DE1265313B - Photozelle und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIl

Deutsche Kl.: 21g-29/01

Nummer: 1265 313

Aktenzeichen: N 26201 VIII c/21;

Anmeldetag: 10. Februar 1965

Auslegetag: 4. April 1968

Die Erfindung betrifft eine Photozelle mit einem mit Elektroden versehenen lichtempfindlichen Körper aus Kadmiumsulfid, der aus einem zu einem kompakten Körper zusammengepreßten und gesinterten Pulver besteht und eine praktisch ausbalancierte Konzentration an Aktivatoren und Koaktivatoren enthält. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Photozelle.

Bei den Photozellen der hier gemeinten Art werden als Aktivatoren Kupfer und/oder Silber, meist Kupfer, verwendet und diese Aktivatoren sind in verhältnismäßig großer Konzentration, z. B. 10~⁴ Atomen pro Molekül CdS, notwendig um auf eine praktisch reproduzierbare Weise eine hohe Lichtempfindlichkeit, wie sie für praktische Anwendungen erwünscht ist, zu erzielen. Um aber eine solche hohe Konzentration an Aktivatoren einbauen zu können, ist es zum Beibehalten des Ladungsgleichgewichtes notwendig, sogenannte Koaktivatoren einzubauen, welche aus einem Element der Spalte III oder der Spalte VII des Periodischen Systems, wie z. B. Indium, Gallium oder einem Halogen, bestehen können. Um einen hohen Dunkelwiderstand und eine hohe Lichtempfindlichkeit zu erzielen, werden die atomaren Konzentrationen von Aktivatoren und Koaktivatoren praktisch ausbalaneiert, d. h. praktisch einander gleich gewählt, unter der Voraussetzung, daß, da bereits ein kleines Übermaß an Koaktivator für den Dunkelwiderstand schädlich ist, meist vorsichtigkeitshalber das Aktivator-Koaktivator-Verhältnis gleich 1: 0,95 gewählt wird. Die Aktivatoren und Koaktivatoren werden mittels einer Wärmebehandlung in Kadmiumsulfidpulver eingebaut, und aus diesem Pulver wird anschließend ein kompakter Körper, z. B. eine Platte, gepreßt, die gleichzeitig oder anschließend durch eine Erhitzung auf hohe Temperatur gesintert wird.

Die so erzielten gepreßten und gesinterten Kadmiumsulfidzellen weisen besonders günstige Eigenschaften hinsichtlich ihrer Lichtempfindlichkeit und ihres Dunkelwiderstandes auf. Sie haben aber den Nachteil, daß sie für gewisse Anwendungen zu träge sind, z. B. für die Anwendung als Unterbrecherzelle in einem Umformer von Gleichstrom in Wechselstrom. Während des stetig abwechselnden Ein- und Ausschaltens beträgt die Einschaltzeit bei niedriger Beleuchtungsstärke, z. B. bei 50 Lux, etwa 80 Millisekunden und bei hoher Beleuchtungsstärke, z. B. bei 2000 Lux, etwa 35 Millisekunden, während die Ausschaltzeit bei niedriger Beleuchtungsstärke und hoher Beleuchtungsstärke 70 Millisekunden bzw. etwa 30 MiIIi-Sekunden beträgt. Mit der Einschaltzeit wird hier der Zeitverlauf zwischen dem Augenblick des Einschaltens Photozelle und Verfahren zu deren Herstellung

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E.-E. Walther, Patentanwalt,

2000 Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Roelof Egbert Schuil, Eindhoven (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 14. Februar 1964 (6 401 302)

der Beleuchtung und dem Augenblick, in dem der Lichtstrom 90 % seinen endgültigen Wert erreicht hat, und mit der Ausschaltzeit der Zeitverlauf zwischen dem Augenblick des Ausschaltens und dem Augenblick, in dem der Lichtstrom auf 10 % seines Anfangswertes abgefallen ist, gemeint. Für gewisse wichtige Anwendungen, wie als Unterbrecher in einem Umformer von Gleichstrom in Wechselstrom, ist besonders die Schaltgeschwindigkeit bei hoher Beleuchtungsstärke von Bedeutung, jedoch eine Verbesserung der Schaltgeschwindigkeit bei niedriger Beleuchtungsstärke ist für andere Anwendungen gleichfalls erwünscht. Diesen Nachteil einer zu großen Trägheit haben im übrigen auch andere Kadmiumsulfid-Photozellen, die nicht durch Pressen und Sintern hergestellt sind, sondern dadurch, daß in gleichfalls bekannter Weise Kadmiumsulfidpulver zusammen mit einem niedrig schmelzenden Schmelzsalz, wie z. B. Kadmiumchlorid, auf einen Träger aufgebracht und anschließend das Kadmiumsulfidpulver unter Verflüchtigung des Schmelzsalzes bei verhältnismäßig niedriger Temperatur gesintert wird. Infolge der verschiedenen Herstellungsweisen und häufig auch der Aktivierung sprechen die auf die zuletzt genannte Weise hergestellten Photozellen häufig anders auf die dem Kadmiumsulfid zugesetzten Verunreinigungen an als die Photozellen, welche durch Pressen und Sintern hergestellt sind und auf die sich die Erfindung bezieht.

Die Erfindung bezweckt unter anderem, eine einfache Maßnahme zu schaffen, welche bei Anwendung

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bei den gepreßten und gesinterten Photozellen der Eigenschaften des Kadmiumsulfids führen könnten, eingangs beschriebenen Art das Erzielen einer be- die wenigstens für gewisse Anwendungen unerwünscht trächtlich kürzeren Einschaltzeit und Ausschaltzeit sind. Für Kalium und Erdalkalimetalle haben sich sowohl bei niedriger Beleuchtungsstärke als auch insbesondere Konzentrationen zwischen 10~³ und besonders bei hoher Beleuchtungsstärke in Ver- 5 1Q-^B Atomen pro Molekül CdS als besonders geeignet bindung mit für die praktische Anwendung geeigneten erwiesen, wobei diese Elemente bei niedriger Be-Werten der Lichtempfindlichkeit und des Dunkel- leuchtungsstärke bereits eine Verkürzung der Schaltwiderstandes möglich macht. zeiten um einen Faktor 2 bis 3 liefern unter Beibe-Bei einer Photozelle der eingangs beschriebenen haltung einer verhältnismäßig hohen Lichtempfind-Art mit einem mit Elektroden versehenen licht- io h'chkeit. Auch bei höherer Beleuchtungsstärke ergibt empfindlichen Körper aus Kadmiumsulfid, der aus ein Zusatz dieser Elemente eine Verbesserung der einem zu einem kompakten Körper zusammen- Schaltgeschwindigkeit. Auf Grund der bereits vergepreßten und gesinterten Kadmiumsulfidpulver be- fügbaren experimentellen Daten kann weiter gesteht und eine praktisch ausbalancierte Konzentration folgert werden, daß insbesondere auch bei verhältnisan Aktivatoren und Koaktivatoren enthält, enthält 15 mäßig hoher Beleuchtungsstärke Blei als Zusatz nach der Erfindung der Kadmiumsulfidkörper neben besonders vorzuziehen ist. Die Vorzugskonzentration der bereits erwähnten Aktivatoren- und Koaktivatoren- für Blei liegt etwa zwischen 5 · 10~⁴ und 10~² Atomen konzentration eine Konzentration von wenigstens pro Molekül CdS, und dabei sind bei verhältnismäßig 10~⁵ Atomen pro Molekül CdS an einem oder mehreren hohen Beleuchtungsstärken bereits reproduzierbar von die Schaltgeschwindigkeit erhöhenden Elementen 20 kurze Einschaltzeiten und Ausschaltzeiten erreicht, aus der Gruppe, die von Blei, Strontium, Kalzium, die beide etwa 1 bis 2 Millisekunden betragen, unter Barium, Magnesium und Kalium gebildet wird. Beibehaltung einer für praktische Anwendung ge-Es hat sich nämlich ergeben, daß ein Zuatz der eignete Lichtempfindlichkeit und eines günstigen Elemente aus der vorerwähnten Gruppe neben den Dunkelwiderstandes.

bereits in gepreßten und gesinterten Zellen üblichen 25 I_n Verbindung mit einer Dotierung an den bereits Aktivatoren und Koaktivatoren eine beträchtliche erwähnten Elementen zur Verbesserung der Schalt-Verkürzung der Einschaltzeit und Ausschaltzeit bei geschwindigkeit wird als Aktivator vorzugsweise niedriger Beleuchtungsstärke und besonders auch bei Kupfer und/oder Silber und als Koaktivator vorzugshoher Beleuchtungsstärke bewirken, wahrscheinlich weise Gallium verwendet, wobei die Aktivator- und weil diese Elemente im auf diese Weise hergestellten 30 Koaktivatorkonzentrationen zueinander ausbalanciert aktivierten Material als schnelles Rekombinations- sind und vorzugsweise zwischen etwa 10~³ und Zentrum wirksam sind. Zwar wird durch diesen Zusatz 10~⁵ Atomen pro Molekül CdS liegen, die Lichtempfindlichkeit in geringem Maße herab- Bei der Herstellung einer Photozelle nach der

gesetzt, aber der Gewinn an Schaltgeschwindigkeit Erfindung wird vorzugsweise derart verfahren, daß wiegt dies wenigstens für verschiedene Anwendungen 35 vor dem Pressen und Sintern des Pulvers ein oder reichlich auf in dem Sinne, daß auf diese Weise eine mehrere der bereits erwähnten, die Schaltgeschwindigfür viele Anwendungen geeignete Kombination von keit erhöhenden Elemente in der gewünschten Kon-Schaltgeschwindigkeit, Lichtempfindlichkeit und zentration dem Ausgangspulver zugesetzt werden, Dunkelwiderstand erreicht wird, welche sich bisher z. B. gleichzeitig mit dem Zusatz des Aktivators und auf andere einfache Weise für Kadmiumsulfidzellen 40 Koaktivators, und durch eine Temperaturbehandlung, als nicht erreichbar erwiesen hat, z. B. zwischen 800 und 1100⁰C, homogen im Pulver Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß bereits eingebaut werden. Anschließend wird vorzugsweise, vorgeschlagen worden ist, bei einem lichtempfindlichen bevor zum Pressen und Sintern übergegangen wird, Halbleiterbauelement aus einem kristallinen Halb- mit dem so erzielten Kadmiumsulfidpulver, Kadmiumleitermaterial mit einer negativen Widerstandscharak- 45 oxydpulver in einem Gehalt von wenigstens 0,1 Geteristik die Abhängigkeit der Durchschlagspannung wichtsprozent und höchstens 10 Gewichtsprozent bei extrem niedrigen Temperaturen von der Licht- homogen gemischt, oder statt des Kadmiumoxyds stärke dadurch zu verringern, daß zusätzlich durch wird eine Kadmiumverbindung, z. B. Kadmium-Dotierung mit Schwermetallen, wie Zink, Nickel, karbonat, zugesetzt, die sich bei der Sintertemperatur Gold, Eisen, Thallium od. dgl., oder Einbau von 50 in Kadmiumoxyd und andere flüchtige und/oder für Gitterdefekten ein Fangstellenniveau gebildet wird, die Lichtleitung nicht schädliche Bestandteile zersetzt, das zwischen dem Donator' und dem Akzeptornineau Bemerkt wird, daß dieses Mischen mit Kadmiumoxyd liegt (deutsches Patent 1 214 340). oder einer Kadmiumoxydverbindung für gepreßte Die zu verwendende Konzentration an die Schalt- und gesinterte Photozellen an sich bereits bekannt geschwindigkeit erhöhenden Elementen hängt unter 55 ist. Es hat sich aber ergeben, daß auch im Zusammenanderem von den für eine bestimmte Anwendung hang mit dem Zusatz von die Schaltgeschwindigkeit gewünschten Werten der Lichtempfindlichkeit und erhöhenden Elementen nach der vorliegenden Erder Schaltgeschwindigkeit ab, da die Konzentration findung dieses an sich bereits bekannte Verfahren gleichfalls die Lichtempfindlichkeit und die Ge- vorzugsweise angewendet wird. Das Pressen eines schwindigkeit bedingt. Obwohl für die verschiedenen 60 kompakten Körpers kann auf die übliche Weise Elemente einzelne Unterschiede auftreten können, durchgeführt werden, ebenso wie das Sintern, das genügt im allgemeinen eine niedrigere Konzentration meist bei einer Temperatur zwischen 700 und 1200° C als 10~^a Atome pro Molekül CdS, und obwohl unter erfolgt.

bestimmten Verhältnissen höhere Konzentrationen Die Erfindung wird an Hand einiger Ausführungsverwendbar wären, wird doch vorzugsweise die 65 beispiele und Figuren näher erläutert, erwähnte obere Grenze beibehalten, da oberhalb Fig. 1 zeigt schematisch in Draufsicht den mit

dieser Grenze chemische Umwandlungen auftreten Elektroden versehenen lichtempfindlichen Kadmiumkönnen, die zu solchen abweichenden physikalischen sulfidkörper einer Photozelle und

F i g. 2 den entsprechenden Querschnitt gemäß der gestrichelten Linie II-II der Fig. 1.

F i g. 3 zeigt schematisch im Längsschnitt ein Beispiel einer fertigmontierten Photozelle nach der Erfindung.

Zur Erläuterung der Erfindung werden nunmehr die Herstellung und die Meßergebnisse mehrerer Photozellen nach der Erfindung beschrieben, die mit verschiedenen der vorerwähnten, die Schaltgeschwindigkeit erhöhenden Elementen dotiert wurden, im Vergleich mit einer gleichzeitig auf gleiche Weise hergestellten bekannten Photozelle, die von den Photozellen nach der Erfindung nur durch die Abwesenheit der die Schaltgeschwindigkeit erhöhenden Elemente abweicht.

Dazu werden acht gleiche Mengen von je 100 g reinem Kadmiumsulfidpulver abgewogen. Diesen acht Chargen von 100 g werden je 1,5 ecm einer wäßrigen Cu(NO₃)₂-Lösung, welche 8,794 mg Kupfer pro Kubikzentimeter enthält, und 1,5 ecm einer wäßrigen Ga(NO₃)₃-Lösung, welche 9,167 mg Gallium pro Kubikzentimeter enthält, zugesetzt. Diese Zusätze entsprechen einer Konzentration von 3 · 10~⁴ Atomen des Aktivators Kupfer und 2,85 · 10~⁴ Atomen des Koaktivators Gallium pro Molekül CdS.

Außerdem wird sieben der acht Chargen noch eine weitere Konzentration an die Schaltgeschwindigkeit erhöhenden Elementen zugesetzt, und zwar ein Zusatz, der für jede der sieben Chargen verschieden ist, wie folgt:

Charge I:

0,5 ecm einer wäßrigen Pb(NO₃)₂-Lösung, welche 28,7 mg Blei pro Kubikzentimeter enthält. Dieser Zusatz entspricht einer Konzentration von 10~⁴ Atomen Blei pro Molekül CdS.

Chargell:

0,5 ecm einer wäßrigen Sr(NO₃)₂-Lösung, welche ^₀ 12,13 mg Strontium pro Kubikzentimeter enthält. Dieser Zusatz entspricht 10~⁴ Atomen Sr pro Molekül CdS.

Charge III:

0,5 ecm einer wäßrigen Ba(NO₃)_a-Lösung, welche 19,05 mg Barium pro Kubikzentimeter enthält. Dieser Zusatz entspricht einer Konzentration von 10""⁴ Atomen Barium pro Molekül CdS. _₀

Charge IV:

0,5 ecm einer wäßrigen Mg(NO₃)₂-Lösung, welche 3,36 mg Magnesium pro Kubikzentimeter enthält. Dieser Zusatz entspricht einer Konzentration von 10~⁴ Atomen Magnesium pro Molekül CdS.

Charge V:

0,5 ecm einer wäßrigen KNQ₃-Lösung, welche 7,76 mg Kalium pro Kubikzentimeter enthält. Dieser Zusatz entspricht einer Konzentration von IO-⁴ Atomen Kalium pro Molekül CdS.

Charge VI:

65

0,5 ecm einer wäßrigen Ca(NO₃)₂-Lösung, welche 5,55 mg Kalzium pro Kubikzentimeter enthält. Dieser Zusatz entspricht einer Konzentration von IO-⁴ Atomen Kalzium pro Molekül CdS.

Charge VII:

5 ecm einer wäßrigen Pb(NO₃)₂-Lösung, welche 28,7 g Blei pro Kubikzentimeter enthält. Dieser Zusatz entspricht einer Konzentration von K)-³ Atomen Blei pro Molekül CdS.

Charge VIII:

enthält nur die erwähnten Zusätze an Kupfer und Gallium.

Nach einem getrennten tüchtigen Mischen jeder Charge werden diese durch eine 24 Stunden dauernde Erhitzung bei z.B. 120⁰C getrocknet.

Anschließend wird jede Charge in einer aus H₂S und Stickstoff bestehenden Atmosphäre 3 Stunden lang bei 850° C erhitzt. Diese Erhitzung dient dazu, die zugesetzten Aktivatoren in den Körpern des Kadmiumsulfidpulvers durch Diffusion einzubauen.

Das auf diese Weise aktivierte Pulver jeder Charge wird dann fein gemahlen, und mit jeder Charge wird 1 g CdO-Pulver homogen gemischt.

Aus jeder Charge werden dann mehrere Kadmiumsulfidplatten mit Abmessungen 32 X 11 X 1 ecm durch Pressen unter einem Druck von etwa 7000 kg/cm² hergestellt, worauf die gepreßten Platten in einer strömenden Stickstoffatmosphäre ¹I₂ Stunde lang bei z. B. 950°C gesintert und erhitzt werden.

Die Kadmiumsulfidplatten werden dann einseitig mit einem interdigitalen Elektrodenmuster nach den F i g. 1 und 2 versehen. Auf der Kadmiumsulfidplatte 1 befinden sich zwei interdigital ineinandergreifende Elektroden 2 und 3, welche durch Aufdampfen in an sich bekannter Weise aufgebracht werden und z. B. aus einer Gold-Indium-Legierung (Au 95 Gewichtsprozent, In 5 Gewichtsprozent) bestehen. Die Breite jeder Linie beträgt z. B. etwa 200 μ, und der Abstand zwischen zwei benachbarten Linien verschiedener Elektroden beträgt etwa 800 μ.

Die erzielten lichtempfindlichen Kadmiumsulfidkörper 1 mit Elektroden 2 und 3 werden schließlich auf die übliche und bekannte Weise fertigmontiert und dazu z. B. in eine flache Glashülle 4 eingeschoben, die mit etwas Spielraum um die Platte 1 herumpaßt. Die Hülle ist mit einem Silikonfett 5 bis nahe an die Abdichtung 6 ausgefüllt, welche aus Kunstsoff, z. B. einem Epoxyharz, besteht. Ein Zuleitungsdraht 7 ist mit der Unterseite der Platte und somit mit einer Hälfte 3 des Elektrodenmusters und der andere Zuführungsleiter 8 ist mit der Oberseite der Platte und somit mit der anderen Hälfte 2 des Elektrodenmusters verbunden.

Die Schaltgeschwindigkeit und Lichtempfindlichkeit der Photozellen der verschiedenen Chargen werden sodann gemessen, und zwar zunächst bei einer verhältnismäßig niedrigen Beleuchtungsstärke von etwa 50 Lux mit Hilfe einer Wolframbandlampe (Farbtemperatur 2800°C). Aus jeder Charge werden drei Photozellen gemessen, und die Meßergebnisse sind in nachfolgender Tabelle zusammen mit den Dotierungen verzeichnet, wobei der für jede Charge angegebene Wert den Mittelwert für die drei Photozellen darstellt, welche gegenseitig nur geringe Abweichungen pro Charge aufweisen.

	Aktivator	Koaktivator	w euerer	Einschalt	Ausschaltzeit	Lichtempfind
cnarge XT-I-			Zusatz	zeit in	in	lichkeit in
ανγ.	3·10-* Cu	2,85 · 10-* Ga	10-* Pb	Millisekunden	Millisekunden	Milliampere
I	3·10-* Cu	2,85 · 10-* Ga	10-* Sr	70	60	1
II	3 · 10-* Cu	2,85 · 10-* Ga	10-* Ba	35	25	5
III	3·10-* Cu	2,85 · 10-* Ga	10-* Mg	45	40	10
IV	3·10-* Cu	2,85 · 10-* Ga	ίο-* κ	40	35	4
V	3·10-* Cu	2,85 ■ 10-* Ga	10-* Ca	30	25	4
VI	3·10-* Cu	2,85 · 10-* Ga	10-3 Pb	40	35	10
VII	3·10-* Cu	2,85 · 10-* Ga	kein	60	15	0,5
VIII			80	70	10 bis 12

niedrigere Lichtempfindlichkeit völlig auf, welche im übrigen noch stets einen für viele Anwendungen ausreichend hohen Wert hat. Außerdem ist für gewisse Anwendungen, bei denen eine solche hohe Schaltgeschwindigkeit verlangt wird, wie z. B. bei der Anwendung als Unterbrecherzelle für Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom, gerade ein nicht zu niedriger Widerstand bei Beleuchtung, d. h. eine

Die verschiedenen Größen wurden bei niedriger
Beleuchtungsstärke von 50 Lux und bei einer zwischen
den Elektroden 2 und 3 angelegten Spannung von
10 V gemessen.

Bei Vergleich der Eigenschaften der Photozellen
aus den Chargen II bis VI einschließlich mit den
Eigenschaften der in bekannter Weise hergestellten
Photozellen aus der Charge VIII ergibt sich, daß bei
den zuerst genannten Photozellen nach der Erfindung 25 verhältnismäßig niedrige Lichtempfindlichkeit, er-

sowohl die Einschaltzeit als auch die Ausschaltzeit wünscht. Der Dunkelwiderstand der mit Blei dotierten

um einen Faktor 2 bis 3 verkürzt sind und die Licht- Zellen ist im allgemeinen beträchtlich höher als der

empfindlichkeit zwar etwas abgefallen ist, jedoch der bekannten Zellen. Die mit Blei dotierten Zellen

noch stets einen Wert besitzt, der für Kadmiumsulfid- weisen daher eine besonders günstige Kombination zellen als sehr hoch betrachtet werden kann. Der 30 von Schaltgeschwindigkeit, Lichtempfindlichkeit und

Dunkelwiderstand der Zellen nach der Erfindung Dunkelwiderstand auf.

war im allgemeinen noch niedriger als der der be- Bei Messungen an den Photozellen aus den Chargen II kannten Zellen aus der Charge VIII und betrug z. B. bis VI einschließlich ergab sich, daß diese auch bei mehr als 1000 Megohm. hoher Beleuchtungsstärke eine ähnliche Verbesserung Zu den Chargen I und VII, die sich beide auf den 35 um wenigstens einen Faktor 2 bis 3, gleich wie bei Bleizusatz beziehen, kann bemerkt werden, daß diese niedriger Beleuchtungsstärke, aufweisen. Für hohe auch bei niedriger Beleuchtungsstärke bereits eine Beleuchtungsstärke ist die Verbesserung der Schaltgeringe Verbesserung gegenüber der Charge VIII auf- geschwindigkeit der mit Blei dotierten Zellen im weisen, was insbesondere für die Charge VII gilt. Der allgemeinen beträchtlich größer, so daß Blei insgroße Vorteil des Bleizusatzes und der damit erreich- 40 besondere bei hoher Beleuchtungsstärke und für baren beträchtlichen Verbesserung kommt aber noch hohe Schaltgeschwindigkeiten vorzuziehen ist. In deutlicher zum Ausdruck, wenn die Photozelleneigen- anderen Fällen aber, in denen, z. B. bei niedriger schäften der Charge I und besonders die der Charge Beleuchtungsstärke, eine verhältnismäßig schnelle VII für hohe Beleuchtungsstärken von z. B. 2000 Lux Kadmiumsulfidzelle gewünscht wird, sind auch die mit denen der Charge VIII verglichen werden. Bei 45 mit Erdalkalimetallen oder Kalium dotierten Zellen einer solchen Beleuchtungsstärke von etwa 2000 Lux, von Bedeutung, wobei noch bemerkt werden kann, welche in optoelektronischen Schaltungen häufig daß letztere Zellen im allgemeinen eine höhere Lichtverwendet wird, betragen die Einschaltzeit und die empfindlichkeit haben als die mit Blei dotierten Zellen. Ausschaltzeit der Charge I 15 Millisekunden bzw. Vorläufige Prüfungen deuten weiterhin in dieser 10 Millisekunden und für die Charge VII1 bis 2 MiIIi- 50 Richtung, daß bei weiterer Erhöhung der Konzensekunden bzw. 2 bis 3 Millisekunden, während bei tration der Erdalkalimetalle und von Kalium auf dieser Beleuchtungsstärke die Einschaltzeit und die z. B. 10~³ noch stets eine ähnliche Verbesserung der Ausschaltzeit der bekannten Zellen der Charge VIII Schaltgeschwindigkeit, jedoch keine weitergehende Veretwa 35 Millisekunden bzw. 30 Millisekunden be- besserung erzielt wird, wenigstens nicht in dem Maße, tragen. Wie aus der obenstehenden Tabelle ersichtlich 55 wie es mit Blei der Fall ist, und daß die Lichtempfindist, ist die Lichtempfindlichkeit der mit Blei dotierten lichkeit bei diesen höheren Konzentrationen praktisch Zellen jedoch auch niedriger als bei den anderen nicht oder wenigstens nicht beträchtlich abfällt. Zellen. Zwar bezieht sich diese Tabelle auf eine Be- Schließlich sei bemerkt, daß die Erfindung nicht leuchtungsstärke von 50 Lux, aber bei höherer Be- auf die oben gegebenen Ausführungsbeispiele beleuchtungsstärke nimmt die Lichtempfindlichkeit, d. h. 60 schränkt ist und im Rahmen der Erfindung für den der Lichtwiderstand im Kadmiumsulfid in pro- Fachmann noch viele Abänderungen möglich sind, portionalem Verhältnis ab, so daß auch bei höherer So kann z. B. die Konzentration von der Schalt-Beleuchtungsstärke von 2000 Lux ein praktisch gleiches geschwindigkeit erhöhenden Elementen als auch die Verhältnis zwischen der Lichtempfindlichkeit der Konzentrationen der einander angepaßten Mengen Zellen aus den verschiedenen Chargen beibehalten 65 an Aktivator und Koaktivator geändert werden. Es wird. ist auch möglich, zwei oder mehr als zwei der er-Der Gewinn an Schaltgeschwindigkeit der mit Blei wähnten Elemente zu kombinieren. Bei der Herdotierten Kadmiumsulfidzellen wiegt aber die etwas stellung der Photozellen mittels der Preß- und Sinter-

technik sind naturgemäß Änderungen in der Temperatur und Zeitdauer der Erhitzung als auch in der Weise des Zusatzes von Elementen möglich.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Photozelle mit einem mit Elektroden versehenen lichtempfindlichen Körper aus Kadmiumsulfid, der aus einem zu einem kompakten Körper zusammengepreßten und gesinterten Pulver be- ίο steht und eine praktisch ausbalancierte Konzentration an Aktivatoren und Koaktivatoren enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Kadmiumsulfidkörper neben den bereits erwähnten ausbalancierten Aktivatoren- und Koaktivatorenkonzentrationen eine Konzentration von wenigstens 10"⁵ Atomen pro Molekül CdS an einem oder mehreren von die Schaltgeschwindigkeit erhöhenden Elementen aus der Gruppe enthält, die von Blei, Strontium, Kalzium, Barium, Magnesium und Kalium gebildet wird.

2. Photozelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an einem oder mehreren der zuletzt genannten Elemente niedriger ist als 10-² Atomen pro Molekül CdS.

3. Photozelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere der Elemente Kalium, Strontium, Barium, Magnesium, Kalzium in einerKonzentrationvon3twalO~³bis 10~⁵ Atomen pro Molekül CdS vorhanden sind.

4. Photozelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als die Schaltgeschwindigkeit erhöhendes Element Blei vorhanden ist, vorzugsweise in einer Konzentration zwischen etwa 5 · ΙΟ-⁴ und 10-² Atomen pro Molekül CdS.

5. Photozelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Aktivator Kupfer und/oder Silber und als Koaktivator Gallium vorhanden sind, vorzugsweise in einer Konzentration zwischen 10~³ und ΙΟ-⁵ Atomen pro Molekül CdS.

6. Verfahren zur Herstellung einer Photozelle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Pressen und Sintern ein oder mehrere der erwähnten, die Schaltgeschwindigkeit erhöhenden Elemente in der gewünschten Konzentration dem Kadmiumsulfidausgangspulver zugesetzt werden, vorzugsweise gleichzeitig mit dem Zusatz des Aktivators und des Koaktivators, und daß dieser Zusatz mittels einer Wärmebehandlung homogen im Pulver eingebaut wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem erwähnten Zusatz und der Wärmebehandlung, bevor zum Pressen und Sintern übergegangen wird, Kadmiumoxydpulver in einem Gehalt von wenigstens 0,1 Gewichtsprozent und höchstens 10 Gewichtsprozent homogen mit dem Pulver gemischt wird oder statt des Kadmiumoxyds eine Kadmiumverbindung zugesetzt wird, die bei der Sintertemperatur Kadmiumoxyd und andere flüchtige und/oder für die Lichtleitung nicht schädliche Bestandteile zersetzt.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 214 340.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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