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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.