DE887846C

DE887846C - Quecksilberfester Selengleichrichter

Info

Publication number: DE887846C
Application number: DE1948P0006798
Authority: DE
Inventors: Franz Dr-Ing Tuczek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1953-08-27

Description

Quecksilberfester Selengleichrichter Die bisher bekannten Selentrockengleichrichter leiden unter dem Übelstand, daß ihre Sperrfähigkeit durch Spuren von Quecksilberdampf, die z. B. durch Zerbrechen eines Thermometers, Quecksilberschalters oder Quecksilbergleichrichters in die Luft gelangen können, schnell und nachhaltig zerstört wird. Aus der Vollständigkeit dieses Vorganges und dem Umstand, daß er auch bei nicht erhöhten Temperaturen und ohne Strombelastung abläuft, muß man schließen, daß er darauf beruht, daß durch Eindringen von Quecksilber in die aus einer Zinn-Kadmium- oder Zinn-Kadmium-Wismiit-Legierung besteh-ende Deckelektrode die Austrittsarbeit herabgesetzt wird, die den Übergang der Elektronen aus dem Selen in die Elektrode erschwert. Diese Austrittsarbeit stellt aber ihrerseits die Grundlage für das Zustandekommen einer Sperrwirkung dar. Die bisher benutzte #Gegenmaßnahme gegendiese als Quecksilbervergiftung bekannte Erscheinung, den ganzen Gleichrichter mit einem Schutzlack zu überziehen, bleibt ihrer Natur nach unvollkommen, weil es vollständig undurchlässige Lacke nicht gibt, und bringt den Nachteil mit sich, daß die Wärmeabgabe an die Umgebung behindert und dadurch die Belastbarkeit des Gleichrichters herabgesetzt wird.
In den bekannten Selengleichrichtern benutzt man ein Selen, das seine Störstellenleitfähigkeit als Mangelhalbleiter einem Zusatz von Halogenverbindungen verdankt. Nun sind sQ1che Elektroden, in die der Austritt von Elektronen aus einem Halbleiter besonders leicht erfolgt, gerade sperrschichtbildend für die- andere Gruppe von Halbleitern, für die Überschußhalbleiter. Bei einem Selen, das gemäß der Erfindung ein Überschußhalbleiter ist, vernichtet ein Eindringen vonü_uecksilber in die Elektrode die Sperrwirkung nicht, sondern unterstützt sie sogar. Infolge seiner Stellung im Periodischen System der Elemente, nach der es etwa gleich leicht Elektronen aufneh.-men und abgeben kann, tritt das Selen als überschußhalbleiter auf, wenn man solche Störstellen in dasselbe eihbauenkann, die Elektronenan das Selengitt-er abgeben, anstatt wie bei dem bisher benutzten Selen Elektronen aus dem Gitter an sich zu ziehen. Dies geschieht, wenn man anstatt Verbindungen mit dem stark eIcktronegativen Halogen solche mit elektropositiven Elementen, im besonderen den stark elektropositiven Alkalirnetallen oder Erdalkalimetallen zusetzt. je stärker die chemische Affinität des Metalls ist, um so eher ist eine Störstellenwirkung von ihm und eine Konstanz dieser zu erwarten. Nachdem -,es sich gezeigt hat, daß der Zusatz der Verbindungen Se.Cl. oder SeBr2 zur Erzeugung einer Mangelleitfähigkeit besonders geeignet ist, in de'nen das Selen als elektropositives Element auftritt, wird man, um überschußleitf ähigkeit zu erhalten, zweckmäßig Verbindungen von dar entsprechenden Form Se.-Metall21 vorzugsweise S.e2-Alkali2, Wie Se2 Na2 wählen, in denen das Selen' als elektronegatives Element auftritt, um- so mehr als mancherlei Tatsachen die Annahme nahelegen, daß Verbindungen der Form Se.-Halogen, als solche in den Mangelstörstellen vorhänden sind.
Als sperrschichtbildende Elektroden, auch als Gegen- oder Deckelektroden bezeichnet, sind beim Erfindungsgegenstand solche aus Edelmetallen oder Metallen mit Edelmetallcharakter, wie Nickel und Chrom, wirksam. Um das Ziel der Erfindung zu erreichen, wird daher vorgeschlagen, die dünne und ihr#z-r Struktur nach für Quecksilber durchlässige Deckelektrode aus einem solchen Metall zu machen. Es kann zweckmäßig sein, dem Elektrodenmetall von vornherein Quecksilber beizugleben, z. B. damit die Eigenschaften, des Gleichrichters sich bei Aufnahme von Quecksilber aus der Luft nicht ändern. Um Sperrschichtbildung auf der Seite der Trägerelektrode Zu - vermeiden, ist als Trägermetall ein solches zu verwenden, das eine kleine Austrittsarbeit,zum Selen besitzt, wie z. B. Magnesium oder eine Legierung damit. Durch ihre größere Dicke und ihre Struktur ist diese Elektrode davor geschützt, durch Quecksilberaufnahme zu einer sperrschichtbildenden zu wer-den, was für das einwandfreie Arbeiten des Gleichrichters Bedingung ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE- i. Gege'n'O-uecksilber-dampf unempfindlicher Trockengleichrichter mit Selen als Halbleiter, dadurch gekennzeichnet, daß das Selen Überschußleitfähigkeit, beispielsweise durch an sich bekannte Zusätze eines oder mehrerer elektropositiver Elemente, vorzugsweise der AlkalioderiErdall<:alimetalle, gegebenenfalls in Form von Verbindungen aufweist, und daß die sperrschichtb,ildende Elektrode aus einem schwach elcktropositiven Metall oder Legierungen solcher, vorzugsweise aus Edelmetall bzw. mit Ede,Imeta,Ilchgrakter, -besteht, und daß die Trägerelektrode für das Selen aus einem oder mehreren Metallen stark elektrapositiven Charakters, beispielsweise Magnesium, besteht.
2. Trocken#gleichrichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der sperrschichtbildenden Elektrode Quecksilber beigemischt ist. Angezogen-, Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 512817, 517347, 736 758; - britische Patentschriften Nr. 562 862, 464:268; Deutscher Patentbericht, Bd. 4, Physik der festen Körper, Teil II, S. 113.