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Elektrodensystem mit unsymmetrischer Leitfähigkeit Die Erfindung bezieht
sich auf ein Elektrodensystem mit unsymmetrischer Leitfähigkeit und insbesondere
,auf einen Trockengleichrichter oder eine Photozelle, in denen sich zwischen den
Elektroden eine besondere, unabhängig vom Elektrodenmaterial angeordnete oder gebildete
Sperrschicht-befindet, die aus einem Stoff besteht, der im flüssigen oder gelösten
Zustand auf eine der Elektroden aufgebracht ist oder der bei erhöhter Temperatur
(ioo bis 200° C) erweicht.
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Man hat bereits Stoffe mit den vorerwähnten Eigenschaften verwendet,
die sich vorzüglich als Sperrschichtmaterial eignen. Diese Gruppe von Stoffen umfaßt
z. B. die Kunstharze wie die Kondensationsprodukte von Ureum und Formaldehyd oder
von Phenolen und Formaldehyden, Polyvinylacetat, Polystyrol und polymerisierte Acrylderivate.
Sie besitzen als Sperrschichtmaterial die nachfolgenden Vorzüge: geringe dielektrische
Verluste, hohe D.urchschlagfebtigkeit infolge der Eigenschaft, daß der Isolationswert
sehr hoch liegt, und ferner haften sie sehr fest an den angrenzenden Oberflächen
der anliegenden Elektroden. Besonders das Polystyrol besitzt günstige Eigenschaften
zur Verwendung als Sperrschichtmaterial. Eine weniger günstige Eigenschaft dieser
Stoffe ist, daß sie bei einer erhöhten Temperatur erweichen. Solche.Temperaturen
können z. B. vorkommen, falls für die halb leitende Elektrode des Systems Selen
verwendet wird, da dieser Stoff, nachdem die Sperrschicht .aufgebracht worden ist,
bis auf eine Temperatur von annähernd 2oo° C erhitzt wird, damit er in die leitende
kristallinische Modifikation übergeht. Die Sperrschicht wird dann erweichen, wodurch
nicht nur Stärkeunterschiede, sondern sogar die Gefahr des Durchdrückens der Sperrschicht
und Kurzschluß der Elektroden eintreten können.
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Diese Gefahr kann im allgemeinen auch beim Anbringen der Sperrschicht
aus einer Lösung entstehen, z. B. wenn das System zusammengesetzt wird, bevor das
Lösungsmittel vollständig entfernt worden ist.
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Lichtempfindliche Zellen sind schon mit einer Sperrschicht versehen
worden, die aus mit Kunstharz getränktem Papier bestanden. Diese Zellen weisen aber
den gleichen, oben schon beschriebenen Übelstand auf; das Kunstharz erweicht leicht,
erhält aber bei einer hohen, oberhalb ioo° C liegenden Temperatur keine mechanische
Festigkeit von der
Papierschicht, weil die mechanischen Eigenschaften
des Papiers bei dieser hohen Temperatur selbst sehr ungünstig werden; das Papier
geht nämlich allmählich in Kohle über, welch letzterer Stoff fast überhaupt keine
mechanische Festigkeit aufweist. überdies hat Kohle die für diesen Fall ungünstige
Eigenschaft, daß sie leitend ist, so daß in der Sperrschicht ganz kleine Zellen
mit mehr oder weniger Leitvermögen vorhanden sind. Dies bedeutet aber ein bedeutendes
Herabsetzen des Isolierwertes des Kunstharzes.
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Zur Behebung der oben angeführten Nachteile wird nach der Erfindung
dem Sperrschichtstoff zur größeren mechanischen Festigkeit ein pulverförmiger Isolierstoff
zugesetzt, so daß in der Sperrschicht ein Gerippe entsteht, das den erwähnten Cbelstand
verhindert.
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Mit einem die mechanische Festigkeit fördernden Stoff ist in vorliegendem
Fall also ein Stoff gemeint, der im verwendeten Lösungsmittel nicht in Lösung geht
bzw. einen höheren Erweichungspunkt als das eigentliche Sperrschichtmaterial hat.
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Es hat sich gezeigt, daß Glimmerpulver ein besonders geeigneter Stoff
ist, um dem Sperrschichtmaterial zugesetzt zu werden.
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Statt Glimmerpulver kann auch z. B. Quarz-oder Aluminiumoxy dpulver
benutzt werden. Diese Stoffe beeinträchtigen die dielektrischen Eigenschaften des
Kunstharzes nicht, da sie die Eigenschaft besitzen, selbst ein Dielektrikum bilden
zu können.
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Es hat sich herausgestellt, daß man eine vorzügliche Sperrschicht
dadurch erhält, daß als Sperrschichtmaterial Polystyrol verwendet wird, in welches
feines Glimmerpulver eingeführt ist. Ausführungsbeispiel Auf einen z. B. aus Messing
bestehenden metallenen Träger wird eine amorphe Seienschicht von einigen Hundertsteln
bis einigen Zehnteln eines Millimeters im flüssigen Zustand aufgebracht und flach
ausgewalzt oder mit einem heißen Bolzen ausgestrichen. Auf dieser Selenoberfläche
wird dann die Sperrschicht angeordnet. Dies vollzieht sich wie folgt: Die Selenelektrode
wird in eine Lösung von Polystyrol in einem schnell verdampfenden Lösungsmittel,
z. B. Benzin, in dem fein verteiltes Glimmerpulver vorhanden ist, eingetaucht und
mehr oder weniger schnell, je nach der gewünschten Sperrschichtstärke, die von der
zu sperrenden Spannung abhängig ist und zwischen o, i und i o ,cc variiert, aus
dem Bade herausgezogen. Das Lösungsmittel verdampft sofort, während die aus Polystyrol
mit Glimmerpulver als Gerippe zur größeren mechanischen Festigkeit bestehende Sperrhaut
auf der Elektrode zurückbleibt und an ihr festhaftet.
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Dann wird die Selenelektrode in einen Öfen eingeführt und während
längerer Zeit (2' bis 2,. Stunden) auf eine Temperatur von ungefähr 200° C jedenfalls
auf einer unterhalb des Schmelzpunktes von Selen liegenden Temperatur gehalten.
Diese Behandlung hat in diesem Fall einen dreifachen Zweck: i. das Selen wird von
der amorphen in die leitende kristallinische Modifikation übergeführt; 2. die gegebenenfalls
auf der Elektrode zurückgebliebenen Benzinteilchen, welche die mechanischen Eigenschaften
des Sperrschichtmaterials beeinträchtigen, werden vollständig weggedampft, und 3.
das Polystyrol wird weiter durchpolymerisiert, wodurch seine bereits vorhandenen
günstigen Eigenschaften als Sperrschichtmaterial noch verbessert werden.
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Im allgemeinen ist es auch möglich, die Sperrschicht nach der Erhitzung
des Selens zum Überführen in die leitende kristallinische Modifikation aufzubringen.
In diesem Fall ist es erwünscht, das Heizverfahren bei annähernd 2oo° C zu wiederholen.
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Auf dieser Sperrschicht wird dann die aus einem gut leitenden hochemittierenden
Metall bzw. Legierung bestehende Gegenelektrode angebracht, was mit Hilfe des bekannten
Spritzverfahrens des z. B. flüssigen Woodschen Metalls erfolgen kann.
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Der Aufbau des Elektrodensystems kann sich auch in umgekehrter Reihenfolge
vollziehen, d. h. daß die Sperrschicht auf die Gegenelektrode aufgebracht wird.
Dies läßt sich bei der Herstellung von Photozellen wie folgt durchführen. Für die
Gegenelektrode wird ein gut leitender Stoff verwendet, der aber durchsichtig sein
muß. Zu diesem Zweck soll seine Stärke ganz gering sein, weshalb die Gegenelektrode
einen zweckmäßig aus Glas bestehenden Träger benötigt. Auf die Gegenelektrode, die
z. B. aus Silber besteht, das aus der Dampfphase auf dem Glas niedergeschlagen ist,
wird dann die Sperrschicht von Polystyrol mit Glimmer aufgebracht, wonach auf diese
Schicht die halb leitende (elektronegative) Elektrode, gegebenenfalls samt Träger,
festgeheftet wird. Das Festheften der Polystyrolschicht sowohl an die elektropositive
als auch an die elektronegative Elektrode wird dadurch gefördert, daß die Sperrschicht
auf eine höhere Temperatur erhitzt wird, wodurch sie etwas weicher wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Mit i ist der aus Messing bestehende Träger bezeichnet, der gleichzeitig
zur Herstellung der elektrischen Verbindung an der Selenelektrode 2 dient. Auf dem
Selen befindet
sich die Polystyrolsperrschicht 3 mit dem durch
Glimmerteilchen gebildeten punktiert angegebenen Gerippe. Die aus Woodschem Metall
bestehende Gegenelektrode-,ist mit 4 bezeichnet.