DE742935C - Elektrischer Halbleiter aus Selen, insbesondere fuer Trockengleichrichter - Google Patents
Elektrischer Halbleiter aus Selen, insbesondere fuer TrockengleichrichterInfo
- Publication number
- DE742935C DE742935C DES137678D DES0137678D DE742935C DE 742935 C DE742935 C DE 742935C DE S137678 D DES137678 D DE S137678D DE S0137678 D DES0137678 D DE S0137678D DE 742935 C DE742935 C DE 742935C
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- selenium
- additives
- chloride
- semiconductor according
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 78
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 title claims description 78
- 239000011669 selenium Substances 0.000 title claims description 78
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 20
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- 150000002366 halogen compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- VIEXQFHKRAHTQS-UHFFFAOYSA-N chloroselanyl selenohypochlorite Chemical group Cl[Se][Se]Cl VIEXQFHKRAHTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- RFUAMROIJXRZGD-UHFFFAOYSA-N [Br].[Se] Chemical compound [Br].[Se] RFUAMROIJXRZGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- CXMYWOCYTPKBPP-UHFFFAOYSA-N 3-(3-hydroxypropylamino)propan-1-ol Chemical compound OCCCNCCCO CXMYWOCYTPKBPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- PXJJSXABGXMUSU-UHFFFAOYSA-N disulfur dichloride Chemical compound ClSSCl PXJJSXABGXMUSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229940065287 selenium compound Drugs 0.000 claims description 2
- 150000003343 selenium compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001649 bromium compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 34
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 13
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 11
- RTZRJSLZUINFDV-UHFFFAOYSA-N [Cl].[Se] Chemical compound [Cl].[Se] RTZRJSLZUINFDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 3
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- -1 halogen salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 150000002497 iodine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- SWAKCLHCWHYEOW-UHFFFAOYSA-N chloro selenohypochlorite Chemical class Cl[Se]Cl SWAKCLHCWHYEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000039 hydrogen halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012433 hydrogen halide Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 150000003346 selenoethers Chemical class 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/06—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising selenium or tellurium in uncombined form other than as impurities in semiconductor bodies of other materials
- H01L21/08—Preparation of the foundation plate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/06—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising selenium or tellurium in uncombined form other than as impurities in semiconductor bodies of other materials
- H01L21/10—Preliminary treatment of the selenium or tellurium, its application to the foundation plate, or the subsequent treatment of the combination
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/06—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising selenium or tellurium in uncombined form other than as impurities in semiconductor bodies of other materials
- H01L21/10—Preliminary treatment of the selenium or tellurium, its application to the foundation plate, or the subsequent treatment of the combination
- H01L21/103—Conversion of the selenium or tellurium to the conductive state
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12528—Semiconductor component
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Elimination Of Static Electricity (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
- Elektrischer Halbleiter- aus Selen, insbesondere für Trockengleichrichter Für die Leistungsfähigkeit eines Selentrockengleichrichters ist es sehr wichtig, daß sein Widerstand in der Durchlaßrichtung möglichst klein, der in der Sperrichtung groß ist. Die Gleichrichtung kleiner Wechselspannungen ist sowohl für meßtechnische Anwendungen wie für Starkstromzwecke ganz besonders wichtig. Der Gleichrichter muß schon bei kleinen Spannungen einen geringen Widerstand haben. Der Widerstand in der Flußrichtung ist bedingt durch den mehr oder weniger spannungsunabhängigen Widerstand der Halbleiterschicht an sich, dann aber auch vom Verlauf der Stromspannungskennlinie, des Sperrschichtwiderstandes und zuletzt auch durch den Übergangswiderstand der Halbleiterschicht zur Zuleitungselektrode (Flxzßelektrode). DieserÜbergangswiderstand muß unbedingt möglichst -klein und- spannungsunabhängig sein, wenn nicht der Gleichrichter ganz schlecht arbeiten soll. Die Widerstandkennlinie der Sperrschicht selbst ist von deren chemisch-physikalischem Aufbau abhängig. Die Kennlinie soll im Flußgebiet bei kleinen Spannungen schon möglichst steil abfallen. Im Sperrgebiet soll ihr Widerstand möglichst hoch sein. Primär maßgebend für die Höhe aller drei Widerstandsanteile, und zwar an sich in beiden Stromrichtungen, ist der Widerstand der Selenschicht selbst. Zur Erreichung hoher Flußströme muß dieser möglichst gering sein. Außerdem sucht man die Schichtdicke auf ein Minimum, einige Hundertstel Millimeter bis ein Zehntel Millimeter. zu halten. Dabei ist darauf zu achten, daß trotz der geringen Schichtdecke keine Löcher oderdünne Stellen in der .Schicht vorhanden sind, .um .Kurzschlüsse der beiden Elektroden oder überbeanspruchte Stellen beim Stromdurchgang zu vermeiden. Trotz alledem muß man eine möglichst höchohmige Sperrschicht aus der Selenschicht heraus erzeugen, die auch hohen Spannungen standhält.
- Die Erfindung enthält eine technische Anweisung zur Schaffung eines elektrisch Halbleiters aus Selen, insbesondere um d' Haupterfordernissen bei der Herstellung eii@eä, Selentrockengleichrichters in ganz besondet'e, wirksamer Weise nachzukommen. Sie befaßt sich außerdem mit der reproduzierbaren Herstellung eines Selengleichrichters auf Leichtmetallunterlage, z. B. Aluminium. Der Gleichrichter auf Leichtmetallunterlage hat den technischen Vorteil, daß er besonders leicht und billig wird und die in ihm entstehende Wärme gut abgeleitet wird. Ein solcher Gleichrichter hält daher eine höhere spezifische Belastung aus. Dadurch wird aber wiederum an Material und Gewicht gespart, und es kann zudem der Arbeitsbereich bezüglich der Spannungsbelastung in ein Gebiet gelegt werden, wo der Unterschied zwischen Fluß- und Sperrstrom besonders groß ist.
- Es ist bekannt, daß man die Leitfähigkeit des Selens durch eine möglichst vollkommene Umwandlung in die kristalline Form durch Erhitzen bis nahe an die Schmelztemperatur stark vergrößern kann. Es ist auch bekannt, die Leitfähigkeit des Selens durch Fremdzusätze zu erhöhen, z. B. durch Zugabe von pulverisierten Halogensalzen von Schwermetallen, durch Zugabe von Alkalien, Kohlepulver oder organischen Verbindungen. Nach der Umwandlung sind dann die Zusätze entweder als unzersetzte Fremdkörper mit einer Eigenleitung im Selen eingebettet oder sie zersetzen sich hauptsächlich zu Oxyden oder gut leitenden Seleniden. Diese sind wiederum Träger einer Eigenleitung und bilden gefährliche Nebenschlüsse in der Selen- und in der Sperrschicht selbst. Solche leitenden Fremdkörper täuschen eine gute Leitfähigkeit des Selens nur vor und können sich durch störende Nebenerscheinungen, insbesondere auch durch elektrolytische Prozesse im Gebrauch des Gleichrichters außerordentlich schädlich auswirken, besonders hinsichtlich der Konstanz des Gleichrichters und der irreversiblen Abhängigkeit der Kennlinie von der jeweiligen Vorbelastung. Wo es sich beim Umwandeln um eine Oxydbildung aus dem Fremdzusatz handelt, hat man in erster Linie beabsichtigt, diese Oxyde hauptsächlich als Sperrschichtbildner an der Oberfläche der Selenschicht entstehen zu lassen. Nach der Umwandlung wird darauf die Gegenelektrode angebracht. Es handelt sich also um eine künstliche Sperrschicht auf dem Selen. Hierdurch ändern sich aber auch die Eigenschaften den Selengleichrichters bezüglich der ganzen Stromspannungskennlinie. Für dieGleichrichtung der kleinen Spannungen wirken sich solche aus Fremdoxyden aufgebauten Sperrschichten so ungünstig aus, daß ein solcher leichrichter gerade für die technisch wichigsten Anwendungen, wie die Starkstromerzeugung und die Gleichrichtung kleiner Spannunzen (Meßzwecke) infolge Erhöhung der Flußwiderstände, eine sehr geringe Leistung und andere ungünstige Eigenschaften bekommt.
- Durch die Erfindung ist ein elektrischer Halbleiter aus Selen mit besonders guter Leitfähigkeit dadurch geschaffen, daß einem Selen von vorzugsweise handelsüblichem Reinheitsgrad Selenchlorür oder Selenbromür oder beide Selenverbindungen oder eine solche Halogenverbindung, die durch eine chemische Reaktion mit dem Selen vorzugsweise bei erhöhter Temperatur Selenchlorür oder Selenbromür bildet, zugesetzt sind. In dem zuletzt genannten Falle verwendet man zweckmäßigerweise eine nichtmetallische anorganische Halogenverbindung oder eine solche Halogenverbindung, deren Zersetzungsprodukte bei der Reaktion mit Selen ohne wesentlichen Leitfähigkeitsanteil löslich sind. Besonders vorteilhaft sind Chlorv erbindungen des Schwefels, vorzugsweise Schwefelchlorür. Besonders günstige Ergebnisse erzielt man, wenn die Gesamtmenge der Zusätze o,oi bis i 0j0, vorzugsweise 0,o2 bis 0,3 % beträgt. Durch die Zusätze erhält das Selen, wie Versuche gezeigt haben, schon in einer Viertelstunde bei besonders niedrigen Umwandlungstemperaturen eine gute Leitfähigkeit. Da das Selen und seine Zusätze eine feste Lösung bilden und die Masse vollkommen homogen wird, ist der so geschaffene Halbleiter an allen Stellen gleich gut leitend. Es wird daher keine Stelle des Halbleiters stärker als eine andere Stelle strombelastet. Änderungen des Halbleiters können deshalb auch nach längerer Betriebsdauer nicht eintreten. Durch die angegebenen Zusätze ist es möglich geworden, jede Selensorte, selbst wenn sie vorher so gut wie gar nicht leitend war, in den Zustand höchster Leitfähigkeit zu bringen, wobei man den besonderen Vorteil erzielt, daß die angestrebten Werte jederzeit reproduzierbar sind.
- Es ist bereits bekannt, daß zum Aufbau von Selengleichrichtern ein Selen verwendet wird, dem zwecks Verbesserung der Sperrschicht Halogenverbindungen zugesetzt sind. Bei diesen bekannten Halbleiterschichten handelt es sich jedoch um den Zusatz von Metallhalogeniden, insbesondere Metallchloriden, aus denen sich bei der Zersetzung durch Wasser, also durch Hydrolyse, isolierende, stabile, feste Metalloxyde bilden, während sich der frei umerdende Halogenwasserstoff verflüchtigt. Die Umwandlung des Halogenids zu Oxyd kann auch mittels eines alkalisch reagierenden Stoffes, z. B. Natronlauge oder Kalilauge, an Stelle von Wasser bewirkt werden. Aber auch in diesem Falle entsteht kein Selenchlorür oder Selenbromür, sondern ein Natrium- oder Kaliumhalogenid, das durch einen Waschprozeß entfernt werden muß.
- Der Zusatz von Selenchlorür oder Selenbromür bzw. von Halogenverbindungen, aus denen sich durch eine chemische Reaktion mit dem Selen Selenchlorür oder Selenbromür bildet, hat gegenüber dem vorbekannten Zusatz von Metallhalogeniden zum Selen vor allem den Vorteil, daß das Selen und die genannten Zusätze nach der Erfindung eine feste Lösung bilden und die Masse vollkommen homogen wird, so daß der so geschaffene Halbleiter an allen Stellen gleich gut leitet, und zwar auch dann, wenn eine Selensorte verwendet wird, die vorher so gut wie gar nicht leitend war. Ferner entsteht infolge der Zusätze nach der Erfindung schon bei der thermischen Umwandlung der Selenschicht in die kristalline Form eine Sperrschicht aus reinem, ganz schlecht leitendem Selen, und es genügen zur Durchführung der Umwandlung wesentlich niedrigere als die sonst üblichen Temperaturen und Behandlungszeiten. Durch die bei der Hydrolyse der Metallhalogenide entstehenden isolierenden OXyde wird dagegen die Leitfähigkeit der ganzen Selenschicht beträchtlich herabgesetzt, so daß sich der Widerstand des Halbleiters in der Durchflußrichtung erhöht.
- Als Beispiel sei eine Probe reinen Selens angeführt, die vor dem Zusatz völlig unbrauchbar war und trotz sorgfältigst durchgeführter thermischer Umwandlung einen spezifischen Widerstand von io7 Ohm # cm hatte. Der Zusatz bewirkte bei einer Umwandlungstemperatur von 17o° eine Verringerung des spezifischen Widerstandes auf etwa ioo Ohm # cm. Dieser kann noch weiter herabgesetzt werden. Die Zusätze ermög lichen eine rentable Fabrikation höchst leistungsfähiger Gleichrichter aus preiswerten Selensorten, die sonst für diesen Zweck ganz unbrauchbar wären, und verhindern große Fabrikationsausfälle an Selen als Ausgangsmaterial wie an fertigen Gleichrichterscheiben.
- Es werden aber mit Selenchlorür- und Selenbromürzusätzen noch eine Reihe weiterer wichtiger Vorteile erreicht. Durch das Fehlen eines Fremdstoffes in der Selenschicht, insbesondere eines Metallanteils, geht die Formierung der Sperrschicht ganz besonders gut, leicht und reproduzierbar vonstatten. Schon bei der Umwandlung des Selens in die kristalline Form durch Erhitzen dampft an der Oberfläche selbst das Selenchlorür bzw. Selenbromür viel stärker ab als das Selen und zersetzt sich außerdem etwas. Man erhält daher an der Selenoberfläche eine zusatzarme, ganz dünne Selenschicht mit weit höherem spezifischem Widerstand als die Hauptmasse der Schicht selbst. Daraus entsteht schon bei der thermischen Umwandlung eine Sperrschicht aus reinem, ganz schlecht leitendem Selen, die nun die eigentliche Ausgangsschicht beim nachherigen Formieren der Sperrschicht bedeutet, z. B. durch kurzzeitiges Anlegen einer hohen Sperrspannung an die nach der Umwandlung aufgebrachte Sperrelektrode. Man erhält dann aus der höchohmigen dünnen Oberflächenschicht infolge der Verarmung an Zusätzen automatisch eine sehr dünne und sehr hochohmige Sperrschicht beim Formieren. Ein solcher Selengleichrichter hat dann einerseits eine besonders hohe Sperrwirkung gegen hohe Spannungen und eine sehr hohe Durchschlagsfestigkeit, aber andererseits auch ein sehr gutes Leitvermögen in der Flußrichtung auch bei kleinen Spannungen, also insgesamt eine besonders gute Leistungsfähigkeit.
- Bei der Umwandlung genügen schon Temperaturen von 15o bis 17o° vollkommen. Das sind sogar die günstigsten Werte. Man hat es in der Hand, die beste spezifische Leitfähigkeit der Schicht (l/loo Oh= l # cm-1 und mehr) gleichzeitig mit graduell abgestuftem spezifischem Widerstand innerhalb der Schichtdicke und vor allen Dingen eine größere Dicke der Sperrschicht selbst zu erreichen, so daß wahlweise der Aufbau der Sperrschicht dem Verwendungszweck des Gleichrichters weitgehend angepaßt werden kann, je nach der Dauer der Umwandlung (z. B. wenige Minuten bis i Stunde). Eine besonders günstige Nebenwirkung bekommt man durch die besagten Zusätze dadurch, daß sich das Selen besonders dünn und gleichmäßig auf die Metallunterlage aufschmieren läßt. Man kann auch dadurch an Flußwiderstand einsparen und Löcher in der Schicht, die durch das ungleiche Benetzen der Unterlage mit reinem Selen oder Selen mit Fremdzusätzen sich ergeben würden, von vornherein vermeiden, d. h. die Fabrikationsausfälle werden gegenüber den bisher bekannten Herstellungsverfahren erheblich kleiner und die Qualität des Gleichrichters um ein Vielfaches besser.
- Besonders große Vorteile ergeben die Zusätze nach der Erfindung bei der Herstellung des Selengleichrichters auf Leichtrnetallunterlage, z. B. Aluminium. Es hat sich gezeigt, daß das Haften der Schicht auf Leichtmetall bei Verwendung von gewöhnlichem Selen oder Selen mit den bekannten Fremdzusätzen Schwierigkeiten bereitet und daß überdies hohe Übergangswiderstände entstehen. Diese wirken sich in der Flußrichtung besonders schädlich auf den Wirkungsgrad des Gleichrichters aus. Primäre Ursache ist in erster Linie die schlechtleitende Oxvdhaut der Leichtmetallplatte. Die Zusätze nach der Erfindung beseitigen diese Schwierigkeiten und begünstigen dadurch außerordentlich die Anwendung einer Leichtmetallunterlage. Ein Zusatz von etwa o,oi bis i °fo der genannten Stoffe gibt einen einwandfreien Kontakt ohne merklichen Übergangswiderstand, der auch nicht altert. Höhere Zusätze können Alterungserscheinungen hervorrufen. Als besonders günstig hat sich im Hinblick auf die Erzielung einer möglichst guten Leitfähig-]zeit der Halbleiterschicht ein Zusatz von 0,02 bis o,3 0,`o erwiesen. Hinsichtlich der Haftfähigkeit der Selenschicht auf einer L eichtnietallunterlage werden die besten Ergebnisse erzielt, wenn die Zusätze insgesamt weniger als 0,25 0,a betragen. Offenbar zersetzt sich in Berührung mit dem mit Zusatz behandelten Selen das Oxyd des Leichtmetalls, und es wird eine ausgezeichnete Haftfähigkeit des Selens mit ganz geringen Übergangswiderständen der Selenschicht zur Unterlage erreicht. Ein Zusatz von o,oi bis o,20,0 erweist sich als besonders günstig, weil die Reaktion der Zusätze mit dem Leichtmetall beschränkt bleiben muß. In ähnlicher Weise wirkt sich die bereits erwähnte erniedrigte Umwandlungstemperatur (etwa 150 bis 170'» und die abgekürzte Umwandlungszeit aus. Auch dadurch wird die Reaktion der Zusätze mit dein Leichtmetall auf das günstigste Maß beschränkt, dermaßen, daß eben gerade nur die schädliche Oxydschicht des Leichtmetalls beseitigt wird. Dadurch gelingt es, nicht bloß eine außerordentlich hohe Leitfähigkeit in der Selenschicht zu erreichen, sondern auch diese durch Vermeidung von Übergangswiderständen auf dem Leichtmetall tatsächlich für den Gleichrichtereffekt voll auszunützen.
- Bezüglich der Haftfähigkeit der Selenschicht auf Leichtmetall und der Vermeidung des Übergangswiderstandes zwischen dieser und der vom Oxyd befreiten Leichtmetallunterlage hat sich als Zusatz zum Selen von allen Halogenverbindungen des Selens das Selenchlorür und das Selenbromür als besonders günstig erwiesen. Abgesehen davon, daß es außerordentlich schwierig oder gar unmöglich ist, 2.1i. Verbindungen von Selen mit Jod zu erhalten, die eine Lösung mit dein Selen eingehen, kommt es wohl auch- ganz besonders darauf an, daß bei der Umwandlung die Reaktionsprodukte, d. h. Chlor und Brom im Falle der Erfindung, gasförmig sind und kein fester Rückstand zurückbleibt, wie es im Falle von Jod stattfinden würde. Außerdem sind Selenchlorür und -bromür viel billiger in der Fabrikation als Jodverbindungen. Die Schwierigkeit, Jodverbindungen des Selens zu erzeugen und im Selen auch zu halten, ist wohl in erster Linie der Grund dafür, daß man mit Jodzusätzen nur verhältnismäßig geringe Leitfähigkeiten erreicht, während es mit Hilfe von Selenchlorür und Selenbromür gelingt, die spezifische Leitfähigkeit bis auf mindestens 'i11,0, Ohin-1 # ein-1 zu erhöhen. Das Tod, das mit dem Selen keine Verbindung eingeht, wirkt nur als Einbettungsmittel, wodurch die Gefahr der Bildung gefährlicher Nebenschlüsse gegeben ist. Auf jeden Fall täuscht es eine verstärkte Leitfähigkeit des Selens nur vor.
- Gegenüber der Verwendung von Selen, das mit freiem elementarem Chlor oder Brom behandelt ist, hat ein Zusatz von reinem Selenchlorür oder Selenbroinür nach -der Erfindung den für ein praktisch brauchbares Fabril;ationsverfahren ausschlaggebenden Vorteil, daß man das Ausgangsselen zum Auf- schmieren auf die Unterlage in einer stets gleichmäßigen homogenen Zusammensetzung erhält. Das Selenchloriir oder Selenbromür kann vor dem Zusetzen zu normalem Handelsselen durch bequeme, sichere chemische Verfahren, z. B. durch einen Fällungsprozeß, hergestellt werden ünd hat dann eine eindeutig definierte stöchiometrische Zusammensetzung.
- Die Anwendung der Zusätze nach der Erfindung wirkt sich nicht bloß für den Leichtmetallselengleichrichtergünstig aus, sondern auch für Selengleichrichter mit anderen Unterlagen, wie z. B. Eisen -oder Kohle.
Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHE: i: Elektrischer Halbleiter aus Selen, insbesondere fürTrockengleichrichter, dadurch gekennzeichnet, - daß einem Selen von vorzugsweise handelsüblichem Reinheitsgrad Selenchlorür oder Selenbromür oder beide Selenverbindungen oder eine solche Halogenverbindung, die durch eine. chemische Reaktion mit dem . Selen vor zugsweise bei erhöhter Temperatur Selenchlorür oder Selenbromür bildet, zugesetzt sind. Elektrischer Halbleiter nach Anspruch i. dadurch gekennzeichnet, daß das Selen die Zusätze in einer Gesamtmenge von o,oi bis i °/'p, vorzugsweise von o,obis 0,3 °J0, enthält. 3. Elektrischer Halbleiter nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Selen zugesetzte Halogenverbindung, die durch eine chemische Reaktion mit Selen vorzugsweise bei erhöhter Temperatur Selenchlorür oder Selenbromür bildet, aus einer nichtmetallischen Halogenverbindung, vorzugsweise Schwefelchlorür, besteht. -4.. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschicht nach Anspruch i, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze dem Selen vor dessen Formgebung, z. B. bei Trockengleichrichtern i#or dem Auftragen auf die Unterlage, beigemengt werden. 5. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiters nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze auf nassem Wege in möglichst reiner Form, insbesondere ohne Verunreinigung durch die entsprechenden Chloride oder Bromide, hergestellt sind. 6. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Halbleiters nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Umwandlung der mit den Zusätzen versetzten Selenschicht bei einer Temperatur unter 175 °, vorzugsweise bei etwa 150 bis i7o°, erfolgt. 7. Trockengleichrichter mit einer Trägerelektrode aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium, unter Verwendung eines Halbleiters nach Anspruch i bis 3. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren, folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden: schweizerische Patentschrift . Nr. 203 236.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES137678D DE742935C (de) | 1939-07-01 | 1939-07-01 | Elektrischer Halbleiter aus Selen, insbesondere fuer Trockengleichrichter |
| DES8687D DE895339C (de) | 1939-07-01 | 1940-06-16 | Elektrischer Halbleiter aus Selen, insbesondere fuer Trockengleichrichter |
| SE229340A SE100881C1 (de) | 1939-07-01 | 1940-06-20 | |
| CH225868D CH225868A (de) | 1939-07-01 | 1940-06-22 | Selengleichrichter. |
| BE439047D BE439047A (de) | 1939-07-01 | 1940-08-09 | |
| FR872709D FR872709A (fr) | 1939-07-01 | 1941-04-16 | Emploi du sélénium comme conducteur partiel d'électricité dans les redresseurs de courant du type sec |
| US389470A US2316905A (en) | 1939-07-01 | 1941-04-19 | Selenium rectifier |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES137678D DE742935C (de) | 1939-07-01 | 1939-07-01 | Elektrischer Halbleiter aus Selen, insbesondere fuer Trockengleichrichter |
| DES8687D DE895339C (de) | 1939-07-01 | 1940-06-16 | Elektrischer Halbleiter aus Selen, insbesondere fuer Trockengleichrichter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE742935C true DE742935C (de) | 1943-12-15 |
Family
ID=25994794
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DES137678D Expired DE742935C (de) | 1939-07-01 | 1939-07-01 | Elektrischer Halbleiter aus Selen, insbesondere fuer Trockengleichrichter |
| DES8687D Expired DE895339C (de) | 1939-07-01 | 1940-06-16 | Elektrischer Halbleiter aus Selen, insbesondere fuer Trockengleichrichter |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DES8687D Expired DE895339C (de) | 1939-07-01 | 1940-06-16 | Elektrischer Halbleiter aus Selen, insbesondere fuer Trockengleichrichter |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US2316905A (de) |
| BE (1) | BE439047A (de) |
| CH (1) | CH225868A (de) |
| DE (2) | DE742935C (de) |
| FR (1) | FR872709A (de) |
| SE (1) | SE100881C1 (de) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE924875C (de) * | 1944-06-10 | 1955-03-10 | Siemens Ag | Selengleichrichter mit hoher thermischer Belastbarkeit |
| DE961365C (de) * | 1941-12-13 | 1957-04-04 | Siemens Ag | Elektrischer Halbleiter aus Selen, insbesondere fuer Trockengleichrichter |
| DE968966C (de) * | 1949-05-30 | 1958-04-10 | Siemens Ag | Trockengleichrichter, insbesondere Selengleichrichter, und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE970124C (de) * | 1944-01-17 | 1958-09-04 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern |
| DE971697C (de) * | 1948-10-01 | 1959-03-12 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern |
| DE973817C (de) * | 1951-03-05 | 1960-06-15 | Licentia Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Trockengleichrichters |
| DE975018C (de) * | 1952-07-17 | 1961-07-06 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE967323C (de) * | 1943-08-06 | 1957-11-07 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern, deren Deckelektrode Thallium in geringer Menge zugesetzt ist |
| US2447630A (en) * | 1943-11-10 | 1948-08-24 | Westinghouse Electric Corp | Method of making selenium rectifiers |
| US2462949A (en) * | 1944-05-24 | 1949-03-01 | Hartford Nat Bank & Trust Co | Method of treating selenium |
| US2446467A (en) * | 1944-11-11 | 1948-08-03 | Fansteel Metallurgical Corp | Dry plate rectifier |
| BE461942A (de) * | 1944-11-20 | |||
| US2450886A (en) * | 1944-11-20 | 1948-10-12 | Standard Telephones Cables Ltd | Semiconductor |
| NL169311B (nl) * | 1951-05-05 | Ici Ltd | Werkwijze voor het bereiden van een hydroxylgroep bevattend, op de 4'-plaats gesubstitueerd fenylsulfonyl-4-halogeenbenzeen en werkwijze voor het bereiden van etherbindingen houdende polymeren die 4'-fenylsulfonyl-4-fenyleenheden bevatten. | |
| NL178572B (nl) * | 1952-06-19 | Vaw Ver Aluminium Werke Ag | Werkwijze voor het vloeimiddelvrij solderen van aluminium materialen. | |
| DE1060053B (de) * | 1953-02-10 | 1959-06-25 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern mit einem mehrschichtigen Halbleiter mit verschiedenem Gehalt an Halogen und elektropositiven Zusaetzen in den einzelnen Schichten |
| DE1156897B (de) * | 1954-03-27 | 1963-11-07 | Siemens Ag | Selengleichrichter, bei dem die Selenschicht aus mindestens zwei Teilschichten mit unterschiedlichem Zusatzstoffgehalt aufgebaut ist |
| NL92960C (de) * | 1955-02-07 | 1900-01-01 | ||
| DE1125080B (de) * | 1960-05-02 | 1962-03-08 | Licentia Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Selentrockengleichrichtern |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH203236A (de) * | 1936-08-13 | 1939-02-28 | Philips Nv | Elektrodensystem mit unsymmetrischer Leitfähigkeit. |
-
1939
- 1939-07-01 DE DES137678D patent/DE742935C/de not_active Expired
-
1940
- 1940-06-16 DE DES8687D patent/DE895339C/de not_active Expired
- 1940-06-20 SE SE229340A patent/SE100881C1/sv unknown
- 1940-06-22 CH CH225868D patent/CH225868A/de unknown
- 1940-08-09 BE BE439047D patent/BE439047A/xx unknown
-
1941
- 1941-04-16 FR FR872709D patent/FR872709A/fr not_active Expired
- 1941-04-19 US US389470A patent/US2316905A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH203236A (de) * | 1936-08-13 | 1939-02-28 | Philips Nv | Elektrodensystem mit unsymmetrischer Leitfähigkeit. |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE961365C (de) * | 1941-12-13 | 1957-04-04 | Siemens Ag | Elektrischer Halbleiter aus Selen, insbesondere fuer Trockengleichrichter |
| DE970124C (de) * | 1944-01-17 | 1958-09-04 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern |
| DE924875C (de) * | 1944-06-10 | 1955-03-10 | Siemens Ag | Selengleichrichter mit hoher thermischer Belastbarkeit |
| DE971697C (de) * | 1948-10-01 | 1959-03-12 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern |
| DE968966C (de) * | 1949-05-30 | 1958-04-10 | Siemens Ag | Trockengleichrichter, insbesondere Selengleichrichter, und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE973817C (de) * | 1951-03-05 | 1960-06-15 | Licentia Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Trockengleichrichters |
| DE975018C (de) * | 1952-07-17 | 1961-07-06 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE439047A (de) | 1940-09-30 |
| SE100881C1 (de) | 1941-02-18 |
| FR872709A (fr) | 1942-06-17 |
| US2316905A (en) | 1943-04-20 |
| DE895339C (de) | 1953-11-02 |
| CH225868A (de) | 1943-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE742935C (de) | Elektrischer Halbleiter aus Selen, insbesondere fuer Trockengleichrichter | |
| DE112013002780T5 (de) | Piezoelektrische Vorrichtung | |
| DE976348C (de) | Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen mit pn-UEbergaengen und nach diesem Verfahren hergestellte Bauelemente | |
| DE112017004318T5 (de) | Thermoelektrisches Umwandlungsmaterial, thermoelektrisches Umwandlungselement und thermoelektrisches Umwandlungsmodul | |
| DE2510821A1 (de) | Organische substanzen enthaltende elektronische vorrichtungen | |
| DE102012215041A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelementes eines direktkonvertierenden Röntgendetektors | |
| DE631649C (de) | Trockengleichrichter | |
| DE1079209B (de) | Elektrodensystem mit unsymmetrischer Leitfaehigkeit und Verfahren zu dessen Herstellung | |
| DE102020004695A1 (de) | Elektrisches kontaktmaterial, anschlusspassstück, verbinder und kabelbaum | |
| DE1414632A1 (de) | Halbleiteranordnung | |
| DE568094C (de) | Aus einem Kontakt und einem diesem gegenueber betriebsmaessig bewegten Gegenkontakt bestehende elektrische Kontaktanordnung | |
| DE742762C (de) | Verfahren zur Herstellung eines Sperrschichtelektrodensystems mit einer Selenelektrode | |
| DE669992C (de) | Zahnradhobelmaschine mit einer Vorrichtung zum Abheben und Wiederanstellen des Werkzeugs an dessen Hubenden | |
| DE512817C (de) | Elektrischer Trockengleichrichter | |
| DE501228C (de) | Verfahren zur Herstellung von Gleichrichterelementen zu Trockengleichrichtern mit Selenschicht | |
| DE525664C (de) | Verfahren zur Herstellung elektrischer Gleichrichterventile | |
| DE946075C (de) | Sperrschicht-Trockengleichrichter | |
| DE530798C (de) | Trockengleichrichterzelle | |
| DE1619973B2 (de) | Verfahren zur herstellung von halbleitermaterial durch ab scheiden aus der gasphase | |
| DE970899C (de) | Zweischichten-Trockengleichrichter | |
| DE503836C (de) | Nebenschlusswiderstand fuer in Reihe zu schaltende elektrische Gluehlampen und andere Verbrauchsgeraete | |
| DE628458C (de) | Druckkontakt-Trockengleichrichter | |
| DE757281C (de) | Elektrisch unsymmetrisch leitendes System, insbesondere Trocken-gleichrichter, mit zwischen Halbleiter und Traegerelektrode liegender Sperrschicht und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE658362C (de) | Lichtelektrische Zelle mit Halbleiterschicht | |
| DE908043C (de) | Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern, vorzugsweise solcher mit Leichtmetall-Traegerelektroden |