DE971615C

DE971615C - Verfahren zur Herstellung von Selen-Trockengleichrichtern

Info

Publication number: DE971615C
Application number: DEP9741A
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl-Ing Waldkoetter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1948-10-01
Filing date: 1948-10-01
Publication date: 1959-02-26

Description

Verfahren zur Herstellung von Selen-Trockengleichrichtern Selen-Trockengleichrichter bestehen aus einer Metallplatte, die als Grundelektrode dient, ferner einer dünnen Selenschicht und aus einer Gegenelektrode, d. h. aus einer weiteren Metallschicht, die zur Erzeugung der Sperrwirkung dient. Bei den bisher bekannten Verfahren geschieht das Aufbringen der sperrschichtbildenden Metallschicht entweder erst dann, wenn die Selenschicht durch Temperaturbehandlungen bereits vollkommen in den kristallinen Zustand umgewandelt ist oder nach einer Zwischenumwandlung, die vornehmlich bei IIo° C erfolgt, oder auch unmittelbar auf die ursprünglich amorphe Selenschicht. In den beiden letzteren Fällen wird durch eine nachträgliche Temperbehandlung das Selen in die leitende metallische Modifikation übergeführt. Diese nachträgliche Temperung muß zweckmäßig bei Temperaturen erfolgen, die möglichst dicht am Schmelzpunkt des Selens liegen. Nach dem bisherigen Stand der Technik mußte jedoch in dem Fall, wo die sperrschichtbildende Metallschicht auf das amorphe Selen aufgebracht wurde, die Umwandlungstemperatur unter dem Schmelzpunkt dieses Metalls oder dieser Metallegierung bleiben, um brauchbare Gleichrichter zu erzielen. Der Vorteil des unmittelbaren Aufbringens dieser Metallegierung auf das amorphe Selen liegt außer der eintretenden Arbeitsersparnis darin, daß die für die Sperrschicht bestimmte Selenoberfläche unmittelbar nach dem Aufbringen des Selens von der Gegenelektrode bedeckt wird und damit eine Verschmutzung und Veränderung dieser Fläche mit Sicherheit vermieden wird. Der Nachteil besteht darin, daß die Umwandlungstemperatur aus den obenerwähnten Gründen niedrig gehalten werden muß und daß dieses Verfahren auf Erwärmungsgeschwindigkeit und Temperatureffekte sehr stark reagiert.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, das einerseits die Vorteile des unmittelbaren Aufbringens der Gegenelektrode auf die noch im amorphen Zustand befindliche Selenschicht aufweist, zum anderen aber auch hohe Umwandlungstemperaturen zuläßt, die unmittelbar unter dem Schmelzpunkt des Selens liegen können. Das neue Verfahren besteht darin, daß die nach dem Aufbringen der vorzugsweise aufgespritzten Gegenelektrode auf die amorphe Selenschicht gebildete Einheit zunächst einer ersten Temperungsstufe bei etwa IIo° C und darauf - gegebenenfalls unmittelbar anschließend - einer zweiten Temperungsstufe bei etwa 2I8° C unterworfen wird.
Bei den zunächst niedrigen Temperaturen werden dabei schädliche Reaktionen der Gegenelektrode mit dem zunächst fast flüssigen Selen vermieden, während gleichzeitig die Verfestigung des Selens durch Übergehen in den kristallinen Zustand ohne Aufrauhung und Veränderung der Oberfläche erfolgt. Sobald nun die notwendige Verfestigung des Selens eingetreten ist, kann die Temperatursteigerung auf Temperaturen oberhalb des Lotschmelzpunktes ohne Nachteil erfolgen.
Das beschriebene Verfahren bietet vor allem fertigungstechnisch besondere Vorteile. Außer der schon erwähnten Vermeidung einer Verunreinigung der Selenoberfläche kann die gesamte Überführung der Selenschicht vom amorphen in den leitenden kristallinen Zustand z. B. in einem einzigen Durchlaufofen erfolgen, dessen erster Teil sich auf einer Temperatur unterhalb des Lotschmelzpunktes, etwa 110' C, befindet, während der anschließende Teil des Ofens auf hohe Temperaturen, etwa 2I8° C, aufgeheizt wird. Die Durchlaufzeiten können auf Grund einer entsprechenden Bandgeschwindigkeit zusammen mit der Länge der einzelnen Ofenteile auf die als günstig erkannten Temperungszeiten abgestimmt werden. Es kommen für die Temperung bei IIo° C eine Temperungsdauer von etwa 3o Minuten und für die anschließende Temperung bei 2I8° C etwa Io Minuten in Betracht.
Wird die Gegenelektrode durch Aufspritzen aufgebracht, so empfiehlt es sich, ein Spritzlot zu verwenden, das eine geringe (o,oI bis o,2%) Beimengung von Thallium hat. Es hat sich gezeigt, daß durch eine solche Beimengung in dem Spritzlot gerade bei dem neuen Verfahren die Sperreigenschaften des fertigen Gleichrichters wesentlich verbessert werden.
Wenn in der obigen Darstellung angegeben ist, daß die zweite Temperungsstufe unmittelbar auf die erste folgen kann, so ist das zwar im Interesse einer schnellen Fertigung von Vorteil, für die Ausführung des Erfindungsgedankens aber nicht notwendig; es besteht vielmehr die Möglichkeit, zwischen der einen und der zweiten Temperungsstufe einen kürzeren oder längeren zeitlichen Zwischenraum einzuschalten, gegebenenfalls verbunden mit einer Abkühlung der Zellen. Solche Zwischenstufen können sogar zu einer Verbesserung der Güte der Trockengleichrichter führen, da die erste Temperungsstufe sich gegebenenfalls so besser auswirken kann. Vergleicht man das neue Verfahren mit den oben angegebenen bisherigen Verfahren, so erkennt man mehrere grundlegende Vorteile des neuen Verfahrens. Die meisten bisher praktisch angewendeten Verfahren haben als wesentliche Verfahrensstufe eine sogenannte Druckumwandlung des Selens, die darin besteht, daß das amorphe Selen unter Druckanwendung getempert wird. Diese Verfahrensstufe bedeutet einen erheblichen Aufwand, da die das Selen tragenden Scheiben, einzeln oder in Stapeln zusammengefaßt, in Pressen eingesetzt und mit diesen erhitzt werden müssen. Das Einzetzen der Scheibe, das spätere Herausnehmen usw. erfordern einen verhältnismäßig hohen Zeit- und Arbeitsaufwand. Beim neuen Verfahren fällt die Druckumwandlungsstufe fort; es ergibt sich infolgedessen eine wesentliche Vereinfachung. Ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens liegt darin, daß die umzuwandelnde Selenschicht noch vor der Umwandlung durch die Gegenelektrode abgedeckt und somit vor dem Eindringen von Fremdstoffen geschützt wird. Dieser Schutz wird schon nach dem unmittelbaren Aufbringen des Selens auf die Grundelektrode herbeigeführt, wenn, was ohne weiteres möglich ist, die Gegenelektrode sofort nach dem Aufbringen der Selenschicht auf die Grundelektrode aufgespritzt wird. Endlich aber haben die Versuche gezeigt, daß die nach dem neuen Verfahren hergestellten Trockengleichrichter besonders hochwertig sind und sehr gleichmäßig ausfallen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Herstellung von Selen-Trockengleichrichter, dadurch gekennzeichnet, daß die nach dem Aufbringen der vorzugsweise aufgespritzten Gegenelektrode auf die amorphe Selenschicht gebildete Einheit zunächst einer ersten Temperungsstufe bei etwa IIo° C und darauf - gegebenenfalls unmittelbar anschließend - einer zweiten Temperungsstufe bei etwa 2I8° C unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß für die Gegenelektrode ein Spritzlot verwendet wird, in dem geringe (o,oI bis o,2%) Beimengungen von Thallium enthalten sind.
3. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Temperungsstufen in einem zweiteiligen Durchlaufofen vorgenommen werden, dessen erster Teil sich auf einer Temperatur unterhalb des Lotschmelzpunktes, dessen zweiter Teil sich auf einer Temperatur etwas unterhalb des Selenschmelzpunktes befindet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 589 1.26; USA.-Patentschrift Nr. 2 246 161. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 908 o43.