DE887680C - Verfahren zur Herstellung eines Trockengleichrichters - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung eines Trockengleichrichters Als wichtigste Trockengleichrichtertypen haben sich im Laufe der Entwicklung vor allem :der Kupferoxydul- und der Selen-Sperrschichtgleichrichter durchgesetzt. Wie die vielen Patente auf diesem Gebiet zeigen, sind aber auch mit anderen Kombinationen gute und zum Teil bessere gleichrichtende Wirkungen zu erwarten. Eine solche neue, verbesserte Gleichrichterkombination und ihr besonderes Herstellungsverfahren ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
• Bei der Herstellung von Gleichrichterelementen kommt es im wesentlichen darauf an, daß einerseits zwischen den betreffenden Schichten, z. B. zwischen der einen Metallelektrode und der Sperrschicht, die gewünschte gleichrichtende Wirkung auftritt, daß andererseits zwischen weiteren Schichten (hauptsächlich z. B. zwischen der zweiten Metallelektrode und dem Halbleiter) guter elektrischer Kontakt besteht und daß sich allgemein alle Stromübergänge innerhalb der Gleichrichterelemente unveränderlich verhalten gegenüber mechanischen, elektrischen und thermischen Beanspruchungen während des Betriebes, um damit eine hinreichende Lebensdauer sicherzustellen. Diese Bedingungen können am besten z. B. durch eine dünne, verhältnismäßig gut leitende Halbleiterschicht und eine möglichst dünne und doch äußerst hochohmige sperrende Schicht erfüllt sein. Nach diesen Anforderungen müssen sich dann jeweils die Herstellungs-, Formierungs- und sonstigen Behandlungsverfahren des Gleichrichterelements richten. Bei dem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung handelt es sich nun um einen Gleichrichter, der Aluminium als Trägermetall, Aluminiumoxyd als sperrende Schicht, Bleidioxyd als Halbleiter und eventuell Blei als Gegenelektrode benutzt. Mit dieser Kombination lassen sich durch geeignete Nachformierung sehr gute gleichrichtende Wirkungen mit verhältnismäßig hoher Sperrspannung (etwa 30 V Wechselspannung) bei .guter Strombelastbarkeit (etwa o r A/cm2 Gleichstrom bezogen auf die Fläche der Gegenelektrode) erzielen. Allerdings sind diese Werte in hohem Maße von dem erfindungsgemäßen besonderen Herstellungsverfahren abhängig.
• Zwar sind bereits mehrere Gleichrichteranordnungen bekannt, die als Trägermetall Aluminium und als Sperrschicht Aluminiumoxyd benutzen, in der Wahl des Halbleiters aber untereinander und von der vorliegenden Erfindung abweichen. Eine Reihe älterer Vorschläge bezog sich z. B. auf die Ausbildung eines Sulfid- oder jodidgleichrichters. Jedoch scheinen in dieser Hinsicht keine befriedigenden Ergebnisse erzielt worden zu sein, denn es ist bekanntlich ein beträchtlicher Aufwand erforderlich, um die elektrolytische Zersetzung dieser an sich anfälligen Halbleiterschichten mit Sicherheit und auf die Dauer zu verhindern. Auch Bleidioxyd als Halbleiter ist bereits vorgeschlagen worden. Allerdings sind, abweichend von der vorliegenden Erfindung, dabei .andere Materialien für Trägerelektrode, sperrende Schicht und Gegenelektrode benutzt worden. Insbesondere sind dabei die für das zufriedenstellende Arbeiten einer solchen Gleichrichterkombination wesentlichen Kontaktverhältnisse zwischen Trägerelektrode, sperrender Schicht und Halbleiterschicht nicht berücksichtigt worden.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht das Gleichrichterelement aus Aluminium als Trägermetall, Aluminiumoxyd (A1,0.) als sperrende Schicht; Bleidioxyd (Pb 02) als Halbleiter und reinem Blei bzw. Blei mit einem Bleidioxydüberzug als Gegenelektrode. Das Wesentliche des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens besteht in der besonderen Ausbildung der sperrenden Schicht und in .der elektrolytischen Niederschlagung des Bleidioxyds auf die sperrende Schicht. Das Verfahren der elektrolytischen Niederschlagung besitzt gegenüber allen bekannten Verfahren, Halbleiter durch Aufdampfen, Aufpressen aus vorgegebenen Pillen, Aufsprühen usw. niederzuschlagen, beträchtliche Vorteile, besonders in der Hinsicht, daß nur auf diesem Wege die gewünschten Kontaktverhältnisse zwischen den verschiedenen Schichten bei ausgezeichneter Haftfestigkeit sowie eine genaue Dosierung und gleichzeitige Formierung der Halbleiterschicht ohne nachträglichen Angriff der sperrenden Schicht möglich ist.
• Wesentliche Merkmale des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens sind im einzelnen folgende: Die zu oxydierende Aluminiumplatte erhält durch geeignete Vorbehandlung, z. B. .durch. langsames Ätzen mit 2oo/oiger Schwefelsäure, eine sehr saubere, matte Oberfläche. Auf die so vorbehandelte Aluminiumplatte wird eine dünne, festhaftende Oxydschicht mit einer ganz bestimmten Porosität durch anodische Oxydation aufgebracht, wobei beispielsweise Borax mit geringfügigen Verunreinigungen als Elektrolyt benutzt wird. Nur auf diesem Wege der unvollkommenen Formierung läßt sich mit beliebig gewünschter Dosierung eine dünne, festhaftende Oxydschicht mit einem vorbestimmten Porenvolumen aufbringen. Auf .dieser sperrenden Schicht aus Aluminiumoxyd wird nun nach einem weiteren Merkmal der Erfindung durch Elektrolyse in Bleiacetat mit Blei als elektrolytischer Kathode die Halbleiterschicht aus Bleidioxyd niedergeschlagen. Die Kunst der Verfahrensausbildung besteht nun darin, das Aluminiumoxyd in einer solchen Stärke und andererseits Poiosität aufzutragen, daß die poröse Schicht wohl eine gute sperrende Wirkung ergibt, zugleich aber als Isolator doch nicht dicht genug ist, um einen Stromdurchgang bei der Elektrolyse völlig zu unterbinden. Die elektrolytische Niederschlagung des Bleidioxyds muß vorzugsweise bei niedriger Spannung erfolgen. Auf die so erhaltene Halbleiterschicht kann schließlich reines Blei als Gegenelektrode nach einem der bekannten Verfahren aufgelegt werden. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird nicht reines Blei, sondern eine Bleiplatte mit einem einseitigen Überzug aus Bleidioxyd als Gegenelektrode benutzt, so daß nicht Halbleiter und Metall, sondern Halbleiter mit Halbleiter in Kontakt stehen. Damit wird ein sicherer Kontakt ohne die Gefahr der Ausbildung einer weiteren sperrenden Schicht erreicht. Die Erzeugung des Bleidioxyds auf der Bleiplatte wird zweckmäßig nach einem der bekannten Verfahren durch anodische Oxydation vorgenommen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zur Herstellung eines Trockengleichrichters, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Trägerelektrode aus Aluminium, einer sperrenden Schicht aus Aluminiumoxyd in einer genau dosierten Dicke und Porosität, einem Halbleiter aus Bleidioxyd und einer Gegenelektrode aus Blei die Aufbringung der Halbleiterschicht auf die sperrende Schicht aus Aluminiumoxyd auf elektrolytischem Wege erfolgt. a. Herstellungsverfahren für einen Gleichrichter gemäß Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbildung der sperrenden Schicht aus Aluminiumoxyd auf der Aluminium-Trägerelektrode durch anodische Oxydation erfolgt. 3. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolyt für die elektrolytische Niederschlagung des Bleidioxyds Bleiacetat verwendet wird. 4. Herstellungsverfahren gemäß den Ansprüchen r ;bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Gegenelektrode nicht reines Blei, sondern Blei .:mit einem Überzug aus Bleidioxyd verwendet wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 533 486.