DE850914C

DE850914C - Electrical composite semiconductor body

Info

Publication number: DE850914C
Application number: DEP24224D
Authority: DE
Original assignee: Carbone Lorraine SA
Current assignee: Mersen SA
Priority date: 1948-03-18
Filing date: 1948-12-09
Publication date: 1952-09-29

Description

Elektrischer Halbleiterverbundkörper Es sind Elektronenhalbleiterverbundkörper bekannt, die aus festen, durch Zusammenfügen von Körnern eines halbleitenden Stoffes, z. B. Karbidkörpern, mit einem Bindemittel, beispielsweise einem keramischen Bindemittel, gebildet sind; die Körner stehen dann in einer mehr oder weniger guten Berührung untereinander, wobei ein Korn mit dem anderen entweder in Reihe hintereinander oder parallel nebeneinander geschaltet sein kann. Die Formstücke werden im allgemeinen durch Zusammenpressen und nachfolgendes Ausbrennen bei hoher Temperatur hergestellt. Diese derart zusammengesetzten Verbundkörper zeigen unter anderem das kennzeichnende Merkmal einer mehr oder minder schnell veränderlichen, von der an die Klemmen solcher Körper angelegten Spannung abhängigen elektrischen Leitfähigkeit. In der technischen Praxis pflegt man solche Körper als veränderliche Widerstände zu bezeichnen. Derartige Elektronenhalbleiterverbundkörper wurden bereits in steigendem Maße zusammen mit Funkenstrecken als Überspannungsbegrenzer in Blitzschutzvorrichtungen oder allein zum Schutze von Wicklungen gebraucht, um die Stromunterbrechung durch Leistungsschalter zu erleichtern oder um den Strom für Zwecke verschiedener Meßverfahren zu modulieren usw.Electrical Semiconductor Composite Body They are electron semiconductor composite bodies known that from solid, by joining together grains of a semiconducting substance, z. B. carbide bodies, with a binder, for example a ceramic binder, are formed; the grains are then in more or less good contact one below the other, one grain with the other either in series or one behind the other can be connected in parallel next to each other. The fittings are generally produced by pressing together and then burning out at high temperature. These composite bodies assembled in this way show, among other things, the characteristic Characteristic of a more or less rapidly changing, from the to the terminals such Body applied voltage dependent electrical conductivity. In the technical In practice, such bodies are called variable resistances. Such Electron semiconductor composite bodies have already been increasingly used together with Spark gaps as surge limiters in lightning protection devices or alone used to protect windings to prevent current interruption by circuit breakers to facilitate or to modulate the current for purposes of various measurement methods etc.

Bei den bisher bekannten Ausführungsformen ist jedoch der Betrag der Widerstandsänderung, der von dem Spannungsexponenten k in der folgenden Annäherungsgleichung (wo R den Widerstand des Verbundkörpers, U die Klemmenspannung und A eine Konstante bedeuten) abhängt, noch ziemlich begrenzt und kann das Vierfache des Mittelwertes der Änderung kaum übersteigen. Das Anwendungsgebiet derartiger Widerstände könnte jedoch sehr erweitert werden, wenn der Faktor vor k noch merklicher zu steigern wäre.In the previously known embodiments, however, the amount of the change in resistance is that of the stress exponent k in the following approximation equation (where R is the resistance of the composite body, U is the terminal voltage and A is a constant), is still rather limited and can hardly exceed four times the mean value of the change. The field of application of such resistors could, however, be greatly expanded if the factor in front of k were to be increased even more noticeably.

Außerdem hat man bei allen bisher bekannten Ausführungsformen derartiger Verbundkörper versucht, die elektrische Hysteresis auf einen Mindestwert herabzusetzen. Diese Hysteresis ist in einer Spannungsstromkurve (s. Abb. i) ersichtlich und wird durch die Größe der zwischen der Linie i und der Linie 2 liegenden Fläche veranschaulicht, wobei die Linie i den Anstieg und die Linie 2 den Abfall der Spannung zeigt. Es ist verständlich, daß eine solche Hysteresis die Widerstandswirkung verzögern könnte, und daß ihre Nachwirkung einen zusätzlichen Reststrom hervorrufen könnte, der noch einen unerwünschten Energieverlust nach sich ziehen und somit sogar das Auslöschen der Funkenstrecken bewirken müßte, wenn Verbundkörper und Funkenstrecken in Reihe geschaltet sind. .In addition, in all previously known embodiments such Composite body tries to reduce the electrical hysteresis to a minimum value. This hysteresis can be seen in a voltage current curve (see Fig. I) and becomes illustrated by the size of the area lying between line i and line 2, where line i shows the increase and line 2 shows the decrease in voltage. It it is understandable that such a hysteresis could delay the resistance effect, and that their aftermath could produce an additional residual current that is still result in an undesirable loss of energy and thus even extinction the spark gaps would have to cause if composite bodies and spark gaps in series are switched. .

Jedenfalls würde sich alles ganz anders verhalten, falls die Hysteresis kurzfristig verschwinden würde und wenn sich ihre Dauer und ihr Ausmaß in bestimmten Grenzen von vornherein bestimmen ließen. Man könnte dann ohne Schwierigkeiten und in sogar sehr vorteilhafter Weise die die Abhängigkeit von Spannung und Strom ausdrückenden Kurven von vornherein so wählen, wie sie in den Abb. 2 a, 2 b und 2 c beispielsweise gezeichnet sind.In any case, everything would behave very differently if the hysteresis occurred would disappear in the short term and if their duration and extent are determined Let the boundaries be determined in advance. You could then and without difficulty in a very advantageous way that express the dependence on voltage and current Select curves from the start as shown in Figs. 2 a, 2 b and 2 c, for example are drawn.

Die analytische Darstellung der durch die Kurven der Abb. 2a, 2 b und 2 c graphisch dargestellten Veränderungen der elektrischen Charakteristik ist schlecht auf eine einzige Formel zu bringen, die nicht R als Funktion von U, sondern ebenso wie in den Kurven i als Funktion von U enthält. Die Formel, die der Sache am nächsten kommt und übrigens von der Formel I unmittelbar abgeleitet ist, ist i=A#Uk-i=A#U-, wo K+1=m.The analytical representation of the changes in the electrical characteristics graphically represented by the curves in Figs. 2a, 2b and 2c is difficult to bring to a single formula, which is not R as a function of U, but just as in the curves i as a function of U contains. The formula that comes closest to the matter and, by the way, is directly derived from formula I, is i = A # Uk-i = A # U-, where K + 1 = m.

Den Kurvenzweig i der Abb. i und die Kurvenzweige i und 2 der Abb. 2a, 2 b und 2 c bezeichnet man als Anstieg, und man stellt sofort fest, daß in der Abb. i die Größe m einen relativ kleinen positiven Wert hat, in den Abb. 2 b und 2 c die Größe m längs des Kurvenzweiges i einen relativ kleinen positiven Wert hat, aber auf dem Kurvenzweig 2 gegen oo geht, endlich in der Abb. 2 a die Größe m entlang dem Kurvenzweig i einen relativ kleinen positiven Wert'hat, aber auf dem Kurvenzweig 2 einen negativen Wert annimmt. Mit anderen Worten, der Differentialquotient der allgemein ein besonderes Interesse verlangt (er wird zuweilen die Charakteristik der Kurve genannt), wird in der Abb. Z große positive Werte für die verschiedenen Werte von i haben, in der Abb. 2 auf dem als geradlinig angenommenen Kurvenzweig i einen positiven Wert haben, der größer ist als der jedes Differentialquotienten der Kurve in Abb. i, aber auf dem Kurvenzweig 2, und das ist das wichtigste, bei der Ab, b. 2 b und 2 c den Wert Null und bei der Abb. i a einen negativen Wert haben. Hierbei ist auch der Kurvenzweig 2 als geradlinig angenommen. Man könnte ebenso die als Abfall bezeichneten Kurvenzweige 3, 4 und evtl. 5 der Abb. 2 a, 2 b und 2 c untersuchen.The curve branch i in Fig. I and the curve branches i and 2 in Fig. 2a, 2b and 2c are called a rise, and you can immediately see that the quantity m in Fig. I has a relatively small positive value, in fig. 2 b and 2 c the quantity m along the curve branch i has a relatively small positive value, but tends towards oo on curve branch 2, finally in fig. 2 a the quantity m along the curve branch i has a relatively small positive value Wert'has, but assumes a negative value on curve branch 2. In other words, the differential quotient which generally demands a special interest (it is sometimes called the characteristic of the curve), will have large positive values for the various values of i in Fig. Z, and in Fig. 2 on the branch i, assumed to be straight, will have a positive value , which is greater than that of any differential quotient of the curve in Fig. i, but on curve branch 2, and that is the most important in the case of Ab, b. 2 b and 2 c have the value zero and generally have a negative value in Fig. Curve branch 2 is also assumed to be straight. One could also examine the curve branches 3, 4 and possibly 5 of Fig. 2 a, 2 b and 2 c, which are designated as waste.

Verbundkörper, deren Funktionen den Kurven der Abb. 2a und 2b entsprächen, würden qualitativ das Verhalten eines Funkens aufweisen, unterscheiden sich jedoch von demselben nach vollständiger Entladung durch eine eigene Inertie (s. Linie 4 in den Abb.2a und 2b), die jedoch im Hinblick auf die äußerst kurze Dauer des Elektronendurchgangs praktisch vernachlässigbar ist. Diese Verbundkörper könnten demnach sogar bei äußerst hohen Frequenzen den veränderlichen Größen folgen, mit einem relativ sehr schwachen Absinken der Klemmenspannungen. Da die Hysteresis flüchtig ist, wird sie sich nur bei jenen Effekten äußern, deren Gesamtdauer die Eigendauer der Hysteresis nicht überschreitet. Bei Vorgängen von einer längeren Dauer nähert sich der Verbundkörper wieder seiner ursprünglichen Charakteristik. Auf diese Art wird z. B. der Kurvenast 4 der Abb. 2b in die Linie 5 (punktiert eingezeichnet) übergehen und könnte im Grenzfall praktisch sogar mit einem Teil des Kurvenastes i zusammenfallen.Composite bodies whose functions correspond to the curves in Figs. 2a and 2b, would qualitatively exhibit the behavior of a spark, but differ of the same after complete discharge through its own inertia (see line 4 in Fig.2a and 2b), but with regard to the extremely short duration of the electron passage is practically negligible. These composite bodies could therefore even be extremely high frequencies follow the variable quantities, with a relatively very weak one Drop in terminal voltages. Since the hysteresis is fleeting, it will only settle express in those effects whose total duration does not reflect the duration of the hysteresis exceeds. During operations of a longer duration, the composite body approaches back to its original characteristics. In this way z. B. the branch of the curve 4 of Fig. 2b merge into line 5 (drawn in dotted lines) and could in the borderline case practically coincide even with part of the curve branch i.

Die Abb.2c entspricht entweder einer zu einem einzigen nichtperiodischen Impuls passenden Hysteresis, wobei die Hysteresisdauer kürzer als diejenige des Impulses ist, oder aber einem Teileffekt von Hysteresis, und zwar würde hier vom ersten Zyklus an der Kurvenzweig 5.mit einem Stück der Linie i ganz zusammenfallen.The Fig.2c corresponds either to a single non-periodic Pulse matching hysteresis, the hysteresis duration being shorter than that of the Impulse is, or a partial effect of hysteresis, namely here would be from first cycle at curve branch 5. coincide entirely with a piece of line i.

Den angeführten charakteristischen Merkmalen zufolge gäbe es für die Verbundkörper viele Verwendungsmöglichkeiten. So eignen sich diejenigen Verbundkörper, die durch die Stromspannungskurven der Abb. 2 a und 2 b charakterisiert sind, insbesondere zur Begrenzung von Überspannungen, deren Entladungen sie sichern, wobei ein ausgiebiger Schutz mit einem nur minimalen Dauerstrom gewährleistet ist. Infolgedessen werden sie zum Teil ohne Reihenschaltung von Funkenstrecken verwendet, während sie zum anderen Teil mit Funkenstrecken zusammen verwendet werden, wobei die Entladungskapazität des Verbundkörpers merklich gesteigert und die Aufgabe der Funkenstrecke erleichtert wird.According to the characteristics listed, there would be for the Composite body many uses. So those composite bodies are suitable, which are characterized by the voltage curves of Fig. 2 a and 2 b, in particular to limit overvoltages, the discharges of which they secure, with an extensive Protection with a minimal continuous current is guaranteed. As a result will be they are partly used without series connection of spark gaps while they are used for other part can be used together with spark gaps, the discharge capacity of the composite body is noticeably increased and the task of the spark gap is made easier will.

Die durch die gleichen Kurven gekennzeichneten Verbundkörper eignen sich auch ganz speziell für die Herstellung von Oszillatoren für Hochleistungsimpulssender bis zu den allerkleinsten derzeit verwendeten Wellenlängen.The composite bodies identified by the same curves are suitable is also particularly suitable for the manufacture of oscillators for high-performance pulse transmitters down to the smallest wavelengths currently in use.

Die durch die Kurven der Abb. 2 b und 2 c gekennzeichneten Verbundkörper erleichtern in Modulatoren von Impulssendern bedeutend die Ausbildung von rechteckigen Spannungskurven von .einer sehr klaren Form und einer mehr oder minder kurzen Dauer.The composite bodies identified by the curves in FIGS. 2 b and 2 c significantly facilitate the formation of rectangular ones in modulators of pulse transmitters Tension curves of a very clear shape and a more or less short duration.

Die oben angeführten Beispiele sollen natürlich keineswegs den Umfang der Erfindung begrenzen, und man könnte noch viele andere Verwendungsarten ins Auge fassen. Die genannten Beispiele genügen jedoch zur Klarlegung des Interesses, das am Erreichen der obererwähnten Merkmale besteht. Die Erfindung bezweckt die Schaffung der hierzu erforderlichen Mittel.The examples given above are of course by no means intended to limit the scope of the invention and many other uses could be envisaged grasp. However, the examples mentioned are sufficient to clarify the interest that consists in achieving the above-mentioned features. The invention aims to create the resources required for this.

Die Erfindung besteht im wesentlichen in der Herstellung von Sinterstücken, die eine Sekundärelektronenemission aufweisen, wobei diese Verbundkörpermasse Elektronenhalbleiter und Emissionszentren für Sekundärelektronen mit mehr oder weniger großer oder langer Aktivität enthält. Diese Zentren werden beim Anlegen einer Spannung an den Verbundkörper durch ausgesandte Primärelektronen erregt.The invention consists essentially in the production of sintered pieces, the one secondary electron emission have, this composite body mass Electron semiconductors and emission centers for secondary electrons with more or less contains large or long activity. These centers become when a voltage is applied excited to the composite body by emitted primary electrons.

Das Auftreten sekundärer Elektronenemissionen und deren bereits vielartige Verwendungen, insbesondere in Verstärkerröhren, ist schon bekannt; es sind die Emissiqnen von Sekundärelektronen bei Stoffen, die von einer äußeren Quelle entnommenen Primärelektronen getroffen werden. Für die Mehrzahl der Stoffe ist die Anzahl der Sekundärelektronen geringer als die Anzahl der Primärelektronen. Es gibt jedoch einzelne Stoffkategorien, bei denen das Verhältnis 8 der Anzahl der Sekundärelektronen zu derjenigen der Primärelektronen ohne weiteres größer als i ist. Einzelne solcher Stoffe werden der vorliegenden Erfindung entsprechend bei der Zusammenstellung von Elektronenhalbleiterverbundkörpern verwendet.The occurrence of secondary electron emissions and their already diverse ones Uses, especially in amplifier tubes, are already known; it is the emissions secondary electrons in substances that are primary electrons taken from an external source to be hit. For the majority of substances is the number of secondary electrons less than the number of primary electrons. However, there are individual categories of substances where the ratio 8 of the number of secondary electrons to that of primary electrons is easily greater than i. Individual such substances are the present Invention accordingly in the assembly of electron semiconductor composite bodies used.

Die Sekundäremission ist normalerweise durch eine vernachlässigbare Inertie und das Fehlen einer Nachwirkung charakterisiert und erscheint und verschwindet praktisch gleichzeitig mit der primären Strahlung. Das Auftreten solcher Effekte erhöht bei der hier betrachteten Anwendung den Exponenten k in der Gleichung (i) in einem mehr oder minder beträchtlichen Maße, ohne Äußerungen flüchtiger Hysteresis hervorzurufen, wie sie vorhin erwähnt wurden.The secondary emission is usually negligible by one Inertia and the lack of aftereffect characterize and appear and disappear practically simultaneously with the primary radiation. The appearance of such effects increases the exponent k in equation (i) for the application considered here to a more or less considerable extent, without expressions of fleeting hysteresis as mentioned earlier.

Wenn man demgegenüber das Verhalten einzelner Verbundkörperstoffe ausnutzt, die wahrscheinlich infolge Bildung positiver Ladungen auf deren Oberfläche Erscheinungen von offenbar weit über die Zeitdauer der Primäreinwirkungen hinausgehenden Sekundäremissionen zeigen, so erhält man gleichzeitig eine Vergrößerung des Veränderungsexponenten k, und zwar um so mehr, je mehr das Verhältnis 8 ansteigt, und einen gewünschten Effekt flüchtiger Hysteresis.If, on the other hand, the behavior of individual composite materials exploits, which is probably due to the formation of positive charges on their surface Appearances that evidently go far beyond the duration of the primary effects Secondary emissions show, one obtains at the same time an increase in the change exponent k, the more the ratio 8 increases, and a desired one Effect of fleeting hysteresis.

Die erste Kategorie solcher Stoffe, d. h. diejenigen, die eine Sekundäremission ohne nennenswerte Trägheit und Nachwirkung aufweisen, umfaßt unter anderem Metallverbindungen mit kristallinischer Struktur, insbesondere Halogenide und Oxyde von Alkali-, Erdalkali- und Leichtmetallen (mit einem spezifischen Gewicht kleiner als 5), bei denen im allgemeinen das Emissionsvermögen (Verhältnis 8) hoch ist. In die zweite Kategorie der Stoffe, deren Sekundäremission mehr oder weniger nachhält, reiht man die Verbundkörperstoffe ein, die mindestens einen Bestandteil mit hohem Emissionsvermögen enthalten. Es gibt gewisse Metallegierungen, die sich zu dieser Verwendung besonders eignen; vorteilhafterweise ist im allgemeinen zumindest einer der Legierungsbestandteile ein Alkali-, ein Erdalkali- oder überhaupt ein Leichtmetall. Vorzugsweise unterwirft man die Legierung einer Behandlung, die man als Aktivierung zu bezeichnen pflegt, z. B. einer Wärmebehandlung, die beispielsweise in einem ein- oder mehrfachen aufeinanderfolgendenAnwärmen und Abkühlen in oxydierender Atmosphäre bestehen kann.The first category of such substances, i. H. those who have a secondary issue have no appreciable inertia or aftereffect, includes metal compounds, among other things with crystalline structure, especially halides and oxides of alkali, alkaline earth and light metals (with a specific gravity less than 5), where im generally the emissivity (ratio 8) is high. In the second category of the substances, the secondary emission of which more or less persists, are classified as composite materials containing at least one high emissivity component. It There are certain metal alloys that are particularly suitable for this use; advantageous is generally at least one of the alloy components an alkali, an alkaline earth or even a light metal. Preferably the alloy is subjected to a Treatment commonly referred to as activation, e.g. B. a heat treatment, for example in a single or multiple successive warming up and Cooling in an oxidizing atmosphere can exist.

Die nachfolgende Beschreibung gibt eine Zusammenstellung von Elektronenhalbleiterverbundkörpern sowie auch eine Skizze des physikalischen Mechanismus der Vorgänge, um die Verwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung besser hervortreten zu lassen. Es ist jedoch zu beachten, daß die Beschreibung nur von einem besonderen Ausführungsbeispiel spricht, während die in Betracht gezogene Gestaltung, die verwendeten Stoffe sowie die Art deren Verwendung von Fall zu Fall nach Bedarf abgeändert werden können, sofern dabei der Rahmen der Erfindung nicht verlassen wird und die im obigen festgelegten Grundsätze angewendet sind.The following description gives a compilation of electron semiconductor composite bodies as well as a sketch of the physical mechanism of the processes to the possible uses and to better demonstrate advantages of the invention. However, it should be noted that the description speaks only of a particular embodiment, while the considered design, the materials used and the type of them Use can be changed on a case-by-case basis as required, provided that the The scope of the invention is not left and the principles set out in the above are applied.

Die Abb.3 zeigt eine schematische Darstellung eines Schnittes in stark vergrößertem Maßstab durch einen Teil eines solchen Verbundkörpers der besprochenen Art.Figure 3 shows a schematic representation of a section in stark enlarged scale through part of such a composite of the discussed Art.

Die Abb. 4 veranschaulicht einen Schnitt in einem noch mehr vergrößerten Maßstab durch einen begrenzteren Teil des Verbundkörpers, wo alles derart hervorgehoben ist, daß an Hand der Zeichnung die wahrscheinliche Wirkungsweise des Verbundkörpers erklärt werden kann.Fig. 4 illustrates a section in an even more enlarged Scale through a more limited part of the composite where everything is so highlighted is that on the basis of the drawing the likely mode of action of the composite body can be explained.

Die halbleitenden Körnchen A (in der Abb. 3 der Zeichnung schraffiert), die z. B. aus Siliciumkarbid bestehen können, sind mit einer mehr oder minder dünnen Schicht von Kieselsäure bedeckt; diese Körnchen A berühren sich untereinander mehr oder minder. Das isolierende Bindemittel B (in der Zeichnung urschraffiert) kann beispielsweise aus Tonerde bestehen. Die Körnchen C eines Körpers mit hohem Sekundäremissionsvermögen können beispielsweise Kristalle von Berylliumoxyd sein, falls es sich nur um die Erhöhung des die Veränderung des Gleichstromwiderstandes des Verbundkörpers bestimmenden Exponenten K handelt. Wenn man Erscheinungen einer flüchtigen Hysteresis erhalten will, können es Körnchen einer Metallegierung, beispielsweise solche einer Kupfer- oder Nickel-Beryllium-Legierung, sein, wobei diese Teilchen dann vor der Verwendung einer geeigneten Aktivierungsbehandlung zu unterziehen sind. Man sieht, daß die Teilchen C in den Zwischenräumen zwischen den Körnern A verstreut und von der Isoliermasse B eingeschlossen sind.The semiconducting grains A (hatched in Fig. 3 of the drawing), the z. B. can consist of silicon carbide, are with a more or less thin Layer covered by silica; these granules A touch one another more closely or less. The insulating binder B (hatched in the drawing) can consist for example of clay. The granules C of a body with high secondary emissivity can for example be crystals of beryllium oxide, if only the Increase in the change in the direct current resistance of the composite body Exponent K is. When you get glimpses of fleeting hysteresis want, there can be grains of a metal alloy, for example those of a copper or nickel-beryllium alloy, which particles are then used before use are to be subjected to a suitable activation treatment. You can see that the Particles C scattered in the spaces between the grains A and from the insulating compound B are included.

Die Herstellung solcher Verbundkörper geschieht nach den üblichen Herstellungsverfahren von Elektronenhalbleiterverbundkörpern, und zwar beispielsweise auf der Basis von Siliciumkarbid. Nichtsdestoweniger zieht man es vor, die feinzerteilte Tonerde zuerst mit den Teilchen des emittierenden Stoffes (Berylliumoxyd oder je nach dem verfolgten Zweck evtl. eine Kupfer- oder Nickel-Beryllium-Legierung) zu mischen, um eine vollständige Einschließung derselben in der Isoliermasse zu erzielen. Man setzt nachher den Halbleiter zu und mischt das Ganze weiter, feuchtet die Masse an und setzt das Kneten fort. Sobald die Feuchtigkeit einen entsprechenden Grad erreicht hat, preßt man aus der teigigen Masse Formstücke in der gewünschten Gestalt. Nachher werden die Stücke in rohem Zustand in einem Heizraum getrocknet und später zur vollständigen Entfernung des in der Masse enthaltenen Wassers bei einer entsprechenden Temperatur beispielsweise bei iooo° C gebrannt, ohne jedoch die Bindemasse zum Schmelzen zu bringen oder zu deren chemischen Verbindung mit dem Halbleiter Anlaß zu geben. Um gute Anschlußkontakte zu erhalten, kann man diejenigen Teile des Preßlings metallisieren, die mit den Zuleitungen in Berührung kommen sollen. Man kann derart beispielsweise bei einem Preßling in Form einer Scheibe die einander gegenüberliegenden Flächen oder bei einem Preßling in Stangengestalt die beiden Enden metallisieren. Diese Metallisierung kann beispielsweise durch Bespritzen mittels einer Spritzpistole oder durch jedes gleichwertige Verfahren erfolgen. Das Verhalten eines derart hergestellten Verbundkörpers ist wie folgt: Die Abb. 4 zeigt eine diesbezügliche schematische Darstellung unter der Annahme, daß eine entsprechende Spannung an dem Verbundkörper angelegt wurde, wobei das negative Potential beispielsweise unten und das positive Potential im oberen Teil der Abbildung angeschlossen sein soll. Es besteht dann im Verbundkörper zwischen jedem Paar von Körnern A eine Potentialdifferenz, und eine solche besteht auch in den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Körnern. Die Teilchen des Körpers C sind dann mit Zwischenpotentialen geladen. Die Elektronen werden jedem einzelnen Körnchen A entnommen und laufen teils in das nächstliegende Körnchen A' quer durch die Kieselsäuremasse hinüber, die A und A' umgibt, wenn diese Körper in Kontakt sind, teils durchdringen andere Elektronen den vom Bindemittel B gebildeten Überzug, um das allernächste Teilchen C zu treffen, wo sie eine Sekundäremission auslösen. Die derart ausgelösten Sekundärelektronen werden dann zusammen mit den aus den eben erwähnten Teilchen stammenden Primärelektronen durch das im Zwischenraum herrschende elektrische Feld angezogen und folgerichtig auf das nachfolgende Teilchen geschleudert, welches übrigens gleichzeitig bereits eine Bombardierung durch Primärelektronen zu erleiden hatte, die aus einem anderen oder mehreren anderen Körnchen A entstammen. Dadurch kommt es wieder zu einer neuen weiteren Sekundärelektronenemission usf. In der Abb. 4 zeigen die Pfeile die Wege der Primär-und Sekundärelektronen. Man sieht, daß auf diese Art sich eine wirkliche Elektronenlawine zu bilden beginnt, wobei der Gleichstromwiderstand des Verbundkörpers merklich herabgeht.Such composite bodies are produced according to the usual production processes for electron semiconductor composite bodies, specifically for example on the basis of silicon carbide. Nevertheless, it is preferred to first mix the finely divided clay with the particles of the emitting substance (beryllium oxide or, depending on the intended purpose, possibly a copper or nickel-beryllium alloy) in order to achieve complete inclusion in the insulating compound. Afterwards you add the semiconductor and mix the whole thing further, moisten the mass and continue kneading. As soon as the humidity has reached an appropriate level, molded pieces are pressed out of the doughy mass in the desired shape. The pieces are then dried in the raw state in a boiler room and later burned to completely remove the water contained in the mass at a corresponding temperature, for example at 100 ° C, but without causing the binder to melt or to cause its chemical bond with the semiconductor admit. In order to obtain good connection contacts, those parts of the compact that are to come into contact with the leads can be metallized. In this way, for example, in the case of a compact in the form of a disk, the opposing surfaces can be metallized, or in the case of a compact in the form of a rod, the two ends can be metallized. This metallization can take place, for example, by spraying with a spray gun or by any equivalent method. The behavior of a composite body produced in this way is as follows: Fig. 4 shows a relevant schematic representation on the assumption that a corresponding voltage was applied to the composite body, the negative potential being connected at the bottom and the positive potential in the upper part of the figure, for example target. There is then a potential difference in the composite body between each pair of grains A, and such a potential also exists in the interstices between the individual grains. The particles of the body C are then charged with intermediate potentials. The electrons are taken from each individual grain A and partly run into the nearest grain A 'across the silica mass that surrounds A and A' when these bodies are in contact, partly other electrons penetrate the coating formed by the binder B, around which to hit the very closest particles C, where they trigger a secondary emission. The secondary electrons released in this way, together with the primary electrons from the particles just mentioned, are then attracted by the electric field prevailing in the gap and consequently hurled onto the following particle, which, incidentally, has already been bombarded by primary electrons from another or several other granules A. This leads to another new secondary electron emission etc. In Fig. 4 the arrows show the paths of the primary and secondary electrons. It can be seen that in this way a real electron avalanche begins to form, with the DC resistance of the composite body being markedly reduced.

Wenn die Teilchen C Sekundärelektronen ohne merkliche Trägheit und Nachwirkung auszusenden beginnen, so wird praktisch die Intensität der Sekundäremission in jedem Augenblick von der Intensität der Primäremission abhängen, die beiden Emissionen sind aber praktisch synchron. Das setzt voraus, daß an den Klemmen des Verbundkörpers eine verhältnismäßig hohe Mindestspannung angelegt worden ist ; im großen und ganzen wird sich das Geschehen in der Kurve, die die Abhängigkeit von Strom und Spannung ausdrückt, durch ein Anwachsen des Exponenten k äußern, ohne daß sich zusätzliche Hysteresiserscheinungen in merkbarer Weise äußern würden.If the particles C secondary electrons without noticeable inertia and After-effects begin to emit, so practically becomes the intensity of the secondary emission the two emissions depend at any moment on the intensity of the primary emission but are practically in sync. This assumes that at the clamps of the composite body a relatively high minimum voltage has been applied; on the whole is what is happening in the curve showing the dependence on current and voltage expresses expressing it by an increase in the exponent k without adding any additional Would express hysteresis phenomena in a noticeable manner.

Wenn jedoch demgegenüber die Sekundäremission der C-Teilchen mehr oder weniger vollständig anhält, auch wenn die Primäremission aufgehört hat oder merklich zurückgegangen ist, so wird die Stromintensität anwachsen oder zumindest gleichbleiben, obgleich die Spannung an den Klemmen stark zurückgeht. In einem solchen Fall wird die Spannung während der Entladung bedeutend niedriger sein, als es die Initialspannung war. Daraus ergibt sich eine besondere Hysteresiserscheinung von mehr oder weniger sichtbarer Wirkung, die vom Unterschiede dieser beiden Spannungen abhängt und je nach der Trägheit und Nachwirkung der Sekundäremission mehr oder weniger lang anhält.If, on the other hand, the secondary emission of the C particles is more or less fully continues even if the primary emission has ceased or has decreased noticeably, the current intensity will increase or at least remain the same, although the voltage at the terminals drops sharply. In such a Case the voltage during the discharge will be significantly lower than it Initial tension was. This results in a special hysteresis phenomenon of more or less noticeable effect resulting from the differences between these two tensions depends and depending on the inertia and aftereffect of the secondary emission more or lasts less long.

Es ist einleuchtend, daß bei den Kurven in Abb. 2 der Strom i eine direkte Funktion der sekundären Emission ist. Wenn man mit il den Strom bezeichnet, der ohne Vorhandensein einer sekundären Emission fließt, also il = A . Um und mit i2 den Strom bezeichnet, der beim Vorhandensein sekundärer Emission auftritt, also i 2 = A # u-, erhält man, zumindest in erster Annäherung: i' = i2 - il wobei i, der von der Wirkung der sekundären Emission herrührende Strom ist.It is evident that in the curves in Fig. 2 the current i is a direct function of the secondary emission. If one designates with il the current that flows without the presence of a secondary emission, so il = A. Um and with i2 denotes the current that occurs in the presence of secondary emission, i.e. i 2 = A # u-, one obtains, at least as a first approximation: i ' = i2 - il where i, the current resulting from the effect of the secondary emission is.

In Abb. 2a entspricht die Linie i dem Zustand, wenn an die Klemmen des Verbundkörpers die zum Auslösen der Primäremission erforderliche Spannung angelegt worden ist; die Linie 2 entspricht einer heftigen Entwicklung der Sekundäremission, die trotz des Abfalls der Gesamtspannung weitergeht. Aus der Linie 4 ergibt sich, daß die Spannung weiter, und zwar bis auf einen verhältnismäßig geringen Wert, sinkt, während die Stromstärke schließlich ebenfalls zurückgeht, um zum Schluß gleichzeitig mit der Spannung den Nullwert zu erreichen.In Fig. 2a the line i corresponds to the state when the terminals The voltage required to trigger the primary emission is applied to the composite body has been; line 2 corresponds to a violent development of the secondary emission, which continues despite the drop in overall voltage. Line 4 shows that the voltage continues to decrease, down to a relatively low value, while the amperage finally also decreases, to finally simultaneously to reach the zero value with the voltage.

Die Abb. 2 b unterscheidet sich von der vorhergehenden nur durch das Verhältnis der Sekundäremission zur Veränderung der Klemmenspannung des Verbundkörpers; der Darstellung der Linie 2 zufolge hört zu Beginn der Sekundäremission die Klemmenspannung auf zu steigen, während sich der Strom rapide verstärkt; aus der Linie 3 ist ersichtlich, daß die Sekundäremission sich zwar entwickelt, doch da die Stromstärke durch eine äußere Impedanz beschränkt ist, die Klemmenspannung plötzlich abfällt; die Linie 4 endlich hat praktisch ungefähr den gleichen Verlauf wie die Linie 4 in der Abb. 2a. In bezug auf die Linie 5 ist bereits auf den Umstand hingewiesen worden, daß dieselbe einem solchen Fall entspricht, in dem die Stromquelle eine Restspannung weiterbehält, die länger andauert als die Hysteresis des Verbundkörpers. In diesem Fall hört die Sekundäremission auf, und die Spannung steigt derart, daß sich das Schaubild dem Teil i der Kurve nähert.Fig. 2 b differs from the previous one only in that Ratio of the secondary emission to the change in the terminal tension of the composite body; According to the illustration of line 2, the terminal voltage ceases at the beginning of the secondary emission to rise as the current rapidly increases; from line 3 it can be seen that the secondary emission does develop, but since the current strength by a external impedance is limited, the terminal voltage suddenly drops; the line 4 finally has roughly the same course as line 4 in Fig. 2a. With regard to line 5, it has already been pointed out that it corresponds to such a case where the power source has a residual voltage continues, which lasts longer than the hysteresis of the composite body. In this Case, the secondary emission ceases and the voltage rises in such a way that the Diagram approaches part i of the curve.

Die Abb. 2 c zeigt eine Kurve, wo die Hysteresisdauer im Vergleich mit der Dauer des Grundeffektes kurz ist. In diesem Fall wird die Spannung nach einem Abfall gemäß dem Kurvenast 3 praktisch aufhören abzufallen, doch wird die Stromstärke sich der Linie 4 entsprechend vermindern, und der Kurvenzweig 5 der Kurve wird sich mehr oder weniger dem unteren Ast der Linie i nähern. Es erscheint erforderlich, die besondere Anpassungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Verbundkörper hervorzuheben, deren kennzeichnende Merkmale u. a. hauptsächlich von der Menge der in der Raumeinheit des Verbundkörpers verteilten Sekundäremissionsteilchen abhängig sind, von deren Abmessungen, sowie von den Sekundäremissionskoeffizienten, von der Trägheit und Nachwirkung dieser Emission und von anderen bekannten Faktoren, die die Eigenschaften der üblichen Elektronenhalbleiterverbundkörper beeinflussen, insbesondere von den kennzeichnenden Merkmalen der halbleitenden Körner A und des isolierenden Bindemittels B.Fig. 2c shows a curve where the hysteresis duration is compared with the duration of the basic effect is short. In this case the tension is after a drop according to the curve branch 3 practically cease to drop, but the Current strength of the line 4 decrease accordingly, and the curve branch 5 of the The curve will more or less approach the lower branch of line i. It appears necessary, the special adaptability of the invention To emphasize composite bodies, the characteristic features of which, inter alia. mainly from the amount of secondary emission particles distributed in the unit space of the composite body depend on their dimensions, as well as on the secondary emission coefficients, the inertia and aftermath of this emission and other known factors, which influence the properties of the usual electron semiconductor composites, in particular the characteristic features of the semiconducting grains A and des insulating binder B.

Es versteht ;ich, daß man durch die Kombinationsmöglichkeit der einzelnen Faktoren zur Erzielung eines besonderen Effektes die kennzeichnenden Merkmale der Verbundkörper in sehr weiten Grenzen abzuändern vermag, wodurch deren Verwendungsgebiet bedeutend erweitert wird. Insbesondere kann man als Halbleiter Sulfide, Karbide, Silicide, Phosphide, Arsenide usw. verwenden; als Elektronensender kommen Oxyde der Erdalkalien oder seltenen Metalle (Ba, 5r, i1lg, Be, La, Ce, Pr usw.) in Betracht; als isolierende Bindemittel verwendet man keramische Stoffe, Gläser und Emaille, wobei die Agglomeration beispielsweise durch Fritten durchgeführt werden kann.It understands; I that by the possibility of combining the individual Factors for achieving a special effect are the distinguishing features of the Composite body can change within very wide limits, thereby their area of use is expanded significantly. In particular, sulfides, carbides, Use silicides, phosphides, arsenides, etc .; Oxides are used as electron transmitters alkaline earths or rare metals (Ba, 5r, i1lg, Be, La, Ce, Pr, etc.) into consideration; ceramic materials, glasses and enamel are used as insulating binders, wherein the agglomeration can be carried out, for example, by fritting.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electron semiconductor composite body, characterized by the presence of centers of electronic secondary emission, which are distributed in the mass of the composite body and can be excited by primary electrons when an electrical voltage is applied to the composite body.

2. Composite body according to Claim i, characterized in that he grains of semiconducting, with the help of a Binder joined together substances and particles of one or more substances with a secondary emissivity greater than i and preferably of a crystalline structure contains, which distributed in the interstices between the grains of the semiconductor material and are embedded in the insulating binder,

3. Composite body according to claims i and 2, characterized in that in an electrically insulating binder in addition to grains of an electrical semiconductor, finely divided grains of substances with strong secondary emissivity are included, their secondary emission during continues for a more or less short time after the primary emission has ceased.

4. Composite body according to claims i to 3, characterized in that the substances with strong secondary emission oxides and halides of alkali, alkaline earth and light metals with a density less than 5 can be used.

5. Composite body according to claims i to 3, characterized in that as substances with sustainable secondary emissivity Metal alloys are used, one component of which is at least one alkali, an alkaline earth metal or a light metal and which is preferably used for their activation must first be subjected to a pretreatment.

6. Composite body according to claims i to 5, characterized in that they are provided with metallic contact layers are.