DE1101625B - Verfahren zum Herstellen von Selengleichrichtern - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von SelengleichrichternInfo
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Description
Zur Herstellung von Selengleichrichtern sind bereits viele Verfahren beschrieben worden, bei denen
ausgehend von einer Elektrode, meistens von der der Trägerplatte, Selenschichten aufgebracht werden und
einer thermischen Behandlung unterworfen werden, die dazu dient, dem Selen in eine für Gleichrichterzwecke
geeignete Struktur zu geben. Es war auch bereits bekannt, auf die Trägerelektrode zwei oder
mehrere Selenschichten unterschiedlicher Leitfähigkeit aufzubringen, und es war ferner bekannt, die auf die
Trägerelektrode aufgebrachte Schicht oder Schichten in zwei oder mehreren Stufen einer thermischen
Nachbehandlung zu unterziehen, wobei die erste thermische Behandlung bei Temperaturen zwischen
80 und 130° C und die zweite thermische Behandlung bei einer Temperatur zwischen 180° C und einer
Temperatur dicht unter dem .Schmelzpunkt des Selens vorgenommen, wird. Mit dieser doppelten thermischen
Behandlung wurde bezweckt, die Oberfläche der Selenschicht mit einer gröberen Kristallstruktur zu
versehen und damit das Sperrvermögen des Gleichrichters zu erhöhen. Allen diesen Verfahren gemeinsam
war der Nachteil, daß die thermische Formierung bei höheren Temperaturen stets nach dem Aufbringen
der gesamten Selenschicht erfolgen mußte, um die später bei der Gegenelektrode zu bedeckende Selenoberfläche
entsprechend behandeln, zu können. Dies führte dazu, daß zwangläufig auch die unteren Teile
der Selenschicht auf diese hohen Temperaturen gebracht wurden und dabei selber die Tendenz zur
Bildung größerer Kristallite zeigten.
Es war auch bereits bekannt, beide Seiten einer Trägerplatte mit einer gleichrichtenden Schichtenfolge
gleicher Struktur derart zu beschichten, daß beide Schichtenfolgen eine gleichsinnig gerichtete Sperr-
bzw. Flußrichtung zeigten, so daß die Sperrschicht der einen Schichtenfolge der Trägerplatte zugewendet
und die der anderen Schichtenfolge der Trägerplatte abgewendet war.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein 4«
Verfahren zum Herstellen von Selengleichrichtern mit mindestens zwei aufeinanderfolgenden. Selenschichten
unterschiedlichen Fremdstoffgehaltes, das sich von den bisher bekannten dadurch unterscheidet, daß auf eine
aus Metall bestehende Trägerplatte Cadmium oder eine Cadmiumlegierung aufgebracht wird, deren
Schmelzpunkt höher als 220° C liegt, wonach auf diese Schicht aus Cadmium oder einer Cadmiumlegierung
bei einer Temperatur zwischen 100 und 140° C eine halogenarme, vorzugsweise eine halogenfreie
Selenschicht, aufgebracht wird und bei einer Temperatur zwischen 206° C und dem Schmelzpunkt
des Selens einer Wärmebehandlung unterworfen wird, worauf nach Abschluß dieser Formierung eine zweite,
Verfahren zum Herstellen
von Selengleichrichtern
von Selengleichrichtern
Anmelder:
LICENTIA Patent - Verwaltungs -G.m.b.H., Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1
Dr. phil. Werner Koch, Belecke/Möhne,
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
im Verhältnis zur ersten halogenreiche Selenschicht aufgebracht wird, die bei Temperaturen zwischen 130
und 200° C formiert wird, und daß auf diese niedrigformierte Selenschicht eine weitere Elektrode mindestens
nahezu sperrschichtfrei aufgebracht wird.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß nur der Teil der Selenschicht, der
an dem Sperrmechanismus unmittelbar beteiligt ist, bei der höheren Temperatur formiert wird, so daß
sich nur in diesem Schichtteil besonders große Kristallite ausbilden. Das Aufbringen und Formieren
der weiteren Schichtenteile kann dann unabhängig davon erfolgen, ohne die den Gleichrichtungsvorgang
bewirkende Selenschicht zu beeinflussen. Die günstige Wirkung des Verfahrens wird noch dadurch verstärkt,
daß die Schichtenteile der Selenschicht einen unterschiedlichen Gehalt an Fremdstoffen, vorzugsweise an
Halogenen aufweisen, der ebenfalls durch die unterschiedliche Wärmebehandlung praktisch nicht gestört
wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung von Gleichrichtern, die durch besonders
günstige Fluß- und Sperreigenschaften ausgezeichnet sind. Die zuerst aufgebrachte und getemperte, am
Gleichrichtungsprozeß beteiligte Schicht kann besonders dünn gehalten werden, was den Vorteil mit sich
bringt, daß die Dicke der grobkristallinen Schicht, die früher dem Zufall überlassen war, vorher dimensioniert
werden kann und den Flußwiderstand nicht unnötig erhöht.
Als Trägerplatte für den Gleichrichter wird in bekannter Weise eine Platte aus einem Elektrizität
und Wärme gut leitenden Stoff, z. B. Aluminium, Nickel oder einem nickelüberzogenen Metall, z. B.
vernickeltem Eisen, verwendet,
109 52J/561
Auf diese Metallplatte wird Cadmium oder eine
Cadmiumlegierung aufgebracht. Als besonders geeignet haben sich dabei folgende Legierungen
erwiesen: eine Wismut-Cadmium-Legierung mit einem Wismutgehalt kleiner als 40 Gewichtsprozent oder
eine Zinn-Cadmium-Legierung mit einem Zinngehalt kleiner als 40 Gewichtsprozent oder eine Blei-Cadmium-Legierung
mit einem Bleigehalt kleiner als 82,9 Gewichtsprozent. Wird Cadmium als solches verwendet,
so ist es von Vorteil, das Cadmium in mindest technisch reiner Form aufzubringen. Das Cadmium
bzw. die Cadmiumlegierung kann aufgespritzt, aber auch aufgedampft werden.
Um die elektrischen Eigenschaften des Gleichrichters weiter zu verbessern, setzt man in bekannter
Weise dem Cadmium oder der Cadmiumlegierung Thallium und/oder Indium in reiner Form oder als
Verbindung in Mengen zwischen 0,1 und 0,001% zu.
Der Halogengehalt der verwendeten Selenschichten richtet sich im wesentlichen nach dem Verwendungszweck
des herzustellenden Gleichrichters und beträgt in der halogenarmen Selenschicht weniger als
1015cm"3 an Halogenatomen, während die halogenreichere
Selenschicht mehr als 101β cm~3 an Halogenatomen
enthält.
Um die zuerst aufgebrachte Selenschicht möglichst ■dünn zu halten und damit auch den Flußwiderstand
des Systems herabzusetzen, empfiehlt es sich, mindestens die erste, halogenarme Schicht aufzudampfen.
Die zweite, halogenreichere Schicht kann ebenfalls aufgedampft werden, jedoch ist es möglich, diese
Schicht auch mit einem anderen \rerfahren aufzubringen.
Für die Herstellung der mindestens nahezu sperrschichtfreien Elektrode haben sich zwei Verfahren
besonders bewährt. Bei dem einen Verfahren wird nach der Formierung der halogenreichen Selenschicht
eine Schicht von Wismutselenid aufgedampft und sodann als zweite Elektrode eine Wismutschicht aufgespritzt.
Nach dem anderen Verfahren wird auf die zweite, halogenreiche Selenschicht vor deren Formierung
eine Wismutschicht als zweite Elektrode aufgespritzt, die nach der letzten Wärmebehandlung
teilweise in Wismutselenid übergeht.
In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Verfahren in Form eines Blockbildes dargestellt und zeigt die einzelnen
Schritte auf, die zur Herstellung des Selengleichrichters erforderlich sind.
In Fig. 2 ist ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Selengleichrichter schematisch in
seiner Schichtenfolge dargestellt. Auf der Trägerplatte 1, die aus Eisen besteht, und deren Oberfläche
mit einem Belag 2 aus Nickel versehen ist, befindet sich beispielsweise eine Wismut-Cadmium-Legierung3j
auf die eine halogenarme Schicht5 aufgedampft ist. Während der ersten Wärmebehandlung, die dem
Aufbringen der halogenarmen Schicht 5 folgt, bildet sich zwischen dieser halogenarmen Schicht 5 und der
Wismut-Cadmium-Legierung 3 eine Cadmium-Selenid-Schicht
4 aus. Die Sperrwirkung des fertigen Gleichrichters tritt an der Grenze zwischen der
Cadmium-Selenid-Schicht 4 und Selenschicht 5 auf. Die Selenschicht 5 besteht infolge der Wärmebehandlung
bei einer Temperatur zwischen 205° C und dem Schmelzpunkt des Selens aus sehr grob kristallinem,
hexagonalem Selen. Sie wird mit Vorteil nur so dick ausgebildet, daß die die physikalische Sperrschicht
bildende Raumladung selenseitig nur in der Schicht 5 auftritt. Die über der Selenschicht 5 befindliche
halogenreiche Selenschicht 6 greift in den eigentlichen Gleichrichtungsvorgang nicht mehr ein. Infolge der
niederen Formierungstemperatur ist das Kristallgefüge der Selenschicht 6 wesentlich feinkörniger.
Dies bewirkt zusammen mit ihrem höheren Halogengehalt, daß ihr Gesamtwiderstand trotz ihrer vorzugsweise
stärkeren Dicke geringer ist als der der Selenschicht 5. Zwischen der Selenschicht 6 und einer aus
Wismut bestehenden weiteren Elektrode 8 befindet sich eine den mindestens nahezu sperrschichtfreien
Übergang sichernde Wismut-Selenid-Schicht 7. Diese Wismut-Selenid-Schicht ist entweder nach der Formierung
der Selenschicht 6 in einem gesonderten Arbeitsgang auf diese aufgebracht worden oder aber
durch Reaktion zwischen der Selenschicht 6 und der vor der zweiten Wärmebehandlung aufgebrachten
Wismutschicht 8 entstanden.
Claims (8)
1. Verfahren zum Herstellen von Selengleichrichtern mit mindestens zwei aufeinanderfolgenden
Selenschichten unterschiedlichen Fremdstoffgehaltes, vorzugsweise Halogengehaltes, dadurch
gekennzeichnet, daß auf eine aus Metall bestehende Trägerplatte Cadmium oder eine Cadmiumlegierung
aufgebracht wird, deren Schmelzpunkt höher als 220° C liegt, und daß auf das Cadmium oder
die Cadmiumlegierung bei einer Temperatur zwischen 100 und 140° C eine halogenarme, vorzugsweise
halogenfreie Selenschicht aufgebracht wird und bei einer Temperatur zwischen 205° C und
dem Schmelzpunkt des Selens einer Wärmebehandlung unterworfen wird, worauf nach Abschluß dieser
Formierung eine zweite, im Verhältnis zur ersten halogenreiche Selenschicht aufgebracht wird, die
bei Temperaturen zwischen 130 und 200° C formiert wird, und daß auf diese niedrigformierte
Selenschicht eine weitere Elektrode mindestens nahezu sperrschichtfrei aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Cadmiumlegierung bzw. das
Cadmium aufgedampft wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Cadmium oder die Cadmiumlegierung
Thallium und/oder Indium in reiner Form oder als Verbindung in Mengen zwischen 0,1 und 0,001 «/0 enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die halogenarme Selenschicht weniger als 5 · 1015 αη~3 an
Halogenatomen enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die halogenreiche
Selenschicht mehr als 1016 cm-3 an Halogenatomen enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
die erste, halogenarme Schicht aufgedampft wird, während die zweite, halogenreiche Schicht aufgedampft
oder mit einem anderen Verfahren aufgebracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf die
halogenreiche Selenschicht nach der Formierung eine Schicht von Wismutselenid aufgedampft und
sodanii als zweite Elektrode eine Wismutschicht aufgespritzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß auf die
zweite, halogenreiche Selenschicht vor deren
5 6
Formierung eine Wismutschicht als zweite schweizerische Patentschriften Nr. 200171,
Elektrode aufgespritzt wird. 206 837;
USA.-Patentschrift Nr. 2 479 301;
In. Betracht gezogene Druckschriften: »Physik der festen Körper«, Band 9, 2. Teil, S. 108,
Deutsche Patentschrift Nr. 519 161; 5 116 bis 117;
deutsche Patentanmeldung L 9216 VIIIc/21g (be- »Der Radiomarkt«, Beilage in »Elektrotechnik«,
kanntgemacht am 21. 8. 1952); Coburg — 9. 2. 1951, S. 14/15.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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