DE1229192B - Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern

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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
HOIl
Deutsche KL: 21 g -11/02
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
St 11782 VIII c/21g
11. Oktober 1956
24. November 1966
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichterplatten, bei dem zunächst eine dünne Selenschicht auf die aufgerauhte und mit einer Metallschicht überzogene Grundplatte aufgebracht und durch Erhitzen auf über 3000C in das Selenid des Überzugsmetalls umgewandelt wird.
Zur Herstellung der Selenidschicht ist es bekannt, die Grundplatte in ein entsprechendes Bad einzutauchen, in dem Selen auf die Grundplatte niedergeschlagen wird, oder das Selenpulver auf die Grundplatte aufzusieben. Diese beiden Aufbringungsarten des Selens haben den Nachteil, daß man keine vollkommen zusammenhängende und geeignete Selenidschicht erhält.
Es ist weiter bekannt, die dünne Selenschicht durch Aufdampfen auf der Grundplatte zu erzeugen.
Ferner ist es bekannt, die Grundplatte von Selengleichrichtern mit einer Nickelschicht zu überziehen und eine Nickel-Selenverbindung darauf herzustellen.
Auch ist schon ein Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern beschrieben worden, bei dem eine halogenhaltige Selenschicht aufgedampft wird. Diese Schicht wird durch Erhitzen an der Luft in ihre kristalline Form umgewandelt, wobei ein Teil des Selens oxydiert, also mindestens an der Oberfläche eine Schicht aus Selendioxyd gebildet wird. Eine Selenidbildung tritt bei der angegebenen Erwärmung auf 216 bis 218° C nicht ein und wird auch nicht angestrebt, denn die Aufgabenstellung ist hier eine andere: Es sollen Gleichrichter hoher Sperrspannung hergestellt werden, während die Erfindung auf die Herstellung von Gleichrichtern mit geringem Durchlaßwiderstand gerichtet ist.
Es ist auch bereits ein Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern beschrieben worden, bei dem eine dünne Selenschicht auf die vernickelte Grundplatte aufgebracht, bei etwa 400 bis 500° C zur Reaktion mit der Nickelschicht gebracht und dabei vollständig zum Nickelselenid umgesetzt wird. Dieses Verfahren strebt die Erhöhung der Sperrspannung an, womit eine Vergrößerung des Durchlaßwiderstandes verbunden ist.
Die Erfindung ist dagegen auf die Herstellung von Selengleichrichtern mit herabgesetztem Innenwiderstand gerichtet.
Durch neuere Untersuchungen wurde festgestellt, daß es keineswegs gleichgültig ist, nach welchem Verfahren die dünne Selenschicht auf die Grundplatte aufgebracht wird und daß die Dicke der aufgebrachten und zur Umsetzung kommenden Selenschicht wesentlich die Gleichrichtereigenschaften bestimmt. Es ist vor allen Dingen zur Erreichung einer optima-Verfahren zur Herstellung von
Selengleichrichtern
Anmelder:
Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42
Als Erfinder benannt:
Dr. Albin Kellermann, Forth (MFr.)
len Wirkung wesentlich, daß alle einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung der Selenidschicht sorgfältig aufeinander abgestimmt werden und auch die Herstellung der eigentlichen Selenhalbleiterschicht nicht ohne Einfluß auf die erstrebte Wirkung ist. So wurde beispielsweise durch Untersuchungen festgestellt, daß die Selenidbildung in einem bestimmten Stadium unterbrochen werden muß, was beispielsweise durch genaue Dosierung der Erhitzung bei der Selenidbildung geschehen kann. Voraussetzung für einen Erfolg in dieser Richtung ist aber, daß sich beim Aufbringen der dünnen Selenschicht eine Selenidschicht noch nicht bilden kann.
Weiter wurde gefunden, daß es im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren, bei dem die dünne Selenschicht zu ihrer vollständigen Umwandlung in das Selenid einer längeren Erhitzung ausgesetzt wird, bei der solche Zusätze verdampfen würden, vorteilhaft ist, zur Herabsetzung des Innenwiderstandes der ersten Selenschicht Halogene zuzusetzen.
Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß die dünne Selenschicht durch Aufdampfen von halogenhaltigem Selen bei Temperaturen unter 1000C in einer Stärke von etwa 15 μ, vorzugsweise 10 μ, aufgebracht wird, daß die Dauer der Erhitzung auf 350 bis 5000C zur Bildung des Selenids so bemessen wird, daß die Reaktionspartner nicht vollständig umgesetzt werden, daß nach dem Abkühlen durch eine weitere Wärmebehandlung die Schicht in den kristallinen Zustand übergeführt wird und daß anschließend die eigentliche Selenhalbleiterschicht durch Aufdampfen im Vakuum aufgebracht wird.
Die angegebenen Verfahrensmaßnahmen sind das Ergebnis der Erkenntnis, daß es zur Erzielung optimaler Gleichrichtereigenschaften wesentlich ist, alle einzelnen Verfahrensschritte bei der Gleichrichterherstellung sorgfältig aufeinander abzustimmen. Eine wesentliche Bedeutung kommt dabei neben dem Aufbringen der dünnen Selenschicht durch das Auf-
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dampfverfahren, das bei bekannten Verfahren als gleichberechtigt neben anderen Aufbringungsarten angesehen wird, der dabei zu beachtenden Temperaturbegrenzung von unter 1000C zu. Diese Maßnahme steht im Gegensatz zu dem bisher allgemein üblichen Aufbringen des Selens bei einer Grundplattentemperatur von etwa 110 bis 1300C.
Durch das Aufdampfen des Selens bei Temperaturen unter 100° C wird erreicht, daß- beim Aufdampfen zunächst noch keinerlei Selenidbüdung eintritt, so daß allein durch die Dosierung der anschließenden Erhitzung eine genau definierte Umwandlung erzielt wird. Das Aufdampfen der dünnen Selenschicht kann bei Zimmertemperatur vorgenommen werden, jedoch hat sich eine geringfügige Erwärmung der Grundplatte über 45° C als vorteilhaft erwiesen, um eine eventuell vorhandene Wasserhaut von der Grundplatte zu entfernen.
Der nächste Verfahrensschritt der teilweisen Selenidbüdung ist für die Zielsetzung der Erfindung, Gleichrichter mit niedrigem Innenwiderstand zu erhalten, besonders wesentlich. Um den Innenwiderstand des Gleichrichters herabzusetzen, werden bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die Ubergangswiderstände zwischen den einzelnen Schichten vermindert, indem kontinuierliche Übergänge geschaffen werden. "
Die anschließende Umwandlung der selenhaltigen Selenidschicht in den kristallinen Zustand hat den Vorteil, daß die in. ihr enthaltenen Selenkristalle als Kristallkeime für die nachfolgend aufgebrachte eigentliche Selenschicht wirken.
Durch die vorstehend erwähnten Maßnahmen ist es möglich, die Verluste in Durchlaßrichtung bei einem nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten' Gleichrichter gegenüber dem herkömmlich· hergestellten Gleichrichter um 30% zu senken und daneben auch eine wesentliche Verbesserung des Durchlaßwiderstandes zu erzielen.
Gemäß einer weiteren Ausbildung des Verfahrens nach der Erfindung ist es -vorteilhaft, das in der dünnen Selenschicht gebildete Selenid gleichmäßig im nicht umgesetzten Selen zu verteilen. Die Selenidbüdung geht an einer Grenzschicht zwischen Selen und Überzugsmetall vor sich. Deshalb ist die dünne Selenschicht zunächst an der Grundplattenseite mit Selenid angereichert. Durch mechanisches Vermischen der geschmolzenen Selenschicht, z. B. durch Verstreichen, kann das gebüdete Selenid gleichmäßig in der Selenschicht verteüt werden.
Zweckmäßig werden alle bisher genannten Verfahrensschritte einschließlich des Aufdampfens der Selenhalbleiterschicht im gleichen Vakuum durchgeführt. Durch wahlweises Einschalten der Grundplattenheizung und der Heizung von entsprechenden Verdampfereinrichtungen können die einzelnen Verfahrensschritte nacheinander ausgeführt werden, ohne daß die Gleichrichterplatten zwischenzeitlich der Vakuumanlage entnommen werden müssen.
• Als zweckmäßiges Überzugsmetall kommen insbesondere Metalle der Eisengruppe, wie z. B. Nickel, in Frage. ;<
Weitere Vorteüe werden erzielt, wenn der eigentliehen Selenhalbleiterschicht noch Halogen oder Halogenverbindungen und Metalle oder Verbindungen der Gruppe Illb des Periodischen Systems zugesetzt werden, und zwar in der Weise, daß diese Zusätze gleichzeitig mit der Selenhalbleiterschicht
ίο auf die erzeugte Zwischenschicht aufgedampft werden. Auf diese Weise wird eine weitere Verminderung der Verluste in Durchlaßrichtung erzielt.
Es kann noch vorteilhaft sein, zur Verbesserung der Gleichrichtereigenschaften, andere an sich bekannte Maßnahmen mit dem Verfahren gemäß der Erfindung zu kombinieren,- wie z. B. Maßnahmen zur Erhöhung der zulässigen Sperrspannung, z. B. dünne Lackschichten, die auf die Selenhalbleiterschieht aufgebracht werden,

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichterplatten, bei dem zunächst eine dünne Selenschicht auf die aufgerauhte und mit einer Metallschicht überzogene Grundplatte aufgebracht und durch Erhitzen auf über 3000C in das Selenid des Überzugsmetalls umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Selenschicht durch Aufdampfen von halogenhaltigen! Selen bei Temperaturen unter 100° C in einer Stärke von etwa 15 μ, vorzugsweise 10 μ, aufgebracht wird, daß die Dauer der Erhitzung auf 350 bis 500° C zur Büdung des
Selenids so bemessen wird, daß die Reaktionspartner nicht vollständig umgesetzt werden, daß nach dem Abkühlen durch eine weitere Wärmebehandlung die Schicht in den kristallinen Zustand übergeführt wird und daß anschließend die eigentliche Selenhalbleiterschicht durch Aufdampfen im Vakuum aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gebüdete Selenid vor dem Aufbringen der eigentlichen Selenhalbleiterschicht in dem nicht umgesetzten Selen gleichmäßig verteüt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Verfahrensschritte im gleichen Vakuum durchgeführt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der eigentlichen Selenhalbleiterschicht Halogen oder Halogenverbindungen und Metalle oder Verbindungen der Gruppe IHb des Periodischen Systems aufgedampft werden.
In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 476 042, 2 745 047,
408 116.
609 728/298 11 66 © Bundesdruckerei Berlin
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