DE971697C

DE971697C - Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern

Info

Publication number: DE971697C
Application number: DEP9740A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Schweickert; Erich Dipl-Ing Waldkoetter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1948-10-01
Filing date: 1948-10-01
Publication date: 1959-03-12

Description

Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern Die bekannten Selengleichrichter umfassen als Hauptteile eine Grundelektrode, eine auf diese aufgebrachte Selenschicht und eine sich an die Selenschicht anschließende Gegenelektrode. Zwischen der Grundelektrode und der Selenschicht muß ein guter elektrischer Kontakt bestehen. Es sind verschiedene Maßnahmen bekanntgeworden, um einen solchen guten Kontakt zu schaffen. Bei Verwendung von Aluminium für die Grundelektrode hat sich eine dünne Wismutschicht zwischen der Grundelektrode und der Selenschicht als vorteilhaft erwiesen, während man bei Grundelektroden aus Eisen für den gleichen Zweck eine dünne Nickelschicht benutzt. Im Laufe der Entwicklung wurde erkannt, daß die genannten Schichten unter gewissen Bedingungen, die bei bestimmten Fertigungsverfahren eintreten, eine Verbindung mit der Selenschicht eingehen, daß also hierbei zwischen der Grundelektrode und der eigentlichen Selenschicht eine sehr dünne Selenidschicht entsteht.
Durch die Arbeiten des Erfinders wurde Sicherheit darüber gewonnen, daß es für den guten Stromübergang zwischen der Grundelektrode und der Selenschicht in der Flußrichtung vor allem auf die Selenidschicht ankommt. Auf dieser neuen Erkenntnis beruhend, ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern, bei der die Selenidschicht eine besonders gute zuverlässige Ausbildung erfährt und zugleich unabhängig von den übrigen Stufen des Gesamtfertigungsverfahrens wird. Hierzu wird erfindungsgemäß die Grundelektrode vor Aufbringung der eigentlichen Selenschicht mit einer Schicht gut leitenden, keine Sperrwirkung hervorrufenden Selenids überzogen, das einen sperrfreien Kontakt mit der Selenschicht eingeht.
Es ist zwar bereits bekannt, bei Selengleichrichtern die Grundelektrode zu selenidieren, jedoch nur zum Zwecke der Erzielung einer besseren mechanischen Haftung der eigentlichen Selenschicht auf der Grundelektrode, um gegebenenfalls ohne Aufrauhung der Trägerplatte auszukommen. In diesem Falle kam es daher auch nicht darauf an, ein gut leitendes Selenid zu bilden, das mit der später aufgebrachten Selenschicht einen sperrfreien Kontakt eingeht.
Einige Beispiele für die Ausführung des neuen Verfahrens sind im folgenden beschrieben. Verwendet man, wie das bisher schon häufig geschehen ist, für die Grundelektrode Eisen mit einem Nickelüberzug, so wird vorzugsweise die Selenidschicht als Nickelselenidschicht unter Mitbenutzung des auf der Eisenplatte bereits befindlichen Nickelüberzugs gebildet. Ein einfaches Verfahren zur Herstellung dieser Selenidschicht besteht darin, daß auf die als Grundelektrode benutzte und auf der betreffenden Seite mit einem Nickelüberzug versehene Eisenplatte eine geringe Menge Selen möglichst in Staubform oder durch Aufdampfen aufgebracht wird und alsdann die Eisenplatte auf etwas über 300° C erhitzt wird. Hierbei verdampft das Selen, die entstehenden Selendämpfe gehen mit dem Nickelüberzug eine Verbindung ein; es entsteht die gewünschte Selenidschicht.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die auf etwas über 300° C erhitzte vernickelte Eisenplatte in eine Kammer mit Selendämpfen einzubringen, wobei sich durch Reaktion der Selendämpfe in der Nickelschicht eine Nickelselenidschicht bildet.
Man kann die Erzeugung der Selenidschicht und die Aufbringung der eigentlichen Selenschicht unmittelbar aufeinander folgen lassen, indem z. B. die vernickelte Eisenplatte in einer Vakuumkammer auf etwas über 300° C erhitzt wird und in der Kammer Selendämpfe erzeugt werden. Hierbei bildet sich zunächst die gewünschte Selenidschicht. Läßt man anschließend die Eisenplatte in der Vakuumkammer erkalten, so schlägt sich auf der Selenidschicht die eigentliche Selenschicht nieder.
Die Selenidschicht läßt sich auch dadurch erzeugen, daß vorher gebildetes Selenid auf die Grundelektrode aufgebracht, z. B. im Vakuum aufgedampft wird. Dieses Verfahren ist insbesondere dann mit Vorteil anwendbar, wenn anschließend auch die eigentliche Selenschicht im Vakuum aufgedampft wird. Wird vorher erzeugtes Selenid zur Bildung der Selenidschicht benutzt, so brauchen die für die Grundelektroden verwendeten Eisenplatten nicht vernickelt zu werden, wenngleich diese Maßnahme zur weiteren Erhöhung der Wirkung beibehalten werden kann.
Die Selenidschicht kann auch in der Weise erzeugt werden, daß die vernickelte Eisenplatte in eine säurehaltige Selenverbindung, z. B. in selenige Säure getaucht und dadurch Selen auf der Platte niedergeschlagen wird; dieser Niederschlag wird dann durch eine nachfolgende Temperaturbehandlung (z. B. durch Erhitzen der Platte auf etwas über 300° C) zur Reaktion mit der Nickelschicht gebracht, womit die gewünschte Selenidschicht entsteht. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die als Grundelektrode bestimmte Eisenplatte auf der vernickelten Seite mit einer Selenverbindung, z. B. mit einer ungesättigten Halogenselenverbindung, etwa mit Selenbromür, zu überstreichen. Es wird hierbei Selen ausgeschieden, während sich der Rest verflüchtigt. Die so gebildete Selenschicht kann dann wieder durch eine Temperaturbehandlung in eine Selenidschicht umgewandelt werden.
Die vorgenannten und ähnliche Verfahren lassen sich leicht nach Art der Fließbandverfahren durchführen. So ist es z. B. nicht notwendig, einzelne Platten in eine mit Selendampf gefüllte Kammer einzubringen, man kann z. B. statt dessen auch ein vernickeltes Eisenband laufend durch eine solche Kammer hindurchführen und anschließend in Platten schneiden. Das gleiche gilt, wenn das zur Bildung der Selenidschicht aufzubringende Selen aufgestäubt, aufgespritzt oder dadurch aufgetragen wird, daß die vernickelten Eisenplatten oder das vernickelte Eisenband durch entsprechende Bäder mit Selen oder Selenverbindungen hindurchgeführt werden.
Außer Eisenplatten oder vernickelten Eisenplatten sind auch andere Metalle, wie Aluminium, Zink, Kupfer, Messing und Leichtmetallegierungen, als Grundelektrode verwendbar, wenn auf sie, wie vorstehend geschildert, eine gut leitende und mit der aufzubringenden Selenhalbleiterschicht einen sperrfreien Kontakt bildende Selenidschicht aufgebracht wird.
Soweit es sich mit Rücksicht auf die Natur des verwendeten Metalls empfiehlt, zur Bildung der Selenidschicht die Grundelektrode zunächst mit einem geeigneten Überzug zu versehen, kann statt des obenerwähnten Nickelüberzugs auch ein Überzug aus anderen geeigneten Metallen, z. B. Chrom, Wismut, Antimon, oder aus sonstigen geeigneten Stoffen gewählt werden. Für die Auswahl ist bestimmend, daß nach der obigen Beschreibung eine Schicht gut leitenden Selenids zu bilden ist, die auch nicht etwa die Eigenschaft einer Sperrschicht haben darf. Dem jeweils für den Überzug gewählten Stoff oder, falls ein Überzug nicht benutzt wird, dem jeweiligen Stoff der Grundelektrode sind die Temperaturen anzupassen, bei denen das Selen mit dem Überzug oder unmittelbar mit der Grundelektrode eine Selenidverbindung eingeht.
Die Selenidierung, d. h. die Erzeugung einer gut leitenden Selenidschicht auf der Grundelektrode, hat neben dem Vorteil des besonders guten Stromübergangs in der Flußrichtung auch den Vorzug, daß man hinsichtlich des weiteren Fertigungsverfahrens der Selengleichrichter sehr viel freier ist als bei den bisherigen Verfahren. Diese sind wohl sämtlich empirisch entstanden; sie waren, da man sich der Einflüsse im einzelnen nicht bewußt war, recht starr, d. h., man erhielt am einmal gefundenen Verfahren in allen Einzelheiten fest, auch wenn es fertigungstechnisch umständlich war.
Bei Anwendung des neuen Verfahrens ist man hingegen im Gesamtverfahren freizügiger, da hier eine gute, ausreichende Selenidschicht bewußt gebildet wird. Die weiteren Stufen des Fertigungsverfahrens brauchen auf die Erzielung eines guten Stromübergangs an der Grundelektrode keine Rücksicht mehr zu nehmen. Die eigentliche Selenschicht kann vielmehr in beliebiger Weise, z. B.. wie bekannt, durch Aufdampfen oder durch ein sonstiges Verfahren, aufgebracht werden, bei dem sich nach dem gewöhnlichen Verlauf eine Selenidschicht nicht bilden würde. Das neue Verfahren, das sich von den bisherigen durch die bewußte Ausbildung einer eigenen Selenidschicht abhebt, hat endlich auch noch den Vorteil, daß die so hergestellten Gleichrichter unter sich wesentlich gleichmäßiger als bisher ausfallen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern unter Bildung einer Metallselenidschicht zwischen der metallischen Trägerelektrode und der Halbleiterschicht, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bildung der Metallselenidschicht staubförmiges Selen gleichmäßig verteilt auf die Trägerelektrode aufgebracht wird, die aus einem Metall besteht, welches ein gut leitendes Selenid mit dem Selen bildet, und daß die Trägerelektrode dann auf etwa 3oo° C für die Bildung des Metallselenids an der Trägeroberfläche erhitzt wird.
2. Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern unter Bildung einer Metallselenidschicht zwischen der metallischen Trägerelektrode und der Halbleiterschicht, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bildung der Metallselenidschicht Selen auf die metallische Trägerelektrode aufgedampft wird, die aus einem Metall besteht, welches ein gut leitendes Selenid mit dem Selen bildet, und daß die Trägerelektrode dann auf etwa 300° C für die Bildung des Metallselenids an der Trägeroberfläche erhitzt wird.
3. Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern unter Bildung einer Metallselenidschicht zwischen der metallischen Trägerelektrode und der Halbleiterschicht, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bildung der Metallselenidschicht die Trägerelektrode in einer Vakuumkammer auf etwas über 300'C erhitzt wird, in der Kammer Selendämpfe erzeugt und auf der Trägerelektrode unter Bildung der Metallselenidschicht niedergeschlagen werden.
4. Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern mit einer Metallselenidschicht, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schaffung der Metallselenidschicht ein vorher erzeugtes, elektrisch gut leitendes Selenid auf die Grundelektrode, z. B. im Vakuum, aufgedampft wird.
5. Verfahren nach Anspruch I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerelektrode vor dem Aufbringen des Selens mit einem Überzug aus Nickel, Chrom, Wismut, Antimon od. dgl. versehen wird.
6. Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern unter Bildung einer Metallselenidschicht zwischen der metallischen Trägerelektrode und der Halbleiterschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einer Eisenplatte bestehende Grundelektrode auf der vernickelten Seite mit einer Selenverbindung, z. B. einer ungesättigten Halogenverbindung, wie z. B. Selenbromür, überstrichen wird und das danach unter Verflüchtigung des Restes ausgeschiedene Selen einer Temperaturbehandlung für die Erzeugung des gut leitenden Metallselenids unterworfen wird.
7. Verfahren nach Anspruch I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß statt Trägerelektroden aus vernickelten Platten aus Eisen solche aus Aluminium, Zink, Kupfer, Messing oder Leichtmetallegierungen verwendet werden. B. Verfahren nach Anspruch I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem laufenden Band aus dem Trägerelektrodenmaterial der Gleichrichterelemente, nachdem an ihm die gut leitende Metallselenidschicht für den sperrschichtfreien Stromübergang erzeugt wurde, den Gleichrichterelementen entsprechende Platten geschnitten werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 720 445, 736 758, 742 762, 742 935 ; österreichische Patentschrift Nr. 155 712; britische Patentschriften Nr. 43261g, 476846; USA.-Patentschrift Nr. 2 4o8 116; »Naturforschung und Medizin in Deutschland 1939-1946«, Bd.9; Physik der festen Körper, Teil II, S. 116; J. I. C. A. Final Report Nr. 56, S. io und 15; Fiat-Final-Report Nr. 7o6, S. i9 und 29. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 757 222.