Kontaktstelle von Halbleitern in elektrischen Stromkreisen und Geräten. Die Erfindung bezieht sich auf eine Kon taktstelle von Halbleitern in elektrischen Stromkreisen und Geräten. Halbleiter können Stromübergangsstellen für regelbare oder feste Belastungswiderstände bilden bezw. als Schaltstücke bei Schaltgeräten für einmalige oder periodische Schaltungen angewandt werden.
Hierbei geht die Erfindung von der Er- kenntnis aus, dass zwischen der in der Tat vorhandenen (wahren) und der scheinbaren Kontaktfläche zu unterscheiden ist. Werden zwei Kontaktstücke mit parallel zueinander verlaufenden Flächen aufeinandergelegt, so findet -die gegenseitige Berührung der Kon taktflächen und somit die Stromübertragung nicht auf der gesamten Fläche, sondern an einzelnen Punkten statt, da es praktisch nicht möglich ist,
mathematisch genaue plan parallele Flächen herzustellen. Die wahre Kontaktfläche ist hierbei gegenüber der scheinbaren Kontaktfläche sehr klein, so dass die Stromdichte an der Berührungsfläche vielmals grösser ist als die mittlere, z. B. durch Berechnung festgestellte Stromdichte. In den Fig. 1 und 2 sind mit 1 und 2 flache Kontakte, mit a,<I>b, c, d</I> die einzelnen Strom übergangsstellen. und mit 3 der Spalt zwi schen den Kontaktflächen bezeichnet. Geht man von der Grenze zwischen der Berüh- rungsstelle (z.
B. a) und Spalt 3 in der Spalt- riehtung .senkrecht zur Grenzlinie weiter, so kann man feststellen, dass auf der einen Fläche die Spannung (Schrittspannung) an steigt, während auf der gegenüberliegenden Grenzfläche, die durch den Spalt 3 von der ersten getrennt ist, die Spannung (vergl. die die Spannungswerte wiedergebenden Pfeile in Fig. 2)
bei Verwendung von Kontakt flächen aus gleichartigem Werkstoff eben falls in gleicher Grösse, jedoch im entgegen gesetzten Sinne, ansteigt. Es findet sieh daher eine bestimmte Entfernung von der Grenze, an der die Potentialdifferenz so gross wird, dass eine Entladung durch den ,Spalt 3 beginnt. Diese Grenzspannung liegt bei zirka <B>300</B> Volt und ist in Fig. 2 durch den Doppel pfeil h angegeben.
Die Grenzfläche (tatsäch liche Berührungsfläche) a (bezw. b bezw. c bezw. d) ist somit von einem Saum s um geben,. in dessen Bereich keine Entladungen auftreten.
Die Erfindung bezweckt, derartige auf Feldkonzentrationen zurückzuführenden Ent ladungen bei Kontaktstellen von Halbleitern (Widerstandsmaterial, Mischleiter aus Me tallen und/oder Halbleitern und Nichtleitern; aus Metallen und Nichtleitern bestehende Mischungen, bei denen z. B. in ein aus kera mischem Stoff, Kunststoff, Kunstharz oder dergl. bestehendes Gerippe Metalle ein gebettet oder die Leiter und Nichtleiter im pulverförmigen Zustande vermengt und ge presst sind, z. B. Metallkohle, Graphitkohle oder dergleichen) mit Sicherheit zu vermei den.
Nach der Erfindung ist die die Strom übergangsstelle bildende Berührungsfläche der Halbleiter so fein unterteilt, dass der Spannungsanstieg längs der Kontaktfläche, hervorgerufen durch die Stromausbreitung in der Nähe der Berührungspunkte, zu keiner höheren Spannungsdifferenz zwischen den beiden Stromübergangsflächen als<B>300</B> Volt führt.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, kann eine derartige Unterteilung beispielsweise dadurch erfolgen, dass man in dem aus halbleitendem Werkstoff bestehenden Kontaktstück oder dergleichen Rillen 10 vorsieht, die z. B. rechteckige Flächen 11 entstehen lassen. Mit <I>A, B, C, D</I> sind dabei die Berührungsstellen bezeichnet, an denen der Stromübergang er folgt. Durch eine derartige Ausbildung der Kontaktstelle wird ein Überschreiten der Grenzspannung mit Sicherheit vermieden. Dabei kann nur einer der Kontakte bezw. so wohl der Kontakt als auch der mit dem selben zusammenwirkende Gegenkontakt in der angegebenen Weise ausgebildet werden.
Statt eine in Fig. 3 angegebene Auf teilung der Stromübergangsstelle bezw. der Kontaktfläche vorzunehmen, können diese Flächen in irgendeiner beliebigen andern Weise aufgeteilt werden. So können zur Stromübertragung z. B. durch Pressen her gestellte, in Abständen voneinander liegende zylindrische, teilkugel- bezw. kegelförmige oder prismatische Vorsprünge 21 nach Fig. 4 oder entsprechende Vertiefungen vorgesehen werden.
Die hier behandelten Bauarten können für nur einen oder mehrere, z. B. zwei, zu sammenwirkende Kontakte (Kontakt und Ge genkontakt, Kontakte und Überbrückung usw.) angewendet werden. In der vorstehend angegebenen Weise können z. B. Abhebe-, Schleif-, Wälz- oder beliebige andere Kon takte mit ebenen oder gewölbten Kontakt flächen bezw. Drehpunktslagerungsstellen (z. B. bei Messerschaltern) oder dergleichen ausgebildet werden.
Contact point of semiconductors in electrical circuits and devices. The invention relates to a contact point of semiconductors in electrical circuits and devices. Semiconductors can form current transfer points for adjustable or fixed load resistances respectively. be used as contact pieces in switching devices for one-off or periodic switching.
Here, the invention is based on the knowledge that a distinction must be made between the (true) and the apparent contact surface that is actually present. If two contact pieces with surfaces running parallel to each other are placed on top of one another, the mutual contact of the contact surfaces and thus the current transmission does not take place over the entire surface, but at individual points, since it is practically impossible to
to produce mathematically precise plane parallel surfaces. The true contact area is very small compared to the apparent contact area, so that the current density at the contact area is many times greater than the middle one, e.g. B. current density determined by calculation. In FIGS. 1 and 2, 1 and 2 are flat contacts, and a, b, c, d are the individual current transfer points. and with 3 denotes the gap between tween the contact surfaces. If you go from the boundary between the point of contact (e.g.
B. a) and gap 3 in the gap direction. Perpendicular to the boundary line, so you can see that the voltage (step voltage) increases on one surface, while on the opposite boundary surface, which passes through the gap 3 from the first is separated, the voltage (cf. the arrows representing the voltage values in Fig. 2)
if contact surfaces made of the same material are used, it also increases in the same size, but in the opposite sense. It therefore finds a certain distance from the limit at which the potential difference becomes so great that a discharge through the gap 3 begins. This limit voltage is approximately 300 volts and is indicated in FIG. 2 by the double arrow h.
The boundary surface (actual contact surface) a (or b and c or d) is thus surrounded by a border s. in the area of which no discharges occur.
The aim of the invention is to eliminate such discharges, which can be attributed to field concentrations, at contact points of semiconductors (resistance material, mixed conductors made of metals and / or semiconductors and non-conductors; mixtures consisting of metals and non-conductors, in which, for example, a ceramic material, plastic, Synthetic resin or the like. Existing framework, metals embedded or the conductors and non-conductors are mixed and pressed in powder form, e.g. metal carbon, graphite carbon or the like) with certainty to be avoided.
According to the invention, the contact surface of the semiconductors forming the current transfer point is so finely divided that the voltage rise along the contact surface, caused by the current propagation in the vicinity of the contact points, does not result in a voltage difference between the two current transfer surfaces greater than 300 Volt leads.
As can be seen from FIG. 3, such a subdivision can take place, for example, by providing grooves 10 in the contact piece made of semiconducting material or the like which, for B. let rectangular surfaces 11 arise. With <I> A, B, C, D </I> the contact points are referred to at which the current transition occurs. Such a design of the contact point reliably prevents the limit voltage from being exceeded. Only one of the contacts can be. both the contact and the counter-contact interacting with the same can be formed in the manner indicated.
Instead of a division indicated in Fig. 3 on the current transition point BEZW. To make the contact area, these areas can be divided in any other way. So for power transmission z. B. provided by pressing her, spaced cylindrical, Teilkugel- BEzw. conical or prismatic projections 21 according to FIG. 4 or corresponding depressions are provided.
The types dealt with here can be used for only one or more, e.g. B. two, to interacting contacts (contact and Ge counter contact, contacts and bridging, etc.) can be used. In the manner indicated above, for. B. lifting, grinding, rolling or any other con tacts with flat or curved contact surfaces or. Pivot support points (z. B. with knife switches) or the like are formed.