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Verfahren zur Herstellung von zu Gruppen zusammenzuschaltenden, aus
Schichten bestehenden Elektrodensystemen mit gleichen Eigenschaften, insbesondere
Trockengleichrichtern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung geschichteter
Elektrodensysteme, bei dem eine oder mehrereder Schichten durch Aufbringen des Schichtmaterials
auf die Oberfläche -eines umlaufenden Trägers nach Patent 695. 172
hergestellt werden.
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Elektrodensysteme der vorerwähnten Art werden z. B. als Gleichrichtersysteme
oder als Detektoren verwendet und werden öfters als Sperrschichtzellen bezeichnet.
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Bei verschiedenen Anwendungen solcher Sperrschichtzellen werden mehrere
.in einer einzigen Schaltung verwendet und werden sehr strenge Anforderungen hinsichtlich
der vollkommenen Gleichwertigkeit der einzelnen Sperrschichtzellen gestellt. Dieser
Fall tritt z. B. oft ein, wenn mehrere Sperrschichtzellen in Reihe geschaltet werden.
Unterschiede zwischen den einzelnen Sperrschichtzellen in bezug auf den bei einer
bestimmten Spannung durchgelassenen Vorwärtsstrom bzw. Rückstrom führen dazu, daß
sich die Spannung nicht gleichmäßig über die verschiedenen in Reihe geschalteten
Zeilen verteilt, so daß eine oder mehrere der Sperrschichtzellen zu schwer belastet
und vorzeitig zerstört werden können.
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Die Anforderung vollkommener Gleichwertigkeit der verschiedenen verwendeten
Sperrschichtzellen, im besonderen in bezug
auf den Vorwärtsstrom
beim Ablegen einer bestimmten Spannung, wird auch bei gewissen Mo:Iulatorsvstemen,
z. B. bei Brückeninodulatorschaltungen, gestellt. Beispielsweise kann vorgeschrieben
werden, daß vier in eine Brückenschaltung eingefügte Sperrschichtzellen nur 21,
Abweichung des Vorwärtsstromes voni Sollwert beim Anlegen einer Spannung von 2 Volt
haben dürfen.
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Werden nun ganz unabhängig von einander hergestellt: Sperrschichtzellen
zusammengebaut, so sind die Eigenschaften zwar näherungsweise gleich. Die sehr strengen
Bedingungen, die man iit gewissen Fällen, wie in dein vorher angegebenen Fall beachten
muß, werden jedoch nicht erfüllt.
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Dieses Problem kann aber durch Ausnutzung eines besonderen Umstandes
gelöst werden, der eintritt, wenn man die Schichten eines Elektrodens_vstems unter
Anwendung des sogenannten Zentriftigalverfahrens zusammenbaut, bei dem das Elektrodenmaterial
auf die Oberfläche einer tonlaufenden Unterlage aufgebracht wird und sich infolge
der Fliehkraft gleichmäßig über diese Oberfläche verteilt. (la bei diesem Verfahren
die Teile der auf ;fiese «'eise gebildeten Scheibe, die in gleichen Abständen vom
Umlaufmittelpunkt liegen, Eigenschaften zeigen, die sehr wenig voneinander abweichen.
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Um nun zu Gruppen zusaininenzusclialtend2 oder zusammenzufassende,
aus Schichten bestehende Elektrodensvsteine, insbesondere Trockongleichricliter,
mit gleichen Eigenschaften zu erhalten, werden bei solchen Svsteinen, die aus einer
gemäß Obigem durch Umlaufen Hergestellten großen Scheibe beispielsweise durch Ausstanzen
herausgeschnitten werden, erfin dungsgernäß die zu einer Gruppe zusainnienzufassenden
einzelnen Elektrodensvsteme längs einem Kreise oder Kreisbogen aus der großen Scheibe
ausgeschnitten, der zum Umlaufmittelpunkt der großen Scheibe konzentrisch ist.
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Zwecks Vereinfachung ist vorstehend die große Scheibe, von der ausgegangen
wird, als Hauptscheibe bezeichnet, während die aus ihr ausgeschnittenen Elektrodensysteme
als kleine Scheiben bezeichnet werden.
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Es ist schon bekannt, bei einem Sperrschichtgleichrichter aus einer
großen Scheibe eine Anzahl kleiner Gleichrichter in der Weise zu bilden, daß die
große Scheibe mittels einer Anzahl gerader Vertiefungen gemäß einer rhombusförmigen
Figur eingeteilt und dann durch Abbrechen eine Anzahl einzelner kleiner Gleichrichter
gebildet werden. Eine Lösung zum Erhalten kleiner Gleichrichter mit vollkommen gleichwertigen
Eigenschaften wird hierdurch nicht gegeben, weil bei dein bekannten Herstellungsverfahren
die Eigenschaften an allen Punkten der Oberfläche derselben Hauptscheibe mehr oder
weniger ungleich sind und die fabrikationsmäßig be-(Iitigten Unterschiede aufweisen
müssen.
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I-)as Zentrifugalverfahren gibt jedoch die Möglichkeit, eine Anzahl
kleiner Scheiben auszuschneiden, die in gleichem Abstande vom Umlaufmittelpunkt
der Hauptscheibe liegen und die so eine sehr große Gleichwertigkeit der Eigenschaften
zeigen.
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Infolge des Ausstanzen; der kleinen Scheiben könnte ein Kurzschluß
zwischen den beiden thirch die Sperschicht getrennten Elektroden der ausgeschnittenen
Scheibe beispielsweise dadurch eintreten, daß sich am Schneidrand des aus Metall
bestehenden Elektrodenträgers ein Grat bildet, der mit den beiden Elektroden einen
Kontakt schließt oder dadurch, daß Material von einer der Elektroden oder der beispielsweise
-aus Aluminium bestehenden Trägerplatte auf den 'heilen der Stanzinaschine zurückbleibt
und sich dieses Material bei dem folgenden Schneidevorgang am Rande der ausgeschnittenen
Sperrschichtzelleii absetzt.
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Uni (lies zu vermeiden, wird zweckmäßig die beispielsweise aus einer
gutleitenden. Legierung bestehende Gegenelektrode erst nach dein Ausschneiden auf
eine jede der kleinen ausgeschnittenen Scheiben aufgebracht.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsforin des gekennzeichneten
Verfahrens wird bereits auf die Hauptscheibe nach dem Anbringen der einen Elektrodenschicht
und der Sperrschicht des Elektrodensvstems eine Anzahl Gegenelektroden von etwas
kleineren Abmessungen aufgebracht, als die sodann längs der zum Umlaufpunkt der
Hauptscheibe konzentrischen Kreise auszuschneidenden Elektrodensvsteme.
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Die Gefahr eines Kurzschlusses infolge eines am Schneidrande gebildeten
Grats ist hier ebenfalls vermieden. Außerdem ist der Weg für Kriechstrom oder Überschlag
von einer Elektrode zur anderen über die Außenseite der Zelle auf diese Weise vergrößert,
(la die auf der einen Seite der Sperrschicht gelegene Elektrode gegen die andere
Elektrode abgesetzt ist. Den Druck auf die Gegenelektrode durch den Stempel bei
dem Ausstanzvorgang kann man bei dieser Ausführungsform dadurch vermeiden, daß ein
hülsenförmiger Stempel verwendet wird, dessen Imiendurchmesser größer als der Durchmesser
der Gegenelektrode ist.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
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Fig. i zeigt einen Querschnitt durch die Hälfte einer Hauptscheibe
mit den auf sie aufgebrachten Schichten.
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Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen
Ouadranten der
Hauptscheibe mit den Stellen, an denen kleine Scheiben ausgeschnitten werden können.
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Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine kleine ausgeschnittene Scheibe.
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Fig. d ist eine Draufsicht auf eine Hauptscheibe, wie sie bei einer
anderen Ausführungsform des Verfahrens angewendet wird.
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Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer kleinen Scheibe mit einem Schnitt
durch das Ende des für den Ausstanzvorgang verwendeten Stempels:.
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Fig.6 zeigt schematisch eine Stanzvorrichtung.
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In den verschiedenen Figuren sind für entsprechende Teile die gleichen
Bezugszeichen verwendet.
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Der aus Aluminium bestehende Träger i, der mit einer auf elektrolytischem
Wege angebrachten Schicht 2 aus Zink versehen ist, wird in geeigneter Weise mit
einer Kohlenschicht 3 und einer Selenschicht .a. überzogen. Dabei werden die Stoffe
Kohle und Selen durch Zentrifugieren auf den Träger i aufgebracht, und bei .diesem
Verfahren dient die mittlere - Bohrung 5 zur Zentrierung. Auf dem Selen wird in
bekannter Weise eine Sperrschicht 6 gebildet.
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Aus der so gebildeten Hauptscheibe werden nun die kleinen Scheiben
7, 7' usw. (Fig. 2) ausgeschnitten, und zwar z. B. gemäß den Teilkreisen A und B.
Auf jedem Teilkreis ist an einer einzigen Stelle durch einen Kreis (7, 7') angegeben,
wo eine kleine Scheibe ausgeschnitten wird. Auf jedem Teilkreis werden natürlich
so viel kleine Scheiben ausgestanzt, wie dies die Oberfläche erlaubt.
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Jede ausgestanzte Scheibe 7 wird dann mit der aus einer niedrigschmelzenden,
beispielsweise .aus Cadmium, Wismut und Zinn mit einem Schmelzpunkt bei 1o3° C zusammengesetzten
Legierung bestehenden Gegenelektrode 13 (Fig. 3) versehen. Dies erfolgt mittels
einer Spritzpistole, wobei zuvor eine Schablone auf der Scheibe angebracht wird,
die nur den Mittelteil der Scheibe freigibt, so daß hierdurch die Oberfläche des
zu überziehenden Teiles bestimmt wird. Da das aufgespritzte Material nicht bis zum
Rande der Scheibe kommt, wird ein Spannungsüberschlag von der einen Elektrode zur
anderen über den Rand -der Scheibe vermieden. Bei einer Scheibe mit einem Durchmesser
von mm ist der Durchschnitt der Gegenelektrode 13 z. B. nur 3 mm.
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Fig. 4 zeigt, wie man verfährt, wenn die Gegenelektrode vor dem Ausschneiden
der kleinen Scheiben aufgebracht wird. Damit jede der auszuschneidenden Scheiben
mit einer Gegenelektrode versehen wird, wird die Hauptscheibe mit einer Schablone
bedeckt, die eine gleich große Anzahl Öffnungen aufweist, wie die Zahl der auszuschneidenden
Scheiben beträgt. Die Scheibe kann nun auf einmal mit dem Elektrodenmaterial bespritzt
werden. Hierauf werden die Scheiben für -ich ausgeschnitten, wobei dafür Sorge zu
tragen ist, daß die Gegenelektrode jeweils in der Mitte der kleineren Scheibe liegt.
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Auf der in Seitenansicht dargestellten Scheibe der Fig. 5 setzt das
im Schnitt dargestellte Ende eines Stempels 14 auf, wie dieser zum Ausstanzen der
kleinen Scheiben bei der Ausführungsform der Fig. -. verwendet werden kann. Hierbei
wird das Ausüben eines Druckes auf die Elektrode 13' vermieden.
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In dieser Figur sind nebst dem Träger i' nur die wichtigsten der aufgebrachten
Schichten dargestellt, und zwar die Selenschicht .4.', welche die eine Elektrode
bildet, die Sperrschicht 6' und die Gegenelektrode bildende Schicht 13' aus einer
Metallegierung.
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Es ist zu bedenken, daß in den Figuren das Verhältnis von den waagerechten
Ausmaßen zu den senkrechten nicht der Wirklichkeit entspricht, sondern daß die in
senkrechter Richtung anbegebenen Stärken der verschiedenen Schichten in der Scheibe
der größeren Deutlichkeit halber stark vergrößert dargestellt sind.
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Der Ausschneidvorgang erfolgt in einem Stanzgerät nach Fig. 6. 1Vebst
dem Normalstempel 8, auf den der Preßdruck P ausgeübt wird, und der Matrize 9 ist
noch ein Körper io vorhanden, der während des Stanzvorganges auf den auszustänzenden
Teil i i mittels einer starken Feder 12 einen Gegendruck ausübt. Diesem Stanzverfahren
ist zu verdanken, daß mit einem Stempel mit vollkommen flacher Unterseite und ohne
weitere Kunstgriffe Scheiben ausgeschnitten «,-erden, die nach dem Ausschneidvorgang
nicht deforiniert sind.
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Gegebenenfalls kann der Ausstanzvorganu auch erfolgen, nachdem die
Selenschicht d. aufgebracht worden ist, aber bevor die Sperrschicht 6 gebildet worden
ist, die dann darauf auf jede der ausgestanzten Scheiben gesondert aufgebracht wird.