag das Gas nur schwierig zurückzudiffundieren, der Kontakt wird dann zu wenig regeneriert. Zu jedem Gasdruck gehört ein günstiger Anliegedruck.
• Was oben vom Einzelkontakt gesagt wurde, gilt auch bei negativen Widerständen, die aus einer zwischen zwei Elektroden befindlichen pulverisierten chemischen Metallverbindung bestehen. Nach der Erfindung werden also auch diese aus Pulver bestehenden negativen Widerstände in ein Medium gesetzt, welches von dem Pulver besonders stark adsorbiert wird. Günstig ist z. B. Sauerstoff von zweckmäßig höherem Druck als Atmosphärendruck.
• Die Einstellung des Elektrodendruckes hat auch bei. solchen Pulverwiderständen sowohl auf die Ausbildung der fallenden Charakteristik als- auch auf die Regenerierung einen .Einfluß. Bei einem Pulverwiderstand addieren sich die Drucke der einzelnen Pulverteilchen aufeinander zu einem Gesamtdruck, den die Elektroden aufnehmen. Dieser Elektrodendruck ist zweckmäßig möglichst hoch zu wählen, und gwar wegen der mechanischen und elektrischen Stabilität des negativen Widerstandes und ''weil sonst zu hohe Spannungen erforderlich sind. Er ist dann nicht mehr so erschütterungsempfindlich, und man erhält bei jeder Messung immer dieselbe Charakteristik, was bei zu losem Druck nicht der Fall ist. Andererseits treibt aber ein zu hoher Elektrodendruck das Gas aus den Kontakträumen heraus, während umgekehrt ein loser Anliegedruck der Elektroden das Hineindiffundieren -von Gas (Regenerieren) von außen ins Innere des Pulvers begünstigt. Man muß deshalb den Druck auf einen Kompromißwert einstellen, der um so höher liegt, je höher der Gasdruck ist. Dieses Einstellen auf einen Kompromißwert ist im Anspruch i mit Anpassen bezeichnet und gilt sowohl für den Einzelkontakt als auch für Pulverwiderstände mit der Eigenschaft einer fallenden Charakteristik.

Claims (2)

1. PATrNTANSYRÜCHE: i. Negativer, aus einer oder mehreren Kontaktstellen bestehender Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß sich der negative Widerstand zwecks Wiederherstellung oder Erhaltung seiner Eigenschaften innerhalb eines Gases befindet, für welches das Kontaktmaterial eine besonders große Adsorptionsfähigkeit besitzt und dessen Druck dem von den Stromzuführungselektroden ausgeübten Druck angepaßt ist.
2. 2. Negativer Widerstand nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck höher als der Druck der Atmosphäre ist.