DE606624C

DE606624C - Sperrschichtphotozelle mit flaechenhaft durchsichtiger oder gitterfoermiger Sperrelektrode

Info

Publication number: DE606624C
Application number: DES97105D
Authority: DE
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1931-03-03
Filing date: 1931-03-03
Publication date: 1934-12-06

Description

Sperrschichtphotozelle mit flächenhaft durchsichtiger oder gitterförmiger Sperrelektrode Zur Umsetzung von Licht- in Strom- oder Spannungsschwankungen hat man den Effekt ausgenutzt, daß bei Belichtung der Berührungsfläche von Kupfer und Kupferoxydul, an der eine unipolare Sperrwirkung auftritt, eine elektromotorische Kraft erzeugt wird, die der Intensität des auffallenden Lichtes proportional ist. Die Erfindung betrifft die Ausnutzung eines ähnlichen Effektes an anderen Materialien, die gegenüber den bekannten Kupferoxydulzellen wesentliche Vorteile sowohl in der Anordnung als auch in der Empfindlichkeit und Lichtausnutzung mit sich bringen.
Gemäß der Erfindung werden die neuen lichtelektrischen Zellen unter Verwendung von Antimonsulfid hergestellt, auf das Elektroden aufgebracht werden. Durchsetzt das Licht die Berührungsfläche zwischen der einen Elektrode (Sperrelektrode) und dem Halbleiter, so wird eine elektromotorische Kraft erzeugt. Die andere Elektrode, genannt Gegenelektrode, weist im Gegensatz zur Sperrelektrode nur einen geringfügigen Übergangswiderstand zum Halbleiter, also im vorliegenden Falle zum Antimonsulfid, auf und dient ausschließlich der Ableitung des Stromes.
Die neuen Zellen zeichnen sich insbesondere durch eine hohe Empfindlichkeit für ultrarotes Licht aus, so daß sie zum Auffangen langwelligen Lichtes besser geeignet sind als die anderen bisher bekannten lichtelektrischen Zellen. Ein weiterer Vorteil, der mit der Verwendung der neuen Zellen verbunden ist, ist darin zu erblicken, daß bei= den Antimonsulfidzellen der innere Widerstand bei gleichbleibender Energieempfindlichkeit höher ist als beispielsweise bei den Kupferoxydulzellen, so daß die neuen Zellen unmittelbar an hohe `Widerstände, z. B. Verstärkerröhren, angeschlossen werden können.
Zur Herstellung der neuen Zellen kann man auf chemischem Wege hergestelltes Antimonsulfid oder vorteilhaft den in der Natur vorkommenden Grauspießglanz verwenden. Von diesem lassen sich flächenhafte Körper abspalten, die glänzende Oberflächen besitzen, auf die die Elektroden aufgebracht werden. Die Elektroden können beispielsweise in atomarer Form, z. B. durch Kathodenzerstäubung, Aufdampfen im Vakuum, galvanisch oder auf ähnlichem Wege hergestellt werden. Die Elektroden können flächenhaft sein, oder aber man bildet insbesondere die Sperrelektrode so aus, daß sie strich- oder punktförmig berührt. Wichtig ist, daß beide Elektroden vollkommen fest angebracht werden, so daß sie einen guten Kontakt geben, der auch gegen Erschütterungen und chemische Angriffe widerstandsfähig ist. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Sperrelektrode erhält man, indem man sie in bekannter Weise gitterartig ausbildet.
Um die Wirksamkeit der neuen Zellen zu erhöhen, ist es günstig, diejenige Fläche des Antimonsulfids, auf die die Sperrelektrode aufgebracht werden soll, zuvor einer geeigneten Oberflächenbehandlung zu unterwerfen. Diese kann z. B. in einer Ätzung bestehen, zu der sich Laugen, wie Natronlauge oder Kalilauge, als gut brauchbar erwiesen haben. Auch kann der Antimonsulfidkörper in einem Bade, welches Kalkmilch, Soda und Schwefel enthält, behandelt werden. Um die übrigen Teile der Oberfläche des Halbleiters nicht ebenfalls der die Sperrwirkung erhöhenden Ätzung zu unterwerfen, ist es vorteilhaft, diese durch eine Lackschicht, z. B. Asphaltlack, abzudecken.
Die Sperrelektrode kann in bekannter Weise in Form eines flächenhaften durchsichtigen Metalles auf die vorbehandelte Oberfläche aufgebracht werden. Man kann aber auch den Halbleiter in einer dünnen Oberflächenschicht zu Antimon reduzieren. Da die Metalle, auch wenn sie nur in Schichten ganz geringer Dicke aufgebracht werden, einen beträchtlichen Teil des auf die Zelle fallenden Lichtes absorbieren und infolgedessen nur wenig Licht auf die wirksame Sperrschicht vordringen lassen, kann als Material für die Sperrelektrode Selen oder Tellur in seiner metallischen Form Verwendung finden. Diese Körper werden aufgestrichen oder aufgestäubt und nachträglich in die metallische Modifikation übergeführt. Um ihre Leitfähigkeit zu erhöhen, können ihnen geeignete Zusätze von Metallen, z. B. Silber oder Metallverbindungen, beigegeben werden. Derartige Zusätze kann man auch zum Antimonsulfid machen, wenn dieses auf künstlichem Wege gewonnen wird.
Im Gegensatz zu der Sperrelektrode, an deren Berührungsfläche mit dem Halbleiter eine möglichst große unipolare Sperrwirkung vorhanden sein soll, ist es nötig, daß die Gegenelektrode, die nicht vom Licht getroffen wird und lediglich zur Stromabnahme dient, den Halbleiter so berührt, daß zwischen Halbleiter und Elektrode kein Übergangswiderstand auftritt. Ein sicheres Mittel, um einen guten Kontakt herzustellen, ist durch die Verwendung von Emulsionen leitender Substanzen gegeben. Am brauchbarsten ist eine Graphitemulsion. Derartige Gegenelektroden sind bei Kupferoxydul als Halbleiter an sich bekannt.
Der Übergangswiderstand zwischen Gegenelektrode und Antimonsulfid kann weiterhin noch dadurch vermindert werden, daß die betreffende Fläche des Halbleiters vorher geschliffen oder poliert wird. Auf eine derart behandelte Fläche kann auch die Gegenelektrode, beispielsweise durch Kathodenzerstäubung, aufgebracht werden, ohne einen nennenswerten Sperrwiderstand zu zeigen.
Der große Vorzug der neuen Zellen beruht darin, daß sie nicht nur in fast allen Fällen, in denen andere lichtelektrische Einrichtungen benutzt werden, gut brauchbar sind, sondern.daß sie auch, eine besonders hohe Wirksamkeit für das langwellige Gebiet des Spektrums zeigen, so daB sie z. B. bei der für viele Zwecke wichtigen Nachrichtenübermittlung mittels ultraroter Strahlen Anwendung finden können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Sperrschichtphotozelle mit flächenhaft durchsichtiger oder gitterförmiger Sperrelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiter Antimonsulfid dient. z. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Antimonsulfidkörper Grauspießglanz dient. 3. Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Leitfähigkeit des Antimonsulfids erhöhende Zusätze. q.. Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine aus einer leitenden Emulsion, vorzugsweise Graphitemulsion, bestehende Gegenelektrode. 5. Einrichtung nach Anspruch i, da durch gekennzeichnet, daß die Sperrelektrode aus Selen und Tellur in ihrer metallischen Modifikation besteht. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Leitfähigkeit erhöhende Zusätze zum Selen oder Tellur. 7. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrelektrode durch oberflächliches Reduzieren des Antimonsulfids gebildet ist. B. Verfahren zur Herstellung von lichtelektrischen Zellen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Sperrelektrode anzulegende Fläche des Antimonsulfids einer @ die Sperrwirkung erhöhenden Oberflächenbehandlung, z. B. Laugenätzung, unterworfen wird. 9. Verfahren zur Herstellung von lichtelektrischen Zellen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Gegenelektrode anzulegende Fläche des Antimonsulfids einer die Sperrwirkung herabsetzenden Oberflächenbehandlung, beispielsweise Schleifen oder Polieren, unterworfen wird.