DE821089C

DE821089C - Verfahren zum Herstellen von Selengleichrichtern

Info

Publication number: DE821089C
Application number: DE1948P0011655
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl-Ing Nitsche
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-11-15

Description

Verfahren zum Herstellen von Selengleichrichtern Bei der Herstellung von Selengleichrichtern, deren Gleichrichterscheiben aus einer mit einer Selenhalbleiterschicht versehenen Trägerelektrode und einer die Selenhalbleiterschicht berührenden Deckelektrode bestehen, ist man bisher in der Weise vorgegangen, daß man zunächst auf die Trägerelektrode die Selenschicht aufbrachte. Alsdann fand eine thermische Behandlung bei einer Temperatur über 16o° statt, um die Selenschicht in die metallisch leitende Kodifikation zu überführen. Die thermische Behandlung wurde bisher über einen Zeitraum von 15 bis 6o Minuten durchgeführt. Diese lange thermische Behandlung war erforderlich, um eine chemische Sperrschicht durch Verarmung der Selenschicht an den z. B. von Halogenen gebildeten Störstellen zu erzielen, indem die Halsgene in den oberflächennahen Schichten verdampft werden und nach außen treten. Dadurch werden die für den technischen Gleichrichter geforderten Eigenschaften in Sperrichtung gewonnen. Bei dieser langen thermischen Behandlung trat jedoch eine Verringerung ,der Leitfähigkeit des Gleichrichters in Durchlaßrichtung ein. Diese Verringerung mußte aber in Kauf genommen werden, um die gewünschten Eigenschaften des Gleichrichters in Sperrichtung zu besitzen. Nach dieser thermischen Behandlung erfolgte das Aufbringen der ,metallischen Deckelektrode auf die Selenhalbleiterschicht, das in der Regel durch Aufspritzen einer Zinn-Kadmium-Legierung besteht.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, an den Selengleichrichtern die Deckelektrode mit einem Zusatz von Thallium zu versehen. Gleichrichter mit thalliumhaltiger Deckelektrode haben den Vorzug, eine weit höhere Sperrspannung als die üblichen Selengleichrichter zu besitzen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Selengleichrichtern, bei denen die auf die Selenhalbleiterschicht aufgebrachte Deckelektrode einen Zusatz von Thallium enthält. Erfindungsgemäß erfolgt nach dem Aufbringen der Selenschicht auf die Trägerelektrode die thermische Behandlung der mit der Selenschicht versehenen Trägerelektrode zusammen mit einer auf die Selenschicht aufgebrachten thalliumhaltigen Deckelektrode, und zwar bei einer 16o° übersteigenden Temperatur. Die thermische Behandlung wird aber nicht, wie bei den üblichen Selengleichrichtern (Deckelektrode ohne Thalliumzusatz), eine längere Zeit durchgeführt. Erfindungsgemäß dauert sie nur so lange an, als sie zur Erzielung einer maximalen Leitfähigkeit der Selenhalbleiterschicht erforderlich ist. Diese Behandlung ist gegenüber .der an den üblichen Selengleichrichtern durchgeführten Behandlungszeit von i 5 bis 6o Minuten sehr kurz. Versuche haben ergeben, daß die maximale Leitfähigkeit bei höheren Temperaturen nach wenigen Minuten erreicht wird. Bei solchen Temperaturen liegt die ,die maximale Leitfähigkeit erzielende thermische Behandlungszeit in einem Bereich von bis 9 Minuten. Dauert die thermische Behandlung länger, so sinkt die Leitfähigkeit der Selenhalbleiterschicht mit größer werdender thermischer Behandlungszeit aib. In dieser verhältnismäßig kurzen thermischen Behandlungszeit wird im Gegensatz zu den üblichen Selengleichrichtern auch zugleich die gewünschte chemischeSperrschichterzielt. Auf Grund seiner hohen Diffusionsgeschwindigkeit dringt das Thallium der Deckelektrode rasch in die oberflächennahen Schichten des Selens ein und bindet chemisch in diesen Teilen der Selenschicht die Halogene, wodurch eine Störstellenverarmung eintritt, die die Grundlage für den Gleichrichtereffekt bildet.
Das Verfahren. gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß die Gleichrichterscheiben nicht nur eine hohe Sperrspannung, sondern auch eine maximale Leitfähigkeit in Duchlaßrichtung besitzen. Vor allem ist zur Herstellung der Gleichrichterscheiben eine sehr kurze thermische Behandlungszeit (Umwandlungszeit) erforderlich, wodurch sich die Fertigungszeit der Selengleichrichter wesentlich verkürzt. Zugleich hat sich durch das Verfahren gemäß der Erfindung ergeben, daß mit der Verkürzung der Umwandlungszeit eine Erhöhung der Dauerfestigkeit der Gleichrichterscheiben mit thalliumhaltiger Deckelektrode erzielt wird. Selengleichrichterschei:ben .mit thalliumhaltiger Deckelektrode hatten bisher die Neigung zu altern, indem die Leitfähigkeit im Laufe der Zeit nachließ. Die durch das Verfahren gemäß der Erfindung erreichte Erhöhung der Dauerfestigkeit läßt sich auf folgende Weise erklären: Infolge des Aufliegens der Deckelektrode auf der Selenschicht wird die Bildung einer chemischen Sperrschicht durch Störstellenverarmung der oberflächennahen Schichten auf dem Wege der Verdampfung der Halogene vermieden. Das Halogen in der Selenschicht ist also noch teilweise in den oberflächennahen Schichten vorhanden. Es steht zur Bindung von Thallium zur Verfügung, das während der Betriebszeit der Gleichrichterscheibe langsam. einwandert, und verhindert für eine längere Zeit eine Verringerung,der Leitfähigkeit der Selenhalbleiterschicht in Durchlaßrichtung. Eine weitere Steigerung der Dauerfestigkeit der Gleichrichterscheiben läßt sich erfindungsgemäß dadurch erreichen, daß die Gleichrichterschei'lben nach der die maximale Leitfähigkeit erzielenden thermischen Behandlung einer weiteren thermischen, die Dauerfestigkeit besonders erhöhenden Behandlung bei niedrigerer Temperatur unterworfen werden.
Die thermische Behandlung der Gleichrichterschei!ben nach dem Verfahren gemäß der Erfindung kann in einem Ofen vorgenommen werden. Vorzugsweise hat dieser Ofen eine große Wärmekapazität, um mit hoher Aufheizgeschwindigkeit auf die Gleichrichterscheiben einwirken, zu können. Die thermische Behandlung läßt sich auch durch eine elektrische Belastung der Gleichrichterscheiben in Sperrichtung mit Gleichspannung durchführen. An Stelle der Gleichspannung kann auch Wechselspannung verwendet «-erden. In diesem Falle können zwei oder mehrere Gleichrichterscheiben oder Gleichrichterscheibengruppen gegeneinandergeschaltet werden.. Schließlich läßt sich die die maximale Leitfähigkeit erzielende thermische Behandlung durch eine Erhitzung mittels hochfrequenten Wechselstroms durchführen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Selen-,gleichrichtern, deren Gleichrichterscheiben aus einer mit einer Selenhalbleiterschicht versehenen Trägerelektrode und einer metallenen Deckelektrode bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen der Selenschicht die Trägerelektrode zusammen mit einer auf die Selenschicht aufgebrachten thalliumhaltigen Deckelektrode bei einer 16o° übersteigenden Temperatur nur so lange thermisch behandelt wird, als es zur Erzielung einer maximalen Leitfähigkeit der Selenschicht in Durchlaßrichtung erforderlich ist.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterscheiben nach der die maximale Leitfähigkeit erzielenden thermischen Behandlung einer weiteren thermischen, die Dauerfestigkeit besonders erhöhenden Behandlung bei niedrigerer Temperatur unterworfen werden.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die die maximale Leitfähigkeit erzielende thermische Behandlung in einer elektrischen Belastung der Gleichrichterscheiben, in Sperrichtung mit Gleichspannung besteht. q.
Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die die maximale Leitfähigkeit erzielende thermische Behandlung in einer elektrischen Belastung zweier oder mehrerer gegeneinandergeschalteter Gleichrichterscheiben oder Gleichrichterscheibengruppen mit Wechselspannung besteht.
5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die die maximale Leitfähigkeit erzielende thermische Behandlung in einer Erhitzung mittels hochfrequenten Wechselstroms besteht.