DE958583C

DE958583C - Verfahren zur Herstellung der Halbleiterschicht bei Trockengleichrichter, insbesondere bei Selengleichrichter

Info

Publication number: DE958583C
Application number: DES8310A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Schirmer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1939-11-14
Filing date: 1939-11-14
Publication date: 1957-02-21

Description

Verfahren zur Herstellung der Halbleiterschicht bei Trockengleichrichter, insbesondere bei Selengleichrichter Bei der Herstellung von Trockengleichrichtern kommt es in besonderem Maße auf eine gute Gleichrichterwirkung und auf die Erzielung großer elektrischer Leistung pro Flächeneinheit des Gleichrichters an. Brauchbare Ergebnisse werden z. B. bei den sogenannten Selengleichrichtern auf die Weise erhalten, daß man das Selen mit einer der beiden Gleichrichterelektroden durch Aufschmelzen des Selens auf eine Elektrode in möglichst innige Verbindung bringt. Dabei tritt eine Umwandlung des amorphen Selens in den kristallinen Zustand - sofern es nicht schon in dieser Form vorlag - ein. Danach kann die Halbleiterschicht durch nochmaliges Erhitzen unterhalb des Schmelzpunktes des Selens in ihrer Leitfähigkeit in Stromdurchgangsrichtung verbessert werden. Vorher wird normalerweise auf die bereits abgekühlte Schiecht die zweite Elektrode aufgebracht.
Bei der praktischen Verwendung von Trockengleichrichtern mit Halbleiterschichten., die auf die vorgenannte oder auf eine andere, ähnliche Art und Weise hergestellt wurden, hat es sich gezeigt, daß die elektrischen Leitfähigkeiten dieser Schichten unter sich sehr verschieden sind.. Nun ist es bekannt, daß Halbleiterschichten der vorgenannten Art zwei größenordnungsmäßig voneinander sehr unterschiedliche Leitfähigkeiten aufweisen, worauf ihre sogenannte elektrische Ventilwirkung beruht. Man ist von je her bestrebt gewesen, die elektrische Leitfähigkeit der Ventilschicht in der einen Richtung, und zwar in der mit geringerem Widerstand, also in Stromdurchgangsrichtung, zu verbessern und in der entgegengesetzten Richtung zu verringern. Zu diesem Zweck wird mit verschiedenartigen Zusätzen zu der Halbleiterschicht oder bei verschiedenen Temperaturen, und zwar zur Umwandlung und zur Erhöhung der Leitfähigkeit des Selens, gegebenenfalls unter Druckwirkung auf die Ventilschicht gearbeitet.
Zur Feststellung der Ursache der Gleichrichtung und des inneren Aufbaues einer Ventilschicht ist schon eine große Anzahl von Versuchen durchgeführt worden, die ihrerseits wieder zu einer Reihe verchiedener Erklärungsmöglichkeiten dieser Ventileigenschaft der Gleichrichterschicht führten.
Der Widerstand der Ventilschicht hängt in erster Linie von dem Widerstand der Halbleiterschicht an sich ab, ferner von der Stromspannungskennlinie, vom Widerstand der Sperrschicht und vom Widerstand der Übergangszone zwischen der Halbleiterschicht und der Elektrode. Ausschlaggebend für den Stromfluß in beiden Richtungen innerhalb der Ventilschicht ist die Leitfähigkeit des Selens selbst, die letzten Endes im physikalisch-chemischen Aufbau des Halbleiters bzw. einer als vorhanden angenommenen Sperrschicht begründet ist.
Ausgehend von der Tatsache, daß es sich bei der für die Gleichrichtung elektrischer Ströme geeigneten Halbleiterschicht bei Selengleichrichtern um eine allotrope Modifikation des anfangs in amorphem Zustand vorliegenden Selens handelt, gründet sich die Erfindung auf die günstige Einwirkung elektrischer Kurz- und Ultrakurzwellen auf den innermolekularen Aufbau der Stoffe, auf dessen Verschiedenheit die feststellbaren Veränderungen der physikalisch-chemischen Eigenschaften und insbesondere die Veränderungen des Energiegehaltes der Molekeln der allotropen Stoffe beruhen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung und Behandlung einer insbesondere aus Selen und/oder einer Selenverbindung mit oder ohne Zusätze anderer Stoffe bestehenden Halbleiterschicht für Trockengleichrichter. Sie besteht darin, daß der Halbleiterstoff vor, während oder nach dem Aufbringen auf seine Unterlage, z. B. auf eine Elektrode, im elektrischen Wechselfeld eines Kondensators oder einer Spule mit Kurz- oder Ultrakurzwellen behandelt wird. Vorzugsweise werden dabei Wellenlängen unter etwa Ioo m gewählt.
Die Tatsache, daß Selenschichten in ihren elektrischen Eigenschaften durch Bestrahlung mit elektrischen Wellen beeinflußbar sind, ist als physikalische Erscheinung durch Untersuchungen an Selenwiderstandszellen mit sehr hohem Widerstand (etwa 2oo ooo Ohm) bereits bekanntgeworden. Man hat jedoch den Einfluß der Bestrahlung bisher stets als eine ausgesprochene Schädigung der Widerstandszelle angesehen. Die bekannte Erscheinung konnte daher nicht dazu anregen, bei der Fertigung eines Trockengleichrichters dessen Halb-Leiterschicht im Sinne der Erfindung in einem elektrischen Wechselfeld zu behandeln, da es bei der Herstellung einer derartigen Halbleiterschicht auf eine günstige und zuverlässige Wirkung der verwendeten Fertigungsverfahren ankommt.
Das neue Verfahren, das sich durch die einfache Weise seiner Durchführung auszeichnet, kann beispielsweise so zur Anwendung gebracht werden, daß die Halbleiterschicht während ihres Aufbringens auf die Unterlage mit oder ohne Erwärmung der Einwirkung eines elektrischen Wechselfeldes ausgesetzt wird und dadurch eine für die vorgesehenen Zwecke besonders günstige Modifikationsänderung erfährt. Es ist aber auch möglich, den Halbleiterstoff vor dem Aufbringen auf die Unterlage mit Kurz- oder Ultrakurzwellen zu behandeln oder diese nach dem Aufbringen des Halbleiterstoffes auf die Unterlage, gegebenenfalls unter nochmaligem Erhitzen, zum Zwecke der Verbesserung der Leitfähigkeit in Richtung des Stromflusses, einwirken zu lassen. Das neue Verfahren läßt sich gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise auch unter gleichzeitiger Behandlung des Halbleiterstoffes mit Ultraschallwellen durchführen, und es kann zur Förderung der Umlagerung im Halbleiterstoff, insbesondere zur Ausbildung einer Sperrschicht, noch eine Bestrahlung vor, während oder nach der Kurz- oder Ultrakurzwellen- bzw. Ultraschallbehandlung mit Ultraviolettstrahlen vorgenommen werden.
Die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung auftretenden Wärmetönungen können bei der Modifikations- und Leitfähigkeitsänderung des Halbleiterstoffes mit Vorteil auf diesen zur Anwendung gebracht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Herstellung und Behandlung einer insbesondere aus Selen und/oder einer Selenverbindung mit oder ohne Zusätze anderer Stoffe bestehenden Halbleiterschicht für Trockengleichrichter, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterstoff vor, während oder nach dem Aufbringen auf seine Unterlage, z. B. auf eine Elektrode, im elektrischen Wechselfeld eines Kondensators oder einer Spule mit Kurz- oder Ultrakurzwellen behandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß während der Einwirkung der Kurz- oder Ultrakurzwellen gleichzeitig eine Behandlung mit Ultraschallwellen vorgenommen wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor, während oder nach der Behandlung im elektrischen Wechselfeld bzw. mit Ultraschallwellen eine Bestrahlung des Halbleiterstoffes mittels Ultraviolettstrahlen erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 i24 3o6; Phys. Zeitschrift, Bd. 5 (19o4), S. i24.