DE950664C

DE950664C - Verfahren zur Herstellung von Trockengleichrichtern, insbesondere Selengleichrichtern

Info

Publication number: DE950664C
Application number: DE1949950664D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erich Waldkoetter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1949-07-31
Filing date: 1949-07-31
Publication date: 1956-10-11

Description

Verfahren zur Herstellung von Trockengleichrichtern, insbesondere Selengleichrichtern Trockengleichrichter umfassen als Hauptteile eine dünne Halbleiterschicht und je eine Elektrode zu den, beiden Seiten dieser Halbleiterschicht. Die eine Elektrode wird als Grundelektrode bezeichnet, da auf sie die Halbleiterschicht, z. B. Selenschicht, durch Aufschmelzen, Aufdampfen oder in sonstiger Weise aufgebracht oder, wie z. B. bei Kupferoxydulgleichrichtern, aus ihr durch einen Glüh-oder Temperprozeß die Halbleiterschicht heraus: gebildet wird. Die zweite Elektrode wird in der Regel als Deckelektrode bezeichnet. Sie, wird auf die Halbleiterschicht aufgespritzt oder aufgedampft oder, z. B. bei Kupferoxydulgleichrichtern, als Graphitelektrode in kolloidaler Lösung aufgestrichen. Bei all diesen Verfahren ist es nicht oder nur sehr schwer möglich, eine definierte Schicht= stärke der Deckelektrode zu erzielen. Diese Schwierigkeit ist insbesondere dann von Bedeutung; wenn, wie es die Regel ist, dem Metall (der Metallegierung), aus dem die Deckelektrode gebildet ist, ein Zusatzstoff, insbesondere Thallium, beigegeben ist, der die Gleichrichtereigenschaften in wesentlichem Maße beeinflußt, und zwar im Sinne einer Erhöhung des Sperrwiderstandes. Hierbei tritt nämlich als unerwünschte Neben: wirkung eine gewisse Zunahme des Flußwiderstandes. (Widerstand in der Flußrichtung, d. h. in der Durchlaßrichtung) auf. Diese Zunahme des Flußwiderstandes ist aber, wenn. man die Menge des Zusatzstoffes im Deckelektrodenmetall, beispielsweise des Thalliums, von Null ausgehend steigert, zunächst sehr viel kleiner als die Zunahme des Sperrwiderstandes. Von einem bestimmten Wert -der Menge des. Zusatzstoffels an nimmt jedoch. der Sperrwiderstand weniger stark zu als vorher, während der Flußwiderstand sehr viel stärker als vorher wächst. Um günstige Verhältnisse: zu. erreichen., kommt es. also darauf an, die pro Flächeninhalt der Halbleiterschicht mit der Deckelektrode aufgebrachte Menge des Zusatzstoffes genau zu dosieren. Infolge der obengenannten Schwierigkeit, eine genau definierte Schichtstärke der Deckelektrode zu erhalten, ist die mögliche Genauigkeit der Dosierung bei den bekannten Verfahren nur gering.
Durch das Hauptpatent 932 812 ist bereits ein Verfahren. vorgeschlagen worden., durch welches die gemannten: Nachteile der bekannten. Verfahren vermieden werden. Nach diesem Vorschlag wird die Deckelektrode zunächst als gesonderte Einheit in Form einer Metallschicht mit genau definierter Schichtdicke hergestellt, wobei ihr Material, beispielsweise eine Legierung aus Zinn und Cadmium, einen Gehalt an einem den Aufbau der Sperrschicht fördernden Stoff, z. B. Thallium, in wohldefinierter, geringer .Konzentration enthält. Diese gesondert vorbereitete Deckelektrode wird dann, im weiteren Verfahren auf die Halbleiterschicht aufgelegt und mit ihr verbunden.
In Weiterbildung dieses. Verfahrens wird. nun erfindungsgemäß die Deckelektrode als mehrschichtige Einheit mit schichtweise abgestufter Konzentration des Thalliumzusatzes oder sonstigen Zusatzstoffes ausgebildet und: mit der Schicht höchster Konzentration auf die: Halbleiterschicht aufgebracht. Gegebenenfalls kann, die Konzentration des Zusatzstoffes innerhalb der Deckelektrode schichtweise von o bis IOO% gestaffelt sein, so daß man die Möglichkeit hat, die Hauptmenge des Zusatzstoffes in der unmittelbaren Nachbarschaft der Halbleiterschicht zu: konzentrieren. Man kann sich jedoch. auch darauf beschränken, nur diejenige Schicht oder Schichtengruppe der Deckelektrode, die nach dem Aufbringen unmittelbar der Halbleiterschicht benachbart ist, mit dem Thalliumzusatz oder den sonstigen Zusatzstoffen zu versehen.
Es ist an sich bereits bekannt, eine erst beim Aufbringen auf den Halbleiter beispielsweise durch Aufspritzen entstehende Deckelektrode zweischichtig auszubilden, wobei jedoch nur diejenige Schicht, die beim fertigen. Gleichrichter von der Sperrschicht weiter entfernt ist, einen Thalliumzusatz erhält, während die der Sperrschicht benachbarte Schicht thalliumfrei bleibt. Bei dieser bekannten, Deckelektrode erreicht das Thalliium die Sperrschicht durch einen besonderen. Diffusionsvorgang. Die bekannte Anordnung hat den Nach teil, daß der Thalliumgehalt der, von der Sperrschicht entfernten, Schicht relativ hoch, gewählt werden muß, so daß diese Schicht auch nach Fertigstellung des Gleichrichters einen nachteiligen Vorrat an Thallium enthält, der die Alterung des Gleichrichters beschleunigt.
Nach einem weiteren Erfindungsgedanken kann, das Verfahren nach dem Hauptpatent dahingehend weitergebildet werden, daß das Gleichrichterelement nach dem Aufbringen. der Deckelektrode bis zu einer Temperatur erwärmt wird, die oberhalb des Schmelzpunktes der Halbleiterschicht und/oder der Deckelektrode liegt. Dabei kommt sowohl eine gute Haftung der Deckelektrode an, der Halbleiterschicht wie auch eine besonders gleichmäßige Ausbildung der Sperrschlicht zustande. Es hat sich gezeigt, daß hierbei auch dann eine gute Verbindung entsteht, wenn sich an. der Grenzzone keine sichtbare chemische Verbindung bildet. Die letztgenannte Verfahrensweise kommt insbesondere dann in Betracht, wenn nach dem übrigen Herstellungsverfahren. ohnehin die Deckelektrode zusammen: mit der Halbleiterschicht über den Schmelzpunkt der Deckelektrode oder der Halbleiterschicht hinaus erhitzt wird, z. B. bei der an sich bekannten Wärmebehandlung (Temperung) der Gleichrichter. Ist wegen: der Art der Halbleiterschicht oder aus sonstigen: Gründen eine Erwärmung auf eine höhere Temperatur nicht zulässig, so kann man dennoch eine gute Verbindung dadurch, erzielen., daß für die Deckelelektrode ein Metall bzw. eine Metallegierung mit entsprechend niedrigem Schmelzpunkt gewählt wird, so daß auch in diesem Falle nach, dem Aufbringen der Deckelektrode eine Erwärmung über den Schmelzpunkt der für die Deckelektrode verwendeten Metallegierung hinaus, vorgenommen werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Herstellung von Trockengleichrichtern, insbesondere Selengleichrichtarn, mit einer als gesonderte Einheit auf die Halbleiterschicht aufgebrachten Deckelektrode in Form einer Metallplatte oder Metallfolie, wobei die Deckelektrode in wohldefinierter geringer Konzentration einen den Aufbau der Sperrschicht fördernden Stoff, z. B. Thallium, enthält und eine genau festgelegte Schichtdicke aufweist, gemäß Patent 932 8I2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckelektrode als mehrschichtige Einheit mit schichtweise abgestufter Konzentration des Thalliumzusatzes oder sonstigen Zusatzstoffes ausgebildet und: mit der Schicht höchster Konzentration auf die Halbleiterschicht aufgebracht wird.
2. Verfahren gemäß dem Hauptpatent oder nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleichrichterelement nach dem Aufbringen. der Deckelektrode bis zu einer Temperatur erwärmt wird, die oberhalb, des Schmelzpunktes der Halbleiterschicht und/oder der- Deckelektrode liegt. In Betracht gezogenes Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. I 743 16o, I 778 645; britische Patentschriften Nr. 577 585. 561 Ios, 556 152, 584 554, 576 671; Jo,o-s : »Naturforschung und Medizin in Deutschland 1939-I946«, Band 9, Physik der festen Körper, Teil II, S. 81; Chemisches. Zentralblatt 1943, 1I, S. 55-1-(Referat über belgisches Patent 445 828.)