DE908043C - Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern, vorzugsweise solcher mit Leichtmetall-Traegerelektroden - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern, vorzugsweise solcher mit Leichtmetall-TraegerelektrodenInfo
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Description
(WiGBl. S. 175)
AUSGEGEBEN AM 1. APRIL 1954
S 13921 VIIIc 121g
(Ges. v. 15. 7. 51)
Selengleichrichter haben die Eigenschaft, daß sie im Lauf der Zeit altern, d. h. daß sich im Betrieb
unter dem Einfluß der Stromwärme Widerstandsänderungen in den Gleichrichterscheiben ergeben,
die sich im wesentlichen als eine Vergrößerung des Widerstandes in der Stromdurchlaßrichtung bemerkbar
machen. Diese Alterungserscheinungen zeigen sich in besonders hohem Maße, wenn zum
Aufbau der Trägerelektrode für die Selenschicht ein Leichtmetall oder eine Leichtmetallegierung
verwendet wird. Auch neigen solche Selengleichrichter zu Kurzschlüssen. Man hat zwar versucht,
diese Nachteile durch eine zusätzliche Behandlung der Unterlagen der Selenschicht zu verhindern,
indem man beispielsweise die Oberfläche der Trägerelektrode vernickelt oder eine Graphitzwischenschicht
aufbringt. Derartige Maßnahmen sind aber umständlich und erfordern überdies eine große
Sorgfalt bei der Herstellung.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her-Stellung von Selengleichrichtern, vorzugsweise
solcher mit Leichtmetall-Trägerelektrode, und bezweckt, Selengleichrichter herzustellen, die praktisch
überhaupt nicht altern und deren Herstellungsgang nur eine sehr kurze Zeit erfordert. Dies wird
gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die thermische Umwandlung der Selenschicht erst nach
dem Aufbringen, z. B. Aufspritzen oder Aufdampfen, der Deckelektrode auf die Selenschicht
vorgenommen wird.
Die Herstellung der Selengleichrichterscheiben nach dem neuen Verfahren geschieht beispielsweise
wie folgt: Auf der gegebenenfalls mechanisch oder
chemisch aufgerauhten Leichtmetall-Trägerelektrode wird, nachdem 'diese mit einem den elektrischen
Verband zwischen Selen und Trägerelektrode verbessernden stromleitenden Überzug versehen ist,
das Selen in üblicher Weise aufgeschmolzen und gleichmäßig verteilt. Zweckmäßig folgt eine
Glättung der noch weichen Selenschicht in einer Presse mit poliertem kaltem Stempel, wodurch sich
ίο zugleich eine genau definierte Schichtstärke der
Halbleiterschicht erreichen läßt. Auf die so entstehende
glatte Schicht schwarzen, nichtleitenden Selens wird dann die metallische Deck- oder Gegenelektrode
aufgespritzt; doch können vor dem Aufspritzen der Deckelektrode auf die Selenschicht
noch die Sperrschichtbildung begünstigende Stoffe aufgebracht werden, beispielsweise Lacke, Schwefel,
Resorzin, Selen-Dioxyd oder auch geeignete Lösungsmittel,
wie z. B. Schwefelkohlenstoff, welche die Wirkung haben, die Leitfähigkeit des Selens
erhöhende Beimengungen, z. B. Halogene oder
Halogenverbindungen, aus der obersten Selenschicht herauszulösen.
Erst nachdem die Gleichrichterscheiben in der angegebenen Weise vollständig aufgebaut sind,
erfolgt die thermische Umwandlung der Selenschicht, indem man die Scheiben kurze Zeit einer
Temperatur zwischen etwa iooO; C und dem
Schmelzpunkt des Selens aussetzt. Die so behandelte Scheibe hat nun schon ausgesprochen
gleichrichtende Eigenschaften, ohne daß man sie erst elektrisch formieren müßte. Zwar ist der Sperrwiderstand,
unter Umständen nicht ganz so hoch wie bei den nach dem bekannten Verfahren, d. h.
mit thermischer Umwandlung der Selenschicht vor dem Aufbringen der Deckelektrode hergestellten
und dann elektrisch formierten Gleichrichtern; er kann aber im Bedarfsfall durch elektrische Formierung
nötigenfalls nachträglich noch weiter erhöht werden. Vor allem sind jedoch die nach dem
Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Selengleichrichterscheiben hinsichtlich ihrer elektrischen
Werte äußerst beständig und infolgedessen strommäßig besonders hoch belastbar. Die größere Beständigkeit
in Verbindung mit einer großen Unempfindlichkeit gegen äußere Einflüsse kommt vermutlich
dadurch zustande, daß die schon während der thermischen Umwandlung auf der Selenoberfläche
aufliegende Gegenelektrode sich unter der Wirkung der erhöhten Temperatur besonders innig
an die Selenschicht anlegt und daß überdies die Selenschicht selbst bei dem geschilderten Herstellungsverfahren
sehr dicht und porenfrei wird. Die gesamte Herstellung der Selengleichrichterscheiben
gemäß der Erfindung ist in überraschend kurzer Zeit durchführbar; sie erfordert in der Regel
nur wenige Minuten. Ein weiterer Vorteil ist, daß in vielen Fällen die oft mehrere Stunden in Anspruch
nehmende nachträgliche elektrische Formierung entbehrlich ist. Durch verschiedene Bemessung
der Dauer der thermischen Umwandlung kann man den im übrigen in gleicher Weise
aufgebauten Gleichrichterscheiben unterschiedliche Eigenschaften geben. So läßt sich z. B. durch eine
Verlängerung der Umwandlungsdauer der Wert des inneren Widerstandes verändern. Natürlich ist es
auch möglich, die1 thermische Umwandlung in mehreren zeitlichen Schritten durchzuführen und so
schrittweise Änderungen der elektrischen Werte des Gleichrichters herbeizuführen.
Durch geeignete Auswahl der Stoffe für die sperrschichtbildenden oder die Sperrschichtbildung
begünstigenden Schichten oder Beimengungen kann man in Verbindung mit einer entsprechenden Wahl
der Umwandlungsdauer und/oder der Umwandlungstemperatur die Kennlinien der Gleichrichterscheiben
in weiten Grenzen beliebig beeinflussen.
Die auf der Selenschicht aufliegende, beispielsweise aus einer Zinn-Kadmium-Legierung mit
einem Schmelzpunkt von etwa i8o° C bestehende Metallspritzschicht verhindert jede Schrumpfung
der Selenoberfiäche bei der auf die thermische Umwandlung folgenden Abkühlung, so daß sich
keine Runzeln ergeben. Es entsteht also eine vollkommen glatte Oberfläche der Halbleiterschicht.
Dadurch sind für die Grenzschicht zwischen dem Halbleiter und der Deckelektrode und damit für
die Bildung einer guten und gleichmäßigen Sperrschicht
die allerbesten- Voraussetzungen gegeben. Das ist besonders für die Herstellung großer Gleichrichterscheiben
wichtig, da die Erzeugung gleichmäßiger Schichten bei Anwendung des bisherigen
Herstellungsverfahrens mit zunehmender Scheibengröße immer schwieriger wird. Das neue Verfahren
gibt praktisch überhaupt erst die Möglichkeit, brauchbare Großflächengleichrichter mit Selenhalbleiterschicht
wirtschaftlich herzustellen.
Es ist zweckmäßig, dem Metall oder der Metalllegierung,
aus welcher die Deckelektrode besteht, einen Zusatz von Thallium bis zu 1 Vo zu geben. Es
hat sich nämlich gezeigt, daß ein solcher Thalliumgehalt eine erhebliche Erhöhung des Sperrwiderstandes
der nach dem Verfahren gemäß der Erfindung behandelten Gleichrichterscheiben ergibt, so
daß im Betrieb eine höhere Spannung je Scheibe zugelassen werden kann. Wählt man den Thalliumgehalt
verhältnismäßig gering, etwa zu o,02°/o, so hat dies zur Folge, daß selbst bei verhältnismäßig
hohen Betriebstemperaturen oder bei längerem Lagern der Gleichrichterscheiben bei erhöhter
Temperatur keinerlei Alterungserscheinungen, d. h. insbesondere keine unerwünschten Widerstandserhöhungen
in der Durchlaßrichtung auftreten.
Das beschriebene Herstellungsverfahren ist besonders
zur Herstellung von nicht alternden Selengleichrichten!
mit Leichtmetall-Trägerelektrode geeignet. Man kann es jedoch auch mit Vorteil zur
Herstellung solcher Selengleichrichter verwenden, deren Trägerelektroden in bekannter Weise aus
einem anderen Metall, beispielsweise Eisen, Nickel oder Kupfer, bestehen.
Claims (8)
- PaTENTANSPROCHE:I.Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern, vorzugsweise solcher mit Leichtmetall-Trägerelektrode, dadurch gekennzeichnet, daßdie thermische Umwandlung der Selenschicht erst nach dem Aufbringen, z. B. Aufspritzen oder Aufdampfen, der Deckelektrode vorgenommen wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckelektrode einen Zusatz von Thallium bis zu ι %, vorzugsweise 0,02%, enthält.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Selenschicht vor dem Aufbringen der Deckelektrode die Sperrschichtbildung begünstigende Stoffe, ζ. Β. Lacke, 'Schwefel, Resorzin, Selen-Dioxyd, aufgebracht werden.
- 4. Verfahren nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Trägerelektrode aufgeschmolzene, noch nicht erhärtete Selenschicht vor dem Aufbringen der Deckelektrode mittels einer Presse mit poliertem kaltem Stempel geglättet wird.
- 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits für den die Sperrschicht begünstigenden Stoff Schwefel verwendet und andererseits für die Deckelektrode eine Zinn-Kadmium-Legierung, vorzugsweise eine solche mit einem Schmelzpunkt vonetwa i8ö° C, benutzt wird.
- 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß nach der thermischen Umwandlung eine elektrische Formierung vorgenommen wird.
- 7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Umwandlungstemperatur zwischen etwa 1000C und dem Schmelzpunkt des Selens liegt.
- 8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der thermischen Umwandlung weniger als ι Stunde beträgt.Angezogene Druckschriften:
österreichische Patentschriften Nr. 153 134,IS7 337; britische Patentschriften Nr. 472961, 534043.© 5882 3.54
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