DEP0028906DA

DEP0028906DA - Electrical transmission device with a contact rectifier element made of silicon

Info

Publication number: DEP0028906DA
Authority: DE
Inventors: Russell Schumacher Ohl
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Publication date: 1951-04-05

Description

Elektrische ^f^ertrsgiingsvorriehtBag alt einem ens Silizium bestehenden Aontakt-Gleichriehtungseleaent Electric ^f ^ ertrsgiingsvorriehtBag alt an existing silicon contact equalization element

Ziie STfiadTOg besieht sich auf elektrische "bertragungevorriehtungen, bei welchen Silizitm verwendet wird, insbesondere bezieht sie sich auf Torrichtrangen mit hochgradig reinem Silizinm für el© Änderung der Frequenz oder lellenfora elektrischer Schwingungen« richtige Anwendungen solcher Vorrichtungen sind die :Jof*,ulation, Demodulstion oder Glelchrichtxaig ö2cktrlecher Schwingungen und die Erzeugung der Harmonischen von GrundfrequenzschwixigungeneZiie STfiadTOg pertains to electrical transmission devices in which silicon is used, in particular It relates to door stacks with highly pure silicon material for the change in frequency or electrical vibrations for the correct application of such devices are the: Jof *, ulation, Demodulstion or Glelchrichtxaig ö2cktrlecher oscillations and the generation of the harmonics of Fundamental frequency fluctuations

Ein Ziel der Srfiaduag ist die Schaffung einer einfachen, handfesten, sirkssse» und billigen elektrischen fbert r agungevoaS* richtung des Spitaenkontakttyps, die in der Lage ist, wirkungsvoll bei JJrequenzen der Gröosenordnung von 10 cm «ellenlangeOne goal of the Srfiaduag is to create a simple, sturdy, sirkssse »and cheap electric fbert ragevoaS * direction of the tip contact type, which is able to work effectively at frequencies of the order of 10 cm

Hai weniger zu arbeiten*Shark to work less *

Sin weiteres Ziel der Srfinduag besteht in der Schaffung einer elektrischen übertragungsvorriohtung für rehwingungen mit extrem niedriger Amplitude, wobei die Einführung von Geräusch bei Betätigung der jbertragungevorrichtung eo gering wie möglich sein soll.Another aim of Srfinduag is to create an electrical transmission device for frequency vibrations with extremely low amplitude, the introduction of noise when operating the transmission device eo low should be as possible.

Sie Erfindung hat ausserdem zum Ziel, die Leistungsfähigkeit vonasymmetrisch leitenden ^fIbertragungavorrichtungen dee Spitzenkontakttyps mit fester Fläche dadurch zu steigern, dass der TJideratand You invention is to increase also the goal of the performance vonasymmetrisch conductive ^f Ibertragungavorrichtungen dee top contact type with a fixed surface in that the TJideratand äme ame EßekfläeliBÄostakte des Körpers verringert vriLrd,EatingkflaeliBaestacts of the body reduced vriLrd,

Me Erfindung will weiter die Möglichkeit für den Bau von Si-IiZiumflilchenkontakt-¹Jbertragungsvorrichtungen schaffen, die vorher bestimmbare 'Jbertregungscharakteristiken haben sollen«Me invention seeks to provide ^one Jbertragungsvorrichtungen further the possibility for construction of Si IiZiumflilchenkontakt-, should have the predictable 'Jbertregungscharakteristiken "

Ein anderes Siel der Erfindung ist die "chaffung eines beständigen Demodulat ionesystems für Schwingungen von solch hohen Frequenzen, dass Elektronen-Sntladungsvorrichtungen der üblichen Bauarten unwirksam sind«Another Siel of the invention is the "creation of a stable Demodulat ionesystem for vibrations of such high Frequencies that electron discharge devices of the usual types are ineffective «

Die Erfindung bezweckt ausserdem die Auswerting eines Sllizluablocks, um daraus möglichst viele elektrische ^bertragungsvorrichtungen von gegebener Greese herzustellen.The invention also aims to evaluate a Sllizluablocks in order to produce as many electrical transmission devices as possible of a given Greese from it.

Bisher hat sich die Technik des Sccpfangs elektroxaagnetiecher bellen weitgehend auf die SLektronen-Sntladungsvorrichtung konzentriert, die schon seit langem die früheren Eontaktgleichrichter oder Detektoren in den allgemeinen von Dunwoody und Piokard entwicfcelxen So far, the technique of Sccpfang Elektroxaagnetiecher bark largely on the S-electron discharge device which has long been the focus of the earlier contact rectifiers or detectors in the general of Dunwoody and Developed Piokard formen to form verdrängt haben, bei welchen die asymmetrische LeitflLhigkeit eines Foatakte zwischen einer ?Jetallspltze und der Oberfläche eines sogenannten Halbleiterkörper ausgenutzt wurde. Zdeaer 'Techsel in der Praxis desdisplaced, in which the asymmetrical conductivity of a Foatakt between a? Jetallplaze and the surface of a so-called semiconductor body was exploited. Zdeaer 'exchange in the practice of

Hadioeispfeztge war durch, viele Faktoren bedingt; dazu gehören die Verstärkungsfähigkeit der Blefctronea-IMtladeTorrlehtBBg_i welche dl« Verstärkung schwacher eintretender Energie und die Überwindung geringer Betektorwirkung ermöglicht, ausserdem die hohe Stabilität fier Slektrcnen-Sntladevorrichtung und die Einfachheit, mit welcher si© sieh für die Kopplung an abgestimmte oder selektive Kreiae eignet« Hadioeispfeztge was due to many factors; this includes the reinforcement ability of the Blefctronea-IMtladeTorrlehtBBg _i, which enables the amplification of weak incoming energy and the overcoming of low actuator effects, in addition the high stability of the slectrcnen-discharge device and the simplicity with which it is suitable for coupling to coordinated or selective circuits "

Da die !Oechnik der t'bertragung elektromagnetischer "fellen in der Richtung höherer "Frequenzen vorwärtsschreitet, ist ein Punkt erreicht, wo die übliche Sa* Slektronen-2ntladevorrichtung vergleichsweise unwirksam eird*. Dieser Punkt, der irgendwo la Bereich von 1000 Megahertz liegt, ist durch Faktoren bedingt, die sieh aus der Tätigkeit dieser Slektronen-Entladevorrichtuncen ergeben, z.B. durch die Kapazität des Eingangs-Ereises und durch die merkliche Lauf seife der Elektronen, wenn sas, dieselbe nach der Sah! der Schwingungen mit extrem hoher Frequenz misst. As the technology of the transmission of electromagnetic "waves" advances in the direction of higher "frequencies , a point has been reached where the usual electron discharge device becomes comparatively ineffective . This point, which lies somewhere in the region of 1000 megahertz, is due to factors which result from the operation of these electron discharge devices, for example the capacity of the input circle and the noticeable running of the electrons, if so, of the same the saw! that measures vibrations at extremely high frequencies.

Ein Studium der Fontaktgleiehriehter-Betektoren als mögliche Alternative für die Slektrorien-Sntladevorrichtung führt dazu, dass eine Beihe von Charakteristiken äusserst erwünscht sind in einer Substsns_f aus welcher ein Körper als JIontaktdetektcr verwendet werden soll. Ein sehr bedeutsamer Punkt let die Gleichrichtungseigenöchaft, welche von dem Widerstands-Verhältnis abhängt, d.h. fcfon dem Verhältnis zwischen dem Strom, welcher den yetektor durchquert, wenn eine gegebene Spannung gleicher Sichtung aufgedrückt wird, und dem Strom, der fliesst, wenn die gleiche Spannung in der umgekehrten Richtung angelegt wird. Die Beständigkeit des Gleichrichtungskontaittes ist ebenfalls von Bedeutung; sie hängt ihrerseits ab von der chemischen Passivität der verwendeten ISaterialien und der mechanischen Ausbildung der Eontaktelemente. Ein anderer wichtiger Punkt besteht darin, dass der Körper einen genügend kleinen, spezifischen Widerstand hat. A study of the Fontaktgleiehriehter-Betektoren as a possible alternative for the Slektrorien-Sntladervorrichtung leads to the fact that a couple of characteristics are extremely desirable in a Substsns _f from which a body is to be used as contact detector. A very important point is the rectification equilibrium, which depends on the resistance ratio, that is, the ratio between the current which crosses the detector when a given voltage of the same sighting is applied and the current which flows when the same voltage in in the opposite direction. The stability of the rectification contact is also important; it in turn depends on the chemical passivity of the materials used and the mechanical design of the contact elements. Another important point is that the body has a sufficiently small, specific resistance.

Sine Kontaktgleichrichtungsvorrichtung kann unter gewissen Bedingungen als asymmetrischer Gleichrichter mit einem Nebenweg, der in Reihe Widerstand und Kapazität enthält, angesehen werden. Der Hebenweg bewirkt eine Verminderung der Empfindlichkeit und eine Änderung in der exponentialen Ansprechcharakterietik_f wenn die Erequenz über bestimmte Grenzen hinausgeht. Im allgemeinen nimmt der durch solche Vorrichtungen gehende Otrom als eine exponential Punktion der wachsenden Spannung zu. ¹Sana eine wechselnde elektromotorische IIreft angelegt wird, so kann man für "praktische Zwecke innerhalb relativ niedriger Bereiche der angelegten Ipannung annehmen, dass der gleichgerichtete Strom sich entsprechend dem Quadrat der angelegten Spannung ändert. Das ist recht befriedigend für den Signalempfang und für Messzwecke. Its contact rectification device can, under certain conditions, be viewed as an asymmetrical rectifier with a bypass path containing in series resistance and capacitance. The lifting path causes a reduction in sensitivity and a change in the exponential response characteristics _f when the sequence goes beyond certain limits. In general, the otoma passing through such devices increases as an exponential puncture of increasing tension. ¹ Sana an alternating electromotive IIreft is applied, one can assume for "practical purposes within relatively low ranges of the applied voltage that the rectified current changes according to the square of the applied voltage. This is quite satisfactory for signal reception and for measuring purposes.

Die Hochfrequenzgrenze, bis zu welcher ein Hontakt-Glelchrichter wirksam bleibt, hängt von den Flächenverhältniseen an dem Gleichrichtungskontakt ab. Wenn z.B. ein Spitzenkontakt an einer vollkommen aktiven Ttelle hergestellt wird, kann eine The high frequency limit up to which a Hontakt rectifier remains effective depends on the area ratios at the rectifier contact. For example, if tip contact is made at a fully active point, a

sehr wünschenswerte Charakteristik erhalten werden. Wenn andererseitig der Eontakt an einer stelle gemacht wird, die teils aktiv imd teils inaktiv ist, so wird der inaktive Teil einen wirksamen Sebenweg entstehen lassen und suf diese Weise die Empfindlichkeit der Vorrichtung als Ganzes verringern. Es ist daher wichtig, dass Vorrichtungen dieser Art aus Materialien erstellt werden, deren Oberflächenstellen so vollkommen aktiv wie möglich sind« very desirable characteristic can be obtained. If, on the other hand, the contact is made at a point that is partly active and partly inactive , the inactive part will create an effective alternative path and in this way reduce the sensitivity of the device as a whole. It is therefore important that devices of this type are made from materials whose surface areas are as completely active as possible «

Eine andere Besonderheit, die für die Leistungsfähigkeit von Detektoren des Kontaktgleichrichter-Syps Bedeutung hat, ist das durch den Detektor eingeführte Geräusch. Dieses ist abhängig von der verwendeten besonderen Substanz und auch von der Amplitude der Ströme, die auf den Detektor einwirken. Tienn z.B. ein Super-Überlagerungssystera mit einem Zerhacker verwendet wird, wächst das Geräusch mit der Leistungsaufnahme der Zerhackerschwingungen in der Weise, dass für niedrige Stärken des Schwingiingsstroiaea die Signalzunahme infolge wachsender Arsplitude der Zerhackerschwingungen rascher vor sich geht als die ZunahBe an Geräusch, während für grosse Stärken des Schwingungsetroms die Sjgnalsunahae mit wachsenden Zerhackerschwingungen nur gering, die Geräuschzunahme aber gross -ejjbB^-. Another peculiarity which is important for the performance of detectors of the contact rectifier type is the noise introduced by the detector. This depends on the particular substance used and also on the amplitude of the currents that act on the detector. If, for example, a super-superposition system with a chopper is used, the noise increases with the power consumption of the chopper vibrations in such a way that for low strengths of the vibrational flow the signal increase due to the increasing amplitude of the chopper vibrations occurs faster than the increase in noise, while for large ones Strengths of the vibrational stream the Sjgnal sunahae with growing chopper vibrations only slightly, but the increase in noise is large -ejjbB ^ -.

Bs ist zu beachten, dass die verschiedenen STharakteristiken und wünschenswerten Besonderheiten, welche aufgezeigt worden sind, für die praktische Ausnutzung beim Empfang von Millimeter» Wellen_f in einem Gerät verwirklicht werden müssen, dessen physikalische Dimensionen für den Empfang solcher Willen geeignet sind« und welches daher extrem kleine Ausmasse hat. Das beruht darauf, dass für die Übertragungen in diesem Frequenzbereich koachslale Sreise und Wellenführungen angewendet werden, bei denen es häufig erwünscht ist, das übertragungssystem innerhalb der koachsialen Leitung oder Wellenführung unterzubringen. Die kleinen physikalischen Dimensionen,, die die Xontaktelement-Übertragungsvorrichtung erhält, machen die Vorrichtung für diesen Zweck besonders geeignet« Darüberhinaus bieten die winzigen Dimensionen der Vorrichtung und ihrer träger die Möglichkeit, jede mit der Vorrichtung verbundene unerwünschte Kapazität so klein zu halten, dass die tTbertragungseigenschaften eines koachsialen Ereises oder eines anderen Ubertragungssystems für hochfrequente Schwingungen reicht zu nachteilig durch die Eiebenverbindung einer solchen t?bertragungsvorrichtung beeinflusst werden« Bs should be noted that the various STharakteristiken and desirable features, which have been demonstrated _for the practical utilization when receiving milli meter "shafts must in one device can be realized, the physical dimensions are suitable for the reception of such will," and what therefore has extremely small dimensions. This is based on the fact that coaxial circuits and wave guides are used for the transmissions in this frequency range, in which it is often desirable to accommodate the transmission system within the coaxial line or wave guide. The small physical dimensions that the contact element transmission device receives make the device particularly suitable for this purpose a coaxial circuit or another transmission system for high-frequency vibrations suffices to be adversely affected by the connection of such a transmission device «

Bei der Prüfung der elektrischen fbertragungsvorrichtungen mit Verwendung von Silizium wurde gefunden, dass die Spltzenkontaktgleichrichtungscharakteristik und andere elektrische Sigenschaften sich bemerkenswert verbessern lassen, wenn man Silizium mit hohem Reinheitsgrad, z.B. in der GrÖss enordnung von wenigstens 99?* verwendet.''^iliziua von solcher Seinheit war jedoch auf dem Uiarkt in Stücken von ausreichender Grosse, um daraus elektrische "*bertragurigsvorrichtungen herzustellen, In testing the electrical transmission devices using silicon, it was found that the splice contact rectification characteristics and other electrical properties can be remarkably improved by using silicon with a high degree of purity, e.g. of the order of at least 99% Seinheit, however, was in pieces of sufficient size on the Uiarkt to produce electrical transmission devices from them,

nicht verfügbar« Atif deo Markt ^ibt es granuliertes Siliziua sit einer Reiniieit von etwa 99 *85 &s ävs von der ßleetroaetsllargicsl Company .herbstelit wird. Verfahren aar Gewinnung soleliea granulierten Silisisss sind in Äea aaorikani-Bchen Patent 1,386,227 angegeben* K.B.Tucker von dem Brltiah Satioaal Physical Laboratory hat ein anderes Verfahren is des Journal of Iron and Steel Institute* Band 15, Seite 412,. 1927, beschrieben, Elser und taend heben auch hochgradig rein® Silizium in Palverfom geliefert« not available "Atif deo market ^ ibt it granulated Siliziua sit a Reiniieit of about 99 * 85 & s aevS from the ßleetroaetsllargicsl Company .herbstelit is. Procedures for obtaining soleliea granulated silicess are given in Äea aaorikani- Bchen patent 1,386,227 * KBTucker of the Brltiah Satioaal Physical Laboratory has a different procedure is of the Journal of Iron and Steel Institute * Volume 15, page 412 ,. Described in 1927, Elser and Tænd also highly rein® silicon in Palverfom lift delivered "

Ua Eörper sas hochgradig reine® Silizium von für elektrische Üb ertragungsvorriehtungen ausreichender Grösse zu erhalten, kann saal eine Charge von hochgradig reinem granuliertem oder pulverföraigem S iliziusa der angegebenen Art susaassasehmelsea« fegen des hohen Sebmelspunktes (1410 C - 10 ) von Siliglam aad seiner starken Affinität zu Sauerstoff muss dss Silizium unter Bedingungen gescfcraolaen werden, die eiae Oxydatioa aueschliessen* Es wurde gefunden, dass die innere physikalisehe Struktur von so hergestellten Siliziuablöeken keines- ?;egs homogen ist, und das® in gleicher Tfeise die elektrisch ca Charakteristiken &es ü&tcriais nicht gieiehföreig sind, sosüers - ist Gegenteil - von einer Zone sur anderen auffallende Teränderungen erfahren« Baispielsweiee lässt eis kleiner Block des Iiaterials_f der an einer Dtelle herausgeschnitten v.-urdc, Slektrcmea nur in Iiichtung von der aetallischen Spltse aus Block passieren, während ein ähnlich geformtes Stiiek_t welches aus einer anderen üone des Eohhloekes etamntt, den Imrehgcng der Blektronen nur in der Sichtung vom Bleck sar metallischen Spitae zulässt. Aueserdea ist an eines Parikt zwischen den Lagen, "der beiden Blöcke IiagB einer verhältoisfflüssig flüssen innerenfläche oder Grease ein stark unterschiedliches inneres asymmetrisches Verhalten f estzus teilen! Ber leichteren. Uber— eicht wegen soll eis Bereich des Blocke_s «eleher Stroia aar leicht durchlässt, wenn, der Bleek positiv ist, ale P-Zone bezeichnet werden, und ein Bereich, in welchem der Bloek nur dann Strom leicht durchlässt, wean er negativ ist, mit S-Zone; der dazwischen liegende Bereich berw» Fläche alt innerer aoystietrischer Grenze soll Sperr-Sone oder Sperr-Fläche bezeichnet ■werden. To obtain Ua Eörper sas highly reine® of silicon ertragungsvorriehtungen for electrical Ov sufficient size can hall a batch of highly pure granulated or pulverföraigem S iliziusa the type susaassasehmelsea "specified sweep of high Sebmelspunktes (1410 C - 10) of its strong affinity aad Siliglam be gescfcraolaen to oxygen must dss silicon under conditions aueschliessen the eiae Oxydatioa * it has been found that the inner physika lisehe structure thus produced Siliziuablöeken no means;? is egs homogeneous, and the electrically ca Features and it u & tcriais not DAS® same Tfeise are gieiehföreig, sosüers - is contrary - changes from one zone sur other striking Ter learn "Baispielsweiee leaves ice small block of Iiaterials _f at a Dtelle excised v.-URDC, Slektrcmea only happen in Iiichtung of the aetallischen Spltse of block, whereas a similarly shaped Stiiek _t which consists of a other en üone des Eohhloekes etamntt, the rotation of the Blektrons only allows in the sighting of the Bleck sar metallic Spitae. Aueserdea is at a Parikt between the layers "of the two blocks IiagB a verhältoisfflüssig influences inner surface or Grease a greatly different inner asymmetric behavior f estzus share! Ber lighter. Uber- calibrates due to ice area of the blocks _s' eleher Stroia aar easily pass through, if the Bleek is positive, ale P zone are designated, and in which the Blok only slightly by leaving a region of current, it wean negative, S-zone; the intermediate area berw "face old inner aoystietrischer limit is Blocked Sone or Blocked Area.

Der Erfindung gesass werden kleine Stucke aue hochgradig reinem "ilisiuja, die aus solchen Lagen des Rohblocks stammen, deas si« die gewünschten Charakteristiken aufweisen, eis Halbleiter-» elemente in asymmetrischen elektrischen Ubertrasun^vorrichtungen, wie z.B. in Hoc hf re q uenz -ilon tak t de t ekt ore n, ilodulatoren, Sleichriektern oder Generatoren für Harmonische verwendet« Solche Detektoren.haben eisen a® etwa 15 Deeibel geringeren Verlus ι als die früher bekannten üblichen Silizlusn-I>etektoren. Ss wurde festgestellt» dass sie ein hohes Sr !άβιε tends-Verhaltnic aufweieen, chemisch bestandig sind und sich gut zwecks Bildung des rückwärtigen Kontakts elektroplattieren lassen. Sie Bind verhältnismässig frei von Kontaktgeräusch and haben bei Eateehne aus der H-Sone sehr geringen epezi- The invention is made up of small pieces of extremely pure ilisiuja, which come from layers of the ingot that have the desired characteristics , such as semiconductor elements in asymmetrical electrical transmission devices, such as high frequency silicon tak t en t ect ore n, ilodulatoren, Sleichriektern or generators used for harmonics "iron Such Detektoren.haben a® about 15 Deeibel lower Verlus ι than the previously known conventional Silizlusn-I> etektoren. Ss was found" that they have a high Sr ! άβιε Tends-Verhaltnic aufweieen are chemically bestandig and can be electroplated well to form the rear contact. you Bind relatively free from contact noise and have very low at Eateehne from the H-Sone epezi-

^fisItr !^idV^aticImulicht die Struktur-Charakteristik eines Blocks aus hochgradig reineia Silizium, dessen Verwendung für den Bau von iibertragungsVorriehfoinges alt der Erfindung empfohlen wird: ^fis Itr! ^Id V ^ aticImulicht the structural characteristics of a block of highly pure silicon, the use of which is recommended for the construction of transmission devices according to the invention:

Fig. 2 veranschaulicht eise Stufe bei der Fertigang einer Mehrzahl von Betettar-Bialieiten von rechtwinkliges Querschnitt® Fig. 2 else stage illustrated at the Fertigang a plurality of Betettar-Bialieiten of rectangular Querschnitt®

Fig. 5 zeigt die Anbringung eines einzelnes Betslctors auf eimer Stützach raube; Fig. 5 shows the attachment of a single Betlctors on bucket support rack;

Fig% 4 veranschaulicht die Porauiag des Kopfes der 3etcktoreiaheltf Fig% 4 illustrates the porauiag of the head of the 3etck toreiaheltf

Fig. 5 seigt d£S Serltt für die abschliessende SchleiföÄanälaau der Kontaktflächen aoterere? -Detekto r~ einheitenj Fig. 5 shows the serltt for the final grinding ÖÄanälaau the contact surfaces aoterere? -Detekto r ~ unitsj

Fig· δ gibt ein Schaubild von der Gleichrichtuags-lei stangsfähigkeit der bekannten Silisisaa-Detektorens FIG. Δ gives a diagram of the rectification capacity of the known Silisisaa detectors

Pig· 7, 3 and 9 ge ten ähnliche Sehaubilder_f welche die Leistaa^fiüiigksit eines durchschnittlichen 1-fyp Detektors hei der ersten IIontaktgsfee_f die entsprechende Charakterietik nach elektrischer £in.~ Stellung des Eontakts, und die Chtirakteriatik eines P-Typ-Detektors zeigen; Pig x 7, 3 and 9 ge th similar Sehaubilder _f which the Leistaa ^ fiüiigksit an average 1-FYP detector hei the first IIontaktgsfee _f the ent speaking Charakterietik after electrical £ in. ~ Position of the Eontakts and the Chtirakteriatik a P-type Detector show;

Fig* 10 gibt ein Schaltbild aar Erläuterung gewisser Aspekte fax- die Ausführung von über.tragungavorriehttm@eii gemäss der Erfindung, Fig * 10 gives a circuit diagram aar explanation of certain aspects fax- the execution of über.tragungavorriehttm @eii according to the invention,

Bs ist lange bekannt geweeea_s dass Körper aus der Klaeee VQii SiEterialien_f Sie «ils Halbleiter bekannt sind» and sa d©a©s Silisiaa gehöx-t^ fur Iiontakt-Betektorea elektrischer Schwingongen Verwendbar siad· Beispiele solcher KontGktdetektoren sind in den amerikanischen Patentschriften 856,531 «ad 333,191 erläutert, In einest Artikel in ^itSlectricel World'¹ νοτ, 24·3ο-Teaber 194)6, Seite 1005₁ hat Picksrd angegeben, das® aaeh einer Untersachaag Tieler Eleaeiite and Terbindungen reines Silisiua sich als sehr befriedigender SleichrichttmgB-^ontaktdetektor ezwiesen hat* Ira amerikanischen Pateat 1,698,668 ist auf'die Verwendung vea raffiniertes Siliaium hingewiesen» Ss' steht nasser Sweifel_f dass, es sich bei de a handelsüblichen "reinen Silizium", das I'ickard sur Verfügung Stand, uad bei dem "raffinierten Siliaiumⁿ um Substansen isit einer Reinheit von höchstens 985t und eines Mindestgehalt an Unreinem von 2$ gehandelt hat. Srst viel später ist auf des Merkt das bereits besprochene feisetüekige Silizium alt einem sehr hohen Beinheitsgred in ύ&τ ffröseeaordamg mn 99*5$ verfügbar geworden*Bs has long been known geweeea _s that body from the Klaeee VQii SiEterialien _f "ils semiconductors are known" and sa d © a © s Silisiaa gehöx-t ^ for Iiontakt-Betektorea electrical oscillations gongen Suitable siad · Examples of such KontGktdetektoren are in the US Patent specifications 856,531 ad 333,191 explained, In an article in ^it Slectricel World ' ¹ νοτ, 24 · 3ο- Teaber 194) 6, page 1005 ₁ Picksrd stated that the aaeh a sub-subject Tieler Eleaeiite and Terbindungen pure Silisiua as a very satisfactory SleichrichttmgB - ^ ontaktdetektor has ezwiesen * Ira American Pateat 1,698,668 is pointed to 'the use of refined Siliaium » Ss' stands for wet Sweifel _f that it is a commercially available" pure silicon ", the I'ickard was available, uad with the "refined Siliaium ⁿ to Substansen isit a purity of more than 985t and a minimum content of unclean $ 2 acted. Srst is much later on the already noted bespro chene feisetüekige silicon old a very high unit ingredient in ύ & τ ffröseeaordamg mn 99 * 5 $ become available *

Bas bait® erhältliche, granulierte, hochgradig reine Siliaiurn s-ird durch Brechen eines Materials erzeugt, das. in grossen Industrieanlagen erschmolaaen wird« Das von der Electroraetallurgical Company gelieferte Material hat solche Körnung, dase es durch ein 3i)-faaschensieb hindurchfällt und von einem 30-Ilaschensieb aurückb e ha 1 te η rird. Das gebrochene Material <virä durch Behandlung mit Säuren gereinigt, bio es einen erheblich über 99P liegenden fieiaheitsgrad erreicht hat. Die chemische Susamensetseag einer typischen Prehe dieses Materials 1st etwa wie folgt: Granulated, highly pure silicon available from Bas bait® is produced by breaking a material that is melted in large industrial plants 30-Ilaschensieb back ha 1 te η rird. The broken material was cleaned by treatment with acids until it had reached a degree of freedom significantly above 99P. The chemical susame setseag of a typical preparation of this material is roughly as follows:

Si C
Fe
£1 Si C
Fe
£ 1

Ca
E
O
H
SgApprox
E.
O
H
Sg

99. β599. β5

.019.019

.031
.020
»JJ5
.008
*36i
.001
.0J7
.011
.002.031
.020
“YY5
.008
* 36i
.001
.0J7
.011
.002

la einigen Jrroben warden Dis sä iuÖ3f Ti aad 0, JU4^ Cr gefunden* la some Jrroben are found Dis sä iuÖ3f Ti aad 0, JU4 ^ Cr *

Uscb eiser Behandlungsart wird das granulierte üfiteriiil in eines Eieeelerde-2iegel Gefüllt und dam la Iioliesa VgIcuuei oder in einer Heliua&taosphäre in elnesi Iadaktions-Jfen geschmolzen, ,ie ge a der Beigang sur Gesentwic Itlung nd isr dadurch bedingtes heftigen Ourchwirbelung der Hasse ist es wünschenswert, den Einsatz- laagsaza bis sua Seaaelspimkt zu erhitecn. Sie Verwdn-(luns flacher Tiegel mit weiter Öffnung fär die Aufnshae der S iliziumcharge erleichtert diese Bedingatigs es kann &mr nuch v/unsehenswert sein, das Schmelzen in einer Atuoephare aus inertes S-bb_f wie z.B. Heliua oder «asDeretoff bei ataosphärische a Drucic durchzuführen* Die Seciperatur der Schaelse wird bis auf etwa 150 bis 200 C über dem Dchnelzpunbt getrieben, d.h. biß auf etwa 16QG C. Die des Indulctioneofen zugefiihrte Leistung wird denn herabgesetzt, dasit die Sehaelse langsam abkühle» kann» und zwar nicht schneller als as 150 pro Silnute, bis die lasse in einer dicken Schicht an der Aussenseite eine Seaperatur von 1250 bis 120J C erreicht h«t. Dann leenn die Beheizung ganz aufhören und dem Siliziua Gelegenheit zum raschen Abkühlen gegeben werden.In this type of treatment, the granulated oil is filled in an egg-earth pan and then melted in a helium or in a helium in an elnesi Iadaktions-Jfen , ie the addition to the development and is the consequent violent turbulence that is desirable. to increase the Einsatzlaagsaza up to and including Seaaelspimkt. You (Verwdn- Lun shallow pot with a wide opening for everyone the Aufnshae the S iliziumcharge this Bedingatigs easier it can & mr nuch v / be unsehenswert, in a Atuoephare from inert S-bb _f how to perform the melting eg Heliua or "asDeretoff at ataosphärische a Drucic * The seciperature of the shell is driven up to about 150 to 200 C above the Dchnelzpunbt, that is to say bit to about 16 ° C. The power supplied by the induction furnace is reduced because the lens can slowly cool down and not faster than 150 per cent Silnute, until it has reached a temperature of 1250 to 120 ° C. in a thick layer on the outside. Then the heating will stop completely and the silicon will be given the opportunity to cool down quickly.

Ler nach Pig_eI in dem Siegel 11 geformte und gewonnene Block unterscheidet sieh von einem entsprechenden Eörper nms hnndeleübliehea Silizium dadurch, dass er .•neehaaisch fest und frei von Sprengen und Blasen lt. lach Hochslanzpolitur seift «er eine hellere graue Farbe al© das handelsübliche Enterlsi Die physikalischen Eigenechaften des Materials verändern eich . kit dem Abstand von der oberen Fläche dee Blocks« Sie geselgt« ht.t der zuerst abzahlende Teil nahe der oberen Fläche in de® Tiegel 11 eine in senkrechter liichtung säulesartige Struktur. Jjaran sehliesst sieh eine nicht-säulenartige Poraation an, die durch kleine GaseineehLisse und - beim Aufschneiden- durch einen azetylen-arsigen Geruch gekennzeichnet ist. Diesee nichts^ulfcnartise katerial ist «»ehr graulich und besteht aus viel kleineren kristallen als das laterial m. Kopf des Blocks *The block formed and obtained in the seal 11 according to Pig _e I distinguishes itself from a corresponding body nms customarily silicon in that it: • neehaaisch firm and free of blasts and bubbles according to laughter high gloss polish, it soaps a lighter gray color all that Commercially available Enterlsi The physical properties of the material change. kit the distance from the upper surface of the block, the first paying portion near the upper surface in the crucible 11 has a structure that is columnar in a vertical direction. Jjaran you can see a non-columnar poraation, which is characterized by small gas lines and - when sliced - by an acetylene-arsenic odor. This nothing is really grayish and consists of much smaller crystals than the material with the head of the block.

Die Keinheit dieses ^terisIs ist sehr hoch and in der 2at weseatlich hoher als diejenige von Silizium, wie es bisher in fu.r elektrische Zwecke ausreichender Grösse verfügbar war: der Gehalt an anderen Bestandteilen liegt zwischen 0.1$ und 0.2£. Bei der Kristnllisation, die nach dea Nachlassen der Temperatur einsetzt, stellt sieh eine nicht gleichmässigeThe absence of this terisis is very high and essentially higher than that of silicon, as it has hitherto been in was available in sufficient size for electrical purposes: the content of other components is between 0.1 $ and 0.2 pounds. The crystallization, which begins after the temperature has dropped, is not uniform

Verteilung der Teraareisigattseii ein, aas m ist anBoaehaen» dass dieser Onterachiefl in äer VeruareinigungEkonzentration die physikalischen Bigenecaaftea äem Siliaiaas derart beeinflusst, äuse Proeea_f öle aas TerseMedeoea feilen eia«s Blocke herauagsselini ttea Sind₄» unterschiedlich® Strulttur and asrfc©rseM.edliclie elektrische Gliarakteristikeo sufWeiaea» Es hat den Inseheis_i daas eis. sehr kleiner Proseatests an Siliaiua-IInrbid eine sehr bedeutende Soll spielt. Distribution of a Teraareisigattseii, aas m is anBoaehaen "that this Onterachiefl in OCE VeruareinigungEkonzentration the physical Bigenecaaftea äem Siliaiaas such influences, äuse Proeea _f oils aas TerseMedeoea hone eia 's blocks herauagsselini TTEA Are _4» unterschiedlich® Strulttur and asrfc © rseM.edliclie electric Gliarakteristikeo sufWeiaea »It has the inshee _i daas ice. very small prose tests at Siliaiua-IInrbid plays a very important role.

Das Material des Blocke iet auch hinsichtlich aelaer elektrisches Eigeaschaf tea nicht homogen; es bee tent sus drei ziemlich gut definierten Sonen. Der obere Ieil_f der sueret abkühlt, hat ein positives Elektrotherraal-Poten t isl gegenüber iupf er. Lieser^HP*-Zonen-Ieilⁿ reicht gea&ss ?ig.l bis zu einer aweitea Zone_f die als ^wB-Soneⁿ beseichnet ist, was Sperrsoae bedeuten βoll. Per spezifische widerstand des i-Soaea-fflaterials ist beträchtlich höher als der widerstand gewö hai Ieflea₉ handelsüblichen Siliziums« In äer S-Zone ο feeigt der tVideretend sehr steil auf *erte» die des Suadeztflecke der «erte in dem Jberflächenberei en der P-üone betragen. Jenseits der Sperr-Soae liegt die fi-Ion® des .laterirls. In ihres Bereich ist der Ö Breheehaittiiehe Widerstaad viel geringer als derjenige in den beiden anderen Zonen₉ use swar Tielieicht asar ein Drittel des daTOh©eli»itt liehen »tider— standee des P-üonen-Haterir..ls·The material of the block is also not homogeneous with regard to all electrical properties; it bee tent sus three fairly well-defined Sonen. The upper part _f, which cools down sue ret , has a positive electrotherraal potential t isl compared to iupf er. ^{This H} P * -Zonen-Ieil ⁿ extends gea & ss? Ig.l up to a widerea zone _f which is designated as ^w B ^{-sone n} , which means blocking soae β oll. The specific resistance of the i-Soaea-fflmaterials is considerably higher than the resistance Gewö hai Ieflea ₉ commercially available silicon "In the outer S-Zone ο the tVideretend rises very steeply" that of the Suadeztflecke the "ert in the surface area of the P- üone amount. Beyond the Sperr-Soae lies the fi-Ion® des .laterirls. In their field of Ö Breheehaittiiehe cons Staad is much lower than that in the other two zones ₉ use swar Tielieicht asar a third of dato © eli "itt lent" tider- standee of the P-üonen-Hat e rir..ls ·

Der ^loek ist kräftig ^enug, as be is Schneiden in kleine StUcke nicht sa Äerbröckela» wie das bei Übliches Siliziua der Pell ist. 'wenn eine kleine metallische Spitse alt der Oberfläche eiaes Stück© von des Material in Berührung gebracht SiM_i 0pt fSstzasteIlea_t iaas der Kontakt stark ausgeprägte asymmetrische Eigenschsftea aufweist* AIb der Widerstand der aus de® Silisittsstüek und der metallische» Spitse bestehesdea ^oabiaatioa ©oll willMiriieh die Seigung der Stroni-3pstnnungskurve der G-Ie lebri cbtuagsvorriehtung für 1 Volt der angelegten Spnmang in Eicfetmg des niedrigen filderstnndes Gezeichnet werden. Βεβ Verhältnis des Stroias am desjenigen, der sieh, bei umgekehrter Spaaaoag ergibt, soll als Wideretaada-VerbältzaiE beaeichnet werden* Im allgesseiaeia können die Chcreicteristiken des 5is.terip.ls wie folgt angegeben werden, wobei die 3 iderstands-Verliäitnisse durch Me«- eoagen mit 1 Volt aufgedrückter Spannung ermittelt sind:The loek is strong enough, as when it is cut into small pieces, it is not crumbly, as is the case with the usual silicon the pellet. 'when a small metallic Spitse brought old the surface eiaes Each © of the material in contact SiM _i 0pt fSstzasteIlea _t IaaS having the contact pronounced asymmetric Eigenschsftea * AIb the resistance of from DE® Silisittsstüek and the metallic "Spitse bestehesdea ^ oabiaatioa © oll willMiriieh the Seigung the St ro ni-3pstnnungskurve be the G-Ie LEBRi cbtuagsvorriehtung for 1 volt applied Spnmang in Eicfetmg low filderstnndes drawn. Βεβ ratio of Stroias on the person who visit, results in reverse Spaaaoag to be beaeichnet as Wideretaada-VerbältzaiE * In allgesseiaeia the Chcreicteristiken can of 5IS .terip .LS be as indicated follows, wherein the 3-V iderstands e rliäitnisse by Me " - eoagen with 1 volt applied voltage are determined :

Ispedanz Ctoomdarehgaag bei 1 Volt i'iders tnnde-Ver-Ispedanz Ctoomdarehgaag at 1 volt i'iders tnnde-Ver

Mltnis bei 1 ¥Mltnis at 1 ¥

aledrigaledry

7 bis 30 £ilIiaaoere (140 b1.- 35 dhm) 7 to 30 pounds ilIiaaoere (140 b1.- 35 dhm)

5 so 50 5 so 50

mittelmedium

2 bis 7 Lillliempere (500 bis 140 Ofea)2 to 7 Lillliempere (500 to 140 Ofea)

ίο sa 100 ίο sa 100

hochhigh

unter 2 Milliampere (sehr alc 5θΟ Ohm)less than 2 milliamps (very alc 5θΟ ohms)

1 zu 1000 1 in 1000

Ss ist verständlich, dass, wenn f*uch Sic Sperrflache bess?» die Sperrschicht zuweilen & osserordea tlich äüan ist, eicIt is understandable that if you also got the restricted area? " the barrier layer is sometimes external, eic

is cllgemeiaeri eise Anssiil praktisch parallele Sreaaf liich en aufseiet,, die eng benachbart sind« Sie Sperraoae ist nicht besonders geeignet für Paaltt-S₁Qatsfet-Iietektorea_p da ihre SirJariehtung sit Sesug auf die Sleiehriehtaag unbestiaat eein xana* Je aaehiea mit welchem Ptmkt der" Oberfläche die metallische Spitze Koataitt a&efe>4*&aeat« -I^rIe festgestellt Vuxue_f ist der ßpesifische Widerstand dee Sperr-aonen-ünieriale hoch im Vergleich zu demjenigen der beiden anderen /.onen.If there are practically parallel sreaafs, which are closely spaced, they are not particularly suitable for Paaltt-S ₁ Qatsfet-Iietektorea _p because their direction is based on the Sleiehrichtaag unbestiaat a xana * Depending on which ptmkt derea "Surface the metallic tip Koataitt a &efe> 4 * & aeat« -I ^r Ie noted Vuxue _f the ßpesifische resistance dee barrier-aonen-ünieriale is high compared to that of the other two /.onen.

Die ISndflliche des Silisiuiafcorpers der ileichriclitor-Kontakt-Ginrichtung_f sa weicher 4er tion takt anliegt» ist hochglanzpoliert and vergleichsweise gross. Bie glätte Fläche verringert die firsuag der verteilten Sapsiität and verein- The end of the silicon body of the ileichriclitor-contact-device _{for a} softer 4-way stroke is highly polished and comparatively large. The smooth surface reduces the benefit of the distributed sapsity and

cht die Feststeilims einer r.-irksr.-nen ^fiie iehrichtungs-S-Oiitafctstelle_f bei der £lnotellung des borates.The fixed part of a r.-irksr.-nen ^f ihehrrichtung-S -Oiitafctstelle _f at the £ lnotierung of the borate.

Juin aaderee Verfahren zur erfiaaungsgeaüssea Herstellaag von iLri8tall-ii.0Qtakt-Gieiea2"ichter--l)etefetöreiaLpite?i unter Verwendung von hochgradig reines Silizium Ipt is. den :Pig, 2, 5f 4 und 5 ve ra ns cha al ic h t · Usch diesem Verfahren v,lrd ein SLock 36 von nahezu kubischer Foiai a«s der Ii-Zone eines Eohbiocks geailsss Fig .1 herausgeschnitten. Der Bloek «ird auf der Bodenfliiche geglättet» and swar mittels einer eisernen Mlerscheifee_f unter Verwendung tos Aloxyd-Kcrming 600, Aloxyd&örnung 10'JO_f optischem PalTer Nr.95 von der Carborundea Company oder optiocheta Pulver Ir· «-502 von der American Optical Cosspany. Der Block wird dann schwach geätzt in einer 25- oder 33-prozentigen heissen Lösung von"Hatriuahydroxyd oder ixs.1 iuahydroxyd. Bie glätte ge ätz te Fläche des Blocke wird dann in destilliertem -Sasoer abgewaschen tad einige Minutes Icag in einer 60 C warnen Khoöium-Phoephetlössmg mittels Platlnanode bei einer Sir die Viaeserctoffentwiefclung gerade aasre ich enden Stromdichte rait Hhodium nicht sa stark elektropiattiert* la allgemeinen beträgt dabei die Spannung etwa '5,2 feit* Die Spannung 1± Jedosh häufig höher, falls der innere Widerstand des Silisimas gross ist« Bie plattierte Fläche wird dann mit einea weiches Zias-JjOt Übersogen unter Verwendung vos, SiakehlBriäsiiure als Flussmittel« Der Silisiua-Block 56 wird dann auf ein era MessingeInsstz festgeechweisst (37} oder'festgelötet, der in eine Schneidmaschine eingespannt werden Iiann_a Juin aaderee process for the production of iLri8tall -ii.0Qtakt-Gieiea2 "ichter - l) etefetöreiaLpite? I using highly pure silicon Ip t is. The: Pig, 2, 5f 4 and 5 ve ra ns cha al ic ht · v Usch this method, the Ii-zone lrd a Slock 36 of nearly cubic Foiai a "s of a Eohbiocks geailsss Fig .1 excised. the Blok" ird smoothed on the Bodenfliiche "and swar _f by means of an iron Mlerscheifee using tos Aloxyd- Kcrming 600, Aloxyd örnung 10'JO _f optical PalTer No. 95 from the Carborundea Company or optiocheta powder Ir · «-502 from the American Optical Cosspany. The block is then lightly etched in a 25 or 33 percent hot solution of" Hatriuahydroxyd or ixs .1 iuahydroxyd. The smooth, etched surface of the block is then washed off in distilled water for a few minutes in a 60 ° C caustic solution using a platinum anode in the case of a current density which is just beginning to develop, with rhodium not being strongly electropiated * la generally The voltage is about 5.2% * The voltage 1 ± Jedosh is often higher if the internal resistance of the Silisima is high. "The clad surface is then suctioned with a soft Zias -JjOt using vos, SiakehlBriäsiiure as a flux" The Silisiua block 56 is then festgeechweisst an era MessingeInsstz (37} oder'festgelötet, which are clamped in a cutting machine Iiann _a

Bei Silizium iet es schwierig* Irötaagsn auszuführen, oder smvarlässlge elektrische Anschlüsse anzubringen* Gewöhnliches, handeleüblichee Silizium ist in dieser Hinsicht besonders schwierig, und es hoaist oft vor, dsss man g»r nicht IStea kann» Sei des hochgradig reinen Siiisiastnaterial fcs. na mit Bhodium ein ©ehr befriedigender VertenA bus -geführt werden, der nicht locker wird. Itoräberhinaus erweist sich eine Bhoditisplattieroag ale sehr widerstandsfähig gegen Korrosimi_e Besgeaäss iet die Verweadong von Ehodiua für diesen Zweck ein bedeutsaaes Ketiaseichen des Verfahrens zur Herstellung guter elektrischer Übertragung©- eleaente, für weiche hochgradig reineβ Silisiua verwendet wird.With silicon, it is difficult to carry out electrical connections or to make regular electrical connections. Ordinary, commercially available silicon is particularly difficult in this regard, and it is often thought that one cannot really know whether the extremely pure silicon material is used. Well with Bhodium a very satisfying VertenA bus - to be guided that doesn’t get loose. In addition, a bhoditis plating proves to be very resistant to corrosion _and besides, the Verweadong from Ehodiua is an important part of the process for producing good electrical transmission © eleaente, for which highly pure silicon is used.

Die Teon^Lrkliehung von Betektorea aus Iiesfegradig reinem Silisiam im Siaae der jSrfiadang wird teaser verständlich aa Hand der Sciiaubilder in Pig. 6 Ms 9. fig 6 ist nach den latern für Silizixaa-Stahlirontakte entworfen, die von Ästin auf Seite 155 der Zeitaehrift ^wBullefcia of Btzreau of Standards", Jahrgang 1908» angegeben worden sind. Sieee «Baten Wiarden bei Gleiehstrommessungen erhalten und zeigen, dass das System in beiden Richtungen, selbst bei Anwendung einer kleinen Spannung von relativ grossen Strömen durchflossen wird.The Teon ^ Lrkliehung of Betektorea from Iiesfegradig pure Silisiam in the Siaae of jSrfiadang is teaser understandable aa hand of the Sciiaubilder in Pig. 6 Ms 9. fig 6 is designed from the latern for Silizixaa Stahlirontakts, which were given by Ästin on page 155 of the Zeitaehrift ^w Bullefcia of Btzreau of Standards ", year 1908. Youee" Baten Wiarden obtained in DC measurements and show that the system is traversed by relatively large currents in both directions, even when a small voltage is applied.

Die in H.g.7» 8 und 9 gezeigten Schaubilder beruhen auf oseillographlsehen Aufzeichnungen» die sich als Ansprechwerte beim Anlegen von Wechselapannungen an Betektoren ergaben, dieThe graphs shown in H.g.7 »8 and 9 are based on oseillographic recordings» which are the response values when applying alternating voltages to operators, the entsprechend der Erfindung auegeführt wares*it was executed according to the invention *

Fig- 7 veranschaulicht die Gleichrlchoungs--Leistungsfähigkeit einer durchschnittlichen Type S-Sinheit bei der ersten Xontaktga.be. Die Charakteristik ändert sieh, wenn der Kontakt dadurch in seiner Beschaffenheit eingestellt wird, das® sas einen grossen Kondensator sich über den Kontakt entladen lässt« ^ϊβηη man beispielsweise einen 4 Mikrofarad-EIondensatcr von einer 9 Tolt-Batterie aufladet und anschliessend in Siehtung des geringen Widerstandes entladet, und zwar durch einen Sontakt, dessen .anfängliche Leistungsfähigkeit in Hg*.? dargestellt ist, so ändert sich die Charakteristik entsprechend EgA. Dieser Torgang stabilisiert die ieistuugsfahigke it des Sontakts und verringert die laspedans desselben.Fig. 7 illustrates the synchronization performance of an average Type S unit at the first contact. The characteristic changes see when the contact its nature is thereby adjusted, the sas a large capacitor can be discharged through the contact « ^ ϊβηη, for example, a 4 microfarad EIondensatcr of a 9 Tolt battery and then discharged in Sehtung the low resistance, namely by a Sontakt, whose .initial performance in Hg *.? is shown, the characteristic changes accordingly EgA. This doorway stabilizes the power of the contact and reduces its laspedans.

Pig. 8 zeigt die Gleichrichlrungs-Cliarakteristiken eines ausgesprochenen Type-K-Betektore aus hochgradig reinem Silizium. Fir einen Wechselstrom alt einer Spannfing von 1 Volt liefert die positive Halbwelle einen beträchtlichen Strom, die negative" Halbwelle dagegen einen Strom, der nahezu vernachlässigbar ist. Die grösste Stromänderung für eine gegebene Joiderung der elektromotorischen Kraft in dem betrachteten 1 Volt-Bereich tritt zwischen etwa 0,5 Volt und 1 Volt ein* für aufgedrückte Wechselspannungen in der Srössenordnung von 1 Tolt kann der gleichgerichtete oder Gieieh-Stron_f der sich ergibt, roh durch die Sleichung ausgedruckt werdenPig. Figure 8 shows the rectification characteristics of a definite Type-K actuator made of highly pure silicon. For an alternating current of 1 volt, the positive half-wave supplies a considerable current, the negative half-wave, on the other hand, a current that is almost negligible 0.5 volts and 1 volt a * for applied alternating voltages in the order of magnitude of 1 tolt, the rectified or Gieieh current _f that results can be expressed roughly using the equation

I * K⁷^I * K ⁷ ^

worin I den gleichgerichteten Strom und E die aufgedruckte Wechselspannung bedeuten. Tatsächlich ist der Exponent von E häufig grösser als 1/2» Die Vorrichtung, insbesondere bei Terwendung als Serhacker-Frequsn«-33etektor, ist daher in diesem Bereich.» d.h. bis zu 1 Volt so wirkungsvoll, dass wenig gewonnen wird, im allgemeinen sogas kleine Verlust® eintreten, wenn die aufgedrückte Spannung über 1 Volt hinaus vergrössert wird. Im Vergleich zu Siliziuj^Eontekt-ixleichrichter-ßetektoren €er alten Aart_f bei denen ein Ssequens-Waadlungsverlust von etwa 20 Dezibel bestanden hat, beträgt der Verlust bei einem Silizium-Type-S-Detektor gemäss der ISrfindung etwa 5 !Dezibel. Sine solche Vorrichtung ist insbesondere geeignet als erster Detektor von achwachen ankommenden Badioschwingunge n. Der vergleichsweise geringe spezifische Widerstand und die sehr grosse Smpfindlichkeit sind äusserst vorteilhaft für solche Anwendungen. Demgemäss hat es ο ich bei Verwendung als Zerhacker-Prequenz oder erster Detektor als wünschenswertwhere I is the rectified current and E is the alternating voltage printed on it. In fact, the exponent of E is often greater than 1/2 " The device, especially when used as a Serhacker-Frequsn" detector, is therefore in this range. " ie up to 1 volt so effective that little is gained, generally even a small loss occurs when the voltage applied is increased beyond 1 volt. Compared to Siliziuj ^ Eontekt-ixleichrichter-ßetektoren € the old type _f in which a sequence loss of about 20 decibels existed, the loss with a silicon type S detector according to the invention is about 5 decibels. Such a device is particularly suitable as a first detector of weak incoming badio vibrations. The comparatively low specific resistance and the very high sensitivity are extremely advantageous for such applications. Accordingly, when used as a chopper sequence or first detector, it is desirable

erwiesen, sit einer aufgedrückt en Spaiaaimg zu arbeit en, deren Spitzenwert 2 Volt nicht überschreitet. Di« niedrige Spannung Terriagert auch das Be t ekt or a t r oiage r äus ch , welches natürlich eine Funlction des durch den Detektor fliessenden Stromes ist. Während in älteren SpitTien-Kontakt-Detektoren das Itrofflgerausch his etwa 40 Deaihel oberhalb des thermischen Geräuschpegels eines gleichwertigen Widerstands betrug, kann das ntromgeräuseh bei einem Sjp®»! Η-Detektor nach der Erflndmg weniger süLs 5 Dezibel über dem thermischen Geräusch ausmachen; es wurde in der fat häufig beobachtet, dass das 3tr omger äU3ch weniger al a 1 Desibel über des thermischen GerHusch eines gleichwertigen Widerstandes liegt* Iias ist offensichtlich eine sehr beachtliche Verbesserung* Ds läset sieh feststellen, dass im Hinblick auf das Detektor-Stromgeräusch die Ausführung des verbesserten Detektors grä** Seren Zrfolg bietet als er mit Setektoren der üntladungsröhren-Type erzielt worden ist. Hoch in anderer Hinsicht ist die IRSglichkeit des wirkungsvollen Betriebs bei niedrigen Spannungen vorteilhaft* Hohe aufgedrückte Opannungen haben häufig die Tendenz, auf der feinstpoliertea Fläche des Eontakt-Gleiciirichter-Detektors kleine Barben oder Krater zu erzeugen« Dieser Bangel ist bei der erfiadungsgemässen Vorrichtung wirksam vermieden. proven to sit a pressed en en Spaiaaimg to work whose peak value does not exceed 2 volts. The low voltage also causes the effect or atr oiage noise, which is of course a funlction of the current flowing through the detector. While in older SpitTien-Kontakt-Detectors the Itrofflgerausch was up to about 40 Deaihel above the thermal noise level of an equivalent resistance, the current noise with a Sjp® »! Η detector according to the invention make up less than 5 decibels above the thermal noise; it was fat frequently observed in that the 3tr omger äU3ch a 1 desibel on the thermal GerHusch an equivalent resistance is less al * IIAS is obviously a very considerable improvement * Ds läset check notice that with respect to the detector current noise execution of the improved detector offers greater success than it was achieved with set detectors of the discharge tube type. In other respects, the possibility of effective operation at low voltages is advantageous. * High, impressed op tensions often have the tendency to produce small barbels or craters on the finely polished surface of the contact equatorial detector. This confusion is effectively avoided in the device according to the invention.

übertragungasysteae des W-Jyps sind auch recht brauchbar als Modulatoren und Sraeuger von HarmoniKGhen» Bei solchen Anwendungen sind höhere Leistungsnieveaus erwünscht als im Palle der ersten Detektorstufen. Der Umstand, dass N-Typ-Einheiten ausgewählt werden können, die über einem grossen Spannungsbüreich und für hohe absolute Spannungen ein sehr günstiges !'iderstandsverhältnis ergeben, verleiht ihnen besondere Bedeutung für solche Verwendungsfäile. Bei der erzeugung ungerader Harmonischer kann es erwünscht sein, dem H^--Typ-Srzeuger eine einseitige Spannung gleicher Kictrcu^ auf zudrücke n. Das lässt sich dadurch verwirklichen® dass man einen Reihen-Kondensator mit der U-Typ-Elnhcit zusammenschaltet, um auf diese Weise eine selbsttätig vorbelastende elektromotorische Kraft zu entwickeln. Die Kapazität, des Kondensators und die Grösse des im Nebenschluss zum Eon«näator bestehenden Ableitungs-Widerstandes lassen sich leicht durch Vercsuch ermitteln. Ss kann euch erwünscht sein, einen ähnlichen Ausweg anzuwenden, um eine kleine vorbelastende Spannung auf sudrücken zum Sapfang von ?<chwingungen, bei denen der Spfczenwert der Spannang weniger als 0,3 Volt beträgt, um den Detektor auf den Knisbereich der öle ichrlehtungs-lSFharakteristik einzustellen. Transmission asysteae of the W-Jyps are also quite useful as modulators and suckers from HarmoniKGhen » In such applications, higher power levels are desired than in the case of the first detector stages. The fact that N-type units can be selected which result in a very favorable resistance ratio over a large voltage range and for high absolute voltages gives them particular importance for such applications. In the generation of odd harmonics, it may be desirable, the H ^-. -Type Srzeuger a one-sided voltage of the same Kictrcu ^ on zudrücke n This can be characterized verwirklichen® that interconnects a series capacitor with the U-type Elnhcit order to in this way to develop an automatically biasing electromotive force. The capacitance of the capacitor and the size of the leakage resistance existing in the shunt to the outlet can easily be determined by experiment. You may wish to use a similar approach to push a small biasing voltage down to the range of vibrations where the voltage value of the voltage is less than 0.3 volts to bring the detector to the range of the oil directional characteristic to adjust.

Fig.9 veranschaulicht die Gleichrichtungs-Leistungsfähigkei-c eines Durchschnittsdetektors vom P-Typ. P-Typ-Detektoren mit geringem Widerstand sind brauchbar für Voltmeter und Signalempfang. Hormalerweise sind sie keinen höheren Spannungen als 2 Volt ausgesetzt, aber in Sonderfällen können effektiv© Weehselspannungen bis 12 Volt angelegt werfen. P-Typ-Detektoren haben bei niedrigen Spannungen eine Gleichrichtungscharakteriatik^ die etwa der Ponael Figure 9 illustrates the rectification performance of a P-type average detector. Low resistance P-type detectors are useful for voltmeters and signal reception. Normally they are not exposed to voltages higher than 2 volts, but in special cases alternating voltages of up to 12 volts can be applied effectively. At low voltages, P-type detectors have a rectification characteristic similar to that of the Ponael

1 m Eil² 1 m express ²

entspricht, wo 1 flea Gleichstrom und E dia angelegte 'Wechselspannung "bedeuten. Bie Chsrslrfceristifc des Iⁱ-Typ-Gleichrichters ist derjenigen der alten handelsüblichen Silizium-Gleichrichter ähnlich; der P-Typ-Gleichrichter besitzt aber ein stark überlegenes WiderstandBverhältnie rad ist de BhaLb eis Snergieumformer wesentlich wirksamer als der beste Silizium-Detektor der alten Art. Dieser " quadrat is che" Tup der Charakteristik ist vorteilhaft für die Energie-Meaaungi da die Ablenkung · eines Gleichstrois-Mikroamperesieters_t ' das mit einer solchen Vorrichtung, znsasaengesshaltet ist, annähernd proportional der Weeeselstromstärke ist und ausserdem wirksam ist, um Spannung des gleichgerichteten Gleichstroms in der Grössenordnung von 720 Volt anzuzeigen. Durch Verwendung eines empfindlichen Galvanometer8 können Gleiehstromepannungen von weniger als 1 Millivolt gemessen werden. Sine solche Verrichtung kann ohne weiteres für die Kraftmessung bei einer Frequenz von 30.000 Megahertz oder einer Wellenlänge von 1 era benutzt werden.corresponds to where 1 flea direct current and E the applied 'alternating voltage'. The I ⁱ -type rectifier is similar to that of the old commercially available silicon rectifier; however, the P -type rectifier has a greatly superior resistance ratio This energy converter is much more effective than the best silicon detector of the old kind. This "square" tup of the characteristic is advantageous for the energy measurement, since the deflection of a direct current microampereseter _t 'which is held in place with such a device, is approximately is proportional to the Weeesel current strength and is also effective to display the voltage of the rectified direct current in the order of magnitude of 720 V. Using a sensitive galvanometer8, DC voltages of less than 1 millivolt can be measured. Such an operation can easily be used for force measurement at a frequency of 30,000 megahertz or a wavelength of 1 era can be used.

Im schaffen Gegensetz zu Silizium-Eontakt-Detektoren der alten Ausführung sind die erläuterten neuen Vorrichtungen mechanisch, chemisch und elektrisch haltbar und beständig. Wenn der Eontakt einmal eingestellt ist, bleibi er für die Dauer eines Monats wirksam, ohne einer Sachstellung zu bedürfen. Sine Anzahl noch in Benutzung befindlicher Versuchsgeräte sind sogar für viel längere Seitspannun in Tätigkeit gehalten worden. Infolgedessen ist es nicht mehr erforderlich, feine und teure Reguliervorrichtungen für die ITachstellung des Kontakts vorzusehen, die bei den meisten früheren Elontaktdetektoren eine wesentliche Solle spielten. Diese detektoren sind wirksam Über den gesamten Bereich bis zu Schwinguogsfrequenzen über 10.000 Megahertz. Ihre Leistung liegt um etwa.if Besibel höher als die Leistung, die mit den wirksamsten früheren Silisium-Deteiktoren erzielbar war, und sie sind wesentlich freier von Stromgeräuach, das auf weniger als 3 Dezibel über dem thermischen Geräusch verringert ist. In contrast to silicon contact detectors of the old design, the new devices described are mechanically, chemically and electrically durable and stable. Once the contact has been set, it will remain in effect for a period of one month without the need for a factual statement. The number of experimental devices still in use have even been kept in operation for much longer periods of time. As a result, it is no longer necessary to provide fine and expensive controls for adjusting the contact, which were an essential part of most previous contact detectors. These detectors are effective over the entire range up to vibrating frequencies above 10,000 megahertz. Their performance is about if Besibel higher than the performance achievable with the most effective previous silicon detectors, and they are substantially free of electrical noise, which is reduced to less than 3 decibels above thermal noise.

Die Ausführung einer Gleichrichtuiig8-^f'bertregungsvorrichtung der erläuterten Art und ihre wirkungsvollste Bemessung sollen teilweise unter Bezugnahme auf die in Pig.10 gezeigte Schaltung erl&utert werden, #elche eine ungefähre Ersatsachaltuag zeigt. E 1 stellt den liderstand dar, dem man in dem Silizium-Eorper begegnet, S 2 den inneren Widerstand über den Spitzen-Eontakt, der bei aussergewöhnlich niedrigem Wert der aufgedrückten "psnnung festgestellt worden ist. So ist de? einstellbare Widerstand, der für die Ausführung der llbertragungseinheit grundsätzliche Bedeutung hat, und der natürlich eine völlig nicht-lineare Kennlinie hat. Die Kapazität C entspricht derjenigen an der JLontaktstelle zwischen der Metallspitze und der Silisiumflache. R 2 ist der Nebenwiderstand für alle Uege in der Übertragungsvorrichtung, durch welchen Strom fliessen kann, ohne den Gleichriehtungsweg durch £0 zu nebfeen· Bei Verwendung für hohe' Frequenzen ist es wichtig, R so klein wie möglich zu machen. Das lässt sich dadurch bewerkstelligen, dass man den Siliziu^-ilärper sehr dünn macht oder/undThe execution of a Gleichrichtuiig8 - ^f 'bert excitation device of the type described and their most effective design to be partially explained in greater detail with reference to the circuit shown in Pig.10 erl &, #elche an approximate Ersatsachaltuag shows. E 1 represents the resistance that one encounters in the silicon body, S 2 the internal resistance across the tip contact, which was determined at an unusually low value of the impressed voltage Execution of the transmission unit has fundamental importance, and of course has a completely non-linear characteristic. The capacitance C corresponds to that at the contact point between the metal tip and the silicon surface. R 2 is the shunt resistance for all paths in the transmission device through which current can flow Without losing the alignment path through £ 0 · When using for high frequencies it is important to make R as small as possible, which can be done by making the silicon sleeve very thin and / or

"bestleiteades Material wählte Ia bestimmten Anwendtuagsfällen werde der Siliziumkörper in einer Bicfee von nur 5/1OOfii am hergestellt ohne Verlust oder-andere Besonderheiten. Der Widerstand E 2, der für die Snergieleitmg eines lebenweg zum Gleichriahtungsweg TOn Ho bildet, sollte so gross wie afSglie-h gemacht werden» Saa ist im wesentlich©» eine Präge der Materialauswahl,, Ser PertigbearbeitiaBg der Siliaiiamflache, der Kontaktspitsengrösse und des Kontaktspitzendrucks, Bie Eapazität C ist auch von der Grösse der Kontsktspitse abhängig. V/enn der Widerstand von E 1 null wäre, könnte die Kapazität G auf sehr hohe Ifreqmensen abgestimmt aeiai aber bei der praktischen Bemessung hat ea sich pm wirksamsten erwiesen, wenn der Mirehmesaer der Kontaktspitze verringert wird. Das bewirkt eine entsprechende unmittelbare Verrigerung der Kapazität. Damit wird auch der Anschein eines Kontakts verringert, defc sonst mit einem winzigen, dürftigen Gleichrichtungspunkt nahe dem für den Tio-7/eg benutzten Punkt bestehen könnte. Ss besteht noch ein anderer praktischer Vorteil mit Bezug auf Herstellung, Kosten und. Instsndhitltung, da es mit einem extrem feinen ■^raht, wie er aus Platin-Iridium-Legierung hergestellt werden kann, möglich- ist, auf eine Abflachung der Enden des ipitzenkonjfefcktdrahtes zu verzichten. Iolche Spitzen sind aus Drähten mit 0,05 ram und selbst mit 0,25 ma Durchaesser hergestellt Worden.· Sie sehr kleinen Spitzen sind äusserst erwünscht, wenn*es sich um Wellenlängen von 3 cm oder weniger handelt»"Bestleiteades material selected Ia certain cases of application, the silicon body is produced in a Bicfee of only 5 / 1OOfii am without loss or other peculiarities. The resistance E 2, which forms for the Snergielleitmg a life path to the level path TOn Ho, should be as large as afSglie h are made »Saa is essentially ©» an impression of the choice of material, Ser finishing of the silicon surface, the contact tip size and the contact tip pressure, the capacity C is also dependent on the size of the contact tip. V / if the resistance of E 1 were zero , the capacitance G could be adjusted to very high frequencies aeiai but in practical dimensioning ea pm has proven to be most effective if the mirage of the contact tip is reduced. This causes a corresponding immediate reduction in capacitance. This also reduces the appearance of contact , defc otherwise with a tiny, poor rectification point close to that for the Tio-7 / eg be used point could exist. There is another practical advantage in terms of manufacture, cost, and practicality. Installation, since it is possible with an extremely fine wire, such as can be made from platinum-iridium alloy, to dispense with a flattening of the ends of the tip- conical wire. Such tips are made of wires with 0.05 ram and even 0.25 ma diameter. · They are very small tips are extremely desirable if * the wavelengths are 3 cm or less »

Claims

1. ) Blektxisohe transmission device föx electrical

Waves in the order of magnitude of ten centimeters or less, with a contact sliding element made of silicon, characterized in that the silicon body has a purity in the order of magnitude of 99.8%

2.) Device according to Jaiapruoh 1, äaduroh characterized in that the purity of the silicon body is over $ 99.85.

S ..) Tort ^r Iohtung according to claims 1 or 2, characterized in that the silicon body is cut out of a plate of a silicon block obtained by melting , which in the blook assumed a substantially parallel axis to the first aluminum-cooling surface.

4.) Device according to one of the preceding claims, characterized in that the SilisimkSrpsz is cut out from the P-Zone of a Silizlumblooks obtained by melting

5m) device naoh one of the preceding claims, characterized in that the contact surface of the silicon body is polished to a high gloss *

6.) Verfahren zur Herstellung eines Kontaktgleiohrloh-6.) Process for the production of a Kontaktgleiohrloh-

timgeal «jaeitt« s £ ΰχ mim Yaxrloliiituag ümOi a é «r

that Sillsiusa with "itiöm PvöSiiIi" ttagaKÄ M * tr GeSAa? " ordmzag dift of 99, 8 £ -outer Bedixsgmigfiai »* ±» V «3 - mHeisl & Hig ImsroiaieSsii _s gsesfcsftlMi TMFT dswl β-" iitsia / BXook is abgaMhlt, iroa "tltitam" ta · Platt "oäss Sclas St '£ Sr fteetigsaag & »S gawlmssälisi SI * llsi-uiuliixpexs ab rje cut throw, -»

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