DE736758C - Verfahren zur Herstellung eines Trockengleichrichters vom Selentyp mit Traegerelektrode aus Leichtmetall - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung eines Trockengleichrichters vom Selentyp mit Trägerelektrode aus Leichtmetall Die Erfindung betrifft' ein Verfahren zur Herstellung eines Selentrockengleichrichters mit einer Ttägerelektrode aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium. Bekanntlich bildet sich bei Aluminium stets spontan ,eine mehr oder minder dünne Aluminiumoxydhaut, welche einen guten Kontakt ZWischen der Trägerelektrode und dem Halbleiter ausschließt. Auch die bekannte Amalgamierung der Trägerelektrodenoberfläche führt nicht zu dem, gewünschten - Resultat, da diese zwar bei Metallen, wie Messing und Kupfer, möglicherweise ein gut-es Haft- und Kontak-tvermögen erzielen läßt, aber diechemisch sehr stabile Aluminiumoxydhaut nicht anzugreifen vermag.
• Nach, dem Hagptpatent wird der störende Einfluß der Oxydoberflächenschicht bei der Leichtmetallelektrode eines Selentrockenz 0, "leichrichters dadurch beseitigt, daß diese Schicht im: Vakuum mit dem Atorn- oder Dampfstrahl eines Metalls eingefärbt wird. Dadurch wird das, Metall in die Oxydoberfläche eingelagert und deren LeitfÄhigkeit verbessert. Erst auf diesem Wege gelang #cs, Trockengleichricliter mit Leichtmetallträgerelektroden in brauchbarer Form zu -erhalten.
• Nach der Erfindung hat sich nun ergeben, daß Selentrockengleichrichter mit Leicht-Z metallelektrode mit besonders günstigen Eigenschaften mittels eines Verfahrens her-Z gestellt werden können, bei dem das Einlagerungsmetall in solchem Gberschuß airfgebracht wird, daß !ein leichter Farbeindruck auf der Oxydschiclit der Leichtmetallträggerelektrode entsteht, und bei welchem das Selen auf die erhitzte Trägerelektrode aufgedampft und dabei unmittelbar in die wirksame kristalline Modifikation überführt wird. Es ergibt sich, dabei eine auffällige Verbesserung des Kristallisations-ef ü-es der Selenschicht. Wenn nämlich- kein Überschuß aufgebracht wird, so kristallisiert das aufgedampfte Selen bei schnellerem Aufdampfen erst nach Erreichen einer gewissen. kleineren Schichtdicke, d. h. also mit -einer kleinen Zeitverzögerung, um. Dabei bekommt es Risse und neigt infolgedessen zur Ablösung von der Unterlage. Die so hergestellten Gleichrichter sind insta-bil und haben Neigung zur Kurzschlüssen Z> während des Betriebes. Es ergab sich bei der Fabrikation ein verhältnismäßig -roßer Ausschuß. Wollte man diese Mängel vermeiden, so mußte die Aufdampfung, der Selenschiclit erheblich langsamer vorgenommen werden, wodurch, die Fabrikation verzögert und die Herstellungskosten gesteigert wurden.
• Wird aber das Einlagerungsmetall ineinem richtig beniessenen Überschuß auf die Trägerelektrode aufgebracht, so erhält man auch bei schnellem Aufdampfen der Selenschicht auf die Trägerelektrode -, d.h. bei einer Aufeinwandfreie dampfdauer von dichte Bruchteilen und festfiaftende, einer Minute` fehlerlos kristallisierte Schichten. Die Wirkung des im Überschuß auf- gebrachten Einlagerungsnietalls ist so augenscheinlich, daß, wenn man etiva künstliche Fehlstellen in der überschußschicht, beispielsweise durch Ab- deckung mit einem Drahtnetz erzeugt, dann die Ungleichmäßigkeiten der Unterlage deutlich in der Strukturder aufgedampften Selenschicht erkennbar sind. Man erhält in dem erwähnten Beispiel ein deutliches Abbild des Gitters; die Selenschicht ist an den abgedeckten Stellen nach Farbe und Kristallstruktur deutlich verschieden und neigt hier zur Blasenbildung und anschließend zum Abblättern.
• Voraussetzung für die Güte der nach, der Erfindung hergestellten Selentrockengleichricliter ist, daß der Überschuß an Einlagerungsmetall, richtig beinessen, d. h. weder zu gering noch! zu groß ist. Verwendet man z. B. das Aufdampfmetall, das kompakte Schichten bildet, also etwa eine massive Nickelplatte, so zeigt die darauf aufgebrachte Seletischicht ganz andere Eigenschaiten, als wenn sie unter e genau den gleichen Bedingungen auf eine D ZD #D Aluminiumelektrode aufgebracht ist, in deren Oxydoberfläche das Nickel nach der Erfindung im Überschuß ein-ela-ert ist. Auf der kompakten Nickelplatte bildeile sich beieinem derartig ,en Parallelversuch eine Selenschicht von so lockerem Gefüge, daß sie sich mit dem Finger leicht abwischen ließ. Bei der nach der Erfindung aufgebauten Trägerelektrode dagegen war der Selenüberzug dicht kristallin und festhaftend. Er war den stärksten mechanischen Beanspruchungen gewachsen.
• Die Dicke der Einlagerungs- und überschußschicht richtet sich nach den speziellen Verhältnissen, wie Leichtmetallart, Oberflächenbeschaffenh,eit und Oberflächenbe-Iiandlung der Elektrode, TemperaturbedinIgungen für die Selenaufdampfung- und sonstige Einzelheiten der Herstellung. Es wurde z. B. bei einer Versuchsgruppe als günstig eine Gesamtdicke der Einlagerungs- und überschußschicht von io-5cm ermittelt, wobei Aluminium als Elektroden- und Wismut als Einlagerungsmetall diente. Die brauchbaren Werte der Einlagerunggs- und Überschußschichtdicke des Wismuts lagen dabei zwischen io-'- und io-7 cm, während die besten Werte bei io-5cm, wie #erwähnt, ermittelt wurden.
• Eine derartige Trockengleichiichterzelle ist in der Abbildung schematisch in der Seitenansicht mit stark übertriebenen Dickenabmessungen dargestellt. 1 ist die Trägerelektrode aus Aluminium, tm die Aluminiunioxydschicht mit eingelagerten Wismutatomen, in das im Überschuß aufgelagerte Wismut. Die Dicke der Schicht fin und ni beträgt i o-5 cm. Mit s ist die aufgedampfte Selenhalbleiterschicht bezeichnet, die auf ihrer freien Seite die Sperrschiclit sp hat, die sich ihrerseits mit ihrer freien Oberfläche gegen die Gegenelektrod-- a aus geeignetem, für die vorliegende Erfindung, unwesentlichem Metall legt.
• Die E rfindung ist nicht auf Trockengleichrichter mit Aluminiumträgerelektrode und Selen als Halbleitermaterial beschränkt. Sie gilt sinn-emüß auch für andere Leichtmetalle und Leichtmetallegierungen mit spontan ge- bildeter Oxydoberflächenschicht als Elektrodenmaterial und für die dem Selen im periodischen System nahestehenden Stoffe als Halbleiter. Dabei ist die, Natur der Gegenelektrode für die Erfindung gleichgültig.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung eines Trocken,-leichrichters vom Selentyp mit Leichtmetallträgerelektrode, in deren oxydierte Oberfläche nach, Patent 720 445 ein Metall eingelagert ist, dadurch' gekennzeichnet, daß das Einlagerungsmetall in solchem# überschuß aufgebracht wird, daß ein leichter Farheindruck auf der Oxydschicht der Leichtmetallträgerelektrode entsteht und daß das Selen auf die erhitzte Tr#ägerelektrode aufgedampft und dabei unmittelbar in die wirksame kristalline Modifikation überführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch 0-"ek,ennzeichn-et, daß die Gesamtstärke der Einlagerungsschicht einschließlich überschußschicht zwischen i o-3 cmund 10-7 CIII gewählt wird. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch, gekennzeichnet, daß als Trägerelektrode Aluminium und als Einlagerungsm,etall Zinn, Wismut oder Antimon verwendet wird.