144845. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szelénegyenirányítók előállítására
Megjelent: 1959. május 31-érT7 ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADAMII LEÍRÁS 144.845. SZÁM 21. g. 1—16. OSZTÁLY — MI—184. ALAPSZÁM Eljárás szelénegyemrányílók előállítására A Magyar Állam, mint a feltalálók: Millner József, Pusztai Ernő, Szelényi Tibor, Urbán László, Urhegyi Károly, budapesti lakosok jogutódja A bejelentés napja: 1956. július-16. A szelénegyenirányítók zárórétege a — mintegy 50 mikron vastag — lyukvezető szelénréteg és az arra fémfúvópisztolyból, néhány tizedmilliméter vastagságiban ráporlasztott kadmiurntartalmú ellenelektróda között képződik. Az egyenirányítás mechanizmusa a szelén és a kadmium ötvözet határán alakul ki oly értelemben, hogy az elektronlyukak, — tehát a pozitív villamos áram — a szelénből az ellenelektróda felé igen kis ellenállással mennek át, viszont a fordított irányban, tehát akkor, amikor a lyukak az ellenelektródából a szelénbe áramlanak, igen nagy az ellenállás. Az egyenirányítás fizikai értelmezése kis áramok esetében a Schottky féle töltés hordozó kiürülési elmélettel jól adható meg (1 d. Z. Phys. 118, /1941/, 539), de a technikai egyenirányítók esetében, ahol aránylag nagy áramok folynak, mennyiségi összefüggések csak tapasztalati képletek segítségével fejezhetők ki, amelyek érvénye csak bizonyos határok közé szorul. Az ipari egyenirányítók gyártása legnagyobb részt tapasztalati megfigyeléseken alapul. A szelénegyenirányítókkal szemben az alábbi követelményeket támasztják: lehetőleg tökéletes záróképesség mentől kisebb ellenállás az átmenő irányban és hosszá élettartam. Az egyenirányító különböző rétegeinek hőkezelése, illetve a hőkezelések sorozata fenti követelmények kielégítése szempontjából különösen fontos. Ezzel befolyásolható a kristályosodás sebessége az amorf állapotból a hatszöges kristályformába, továbbá a kristályok nagysága, a mikrokristályos réteg „szövete", egyes kristályok orientációja és a szelén-ellenelektróda határfelületén kialakuló kadmiumszelenid réteg, amelynek különösen fontos szerepe van az egyenirányításban. A szelénréteg vezetőképességét kismennyiségű adalékokkal, általában halogénekkel, az ellenelektróda záróiképességét pedig kismennyiségű fémtalliummal növelik. Találmányunk tárgya olyan eljárás, mellyel a szelénegyenirányító záróképességét és élettartamát az eddig előállított egyenirányítókhoz viszonyítva növeljük, az átvezetés pedig legalább is olyan jó, mint az eddigieké. Ismeretes, hogy a hőkezelés egy részét nem egyedül a szelénréteggel, hanem már az azt borító kadmium ötvözettel együtt végzik. Ez az úgynevezett fedett temperálás (ld. 812.805 és 812.806 sz. német szabadalmi bejelentések). Ennek az a célja, hogy a kadmiumszelenid réteg kellő vastagságban képződjék. A szükséges hőkezelések egymástól hőfok és időtartam tekintetében térnek el. Ezek közül a leglényegesebb az, amelyben a hőmérséklet a szelén olvadás pontját (218 C°) közelíti meg, néhány fokkal az alatt maradva. Az ismert eljárások során ezt a hőkezelést rövid ideig, általában 15—-20 percig alkalmazták. A 812.806 s?.. német szabadalmi leírás 5—30 perces kezelést ajánl. * A rövid hőkezelésre többek között azért is törekedtek, mert alacsony olvadás-pontú ellenelektroda ötvözetet alkalmaztak, mely huzamosabb hevítésnél hajlamos megömleni. A mi észleléseink ezzel ellentétben azt bizonyítják, hogy mind záróképesség, mind élettartam tekintetében jobb eredmények érhetők el, ha ezt az olvadásponthoz közel eső hőkezelést 30 percnél hosszabb, előnyösen 35—60 percig foganatosítjuk. A hőkezelés időtartamának és a záróképességnek az összefüggését a mellékelt ábrán mutatjuk be. Az ordinátán a záróirányban átengedett áramok vannak feltüntetve milliamperben. A különböző zárófeszültségek, mint paraméterek: 22, 30 és 34 V az egyes görbék . mellé vannak írva. Mindegyik pont 10 egyenirányítólap mérési átlagértékét adja és az egyes pontokon feltüntetett függőleges vonalak hossza a közepes négyzetek módszerével számított szabványos eltérést (standard deviation) adják meg. Látható, hogy a záróképesség egy bizonyos határértékhez tart, Ennek a jelenségnek a magyarázata — véleményünk szerint — abban keresendő, hogy a képződő hatszöges kristályok gyarapodásával a szelén kristályosodási sebessége egyre kisebb és kisebb. Az egy-kristályokon végzett tanulmányok megállapítják, hogy a kristályon belül is maradnak amorf rétegek. Ezeknek az átrendeződése pedig nagyon lassú. (Plessner, Nature 165, /1950/ 970). A hatszöges kristályformába történő átalakulás csak hosszabb hőkezelés után megy gyakorlatilag teljesen végbe.
