DE926378C - Elektrisch unsymmetrisch leitendes System, insbesondere Trockengleichrichter, mit einer Folge von Halbleiterschichten - Google Patents

Description

Bei umfangreichen Untersuchungen hat sich herausgestellt, daß nicht nur an der Grenze zwischen einem Metall und einem Halbleiter, sondern auch an der Grenze zwischen einem Überschuß- und einem Defekthalbleiter eine unipolare Leitfähigkeit auftreten kann, sofern die Zahl der freien Leitungsträger in den beiden aneinander angrenzenden Halbleitern kleiner ist als io¹⁸cm-⁸. Andererseits ist es möglich, zwischen derartigen Überschuß- oder Defekthalbleitern und

ίο einem gut leitenden Halbleiter (spez. Leitfähigkeit größer als io-*Ohm~¹cm-¹) mit gemischter Leitfähigkeit einen sperrschichtfreien Übergang zu erhalten. Ordnet man entsprechend der Abbildung zwischen zwei gut leitenden Elektroden 6, i, z. B. zwischen zwei Metallen, eine Schichtenfolge von Halbleitern derart an, daß auf der Trägerelektrode 1, z. B. Aluminium, zunächst ein gemischter Halbleiter 2, wie z. B. Wismut (IH)-selenid (Bi₂ Se₃) oder Bleisuperoxyd (Pb O₂), dann ein Defekthalbleiter 3, wie z. B. Selen oder Kupferoxydul, ferner ein Überschußhalbleiter 4, wie z. B. Wismut (H)-selenid (Bi Se) oder Zinkoxyd, und schließlich wiederum ein gemischter Halbleiters angeordnet ist, der seinerseits an die Gegenelektrode, beispielsweise aus Wismut, angrenzt, so entsteht ein System, dessen Übergänge 7 bis 10 Metall/Halbleiter und gemischter Halbleiter/Defekt- oder Überschußhalbleiter sperrschichtfrei sind, während an der Grenze 11 Überschußhalbleiter/Defekthalbleiter eine ausgeprägte unipolare Leitfähigkeit auftritt. Die oben wiedergegebene Anordnung ist z. B. imstande, Sperr-Spannungen von 30 bis 40 Volt bei den üblichen Widerständen in Flußrichtung zu sperren.

Es ist bei Sperrschichtgleichrichtern bereits bekannt, zwischen* die Abnahmeelektroden und den Halbleiter bzw. die Sperrschicht Schichten einzufügen, die eine sperrschichtfreie Kontaktierung ermöglichen. Es ist auch bekannt, ein Gleichrichtersystem mit folgenden Schichten aufzubauen: Metall, Cadmiumselenid', Selen und Metall, wobei jedoch das Cadmiumselenid als Isolator wirkt. Daß Cadmiumselenid auch einen Überschußhalbleiter bilden kann, ist ebenfalls bekannt.

ίο Um den Flußwiderstand niedrig zu halten, ist es notwendig, daß die Schichten aus den gemischten Halbleitern möglichst dünn sind und ihre spezifische Leitfähigkeit möglichst hoch ist. Als eine ausreichende Schichtdicke hat sich der Wert 5-io-⁸ cm erwiesen, als untere Grenze der spez. Leitfähigkeit, der. Wert IQ^-4OhIn-¹Cm-¹. Die Leitfähigkeit der Überschußlond Defekthalbleiter darf dagegen einen bestimmten Wert nicht überschreiten, weil sonst das Sperrvermögen sinkt. Ausgeprägte unipolare Eigenschaften

wurden an der Grenze Überschußhalbleiter/Defekt-· halbleiter dann beobachtet, wenn die Zahl der freien Leitungsträger geringer ist als 10¹⁸Cm-³. Zur vollen Entfaltung der Sperrwirkung hat sich eine Dicke der Überschuß- bzw. Defekthalbleiterschichten von etwa 10-³cm als ausreichend erwiesen. Es ist daher unzweckmäßig, dickere Schichten zu verwenden, weil dadurch der Flußwiderstand erhöht wird.

Die beschriebene Anordnung gestattet es nun auf einfache Weise, die angegebene Schichtenfolge mehrfach auf einer Trägerelektrode anzubringen und das Sperrvermögen eines derartigen Systems somit um das Mehrfache zu steigern.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Elektrisch unsymmetrisch leitendes System, insbesondere Trockengleichrichter, bei dem zwischen zwei gut leitenden Elektroden eine Folge von Halbleiterschichten angeordnet ist, die sich durch ihren Leitfähigkeitscharakter unterscheiden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten in einer solchen Reihenfolge angeordnet sind, daß auf der einen Elektrode (Trägerelektrode) zunächst ein gemischter Halbleiter, dann ein Defekthalbleiter (bzw. Überschußhalbleiter), ferner ein Überschuß-

   halbleiter (bzw. Defekthalbleiter) und schließlich wiederum ein Halbleiter mit gemischter Leitfähigkeit angeordnet ist, welcher mit der zweiten, gut leitenden Elektrode bedeckt ist.
2. 2. System nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschichtenfolge Defekthalbleiter/Uberschußhalbleiter/gemischter Halbleileiter mehrfach zwischen zwei gut leitenden Elektroden angeordnet ist.
3. 3. Systemnach Anspruch 1 und a, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leitfähigkeit der gemischten Halbleiter größer ist als 10- * Ohm- ¹Cm- ¹.
4. 4. System nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der freien Leitungsträger in den Überschuß- und Defekthalbleitern kleiner ist als io¹⁸cm-^s.
5. 5. System nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus den gemischten Halbleitern eine Dicke von höchstens 10- ⁴cm besitzen.
6. 6. System nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Überschuß- und Defekthalbleiterschichten mindestens ίο-⁵ und höchstens io~²cm beträgt.

   Angezogene Druckschriften:
   "■Deutsche Patentschriften Nr. 550710, 600410, 720445,742762;

   französische Patentschrift Nr. 657 791;

   britische Patentschrift Nr. 476 846;

   Karl Seiler »Detektoren«, Äbschn. 5, 2, S. 275; .»Naturforschung und Medizin in Deutschland«, bis 1946, Bd. 15;

   »Elektronenemission« Teil I;"

   »Journal of Techn. Phys.«, 5, 1938, S. 87 bis 95;

   »Physical Review«, Bd. 72 v. 1947, S. 641/642, und Bd. 72 Nr. 12, S. 1267/1268;

   Zeitschr. »Die Naturwissenschaften«, Heft 38 v.

   1941, s. 575;

   Zeitschr. »ASEA Journal« v. Aug. 1939, VoIXVI, Nr. 8, S. 117,114,115;

   »Transactions of the Electrochemical Society«, Vol. 90 (1946) S. 129 fr, 134,152/53.157;

   »Schweizer Archiv f. angewandte Wissenschaft u. Technik«, Bd. 7 (1941), S. 24, 25;

   »Zeitschr. für Physik«, Bd. 118, 1941/42, S. 561;

   »Zeitschr. für angewandte Physik«, 1953, Heft 12, S. 477.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

   1 9613 4.5S