DE974421C - Trockengleichrichter mit Halbleiterschicht und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Trockengleichrichter mit Halbleiterschicht und Verfahren zu seiner Herstellung

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DE974421C
DE974421C DEA7792D DEA0007792D DE974421C DE 974421 C DE974421 C DE 974421C DE A7792 D DEA7792 D DE A7792D DE A0007792 D DEA0007792 D DE A0007792D DE 974421 C DE974421 C DE 974421C
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DE
Germany
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semiconductor layer
dry
semiconductor
selenium
dry rectifier
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DEA7792D
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English (en)
Inventor
Margot Dr Phil Herbeck
Werner Dr Phil Koch
Siegfried Dr Rer Nat Poganski
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AEG AG
Original Assignee
AEG AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/06Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising selenium or tellurium in uncombined form other than as impurities in semiconductor bodies of other materials
    • H01L21/10Preliminary treatment of the selenium or tellurium, its application to the foundation plate, or the subsequent treatment of the combination
    • H01L21/108Provision of discrete insulating layers, i.e. non-genetic barrier layers

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Description

  • Trockengleichrichter mit Halbleiterschicht und Verfahren zu seiner Herstellung Bei Trockengleichrichtern vom Selentyp, welche aus einer Trägerelektrode T aus Eisen oder Aluminium, einer Halbleiterschicht H aus Selen und einer aufgespritzten Gegenelektrode G aus einer eutektischen Legierung von Wismut, Zinn und Cadmium bestehen, ist der Sitz der Sperrwirkung, die soggenannte Sperrschicht, die Grenze Gegenelektrode-Selen, während an der Grenze Trägerelektrode-Selen, wie bekannt, die Ausbildung einer störenden Sperrschicht durch besondere Maßnahmen verhindert wird. Die etwas oberhalb von Ioo° C schmelzende Legierung der Gegenelektrode hat nun vor allem den Nachteil, daß durch ihre Verwendung die Gleichrichter gegen Überlastungen, welche die Gegenelektrode zum Schmelzen bringen, sehr empfindlich sind. Es ist nun leider bisher nicht gelungen, bei technischen Selengleichrichtern von der Verwendung solcher Legierungen freizukommen, weil sich bisher keine Legierung aus anderen Metallen gefunden hat, welche ebenfalls gleich günstige Eigenschaften in Durchgangs- und Sperrichtung aufweist. Dies hat seinen Grund darin, daß einerseits für das Auftreten der Gleichrichterwnrkung die Austrittsarbeiten beim Übergang von den Elektrizitätsträgern aus der Gegenelektrode in den Halbleiter eine wesentliche Rolle spielen, z. B. müssen sie für Elektronen im Bereich von 3,5 bis 4,5 V liegen, und andererseits gleichzeitig andere Bedingungen, z. B. niedrige Temperaturen beim Aufbringen der Gegenelektrode, damit die Selenoberfläche dabei keinen Schaden leidet, eingehalten werden müssen.
  • Um deshalb bei Verwendung anderer Metalle als Gegenelektrode, welche wegen ihrer Austrittsarbeiten bzw. ihrer sonstigen Eigenschaften nicht ohne weiteres für Gegenelektroden brauchbar sind, zur ausreichenden Gleichrichterwirkung zu kommen, muß man einen ganz neuen Weg einschlagen. Nach der Erfindung, welche dieses Problem löst, weist bei einem Trockengleichrichter mit einer Trägerelektrode und einer beliebigen Halbleiterschicht, insbesondere aus Selen, bei dem sich auf der Halbleiterschicht eine zweite ihr gegenüber wesentlich dünnere Schicht aus einem Halbleiter befindet, welche in Berührung mit der ersten Halbleiterschicht Gleichrichterwirkung zeigt, die zweite Halbleiterschicht im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungsformen ein gegenüber dem eigentlichen Halbleiter vielfaches Leitvermögen auf, so daß die auf der zweiten Halbleiterschicht befindliche Metallschicht lediglich als Stromzuführung dient. Zum Schutze der zweiten Halbleiterschicht beim Aufbringen der Gegenelektrodenschicht kann, wenn erforderlich, noch eine Schutzschicht z. B. aus kolloidalem Graphit zwischen ihr und der Gegenelektrode angebracht werden. Das gegenüber der ersten Halbleiterschicht vielfach vergrößerte Leitvermögen ist dadurch erzielbar, daß die Halbleiter in ihren Eigenschaften z. B. durch geringe Abweichungen von der stöchiometrischen Zusammensetzung in sehr weiten Grenzen beinflußt werden können.
  • Die zweite Halbleiterschicht hat zweckmäßigerweise eine mittlere Dicke von einigen Io-5 cm. Als besonders geeignet für ihren Aufbau haben sich Mischungen aus dem gut leitenden Wismutselenid (Bi2 Sei) mit anderen Seleniden oder Sulfiden z. B. von Zinn und Cadmium erwiesen, welche das Sperrvermögen der Bi2 Se3-Elektrode steigern. Der Anteil des Wismutselenids an der Mischung muß bei der Verwendung von SnSe und CdSe mindestens 5o% betragen, zweckmäßig 600/o, bei Verwendung von Sn S und Cd S mindestens 6o %. Auch Oxyde haben sich bewährt, z. B. Mischungen von Tl2 O3 mit Cd O und Sn 02, ebenfalls mit einem überwiegenden Anteil von T1203. Als Material für Gegenelektroden sind auf diese Weise bei Selengleichrichtern Zink und Aluminium bzw. deren Legierungen verwendbar geworden. Das Aufbringen der zweiten Halbleiterschicht kann entweder in nasser Form durch Aufbringen kolloidaler Teilchen entsprechender Dispersität erfolgen oder durch Aufdampfen der Selenide, Sulfide und Oxyde im Vakuum bzw. bei einem geringen Partialdruck von Selen, Schwefel oder Sauerstoff, um Verdampfungsverluste dieser Verbindungsbestandteile auszugleichen. Das Verdampfen der Mischungskomponenten wird zweckmäßig aus einzelnen Ofen vorgenommen, wobei die Verdampfung am besten in der Form erfolgt, daß den überhitzten Ofen die Verbindungen in dosierten Mengen zugeführt werden, so daß eine plötzliche Verdampfung unter nur geringer Zersetzung gewährleistet ist. Das Aufbringender Gegenelektrode erfolgt am besten, wie bisher üblich, durch Aufspritzen.
  • Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf Selengleichrichter beschränkt, sondern kann auf alle übrigen Gleichrichter übertragen werden, wenn man zu den jeweils verwendeten Halbleiterschichten entsprechende Schichten für die zweite Halbleiterschicht auswählt, welche ein ausreichendes spezifisches Leitvermögen aufweisen und welche eine genügende Sperrwirkung gegen den betreffenden Halbleiter haben.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Trockengleichrichter mit einer Trägerelektrode und einer beliebigen Halbleiterschicht, insbesondere aus Selen, bei dem sich auf der Halbleiterschicht eine zweite ihr gegenüber wesentlich dünnere Schicht aus einem Halbleiter befindet, welche in Berührung mit der ersten Halbleiterschicht Gleichrichterwirkung zeigt, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Halbleiterschicht ein gegenüber dem eigentlichen Halbleiter vielfaches Leitvermögen aufweist, so daß eine auf der zweiten Halbleiterschicht befindliche Metallschicht lediglich als Stromzuführung dient.
  2. 2. Trockengleichrichter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Halbleiterschicht aus einer Mischung mehrerer Halbleiter besteht.
  3. 3. Trockengleichrichter nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Halbleiterschicht dünner als 5 ₧ I0-4 cm ist.
  4. 4. Trockengleichrichter nach Anspruch I bis 3 mit Selen als Halbleiter, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Halbleiterschicht aus einer Mischung von gutleitendem Wismutselenid (Bi2 Se3) mit Zinn (Sn Se) und Cadmiumselenid (CdSe) besteht mit einem Wismutselenidgehalt von mindestens 5o %.
  5. 5. Trockengleichrichter nach Anspruch I bis 4 mit Selen als Halbleiter, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Halbleiterschicht aus einer Mischung von gutleitendem Wismutselenid (Bi2Se3) mit Zinn (SnS) und Cadmiumsulfid (CdS) besteht mit einem Wismutselenidgehalt von mindestens 6o 0/o.
  6. 6. Trockengleichrichter nach Anspruch i bis 3 mit Selen als Halbleiter, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Halbleiterschicht aus einer Mischung von Thalliumoxyd (T120.) mit Cadmiumoxyd (Cd O) und Zinnoxyd (Sn OZ) besteht mit einem überwiegenden Anteil von Thalliumoxyd.
  7. 7. Trockengleichrichter nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zweiten Halbleiterschicht und der Gegenelektrode sich eine Schutzschicht aus kolloidalem Graphit befindet. B.
  8. Trockengleichrichter nach Anspruch I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode aus Zink oder einer Zinklegierung besteht.
  9. 9. Trockengleichrichter nach Anspruch I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht. Io. Verfahren zur Herstellung von Trockengleichrichtern nach Anspruch I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der zweiten Halbleiterschicht auf nassem Wege durch Abscheidung kolloidaler Teilchen, insbesondere durch Elektrophorese erfolgt. i i. Verfahren zur Herstellung von Trockengleichrichtern nach Anspruch I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der zweiten Halbleiterschicht durch Aufdampfen der Verbindung, aus denen sie gebildet werden soll, im Hochvakuum erfolgt. I2. Verfahren zur Herstellung von Trockengleichrichtern nach Anspruch II, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfung durch Einbringen dosierter Mengen in überhitzten Ofen erfolgt. I3. Verfahren zur Herstellung von Trockengleichrichtern nach Anspruch II und I2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischungskomponenten aus getrennten Öfen gleichzeitig verdampft werden. I4. Verfahren zur Herstellung von Trockengleichrichtern nach Anspruch II bis I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfung bei einem Partialdruck des nicht metallischen Verbindungsbestandteiles erfolgt. I5. Verfahren zur Herstellung von Trockengleichrichtern nach Anspruch I bis I4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Gegenelektrode durch Aufspritzen erfolgt. In Betrecht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 5II 585, 623 488, 64o 567; britische Patentschriften Nr. 3L4838, 337 69I ; USA.-Patentschrift Nr. 2 189 576; Zeitschrift für Physik, Bd. II8, 1941, S. I99 bis 209; Philips techn. Rundschau, April 1939, S. 110; ASEA Journal, Bd. 16, August 1939 S. 114 bis 1i7.
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Citations (6)

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