DE977542C - Selengleichrichter mit Druckauffangschicht - Google Patents
Selengleichrichter mit DruckauffangschichtInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen aus Trägerelektrode, Halbleiterschicht, Sperrschicht und
Gegenelektrode bestehenden Selengleichrichter.
Es ist üblich, mehrere Gleichrichterelemente zu einer Säule zu stapeln, um höhere Spannungen
gleichrichten zu können. Der elektrische Kontakt zwischen den einzelnen Elementen wird durch Zusammenhalten
des Stapels unter Druck vermittelt. Dieser Druck soll auch das Eindringen von Lack
zwischen kontaktführende Teile von Gleichrichteranordnungen verhindern, wenn diese durch Lackieren
gegen das Eindringen von Feuchtigkeit geschützt werden.
Durch diesen Druck wird zwar der Übergangswiderstand zwischen den einzelnen Gleichrichterscheiben
vermindert, gleichzeitig steigt aber der Rückstrom an, d. h., die Sperrwirkung des Gleichrichters
wird schlechter.
Zum Verständnis dieser Tatsache geht man am besten davon aus, daß infolge der ungleichen
Wärmeausdehnungskoeffizienten des Halbleitermaterials und des Grundmaterials die Halbleiterschicht
zur Rissebildung neigt und daß in derart entstandene Risse das Material der Deckelektrode
eingepreßt und dadurch die Sperrschicht stellenweise überbrückt wird.
609 765/5
Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist es schon bekanntgeworden (deutsches Patent 974 772), eine
Druckbeanspruchung der Sperrschicht durch ein den Druck aufnehmendes isolierendes Bauteil zu
vermindern, das aus einer im Schichtaufbau des einzelnen Gleichrichterelementes zwischen der
Trägerelektrode und der Gegenelektrode im Bereich der Druckbeanspruchung gesondert aufgebrachten
elektrisch isolierenden Schicht besteht. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
gegenüber dem Bekannten verbesserte Ausführungsform zu schaffen. Es hat sich gezeigt, daß bei den
bekannten Ausführungsformen am Rand der Isolierschicht Durchschläge auftreten. Überraschender weise
sind solche Durchschläge bei den Ausführungsformen nach der vorliegenden Erfindung wesentlich
vermindert bzw. werden ganz vermieden. Es hat sich herausgestellt, daß diese bei den bekannten
Ausführungsformen auftretenden Durchschlage mehrere Ursachen haben. Einmal ist eine
Ursache darin zu sehen, daß die Deckelektrode am Rand der Isolierschicht einen Knick macht. An dieser
Knickstelle treten insbesondere bei der thermischen Beanspruchung während des Betriebes feine
Risse auf.
Eine weitere Ursache für die auftretenden Durchschläge
am Rand der Isolierschicht ist offenbar in der Ausbildung der Sperrschicht zu sehen. Bekanntlich
bildet sich an der Grenze zwischen der Deckelektrode und der Selenschicht eine Sperrschicht
aus Cadmiumselenid, die wesentlich für die Gleichrichtung ist. Diese Cadmiumselenidschicht kann
sich jedoch nur dort bilden, wo die Deckelektrode in unmittelbarem Kontakt mit der Selenschicht
steht. An den Stellen, wo sich zwischen der Deckelektrode und der Selenschicht eine Isolierschicht
befindet, kann sich keine gleichrichtende Cadmiumselenidschicht im Schichtaufbau bilden. Besonders
gefährdet sind jedoch die Stellen im Gleichrichteraufbau, bei denen die gleichrichtende Cadmiumselenidschicht
an die Isolierschicht angrenzt. Es hat sich gezeigt, daß gerade an dieser Grenze Durchschläge
durch die Gleichrichterschicht auftreten. Dies mag zum Teil darauf beruhen, daß sich infolge
der unterschiedlichen Wärmeausdehnung Zwischenräume zwischen der Isolierschicht und der angrenzenden
Cadmiumselenidschicht bilden und daß sich auch die Cadmiumselenidschicht an diesen Stellen
nicht erneut bilden kann, da das Deckelektrodenmetall' nicht direkt an die Selenschicht grenzt.
Durch Zusammenwirken dieser beiden Ursachen, nämlich der Knickung der Deckelektrode und der
Ausbildung bzw. Regenerierung der Cadmiumselenidschicht, entstehen bei den bekannten Ausführungsformen
Durchschläge am Rand der Isolierschicht. Wenn beispielsweise die Isolierschicht auf
die Selenschicht aufgebracht wird und anschließend die Deckelektrode aufgebracht wird, so macht die
Deckelektrode beim Übergang von der Selenschicht auf die Isolierschicht einen Knick, und an dieser
Stelle treten häufig Durchschläge auf, die zu einer Zerstörung des Gleichrichters führen können.
Offenbar sind am Rande der Isolierschicht Deckelektrode und Selen auch nicht in unmittelbarem
Kontakt miteinander, so daß auch eine Regenerierung der Cadmiumselenidschicht im Betrieb nicht
erfolgen kann.
Wenn, wie bei einer anderen bekannten Ausführungsform, die Isolierschicht die Selenschicht in
einem Teil des Schichtenaufbaus vollkommen ersetzt, so ist zwar, wenn die Dicke der Isolierschicht
gleich der Dicke der Selenschicht ist, die Deckelektrode am Rand der Isolierschicht nicht geknickt,
jedoch treten offenbar an der Berührungsstelle zwischen der Selenschicht und der Isolierschicht feine
Spalten auf, die einen Durchschlag zwischen Deckelektrode und Grundelektrode begünstigen. Hierbei
grenzt die Cadmiumselenidschicht an die Isolierschicht, so daß sich diese Risse auch durch die Cadmiumselenidschicht
bis an die Deckelektrode hin fortsetzen.
Solche Durchschläge am Rand der Isolierschicht können vermieden werden, wenn die Isolierschicht
so weit in die Selenschicht eingepreßt ist, daß die Deckelektrode keinen Knick macht, daß aber auch
keine durchgehenden Risse in der Selenschicht durch Aneinanderstoßen der Isolierschicht und der
Selenschicht auftreten können. Das ist dann nicht der Fall, wenn die Isolierschicht die Selenschicht
nicht vollständig ersetzt, sondern sich unter der Isolierschicht noch eine Selenschicht befindet.
Eine weitere Möglichkeit, um Durchschläge am Rand der Isolierschicht zu vermeiden, besteht
darin, die Isolierschicht direkt auf die Grundplatte aufzubringen und auf dieser Isolierschicht die
Selenschicht und die Deckelektrode anzubringen. Infolge der geringen Dicke, insbesondere der Selenschicht,
wird jedoch auch in diesem Fall die Deckelektrode einen Knick aufweisen, der jedoch nicht
so scharf ist wie in dem Fall, wo die Isolierschicht oben auf der Selenschicht angeordnet ist. Etwaige,
durch diesen Knick der Deckelektrode auftretende Fehlerstellen heilen sich jedoch selbst aus, da in
diesem Fall die Deckelektrode durchgehend an die Selenschicht grenzt, im Gegensatz zu den bekannten
Ausführungsformen. Es ist deshalb eine ununterbrochene und regenerierfähige Cadmiumselenidschicht
vorhanden.
Hierdurch wird der im Betrieb der Gleichrichter auftretende Ausschuß erheblich vermindert.
Gemäß der Erfindung wird die elektrisch isolierende Schicht derart in die Halbleiterschicht eingepreßt,
daß sie bündig mit deren Oberfläche abschließt. Es wird also im Bereich des Kontaktdruckes
auf eine Ausnutzung der für die aktive Gleichrichtung zur Verfügung stehenden Fläche
verzichtet. Die Fläche dieser beispielsweise aus Lack, aus Papier, Kunststoff oder Emaille bestehenden
Isolierschicht entspricht der Größe des Bereiches, in welchem der Kontaktdruck übertragen
wird. Das Einpressen der Isolierschicht wird gegebenenfalls durch Erwärmen erleichtert. Nach einer
anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung bedeckt die elektrisch isolierende Schicht einen Teil
der Trägerelektrode und ist zusammen mit dem freien Teil der Trägerelektrode von der Halbleiter-
schicht überzogen, welche auf ihrer ganzen Fläche die Gegenelektrode trägt. Die Isolierschicht ist
zweckmäßig so dick, daß das Schichtensystem in diesem Bereich einen Absatz aufweist, so daß der
Kontaktdruck nur in der Ausdehnung der Isolierschicht übertragen werden kann.
Die Form der Isolierschicht kann je nach der Art des Aufbaus verschieden sein. Liegt ein zentraler
Bolzen vor, welcher durch zentrale öffnungen der
ίο Gleichrichterelemente isoliert hindurchgeführt worden
ist und wird der Kontaktdruck in der unmittelbaren Umgebung dieses Bolzens übertragen, dann
wird die Isolierschicht die Form eines Ringes haben. Fehlt der zentrale Bolzen, dann wird der Isolierschicht
zweckmäßig die Form eines Fleckens oder Streifens, der sich gegebenenfalls quer über
die ganzen Elementenfläche hinzieht, gegeben. Zuletzt ist es auch möglich, den zentralen Teil der
Elemente vom Druck zu entlasten und längs eines
ao Streifens, der am Außenrand der Gleichrichterscheiben verläuft, die isolierende Schicht anzubringen
und dort den Druck zu übertragen.
In den Figuren sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Selengleichrichters mit Grundes
platte i, Halbleiterschicht 2, Deckelektrode 3, Isolierschicht 4 und einem etwa vorgesehenen Kontaktring
5 schematisch dargestellt.
Fig. ι zeigt einen Gleichrichteraufbau nach der Erfindung während der Herstellung. Wie ersichtlieh,
ist der mittlere Teil des aufgelegten Isolierringes eingedrückt, damit er sich gut in die zentrale
öffnung des Systems Grundplatte + Halbleiterschicht einfügt. Die zentrale Bohrung in der Isolierscheibe
4 muß also zunächst kleiner sein als die Bohrung in der Grundplatte, damit für die zentrierende
Einpressung auch Material vorhanden ist. Vor dem Einbringen einer isolierten Achse ist das
überflüssige Material dann zu entfernen. Durch Pressung im erhitzten Zustand wird der Ring 4 in
die entsprechend weiche Halbleitermasse hineingedrückt, so daß seine Oberfläche mit der Halbleiteroberfläche
bündig abschließt, wie die Fig. 2 zeigt. Eine Scheibe 8 aus leitendem Material ist zur Verbesserung
des Stromüberganges eingefügt. Die Scheibe 5 vermittelt den elektrischen Kontakt weiter
zum nächsten Element.
In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, bei welcher die isolierende Schicht 4 unmittelbar
auf die Grundplatte aufgebracht wurde. Sie hat auch in diesem Fall die Form eines Ringes.
Der freie Teil der Grundplatte und der isolierende Ring 4 sind von der Halbleiterschicht 2 überzogen,
auf welche die Deckelektrode 3 aufgebracht wurde. Ein Kontaktring 5 leitet den Strom zum nächsten
durch gestrichelte Umrißlinien angedeuteten EIement. Läßt man aus Raumersparnis die Achse 6 aus
Fig. 3 fort und verlegt den Kontaktdruck auf eine Zone am Umfang der Gleichrichterscheibe, dann ergibt
sich die Anordnung nach Fig. 4, wo der zentrale Bereich für die Gleichrichterwirkung aktiv ist,
während der Kontaktdruck in der Ausdehnung des Isolierringes 4 von Element zu Element übertragen
wird.
Wenn keine zentrale Achse verwendet wird, empfiehlt sich die Unterbringung der zu einer Säule zu
stapelnden Gleichrichterelemente in einem Isolierrohr.
Claims (2)
1. Aus Trägerelektrode, Halbleiterschicht, Sperrschicht und Gegenelektrode bestehender
Selengleichrichter, bei dem eine Druckbeanspruchung der Sperrschicht durch ein den Druck
aufnehmendes isolierendes Bauteil vermieden ist, das aus einer im Schichtaufbau des einzelnen
Gleichrichterelementes zwischen der Trägerelektrode und der Gegenelektrode im Bereich
der Druckbeanspruchung gesondert aufgebrachten elektrisch isolierenden Schicht besteht, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Schicht derart in die Halbleiterschicht
eingepreßt ist, daß sie bündig mit deren Oberfläche abschließt.
2. Aus Trägerelektrode, Halbleiterschicht, Sperrschicht und Gegenelektrode bestehender
Selengleichrichter, bei dem eine Druckbeanspruchung der Sperrschicht durch ein den Druck
aufnehmendes isolierendes Bauteil vermieden ist, das aus einer im Schichtaufbau des einzelnen
Gleichrichterelementes zwischen der Trägerelektrode und der Gegenelektrode im Bereich
der Druckbeanspruchung gesondert aufgebrachten elektrisch isolierenden Schicht besteht, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Schicht nur einen Teil der Trägerelektrode
bedeckt und zusammen mit dem freien Teil der Trägerelektrode von der Halbleiterschicht
überzogen ist, welche auf ihrer ganzen Fläche die Gegenelektrode trägt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 526 482, 570 722,
Britische Patentschriften Nr. 526 482, 570 722,
59° 243;
französische Patentschrift Nr. 895 398; »AEG-Mitteilungen«, 1937, H. 5, S. 185;
K. Mai er, »Trockengleichrichter«, Verlag
K. Mai er, »Trockengleichrichter«, Verlag
Oldenbourg, 1938, S. 212/213.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 609 765/5 1.67
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DE942760C (de) * | 1949-08-28 | 1956-05-09 | Siemens Ag | Trockengleichrichtereinheit mit Kuehlblechen, insbesondere Selengleichrichter |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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GB526482A (en) * | 1939-01-22 | 1940-09-19 | Standard Telephones Cables Ltd | Improvements in or relating to selenium rectifiers |
FR895398A (fr) * | 1942-06-12 | 1945-01-23 | Suddeutsche App Fabrik G M B H | Procédé de fabrication des redresseurs à petite surface |
GB570722A (en) * | 1944-01-15 | 1945-07-19 | Standard Telephones Cables Ltd | Improvements in or relating to metal rectifiers of the selenium type |
GB590243A (en) * | 1945-04-07 | 1947-07-11 | Standard Telephones Cables Ltd | Improvements in or relating to the manufacture of selenium elements such as rectifiers |
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1944
- 1944-01-15 GB GB80144A patent/GB570722A/en not_active Expired
-
1950
- 1950-10-01 DE DEST2498A patent/DE977542C/de not_active Expired
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Also Published As
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GB570722A (en) | 1945-07-19 |
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